Hola , bienvenido/a a mi pàgina Gracias por visitarla !!! en Panelessolaresfotovoltaicos.org podràs encontrar mucho contenido para aprender sobre los paneles solares , espero que sea de tu agrado y que disfrutes de la lectura.
Antes de analizar como funcionan los paneles solares fotovoltaicos, tenemos que saber que es un panel solar y cómo está formado.
¿Que es un panel solar?
Un panel solar es un dispositivo que transforma la luz solar en corriente continua CC.
Los paneles solares fotovoltaicos (PV) están formados por múltiples células fotovoltaicas. Las células son dispositivos semiconductores que convierten la energía del sol directamente en electricidad.
CÓMO FUNCIONAN LOS PANELES SOLARES FOTOVOLTAICOS
El corazón de casi todos los dispositivos semiconductores es la unión PN, la unión entre el material de tipo N con carga negativa que tiene un exceso de electrones y el material de tipo P con carga positiva que tiene una deficiencia de electrones.
Cuando fotones de luz golpean la unión, la energía se imparte al electrón y se libera para poder fluir como corriente eléctrica. Hay dos electrodos que hacen contacto eléctrico con la celda. El electrodo en la superficie superior está hecho de alambres muy finos.
Debe contactar tanto como sea posible el material de tipo N, pero también debe minimizar el bloqueo de los fotones de luz. El contacto inferior es un conductor sólido similar a una lámina.
Debido a que los electrones residen en el material de tipo N, cuanto más gruesa sea la capa de material tipo N (generalmente silicio) mayor será el potencial eléctrico que tendrá una célula.
Pero, debido a que el material de tipo N es el lado de la celda que está expuesto al sol, a medida que esta capa se vuelve más gruesa, menos fotones de luz podrán penetrar a la unión PN .
EL EFECTO FOTOVOLTAICO PV:
Si quieres saber como funcionan los paneles solares para generar energia electrica debes conocer el efecto fotovoltaico.
Los paneles solares cubren los techos de las casas y negocios en todo el país. Convierten la luz solar en electricidad a través de un proceso llamado efecto fotovoltaico
(PV). El efecto PV es el proceso de generar voltaje o corriente eléctrica en una celda PV cuando está expuesta a la luz solar. Es la forma en que las células del panel solar convierten la luz solar en electricidad.
El efecto PV o funcionamiento se produce primero en las células solares que se componen de dos tipos de semiconductores, un tipo p y un tipo n, que se unen entre sí para formar un campo eléctrico.
Los electrones se sueltan en ambos semiconductores cuando la luz del sol entra en las células. Un circuito externo, generalmente un cable delgado que se ejecuta en la parte superior de la capa de tipo n, permite que los electrones tengan un camino para viajar desde la capa de tipo n a la capa de tipo p.
Los electrones que fluyen a través del circuito son los que proporcionan el suministro de electricidad.
¿Qué es una célula fotovoltaica?
Las células fotovoltaicas están hechas para capturar y convertir la luz solar en electricidad que puede alimentar hogares. Un dispositivo fotovoltaico se denomina célula, que suele ser pequeña y produce aproximadamente uno o dos vatios de potencia. Es la parte mas pequeña de un panel solar
Las células PV están conectadas en cadenas para formar unidades más grandes que se llaman módulos solares o paneles solares con el fin de aumentar la potencia de salida. Los módulos se pueden conectar para formar paneles solares, que están conectados a la red eléctrica.
Las células PV están fabricadas con materiales semiconductores como el silicio. Los semiconductores convierten la luz en energía. Los fotones de luz transfieren energía a los electrones cuando la luz es absorbida por un semiconductor, lo que permite que la electrónica fluya como una corriente eléctrica a través del material.
Mirà el funcionamiento de una celula solar
Cuando la luz llega a una celda, parte de ella se absorbe en el material semiconductor y la energía de la luz se transfiere al semiconductor.
Esa energía libera electrones, y los electrones liberados fluyen a una corriente. La corriente y el campo eléctrico de la célula producen un voltaje, y en conjunto eso produce la electricidad que alimenta un hogar.
Existen diferente tipos de celulas solares con caracteristicas diferentes , lo puede ver e el siguiente artìculo de celdassolares
¿Cómo funcionan los paneles solares? Te quedan dudas ?
¿ Como funcionan los paneles solares en dias nublados ?
Los paneles solares producen electricidad en tiempo nublado. No producen tanta electricidad como lo hacen en días soleados, pero se ha demostrado que producen el 25% de lo que producen en un día soleado, o el 10% cuando está muy nublado.
Podemos suponer que los paneles solares prosperan en climas cálidos y soleados, pero demasiado calor en realidad puede reducir la producción de paneles solares en un 10–25% .
¿ Como funcionan los paneles solares cuando no hay sol o en dias nublados ?
Entonces, el clima muy caliente no es la mejor condición para ellos. » El problema es que la mayoría de las salidas de potencia de los paneles solares comienzan a degradarse si la temperatura del panel supera los 25 ° C.
Por esta razón, si observa la etiqueta de especificaciones en un panel solar , la mayoría de los fabricantes citan la salida de energía solar. a una temperatura del panel de 25°C «.
¿ Como funcionan los paneles solares en invierno ?
Si se pregunta sus paneles solares funcionarán a lo largo del invierno. La buena noticia es que funcionan con luz, no con calor, por lo que continuarán alimentando su hogar durante todo el año.
Sin embargo, como los paneles solares absorben la energía del sol y la convierten en energía eléctrica, no serán tan efectivos durante los meses oscuros.
Las horas de luz más cortas y las condiciones de nubosidad significan que a menudo producirán proporcionalmente menos energía que en verano, pero aún debe tener suficiente para calentar su piscina o calentar su casa.
Los colectores del panel también deben mantenerse despejados, para canalizar la radiación solar y cargar las células fotovoltaicas. Por lo tanto, si hay una fuerte nevada o si el panel está cubierto de hojas, es una buena idea barrer todo.
Esto asegurará que tengan acceso a la mayor cantidad de luz posible, antes de que la oscuridad se acerque a la noche.
Un sistema fotovoltaico solar debe producir entre el 60 y el 70 por ciento de las necesidades de electricidad de su hogar durante todo el año, por lo que definitivamente vale la pena aprovechar al máximo esta fuente de energía renovable.
Si desea que este poder verde vaya más lejos, intente usarlo con moderación tomando una ducha en lugar de un baño y lavando su ropa a una temperatura más baja.
Estos pequeños cambios en el estilo de vida pueden marcar la diferencia y lo ayudarán a atravesar los meses oscuros de manera económica y eficiente.
¿ Como funcionan los paneles solares explicacion para nińos ?
Probablemente haya visto muchos paneles solares recientemente, a medida que más y más personas los tienen instalados en sus techos. Sin embargo, ¿sabes qué son o cómo funcionan? ¡Echa un vistazo a esta emocionante guía y descubre qué es la energía solar!
¿ Cómo funciona la energía solar ?
Los paneles solares que se instalan en el techo de una casa capturan la energía del sol. Toman esta energía y la utilizan para proporcionar electricidad y hasta agua caliente a la casa.
Los paneles solares pueden funcionar incluso en días nublados cuando el sol no es muy visible.
Por supuesto, los paneles solares no pueden proporcionar un hogar con energía durante la noche, por lo que la mayoría de las personas todavía tienen que permanecer conectadas a la red nacional(de ahí es donde obtiene su electricidad).
Sin embargo, hay algunas ventajas para mantenerse conectado a a la red nacional, y este paso a paso de cómo la energía solar proporciona energía para su hogar le mostrará por qué.
- El sol brilla en los paneles solares y los paneles absorben la energía, creando electricidad de corriente continua (CC).
- La electricidad se alimenta a lo que se llama un inversor solar. Esto convierte la corriente en electricidad de corriente alterna (CA).
- La corriente alterna se usa para alimentar los electrodomésticos de su hogar.
- Cualquier poder que su casa no necesite será devuelto (o vendido) a National Grid para que otros lo usen.
En cierto modo, podría decirse que la red nacional funciona de manera similar a un banco. Puede depositar el exceso de energía de sus paneles solares, pero cuando lo necesite más tarde (por ejemplo, durante la noche), puede recuperar algo.
¿ como funcionan los paneles solares para calentar agua ?
Los sistemas de calentamiento solar de agua utilizan paneles solares, llamados colectores, instalados en su techo.
Estos recogen el calor del sol y lo utilizan para calentar el agua que se almacena en un tanques de agua caliente. Se puede usar una caldera o un calentador de inmersión como respaldo para calentar más el agua y alcanzar la temperatura deseada.
Hay dos tipos de paneles solares de calentamiento de agua:
- Tubos de vacio
- Colectores de placa plana, que pueden fijarse en las tejas del techo o integrarse en el techo.
Los paneles solares más grandes también se pueden organizar para contribuir también a calentar su hogar. Sin embargo, la cantidad de calor provisto es generalmente muy pequeña y normalmente no se considera que valga la pena.
Sistemas de agua caliente con paneles solares
Aquí hay un diagrama muy simplificado que explica los 3 componentes principales de cualquier sistema de agua caliente solar basado en paneles solares: el panel, el tanque de almacenamiento y el refuerzo.
Vayamos a través del diagrama:
1. El agua fría a presión de la red entra en el panel solar. El panel está diseñado para absorber el calor del sol y transferirlo al agua de la manera más eficiente posible.
2. El sol calienta el agua, cuánto depende de la fuerza del sol en ese momento.
3. El agua caliente se traslada a un tanque de almacenamiento de agua caliente. A medida que el agua caliente entra, empuja el agua más fría hacia el fondo del tanque (porque el agua caliente sube, por lo que debe caer agua fría), donde su única opción es volver al panel solar para calentarse. A medida que este ciclo se repite, el agua en el tanque se calentará más y más hasta que alcance la temperatura de diseño del sistema.
4. Si el sol no es lo suficientemente fuerte como para que el agua del tanque alcance la temperatura deseada (generalmente entre 55 y 60 grados Celsius), se activará un impulsor eléctrico o de gas para agregar el calor adicional requerido.
¡Eso es!
¿ como funcionan los paneles solares termicos ?
La respuesta simplificada
Un absorbente de recubrimiento selectivo captura los fotones del espectro electromagnético (luz solar) y se calienta.
El fluido de transferencia de calor (anticongelante) se bombea a través del absorbente de calor, por lo tanto, se calienta y transporta el calor a un cilindro de agua caliente. El agua fría del cilindro se calienta para usarse en baños y duchas.
Esa es una explicación muy breve, pero algunos pueden preferir una respuesta más profunda a la pregunta: «¿Cómo funcionan los paneles solares?» Aquí está la respuesta más detallada, y requieren un poco de física para comprender cómo se mueve la energía del calor.
Los físicos
Para empezar, el calor se mide por la temperatura y solo fluye en una dirección. ¡No puedes hacer algo más caliente colocándolo junto a algo que está más frío!
Hay tres formas en que se puede transferir la energía térmica: – Conducción: la energía térmica se mueve a través del material. Un buen conductor térmico, como el metal, permite que la energía térmica pase rápida y fácilmente a través de él.
Por ejemplo, coloque un extremo de una barra de hierro en el fuego y el otro extremo (¡la broca que sostiene!) Se calienta rápidamente porque el metal es un buen conductor del calor.
El extremo de un palo de madera en la misma situación puede mantenerse durante un período de tiempo considerable porque la madera es un mal conductor del calor.
Todos los materiales conducen el calor en diversos grados y, sorprendentemente, el agua es un mal conductor del calor que permite que el agua caliente en un cilindro se mantenga caliente, incluso con agua fría debajo.
Convección; aquí, la energía térmica se transporta moviendo el material con su energía térmica a otro lugar. Por ejemplo, un radiador en una habitación calentará el aire a su lado, ese aire luego se eleva y transporta su calor por toda la habitación calentando toda la habitación.
Esto es convección natural. La convección forzada es donde el material dice, por ejemplo, que el agua de una caldera es movida físicamente por la bomba al radiador, donde el radiador se calienta. Debido a su capacidad calorífica muy alta, el agua es un medio muy bueno para la convección del calor de un lugar a otro.
Radiación: es la transferencia directa de calor por el espectro electromagnético (radiación solar). Puedes sentir el calor irradiado saliendo de un fuego.
En el caso de un panel térmico solar, estamos tratando de calentar por encima de la temperatura ambiente para que la conducción y la convección trabajen en nuestra contra al llevar el calor del panel al mundo exterior.
La única forma de obtener una temperatura más alta que la del ambiente es por radiación, por lo que todos los colectores solares dependen de la radiación solar.
Toda la energía del Sol proviene de la radiación. En el vacío del espacio no hay material para conducir y no hay material para convección. El sol (a una temperatura de superficie de 6000 C) está más caliente que el panel solar, por lo que el panel se calentará debido a la radiación solar. (¡Esta es la única forma de obtener una temperatura más alta que los alrededores, por lo que todos los paneles solares necesitan radiación solar para calentarse!)
La terminologia
La efectividad del colector dependerá de lo bueno que sea para absorber la radiación (recubrimiento selectivo) y la pérdida de calor a la temperatura ambiente (factor de aislamiento).
A medida que el colector se calienta, la cantidad de calor que se pierde en el ambiente dependerá de la diferencia de temperatura entre el panel y el ambiente.
La pérdida de calor se produce por conducción, convección y radiación.
Cuanto mayor sea la diferencia (cuanto más caliente esté el panel), más rápido se perderá el calor hasta que la cantidad de calor perdido sea la misma que la cantidad de calor generado por la radiación.
El panel solar dejará de calentarse y esta temperatura se conoce como temperatura de estancamiento.
Siempre que haya luz diurna, habrá radiación solar, pero la cantidad de energía disponible dependerá del nivel de radiación incidente 2 (vatios / m).
Con luz solar brillante, hay aproximadamente 1000 vatios de energía calorífica disponible por cada metro cuadrado, en los días nublados todavía hay radiación solar disponible, pero tendrá una intensidad reducida de 2 vatios / M.
En el momento del estancamiento, la temperatura del colector es tan alta en comparación con la temperatura ambiente que cualquier calor extraído bajará la temperatura, por lo que efectivamente la eficiencia es 0 (1000 vatios / m 2) proporciona una temperatura muy alta pero, en consecuencia, las pérdidas son altas, por lo que el calor disponible es cero.
Por lo tanto, se deduce que la eficiencia máxima se produce cuando la temperatura del colector es baja en comparación con la temperatura ambiente (1000 W / m2 in da bajas pérdidas y alrededor de 930 vatios de calor, por lo tanto, la eficiencia es del 93%). consume el 93% de la energía disponible y la convierte en calor, en un día nublado todavía tiene una eficiencia del 93%, pero la cantidad de calor disponible es menor, por lo que la salida del panel es menor.
¡El tamaño importa! Debido a que la radiación solar es uniforme a tantos vatios / M para cualquier colector, si desea el doble de energía, ¡el colector debe ser el doble de grande!
Parámetros de rendimiento
El término colector solar se aplica a un dispositivo que está diseñado específicamente para extraer energía de la radiación solar.
Todo se calentará cuando se exponga a la radiación solar (¡piense en una manguera de jardín en verano! El agua puede calentarse bastante, pero tan pronto como intente mover ese calor a algún lugar útil, por ejemplo, una piscina para remar, el agua pronto se enfriará cuando La manguera no es un panel solar particularmente bueno!).
Por lo tanto, el rendimiento de un panel solar dependerá de lo bueno que sea para “calentarse”.
Ya hemos abordado la capacidad de un colector solar para suministrar agua caliente según los factores de Aislamiento y recubrimiento selectivo.
La pérdida de calor al ambiente por conducción y convección puede limitarse con un buen aislamiento o detenerse completamente por vacío.
En un tubo de vacío, la pérdida de calor solo puede ser por radiación, a medida que aumenta la temperatura de los materiales, aumenta el calor radiante emitido (radiación del cuerpo negro) cuanto más alta es la temperatura, menor es la longitud de onda de la radiación emitida.
Por ejemplo, «rojo vivo» es una temperatura más baja que «blanco caliente» y las longitudes de onda correspondientes de la luz roja son más largas que el resto de los colores que conforman la luz blanca.
Las longitudes de onda más largas debajo del rojo (infer-rojo) son donde se encuentra el calor radiante.
La capacidad de un material para absorber la radiación depende del color, el negro es muy bueno para absorber la radiación pero también es bueno para re-irradiarlo (mantenga su mano sobre un material que es negro y caliente, puede sentir el calor radiante).
En el caso de un colector solar, necesitamos un material que absorba la radiación de manera efectiva en todo el espectro, pero que no la vuelva a irradiar, de ahí el término recubrimiento selectivo.
Esta es la razón por la que la mayoría de los colectores solares se ven azul oscuro / gris en lugar de negro mate.
La temperatura de estancamiento de un colector de tubos de vacío siempre será más alta que la de otros tipos de colectores porque la pérdida de calor por conducción y convección es eliminada.
¿De qué están hechos los paneles solares?
El silicio es solo un tipo de material semiconductor utilizado en las células solares. Es el semiconductor más comúnmente utilizado para las células solares, que representa aproximadamente el 90 por ciento de los módulos vendidos en la actualidad, según el Departamento de Energía.
Existen varias razones por las cuales el silicio se usa comúnmente en las células solares. Es el segundo material más abundante en el planeta. Las células solares con silicio como semiconductor proporcionan alta eficiencia, bajo costo y una larga vida útil.
El telururo de cadmio (CdTe) es el segundo material más común utilizado en las células solares. Su uso permite una fabricación de bajo costo, pero no son tan eficientes.
El diseleniuro de galio indio de cobre (CIGS) también se usa en células solares y tiene mejores propiedades electrónicas y ópticas. Sin embargo, combinar cuatro elementos es complejo y dificulta la transición del laboratorio a la fabricación.
Tanto CdTe como CIGS se pueden depositar directamente en la parte frontal o posterior del módulo solar. Se consideran fotovoltaicos de capa fina y representan aproximadamente el 10 por ciento del mercado fotovoltaico.
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