FACHADAS FOTOVOLTAICAS

¿Cómo produce energía las fachadas fotovoltaicas?

La energía solar fotovoltaica es la transformación de la luz en energía eléctrica a través de las células solares, proporcionando beneficios económicos y medioambientales. Es una energía inagotable, limpia, silenciosa y respetuosa con el medioambiente. Además, está disponible en cualquier lugar

De forma muy general, los pasos fundamentales en el proceso de conversión de energía luminosa en energía eléctrica son los siguientes:

• Absorción de luz.
• Generación y migración del excitón a la zona activa.
• Separación de cargas en la zona activa.
• Transporte de los portadores de carga hacia los electrodos.
• Inyección de los portadores en los electrodo

La célula fotovoltaica

La conversión de la radiación solar en una corriente eléctrica tiene lugar en la célula fotovoltaica.

La célula fotovoltaica es un dispositivo formado por una delgada lámina de un material semi-conductor, frecuentemente de silicio.

Generalmente, una célula fotovoltaica tiene un grosor que varía entre los 0,25 y los 0,35 mm y una forma generalmente cuadrada, con una superficie aproximadamente igual a 100 cm2.

Para la realización de las células, el material actualmente más utilizado es el mismo silicio utilizado por la industria electrónica, cuyo proceso de fabricación presenta costes muy altos, no justificados por el grado de pureza requerido para la fotovoltaica, que son inferiores a los necesarios en electrónica.

Otros materiales para la realización de las células solares son:

- Silicio Mono-cristalino: de rendimiento energético hasta 15 ð 17 %;

- Silicio Poli-cristalino: de rendimiento energético hasta 12 ð 14 %;

- Silicio Amorfo: con rendimiento energético menor del 10 %;

- Otros materiales: Arseniuro de galio, diseleniuro de indio y cobre, telurio de cadmio;

Actualmente, el material más utilizado es el silicio mono-cristalino que presenta prestaciones y duración en el tiempo superiores a cualquier otro material utilizado para el mismo fin.

Módulos fotovoltaicos

Las células solares constituyen un producto intermedio de la industria fotovoltaica: proporcionan valores de tensión y corriente limitados, en comparación a los requeridos normalmente por los aparatos convencionales, son extremadamente frágiles, eléctricamente no

aisladas y sin un soporte mecánico. Después, son ensambladas de la

manera adecuada para constituir una única estructura: los módulos fotovoltaicos.

El módulo fotovoltaico es una estructura robusta y manejable sobre la que se colocan las células fotovoltaicas. Los módulos pueden tener diferentes tamaños (los más utilizados tienen superficies que van de los 0,5 m2 a los 1,3 m2) y constan normalmente de 36 células conectadas eléctricamente en serie.

TIPOS DE PANELES

Paneles Transparentes
Los paneles fotovoltaicos transparentes, combinados con los perfiles de aluminio de Sapa, pueden integrarse fácilmente en fachadas verticales y cubiertas proporcionando un elevado rendimiento energético. Estos paneles transparentes se encuentran disponibles en una amplia gama de aplicaciones, formas, colores y opacidades.

Las células fotovoltaicas se encuentran embutidas en vidrio laminado de seguridad. Conforme a la métrica del edificio, se preparan a medida de cada proyecto, los paneles también pueden fabricarse con aislamiento térmico, existiendo también una versión doble laminada para colocarse en tejados. Variando la posición y la densidad del vidrio, se puede regular la transmisión de luz y el efecto sombra en el interior del edificio.

Paneles Opacos
Con la incorporación de paneles solares opacos de gran rendimiento se pueden cubrir las fachadas de acero y hormigón de las paredes. Los materiales aislantes que están detrás de los paneles opacos proporcionan la barrera térmica necesaria

Ventajas de la Energía Solar Fotovoltaica

Las principales ventajas de la energía fotovoltaica son:

- Evita un costoso mantenimiento de líneas eléctricas en zonas de difícil acceso

- Elimina los costes ecológicos y estéticos de la instalación de líneas en esas condiciones

- Contribuye a evitar el despoblamiento progresivo de determinadas zonas

- Es una energía descentralizada que puede ser captada y utilizada en todo el territorio

- Una vez instalada tiene un coste energético nulo

- Mantenimiento y riesgo de avería muy bajo

- Tipo de instalación fácilmente modulable, con lo que se puede aumentar o reducir la potencia instalada fácilmente según las necesidades

- No produce contaminación de ningún tipo

- Se trata de una tecnología en rápido desarrollo que tiende a reducir el coste y aumentar el rendimiento.

Ventajas Económicas

El objetivo político de los incentivos económicos de la energía solar fotovoltaica es promover la independencia energética nacional, la creación de empleos técnicos de gran calidad y la reducción de las emisiones de CO2.

Hoy en día, muchos países disponen de tres mecanismos de incentivos. Estos incentivos se conceden a menudo combinados, y hacen de nuestro producto una perfecta fuente de financiación a largo plazo:

1. Subsidios a la inversión: las autoridades reembolsan una parte del coste de instalación de nuestro sistema. Por ejemplo, en España existen subvenciones para la reforma de la envolvente del edificio que suponen hasta el 22% del coste de la obra. Esta fórmula permite que incluso instalaciones fotovoltaicas conectadas a red disfruten de subvención a la inversión.
2. Tarifas de venta/medición neta: las empresas eléctricas compran la electricidad fotovoltaica al productor mediante un contrato de varios años a un precio garantizado. El precio por kWh según la tarifa incentivada supera ampliamente el de la red. En España, por ejemplo, el precio venta en el régimen especial fotovoltaica en el tercer cuatrimestre de 2009 es de 0,32 €/KWh para una instalación fotovoltaica en fachada o cubierta frente a los aproximadamente 0,10€/KWh de la energía no incentivada.
3. Incentivos fiscales/retorno de contador: en ciertos países se otorgan incentivos fiscales muy atractivos, caso de USA, pudiendo alcanzar hasta un 75% de la inversión ( Puerto Rico, California, Florida), además de un sistema de contador hacia atrás en función del número de KWh no consumidos de la red (inyección inversa). Este sistema también se ha implantado en Portugal para sistemas de autoconsumo.

Por otro lado, hay que tener en cuenta que a la rentabilidad propia de la producción y venta de la electricidad, en nuestro caso, habría que añadir la rentabilidad vía ahorro energético y las subvenciones existentes para la reforma del edificio.

El ahorro energético que supone la instalación de nuestra fachada ventilada puede llegar incluso al 40%. Si además tenemos en cuenta los ingresos económicos procedentes de la venta de la electricidad y las subvenciones existentes para la reforma de envolventes de edificios, podemos llegar fácilmente a una Tasa Interna de Rendimiento (TIR) superior al 25% sobre la inversión, lo que convierte nuestra fachada en un producto financiero excepcional.

+ PRODUCCIÓN Y VENTA DE ELECTRICIDAD
+ AHORRO ENERGÉTICO
+ SUBVENCIÓN POR REFORMA DE LA ENVOLVENTE DEL EDIFICIO
= TIR > 25 %

Instalaciones eléctricas fotovoltaicas conectadas a red

Son aquellas que se interconectan a la red eléctrica convencional para posibilitar la venta de la energía producida en la instalación fotovoltaica.

La mayoría de los edificios están conectados a la red eléctrica convencional. Por tanto, es más interesante vender la energía producida en la instalación, beneficiarse del precio del kW bonificado, y consumir energía más barata a precio de mercado convencional.

La instalación de los componentes necesarios para el correcto funcionamiento de una instalación eléctrica no presenta mayores dificultades y su mantenimiento es mínimo.

Es posible monitorizar la instalación a distancia y recibir los datos de producción y funcionamiento en cualquier ordenador conectado a internet.

Los componentes que forman una instalación eléctrica fotovoltaica conectada a red son los siguientes:

- Vidrio fotovoltaico: Reciben radiación solar y producen energía eléctrica. Están conectados entre si, formando series, y dependiendo del número y las características técnicas del inversor, constituyen un circuito que produce corriente continua.

- Inversores: Transforman la corriente continua producida por el vidrio fotovoltaico en corriente alterna, similar a la que circula por la red convencional, permitiendo interconectar ambas redes.

- Cuadro de protecciones: Garantiza la seguridad y el aislamiento de la instalación mediante elementos de protección térmica y diferencial.

- Contadores: Suelen ser bidireccionales, registrando la energía consumida y la energía producida.

- Cableado: Esta dimensionado en función de la potencia y el número de módulos de vidrio fotovoltaico instalados.

Instalaciones eléctricas fotovoltaicas aisladas

En este tipo de instalaciones la energía producida se utiliza íntegramente para el consumo propio.

Las edificaciones donde suelen implantarse este tipo de instalaciones son aquellas que se encuentran a grandes distancias de redes eléctricas convencionales, lo que dificulta en gran medida la posibilidad de conexión entre ambas.

Se dimensionan en función de la energía consumida por los receptores y el tiempo de funcionamiento de los mismos.

También son usadas en instalaciones autónomas como riegos solares directos, farolas solares, paradas de autobús, alimentación de semáforos, repetidores de antena y telefonía, etc.

Los componentes de este tipo de instalaciones son:

- Vidrio fotovoltaico: En este caso, el número de módulos ha de ser suficiente como para poder cargar las baterías de la instalación.

- Baterías: Su dimensionado se realiza en función del número de receptores y del uso al que se destina la instalación. Se sobredimensionan contando con una previsible semana de baja radiación solar.

- Regulador de carga: Regula la cantidad de energía que envían los módulos de vidrio fotovoltaico a las baterías y limita el consumo de la instalación, protegiéndolas de descargas profundas.

- Inversor: Este elemento es necesario siempre que los receptores trabajen en corriente alterna (240V). También disponen de un limitador de carga para la protección de las baterías