ENERGIA SOLAR

ABANS DE COMENÇAR A PARLAR SOBRE L'ENERGIA SOLAR CALDRÀ FER UNA PUNTUALITZACIÓ MOLT IMPORTANT: DEL SOL PODEM OBTENIR CALOR I LLUM, AIXÒ SIGNIFICA QUE DISPOSEM DE DUES MANERES D'OBTENIR-NE PROFIT. OBSERVEU LES DUES IMATGES SEGÜENTS. UTILITZEN EL SOL PERÒ DE MANERA DIFERENT: EL PRIMER NOMÉS LA LLUM I EL SEGON LA CALOR.

Segons podem veure a la imatge superior, es tracta d'un conjunt de pannells (captadors) fotovoltàics. Capten la llum. Aquests pannells fotovoltàics converteixen l'energia del Sol (llum) en energia elèctrica. De moment aquests pannells no són gaire rendibles, especialment per l'emmagatzematge de l'energia elèctrica que no s'utilitza. Tenen una vida relativament llarga (30 anys). S'està investigant per millorar-los. Em preocupa el reciclatge dels pannells un cop utilitzats.

Aquesta imatge es d'un panell (captador) tèrmic. El panell és com una capsa pintada de negre -absorveix millor la calor- i en el seu interior circula un tub per on passa un líquid (aigua, per exemple) i mogut per una bomba. Aquest tub penetra en el termo (dipòsit de forma cilíndrica) i fa com una escala de cargol -serpentí- que escalfa l'aigua que conté aquest. Més avall tens un esquema.

Hi ha un tipus de central elèctrica que utilitza la calor del Sol com a font d'energia. La finalitat d'aquest sistema és el mateix que amb panells solars tèrmics però aprofitatnt al màxim el seu rendiment. Observeu la imatge. Podríeu explicar com funciona? Cada un d'aquests "quadradets" és un mirall i a cada hora un operari va girant, un a un, i dirigint el seu feix a dalt de la torre...és broma! S'encarrega un ordinador que controla el moviment durant totes les hores de sol. Presenten alguns inconvenients importants: què passa a les nits? I quan està ennuvolat?

A dalt de la torre hi ha un "forn solar" que rep un feix de llum de cada un dels miralls. Es poden assolir temperatures properes als 2000 ºC encara que a la pràctica és molt més baixa. Són Centrals Solars (CRS).També hi ha del tipus CDS. Vols més informació? Clica aquí.

A la dreta d'aquestes paraules trobem la manera d'aprofitar la calor (una forma d'energia) per escalfar l'aigua. De color vermell tenim indicat el camí de l'aigua calenta i en blau el de l'aigua freda. Podries explicar el seu funcionament? Quan ho tinguis pensat, selecciona el text invisible amb el ratolí (botó esquerre).

Aquests pannells els podem trobar en el que va se el Fòrum de les Cultures de Barcelona 2004.La placa solar, situada al recinte del que havia estat el Fòrum, està formada per 2.668 pannells formats per petites peces de silici, que sumen una superfície total de 3.375 metres quadrats. Aquesta gran estructura està al costat del mar, al damunt de l’edifici de l’escola de vela, i és visible des de bona part del recinte. És, per tant, una de les estampes emblemàtiques de l’esdeveniment, tant pel que fa a la imatge com a la intenció de promoure les energies netes.

Es preveu que es construeixi a la mateixa zona una segona gran placa solar. Tindrà, pràcticament, el doble de superfície que la placa actual i entre totes dues sumaran la més gran àrea de captació solar de tot Europa. Generarà l’energia necessària per alimentar mil llars.

El que ha mogut a construir aquest pannell ha estat el fet de potenciar “una alternativa per reduir l'emissió de gasos contaminants causants de l'efecte hivernacle”.

PANNELLS FOTOVOLTAICS

La generació del corrent elèctric és produeix per l'efecte fotovoltaic, que consisteix en la conversió directa de la radiació solar en energia elèctrica en forma de corrent continu. Aquesta conversió la produeixen les cèl·lules fotovoltaïques. Les cèl·lules fotovoltaiques són semiconductors de silici del tipus PN (díode). Quan sobre la unió PN del semiconductor incideix la radiació solar (fotons) aquest es fa conductor generant als seus extrems un voltatge de 0,5V i un corrent que depèn de la superfície d'exposició de la unió i de la intensitat de la radiació solar.

Aquests voltatges i corrents són massa petits per ser utilitzats, per això les cèl·lules s'associen en sèrie per incrementar els voltatges i en paral·lel per incrementar el corrent (intensitat) formant els pannells fotovoltàics. Normalment els pannells es composen de 36 cèl·lules de diàmetres diferents (en funció del corrent que es vol obtenir).

En el mercat existeixen 3 tipus de cèl·lules fotovoltaiques que es diferencien en la seva estructura cristal·lina:

Silici monocristal·lí (1).- El silici es diposita sobre un cristall de forma que mantingui un estructura perfectament ordenada. Es caracteritzen per tenir un color blau fosc amb una brillantor metàl·lica. Tenen un rendiment del 16% de la radiació solar rebuda. Són els més cars i el més emprats.
Silici policristal·lí (2).- El silici es dipositat sobre el cristall sense tanta cura, de tal manera que canvien l'orientació cada cert espai. El seu aspecte sembla una amalgama de colors amb tonalitats diferents entre blau i gris amb brillantor metàl·lica. Tenen un rendiment lleugerament inferior al 16% de la radiació solar. Són més econòmics i no s'utilitzen tant com els anteriors.
Silici amorf (3).- El silici és dipositat en una fina capa sobre el material de suport, la seva estructura cristal·lina ha desaparegut. El seu aspecte presenta tonalitats de color marró o gris fosc. Tenen un rendiment al voltant del 6% de la radiació solar rebuda. Són molt econòmics i s'utilitzen per calculadores i objectes amb petits consums. Els pannells fotovoltaics estan constituïts per un conjunt de cèl·lules interconnectades entre sí, posades en un capsa de plàstic resistent a la intempèrie i estanca, per la part del davant es col·loca un vidre trempat molt resistent a l'impacte, amb superfície antireflectiva i que no absorbeixi radiació solar. La superfície exterior del vidre ha de ser llisa per evitar l'acumulació de la pols que limitaria el seu rendiment. A la part posterior del mòdul conté la caixa amb les borns de connexió dels cables. Tot el conjunt és dissenyant per que sigui perfectament estanc i suporti les condicions climatològiques més adverses.
Tot i que els sistemes fotovoltàics solen ser de 12V els pannells proporcionen tensions superiors a aquests voltatges per poder carregar les bateries i per compensar les pèrdues de voltatge als conductors.

La radiació solar que arriba a la superfície de la terra a les nostres latituds sol ser de uns 1000W/m2 , que són les condicions estàndard per les quals els fabricants proporcionen les corbes de potència dels pannells.
Les plaques es poden unir entre sí en paral·lel (amb unió d’una banda dels pols positius i, d’una altra, dels negatius) o bé en sèrie (pol positiu de la primera amb negatiu de la segona i successivament). La unió en paral·lel proporciona una tensió igual a la del mòdul (12-18 V), mentre que la unió en sèrie dóna una tensió igual a la suma de la de cada mòdul (per exemple 12 V, 24 V, 36 V, etc.), depenent del nombre de plaques interconnectades.

La Potència Solar Indica el Camí del Futur

Japó està portant a terme un gran nombre de projectes sobre fonts energètiques. Una de les àrees que reben cada vegada més atenció és la utilització de la tecnologia japonesa per generar electricitat a partir del sol. A mesura que augmenta l'eficiència dels panells solars i cauen els costos de producció s'aniran instal·lant progressivament, el que ajudarà a protegir el mediambient.

Text: Torikai Shin-ichi. Fotos, cortesia de: Organització per al Desenvolupament de Tecnologia Industrial i Noves Energies (NEDO); Hakushin Co., Ltd.; Ajuntament de Itoman; Tamiya Seisakusho.

Japó, el Major Productor Mundial de Cèl·lules Solars

En aquest districte suburbà de la ciutat de Yoshikawa, en la Prefectura de Saitama, propera a Tòquio, els seus habitants satisfan les seves pròpies necessitats elèctriques amb els panells solars de les seves teulades - gairebé 200 KW de potència - i està augmentant el nombre d'habitatges equipats amb teulades d'aquest tipus.

Els poderosos rajos del sol copegen de forma permanent la terra transmetent energia calorífica i lumínica. Part de l'energia lumínica pot ser convertida directament utilitzant semiconductors de sìlice i altres materials.

Els Laboratoris Bell, als Estats Units, van ser els primers a desenvolupar les cèl·lules solars utilitzant semiconductors de sílice. Això ocorria en 1954. En aquell temps, l'eficiència de la conversió elèctrica era baixa - només un petit tant per cent. Però ja en la dècada dels setanta aquesta es va elevar al 15%, començant el seu ús pràctic. Les cèl·lules solars desenvolupades avui dia tenen una eficiència de conversió de gairebé el 20%.

Es calcula que la quantitat d'energia elèctrica disponible a través dels rajos solars és de gairebé 1 KW per cada metre quadrat de superfície assolejada. Això significa que una cèl·lula solar amb una superfície de 1 metre quadrat i una taxa d'eficiència del 20% pot generar 200 watts d'electricitat. A l'incrementar la taxa de conversió es redueix el cost per unitat de generació d'electricitat, el que aconsegueix més potència sense necessitar més espai per als panells solars.

En 2002, la producció mundial de cèl·lules solars va anar d'uns 520.000 KW (la producció s'amida pel nombre de KW que les cèl·lules poden generar). D'ella, la producció japonesa va arribar el 48,9% - 255.000 KW - fent de Japó el major fabricant del món de cèl·lules solars. Aquest fet indica la dependència de la tecnologia nacional de semiconductors i els grans esforços que fan les companyies japoneses a desenvolupar nous productes darrere d'una major eficiència de conversió i unes cèl·lules solars més petites.

Energia Mareomotriu + info