24 diciembre 2009

¿Cuál es la inclinación óptima de los paneles solares?

Como regla general, los paneles fotovoltaicos deben estar orientados hacia el sur en el hemisferio norte y hacia el norte en el hemisferio sur. La inclinación idónea es la que hace que los rayos solares incidan de manera perpendicular sobre la superficie de los paneles, maximizando así la cantidad de radiación recibida.

En una instalación sin sistema de seguimiento solar, lo factible es utilizar una o dos inclinaciones a lo largo del año, dependiendo del uso y el consumo que se vaya a hacer. En el caso de poder modificar más o menos fácilmente la inclinación de los paneles, se pueden poner a 60º durante el invierno y a 15º durante el verano, que son los ángulos de inclinación más usuales. Si no es posible o es complicado cambiar la inclinación, se pueden dejar los paneles fijos durante todo el año. La inclinación elegida dependerá del tipo de uso que se vaya a hacer. Por ejemplo, si la idea es un consumo constante a lo largo del año, es mejor dejar los paneles a 60º, ya que es la inclinación más adecuada durante el invierno, cuando la intensidad de radiación es menor y es necesario maximizarla. Durante el verano hay una mayor cantidad de radiación solar, lo que compensará el hecho de que los paneles no estén con la inclinación más adecuada. Si por el contrario el consumo se va a centrar en el periodo estival, por ejemplo, en el caso de abastecimiento de electricidad para una vivienda de vacaciones, se podría considerar el poner los paneles a 15º, aunque esto minimizaría en gran medida su rendimiento durante el invierno. Lo ideal sería utilizar las dos posiciones.

¿Cómo funciona una célula fotovoltaica?

En esta entrada hablaremos de cómo actúa un fotón cuando incide en la superficie de una célula solar fotovoltaica por semiconductores con uniones PN. Para ello empezaremos con lo básico, que es conocer qué son las bandas de energía de una estructura cristalina:

Bandas de energía

Bandas de energía

En un átomo, los electrones se encuentran en unos determinados niveles de energía. Estos niveles están cuantizados. Cuando hablamos de una estructura cristalina, en vez de niveles simples tenemos agrupaciones de niveles energéticos muy juntos, que se denominan bandas. Estas bandas energéticas determinan las propiedades electrónicas del cristal. En este caso nos centraremos en las dos capas últimas capas del cristal, y por tanto, las más energéticas: la banda de conducción (la más energética) y la banda de valencia (la segunda más energética).

Al exponer una célula fotovoltaica al sol, los fotones contenidos en la luz solar inciden sobre ella. Cada uno de esos fotones puede crear un par electrón-hueco en el semiconductor, es decir, dotar a un electrón de la suficiente energía para promocionarse de la banda de valencia a la banda de conducción.

Las bandas energéticas de valencia y de conducción se encuentran separadas por una cantidad de energía denominada energía de gap (EG). Entonces, para que un electrón pueda alcanzar la banda de conducción desde la banda de valencia, necesita que un fotón le proporcione una energía mayor o igual a la EG. Al fenómeno de creación de pares electrón-hueco se le conoce como generación. Cuando un electrón llega a la banda de conducción puede entonces circular por un circuito exterior, lo que hace posible la formación de una corriente eléctrica. Así, la placa fotovoltaica funciona como generador eléctrico. Asociado al proceso de generación tenemos la recombinación, que es el proceso contrario en el que un electrón libre ocupa un hueco. Con cada recombinación se pierde un electrón excitado y por tanto disminuye el rendimiento de la célula solar.

En la siguiente imagen podemos apreciar gráficamente el proceso de creación de un par electrón-hueco, cuando un fotón proporciona una energía mayor o igual que la energía de gap a un electrón y lo promociona desde la banda de valencia a la banda de conducción, y e l proceso de recombinación, cuando un electrón excitado ocupa un hueco.

fotones

Y Albert Einstein dijo…

El gran genio Albert Einstein, además de sus increíbles logros como científico, pronunció algunas frases que dan mucho que pensar y que, como no, ya forman parte de la memoria de la humanidad.

Os dejo aquí mis favoritas:

  1. La palabra progreso no tiene ningún sentido mientras haya niños infelices.
  2. Todos somos muy ignorantes. Lo que ocurre es que no todos ignoramos las mismas cosas.
  3. Lo importante es no dejar de hacerse preguntas.
  4. Nunca consideres el estudio como una obligación, sino como una oportunidad para penetrar en el bello y maravilloso mundo del saber.
  5. El mundo no está amenazado por las malas personas sino por aquellos que permiten la maldad.
  6. Hay dos cosas infinitas: el Universo y la estupidez humana. Y del Universo no estoy seguro.
  7. No sé cómo será la III Guerra Mundial, pero sí la IV… con piedras y palos.
  8. El que no posee el don de maravillarse ni de entusiasmarse más le valdría estar muerto, porque sus ojos están cerrados.
  9. Si buscas resultados distintos, no hagas siempre lo mismo.
  10. Todo debe simplificarse hasta donde sea posible, pero nada más.
  11. ¡Triste época la nuestra! Es más fácil desintegrar un átomo que un prejuicio.
  12. Lo más incomprensible del Universo, es que sea comprensible.
  13. Después de las bombas que destruyeron Japón, Einstein reflexionó: “Si hubiera sabido esto, me habría dedicado a la relojería”.
  14. Un hombre debe buscar lo que es y no lo que cree que debería ser.
  15. Mi ideal político es el democrático. Todo el mundo debe ser respetado como persona y nadie debe ser divinizado.
  16. Vemos la luz del atardecer anaranjada y violeta porque llega demasiado cansada de luchar contra el espacio y el tiempo.
  17. Si mi teoría de la relatividad es exacta, los alemanes dirán que soy alemán y los franceses que soy ciudadano del mundo. Pero si no, los franceses dirán que soy alemán, y los alemanes que soy judio.
  18. La imaginación es más importante que el conocimiento. El conocimiento es limitado. La imaginación circunda el mundo.
  19. Hay dos formas de ver la vida: una es creer que no existen milagros, la otra es creer que todo es un milagro.
  20. Cuando me preguntaron sobre algún arma capaz de contrarrestar el poder de la bomba atómica yo sugerí la mejor de todas:la paz.
  21. La mayoría de la gente se avergüenza de la ropa raída y de los muebles destartalados, pero más debería ruborizarse de las ideas nocivas y de las filosofías gastadas.
  22. Pon tu mano en un horno caliente durante un minuto y te parecerá una hora. Siéntate junto a una chica preciosa durante una hora y te parecerá un minuto. ESO es la relatividad. La gravitación no puede ser la causa de que la gente se enamore.
  23. Hay una fuerza motriz más poderosa que el vapor, la electricidad y la energía atómica: la voluntad.
  24. Vivimos en el mundo cuando amamos. Sólo una vida vivida para los demás merece la pena ser vivida.
  25. Comienza a manifestarse la madurez cuando sentimos que nuestra preocupación es mayor por los demás que por nosotros mismos.

Principios para alcanzar el desarrollo sostenible

Algunos de los principios que se han propuesto para alcanzar el desarrollo sostenible son los siguientes:

  • Principio de la recolección sostenible: Las tasas de consumo de los recursos renovables (suelo, bosques, ecosistemas marinos,…) deben ser iguales o inferiores a las tasas de renovación de estos recursos.
  • Principio del vaciado sostenible: Es cuasi-sostenible la explotación de recursos naturales no renovables cuando su tasa de vaciado sea igual a la tasa de creación de nuevos recursos renovables que puedan sustituirlos cuando se agoten. Esta cuasi-sostenibilidad de los recursos no renovables dependerá de la cantidad de recursos sustitutivos, de la cantidad demandada y de las posibilidades de reutilización o reciclado.
  • Principio de emisión sostenible: Las tasas de emisión de residuos o tasas de descargas deben ser iguales o inferiores a las capacidades naturales de asimilación o tasas de absorción de los ecosistemas a los que se emiten esos residuos. Esto implica emisión cero de residuos acumulativos o no biodegradables.
  • Principio de irreversibilidad cero: Implica reducir las intervenciones acumulativas y los daños irreversibles a cero.
  • Principio de selección sostenible de tecnologías: Se han de favorecer las tecnologías más limpias y eficientes, las que aumentan la productividad de los recursos y el valor por unidad de recurso, frente a las tecnologías que incrementan la cantidad extraída de recursos.
  • Principio de precaución: Dada la cantidad de riesgos a los que nos enfrentamos, se ha de mantener una actitud prudente para identificar y descartar con anticipación los procedimientos que podrían desencadenar, aunque sea con muy baja probabilidad, situaciones catastróficas.