¿Qué eficacia tienen los paneles solares?
Paneles solares en la Estación Espacial InternacionalLa fotovoltaica es la conversión de la luz en electricidad mediante materiales semiconductores que presentan el efecto fotovoltaico, un fenómeno estudiado en física, fotoquímica y electroquímica. El efecto fotovoltaico se utiliza comercialmente para la generación de electricidad y como fotosensores.
Un sistema fotovoltaico emplea módulos solares, cada uno de ellos compuesto por un número de células solares, que generan energía eléctrica. Las instalaciones fotovoltaicas pueden estar montadas en el suelo, en el tejado, en la pared o ser flotantes. El montaje puede ser fijo o utilizar un seguidor solar para seguir al sol por el cielo.
La tecnología fotovoltaica contribuye a mitigar el cambio climático porque emite mucho menos dióxido de carbono que los combustibles fósiles. La energía solar fotovoltaica tiene ventajas específicas como fuente de energía: una vez instalada, su funcionamiento no genera contaminación ni emisiones de gases de efecto invernadero, muestra escalabilidad con respecto a las necesidades de energía y el silicio tiene gran disponibilidad en la corteza terrestre, aunque otros materiales necesarios en la fabricación de sistemas fotovoltaicos, como la plata, pueden limitar un mayor crecimiento de la tecnología. Otras limitaciones importantes identificadas son la competencia por el uso del suelo[1] El uso de la energía fotovoltaica como fuente principal requiere sistemas de almacenamiento de energía o la distribución global mediante líneas eléctricas de corriente continua de alta tensión, lo que supone costes adicionales, y también presenta otras desventajas específicas, como la generación de energía variable, que hay que equilibrar. La producción y la instalación causan cierta contaminación y emisiones de gases de efecto invernadero, aunque sólo una fracción de las emisiones causadas por los combustibles fósiles.
Tecnologías solares fotovoltaicas
Los paneles solares se encargan de generar electricidad y, en la mayoría de los casos, se sitúan en el tejado de cualquier edificio. Por lo tanto, es a través de estos paneles solares donde comienza la verdadera historia y la energía solar se convierte en electricidad. Estos paneles solares, también conocidos como módulos, suelen estar orientados hacia el sur para obtener el máximo potencial y producción de electricidad.
Cada uno de estos paneles solares se compone de una capa especial de células de silicio, un marco metálico, una carcasa acristalada que, además, está rodeada por una película especial y un cableado. Para obtener la máxima producción de electricidad, los paneles solares se disponen juntos en “conjuntos”. De este modo, a través de estas células solares, también conocidas como células fotovoltaicas, se absorbe la luz del sol durante las horas de luz.
La energía eléctrica que obtenemos de la energía solar a través de las células fotovoltaicas se conoce normalmente como electricidad de corriente continua (DC). Pero esta electricidad de corriente continua no se puede utilizar para alimentar hogares y edificios, por lo que para utilizar esta energía eléctrica generada, tenemos que convertirla en electricidad de corriente alterna (CA).
Paneles fotovoltaicos
Una célula fotovoltaica está hecha de material semiconductor. Cuando los fotones inciden en una célula fotovoltaica, pueden reflejarse en ella, atravesarla o ser absorbidos por el material semiconductor. Sólo los fotones absorbidos proporcionan energía para generar electricidad. Cuando el material semiconductor absorbe suficiente luz solar (energía solar), los electrones se desprenden de los átomos del material. Un tratamiento especial de la superficie del material durante la fabricación hace que la superficie frontal de la célula sea más receptiva a los electrones desalojados, o libres, de modo que los electrones migran de forma natural a la superficie de la célula.
El movimiento de los electrones, cada uno de los cuales lleva una carga negativa, hacia la superficie frontal de la célula crea un desequilibrio de carga eléctrica entre las superficies frontal y posterior de la célula. Este desequilibrio, a su vez, crea un potencial de tensión como los terminales negativo y positivo de una batería. Los conductores eléctricos de la célula absorben los electrones. Cuando los conductores se conectan en un circuito eléctrico a una carga externa, como una batería, la electricidad fluye en el circuito.
Energía solar fotovoltaica
Fig. 1: Las instalaciones solares fotovoltaicas se detectan en imágenes de teledetección con aprendizaje automático.Fig. 2: Disposición agregada del conjunto de datos global.Fig. 3: Cobertura del terreno preexistente para nuevas instalaciones solares fotovoltaicas.
El conjunto de datos está alojado públicamente en Zenodo y está disponible en https://zenodo.org/record/5005868 o https://doi.org/10.5281/zenodo.5005868. También se visualizará y podrá descargarse a través del World Resources Institute Resource Watch, y de la plataforma Descartes Labs. Los datos de origen se proporcionan con este documento.
El repositorio de código está alojado públicamente en Github en https://github.com/Lkruitwagen/solar-pv-global-inventory. La versión del código para esta publicación es la 1.0.0 y también está alojada en Zenodo en https://doi.org/10.5281/zenodo.5045001.
K.S. y S.S. son empleados y accionistas de Descartes Labs Inc, la empresa que construye y mantiene la infraestructura de computación en la nube utilizada para realizar esta investigación. J.F. y L.B. son empleados del World Resources Institute, una organización sin ánimo de lucro que alojará y visualizará públicamente una copia de nuestro conjunto de datos.