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Surtirse de energía sustentable no es una tendencia, es una obligación.

 

La energía solar como fuente para el uso por los humanos en sus comienzos se restringió y por mucho tiempo a las estaciones espaciales y los satélites. El sol ha sido la fuente primaria de energía de los satélites artificiales la que es transformada en energía eléctrica por medio de celdas fotovoltaicas. Al estar generalmente en la estratosfera por encima de las nubes la captación de la energía irradiada por el sol se hace constante, lo que permite que de manera continua estos aparatos espaciales cuenten permanentemente con energía para su funcionamiento.

Desde hace ya varias décadas se viene intentando extender esta alternativa energética -que se presume amigable con el medio ambiente- a otras actividades del quehacer humano, entre ellas, la actividad constructiva para suministrar energía a los hogares o a instalaciones de actividades productivas y de servicios para sustituir otras fuentes que se consideran menos o nada sustentables. Pero la gran barrera que ha impedido la masificación de esta alternativa energética ha sido los altos costos de la tecnología aplicada para transformar la energía solar en energía eléctrica. No obstante esta barrera, en los últimos años la energía fotovoltaica ha venido ganando terreno y se está convirtiendo en una alternativa cada vez más viable para ser incorporada en la actividad constructiva, especialmente de viviendas.

 

Características y modus operandi de la tecnología fotovoltaica

La conversión de energía solar en energía eléctrica inicia con la célula o celda fotovoltaica integradas en un panel metálico que a decir de Souza (2019) se produce con dos capas de silicio químicamente alteradas, de modo que una de ellas tenga falta y la otra exceso de electrones, es decir, cuando los fotones de la luz solar alcanza la superficie del panel, estos electrones adquieren la capacidad de moverse, flujo que crea una corriente eléctrica.

Cada celda genera una pequeña cantidad de energía eléctrica y un panel está formado generalmente por 36 a 72 celdas, por lo que al conectar varios paneles entre sí, se forma un sistema fotovoltaico. Señala Souza que de ocho a diez paneles son suficientes para proveer de energía a una casa pequeña y no deja de advertir que todo ello está influenciado por algunos factores como la eficiencia de los paneles, la cantidad de luz solar en la región y la demanda de energía de la propia vivienda.

Los paneles solares fotovoltaicos producen energía en corriente continua, debiendo pasar por un alternador -convertidor- que convierta esta energía en corriente alterna para que pueda ser normalmente utilizada en la edificación por los electrodomésticos, los enchufes, las bombillas, etc.

Parafraseando a Souza los sistemas fotovoltaicos pueden permitir la generación de energía en lugares remotos o rurales por donde no llegan las redes eléctricas convencionales -electricidad hidráulica- caso en el que el sistema utiliza baterías para almacenar energía cuando el sistema genera menos de lo que se consume, como por ejemplo durante la noche o en días muy nublados.

Fuente: Jenson-DeLeeuw NZE House / Paul Lukez Architecture. Image © Greg Premru

Pero como lo anota el mismo, también es posible utilizar la energía fotovoltaica conectada a la red eléctrica, caso en el que el excedente de energía ingresa a la red eléctrica creando remanentes de energía para la edificación, que en algunos países son vendidos a otras unidades habitacionales, por lo que el edificio generador se convierte en un proveedor de energía para los vecinos y la inversión en el sistema se recupera rápidamente.

Según Souza a partir de diversas investigaciones se han desarrollado prototipos de paneles transparentes e incluso flexibles, pero lo cierto es que en la actualidad priman dos fácilmente diferenciables visualmente: las células de silicio monocristalinas -moni-Si- y las de silicio policristalinas -multi-Si-. Considerando que la eficiencia de una panel solar se mide por el porcentaje que convierte en energía eléctrica por metro cuadrado de construcción, se tiene entonces que los monocristalinos son más eficientes alcanzando entre un 15% a 20% en tanto que están hechos de un solo cristal de silicio ultra puro -lingotes de silicio cilíndrico- siendo más caros por ser su proceso de producción más complejo, mientras que los policristalinos cuyo proceso de producción es menos complejo son menos costosos razón por la que son más demandados aun siendo menos eficientes.

Fuente: solarlightsmanufacturer.com (con intervención particular)

 

Instalando sistema fotovoltaico en casa

Para instalar un sistema fotovoltaico en casa es preciso tener en cuenta diversas variables como la orientación e inclinación de los módulos, el control de la temperatura de trabajo de las celdas y su correcta ventilación, la limpieza de las superficies de los módulos evitando grandes pérdidas y también el sombreado, reseña Iñiguez.

Por lo general se recomienda instalar los paneles en las cubiertas de las construcciones en tanto que no alteran la imagen de las mismas, y desde la eficiencia es más adecuado para mantenerlas libres de sombras, de orientar al mejor ángulo solar y para su ventilación. Iñiguez anota que cuando las cubiertas son ciegas se pueden instalar como un revestimiento superpuesto o como un elemento integrado al sistema de recubrimiento mientras que, en las cubiertas inclinadas, se recomienda evitar la superposición y emplear diseños integrados con tejas fotovoltaicas.

No menos necesario es que para la instalación de las celdas se tengan en cuenta las exigencias técnicas que imponen las normas y los requerimientos constructivos que exigen ciertos requisitos como la estructura soporte de los módulos, sus conexiones, su resistencia frente a cargas o la accesibilidad para su mantenimiento. Iñiguez sugiere que quedando a criterio de los arquitectos, deben considerarse otros parámetros que determinan la instalación de los paneles que involucran desde el color y las imágenes de las celdas hasta su tamaño.

 Prototipo de instalación superpuesta. Casa La Escocesa, Dub Arquitectura, (Buenos Aires, Argentina)
Fuente: Image © Fernando Schapochnik
Prototipo de instalación con tejas fotovoltaicas. Casa Yin Yang, Brooks&Architects (Los Ángeles, Estados Unidos)
Fuente: Via Brooks + Scarpa Architects

En las casas ubicadas en zonas aisladas o zonas remotas se requiere de un sistema de acumulación mediante baterías para proveerse de más energía de la que se consume y a su vez acumular excedentes cuando el consumo se necesita durante todo el día, habida cuenta que la producción directa de energía solo es posible durante las horas de sol. En este caso, según las condiciones climáticas y el consumo de electricidad, se calcula la cantidad de energía a acumular mientras que la cantidad de paneles solares necesarios se obtiene al contemplar la demanda en los meses o días más desfavorables, las condiciones técnicas óptimas de orientación e inclinación y también la localización en la que se encuentre.

Ha podido establecerse que para proveer de energía fotovoltaica a una vivienda de 60 m2 se requieren tres paneles solares y para cargar una batería de 12V se requiere un panel de 18V que contenga 36 celdas solares de medio voltio cada una.

Vivienda 3C2C, Citic. (Lago Rupanco, Región de los Lagos, Chile)
Fuente: Image © Nico Saieh

El aspecto clave, además de la tecnología seleccionada, es la ubicación de la vivienda pues de ello depende el mayor aprovechamiento de los rayos solares. Según el blog vivanuncios.com.mx (2023) para tal efecto hoy existen los seguidores solares o trackers que permiten perseguir los rayos solares durante el día y ajustarse automáticamente durante la noche.

Finalmente se recomienda incorporar un medidor de carga para controlar la cantidad de carga en el sistema con el fin de prevenir un daño en las baterías y neutralizar descargas eléctricas o sobrecargas de energía dentro de la vivienda.

Un proceso de instalación de un sistema fotovoltaico en una vivienda puede resumirse así:

  • Revisión del lugar de instalación.
  • Selección del tipo de panel e Instalación de los panales.
  • Incorporación de controlador de carga.
  • Adhesión de baterías.
  • Conexión de controlador a baterías.
  • Enchufe de los paneles al resto del sistema.

En este último paso se deben adelantar las acciones siguientes:

  • Conectar los paneles al convertidor -alternador- de carga.
  • Conectar el convertidor de carga a las baterías.
  • Conectar las baterías al inversor, que a su vez debe estar conectado al sistema principal.

En fin, optar por un sistema fotovoltaico para alimentar de energía eléctrica a nuestras viviendas acarrea ventajas tanto para el medio ambiente como económicas. Permite sustituir fuentes de energía no sustentables por renovables, y aunque la inversión inicial puede ser alta, el beneficio economico se reflejara en la factura por años, además de los beneficios que pueden obtenerse por vivienda sustentable, y la autonomía energética. La única inquietud que despierta esta tecnología es el impacto ambiental que puede causar la fabricación de los paneles y las baterías.

 


Referencias