Energía solar residencial: tipos y ventajas.

¿Energía fotovoltaica o térmica? Entiende todo sobre las diferencias entre ellos y conoce el tipo que mejor se adapta a tu caso

energía solar para residencia

Vivint Solar en imagen Unsplash

El petróleo y el carbón son fuentes de energía muy utilizadas, pero muy contaminantes. Así, buscando unir eficiencia energética y bajos impactos en el planeta, se busca cada vez más el uso de energías renovables. En este entorno, la energía solar ha destacado y cada vez se explora más, tanto para la generación en el sector empresarial como en los sistemas residenciales.

¿Qué es la energía solar?

La energía solar es energía electromagnética cuya fuente es el sol. Por este motivo, se considera una fuente de energía sostenible y limpia, que no produce residuos más allá de los componentes del kit y aún aporta beneficios medioambientales en cuanto a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero.

Puede transformarse en energía térmica o eléctrica y aplicarse en diferentes usos. Las dos formas principales de aprovechar la energía solar son la generación de electricidad y el calentamiento solar de agua.

Para la producción de energía eléctrica se utilizan dos sistemas: el heliotérmico, en el que la radiación se convierte primero en energía térmica y luego en energía eléctrica (utilizada principalmente en centrales eléctricas y, por tanto, no se abordará); y fotovoltaica, en la que la radiación solar se convierte directamente en energía eléctrica. La energía solar térmica, a su vez, se obtiene captando la radiación electromagnética, seguida de su transformación en calor, es decir, en energía térmica. Con esto, proporciona calentamiento de agua en sistemas residenciales, de edificios y comerciales.

A continuación puede encontrar un resumen de las características y diferencias entre los dos tipos principales de energía solar para residencia: energía fotovoltaica y energía térmica.

Fotovoltaica

La energía fotovoltaica tiene el concepto de generar electricidad de forma no convencional, es decir, a través de la radiación solar, sin que esta tenga que pasar por la fase de energía térmica.

Como en el heliotermo, en el sistema de energía solar fotovoltaica existen varios modelos de colectores (o paneles solares) que tienen mayor o menor eficiencia energética. Los más comunes son monocristalino, policristalino y de película fina.

Los componentes principales de un sistema de energía fotovoltaica son los paneles, la estructura de soporte, los controladores de carga, los inversores y las baterías.

Recuerde asegurarse de que los componentes utilizados estén certificados por el Instituto Nacional de Metrología, Calidad y Tecnología (Inmetro), que realizó la implementación de la Ordenanza N ° 357 en 2014, con el objetivo de establecer reglas para los equipos de generación. Fotovoltaica.

El retorno de la inversión es variable y depende de la cantidad de energía que requiera la propiedad. A pesar de ello, la ventaja del sistema doméstico está relacionada con cuánto puede ahorrar el usuario: una vez alcanzado el tiempo de devolución, ya no tendrá que pagar la factura de la luz.

¿Como funciona?

Los paneles o paneles solares son sistemas de microgeneración compuestos por células fotovoltaicas. Un conjunto de paneles forma un módulo solar. Las células fotovoltaicas están hechas de materiales semiconductores, como el silicio. Cuando una celda de placa se expone a la luz y captura su energía, parte de los electrones en el material iluminado absorbe fotones (partículas de energía presentes en la luz solar).

Los electrones libres son transportados en flujo por el semiconductor hasta que son arrastrados por un campo eléctrico, que se forma en el área de unión de los materiales por una diferencia de potencial eléctrico entre estos materiales semiconductores. Los electrones libres se extraen de la celda solar y se ponen a disposición para su uso en forma de energía eléctrica.

A diferencia del sistema heliotérmico, el sistema fotovoltaico no requiere alta radiación solar para su funcionamiento. Sin embargo, la cantidad de energía generada depende de la densidad de las nubes, por lo que un número bajo de nubes puede resultar en una mayor producción de electricidad en comparación con días de cielo completamente abierto, debido al fenómeno del reflejo de la luz solar.

La eficiencia de conversión se mide por la proporción de radiación solar en la superficie de la celda que se convierte en energía eléctrica. Actualmente, las celdas más eficientes proporcionan aproximadamente un 25% de eficiencia.

Actualmente, el gobierno está desarrollando proyectos de generación de energía fotovoltaica para satisfacer la demanda energética de comunidades rurales y aisladas, según el Ministerio de Medio Ambiente. Estos proyectos se enfocan en áreas como:

  • Bombeo de agua para suministro doméstico;
  • Riego y piscicultura;
  • Iluminación pública;
  • Sistemas de uso colectivo (electrificación de escuelas, centros de salud y centros comunitarios);
  • Cuidados en el hogar.

Hay también dos tipos diferentes de sistemas fotovoltaicos: aquellas conectadas a la red ( en-rejilla o rejilla-ata ) o aisladas de la red ( fuera de la red o autónomo). Una de las principales diferencias entre ellos es la composición del kit, el primero de los cuales no tiene dispositivos para almacenar energía, es decir, no requiere el uso de la batería y el controlador de carga. Otra diferencia importante entre ellos es que el primero debe estar conectado a la red de distribución de energía convencional, mientras que el segundo puede instalarse en regiones más remotas.

Para los sistemas conectados a la red, la Ley 10.438 / 02 otorga beneficios económicos en forma de créditos energéticos a quienes producen en sus propios hogares más energía de la que demandan, es decir, ahorros inmediatos en dinero que estarían relacionados con el pago. de la factura de la luz de los meses en los que la vivienda genera menos energía de la que necesita.

Lamentablemente, todavía existen pocos incentivos y líneas de financiamiento para este tipo de energía en Brasil, que aún son de difícil acceso y de poca aplicabilidad. Se espera que, con el crecimiento del consumo de sistemas de energía fotovoltaica, surjan incentivos más aplicables y accesibles a la vivienda común.

Explotación térmica

Otra forma de aprovechar la radiación solar es el calentamiento térmico. El calentamiento térmico se puede realizar mediante un proceso de absorción de la luz solar por captadores, que suelen instalarse en los techos de edificios, condominios y viviendas.

Como la incidencia de la radiación solar en la superficie terrestre es baja, es necesario instalar unos pocos metros cuadrados de captadores. Cada modelo de colector (que puede ser abierto, cerrado o tubular de vacío) tiene una eficiencia energética característica y puede calentar el agua a temperaturas específicas. Por tanto, siempre existe un modelo más adecuado, en función de la intención de aplicación del agua caliente (que puede ser para baño, piscinas, calefacción de espacios, entre otros).

Según la Agencia Nacional de Energía Eléctrica (Aneel), para abastecer el suministro de agua caliente en una vivienda de tres a cuatro habitantes se requieren 4 m² de colectores. Si bien la demanda de esta tecnología es predominantemente residencial, también existe el interés del sector comercial, como edificios públicos, hospitales, restaurantes, hoteles y otras empresas.

El tiempo de amortización de la inversión en energía solar térmica tiende a variar, ocurriendo generalmente en un intervalo de entre 18 y 36 meses. La vida útil de un calentador solar se estima en unos 240 meses, lo que hace que el sistema sea muy ventajoso y económico.

¿Como funciona?

El principio de funcionamiento de la explotación térmica es simple: la superficie del panel tiene aletas de cobre o aluminio, comúnmente pintadas de color oscuro para una mayor absorción de la radiación solar. Así, estas aletas captan la radiación solar y la transforman en calor. El calor es absorbido por el fluido presente en el interior de los paneles (normalmente agua), que luego es transportado mediante bombeo a través de tubos aislantes, hasta llegar al depósito de agua caliente (depósito térmico o caldera).

El depósito de agua caliente está compuesto por material aislante, que evita que el agua se enfríe y permite que se suministre a una temperatura agradable incluso en periodos sin sol.

¿Cuáles son los pros y los contras de la energía solar?

La energía solar se considera una fuente de energía renovable e inagotable. A diferencia de los combustibles fósiles, el proceso de generación de electricidad a partir de energía solar no emite dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NOx) y dióxido de carbono (CO2), todos ellos gases contaminantes con efectos nocivos para la salud humana. y que contribuyen al calentamiento global.

La energía solar también se muestra ventajosa en comparación con otras fuentes renovables, como la hidráulica, ya que requiere áreas menos extensas. Además, la energía solar tiene una instalación rápida, rápida y un sistema completamente silencioso.

El incentivo a la energía solar en Brasil se justifica por el potencial del país, que tiene grandes áreas con radiación solar incidente y está cerca del Ecuador. Según el Green Building Council (GBC Brasil), otra ventaja de instalar energía solar es la valorización de los inmuebles (las propiedades sostenibles están valoradas hasta en un 30%).

En el caso de la energía fotovoltaica, el inconveniente mencionado con mayor frecuencia es su implementación, que sigue siendo relativamente cara. Además del costo, también está la baja eficiencia del proceso, que varía del 15% al ​​25%. Sin embargo, otro punto de suma importancia a considerar en la cadena productiva del sistema fotovoltaico es el impacto socioambiental que provoca la materia prima más utilizada en la fabricación de células fotovoltaicas, el silicio.

La extracción de silicio, como cualquier otra actividad minera, impacta el suelo y las aguas subterráneas en el área de extracción. Además, es fundamental que los trabajadores cuenten con buenas condiciones laborales para prevenir accidentes laborales y el desarrollo de enfermedades. La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (Iarc) señala que la sílice cristalina es cancerosa y puede causar cáncer de pulmón cuando se inhala de forma crónica.

El informe del Ministerio de Ciencia y Tecnología señala otros dos puntos importantes relacionados con el sistema fotovoltaico: la disposición de los paneles debe eliminarse adecuadamente, ya que tienen potencial de toxicidad; y el reciclaje de paneles fotovoltaicos tampoco ha alcanzado hasta ahora un nivel satisfactorio.

Otro punto importante es que, a pesar de que Brasil es un importante productor de silicio metálico, la tecnología para la purificación del silicio a nivel solar aún está en desarrollo. Por tanto, aunque es renovable y no emite gases, la energía solar sigue tropezando con obstáculos tecnológicos y económicos. Aunque prometedora, la energía solar se volverá económicamente viable, presentando una reducción de precio solo con la cooperación entre los sectores público y privado, y con la inversión en investigación para mejorar tecnologías que abarquen todo el proceso productivo.


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