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Energías RenovablesEnergía Solar

ContenidosArtículosConceptos básicos 1

Energía (tecnología) 1Energía eléctrica 4Electricidad renovable 8Energía solar 10Radiación solar 17Energía solar térmica 25Energía solar fotovoltaica 48Autoconsumo fotovoltaico 66Célula fotoeléctrica 71Semiconductor 80Balance neto 83

Energía Solar Fotovoltaica 93

Panel fotovoltaico 93Inversor fotovoltaico 105Conversión fotovoltaica 106Almacenamiento de energía 107Batería (electricidad) 109Batería recargable 121Celda electroquímica 128Cargador de baterías 134Regulación de carga 137Convertidor DC a DC 138Corriente continua 139Regulador de tensión 141

ReferenciasFuentes y contribuyentes del artículo 146Fuentes de imagen, Licencias y contribuyentes 148

Licencias de artículosLicencia 153

1

Conceptos básicos

Energía (tecnología)

Pronóstico de consumo de energía primaria delmundo Energy Information Administration/USA

(2011-06)

Consumo de energía primaria, 2010.

La energía desde el punto de vista social y económico, es un recursonatural primario o derivado, que permite realizar trabajo o servir desubsidiario a actividades económicas independientes de la producciónde energía. Como todas las formas de energía una vez convertidas en laforma apropiada son básicamente equivalentes, toda la producción deenergía en sus diversas formas puede ser medida en las mismasunidades. Una de las unidades más comunes es la tonelada equivalentede carbón que equivale a 29.3·109 julios o 8138.9 kWh.

• Energía sonora: energía surgida de la vibración mecánica.• Energía radiante: La existente en un medio físico, causada por

ondas electromagnéticas, mediante las cuales se propagadirectamente sin desplazamiento de la materia

Energía eléctrica

Subestación eléctrica.

estoi aburrito [1]* Energía atómica o nuclear: fuerza nuclear fuerte• Energías renovables:

•• Energía eólica•• Energía geotérmica•• Energía hidráulica•• Energía mareomotriz• Energía solar [2]

•• Energía cinética•• Biomasa•• Gradiente térmico oceánico

•• Energía azul•• Energía termoeléctrica generada por termopares

Energía (tecnología) 2

•• Energía nuclear de fusión• Fuentes de Energías no renovables (o nuclear-fósil):

•• Carbón•• Centrales nucleares•• Gas Natural•• Petróleo

Explotación de la energíaLa explotación de la energía abarca una serie de procesos, que varían según la fuente empleada:• Extracción de la materia prima (uranio, carbón, petróleo, etc.)• Procesamiento de la materia prima (enriquecimiento de uranio, refino del petróleo, etc.)•• Transporte, almacenamiento y distribución de la materia prima, hasta el punto de utilización.• Transformación de la energía (por combustión, fisión, etc.)Para la energía eléctrica, además:• Generación de energía eléctrica, por lo general mediante turbinas• Almacenamiento o distribución de la energía•• ConsumoPor último• Gestión de los residuos

Economía energética

Consumo de electricidad por países (Abril de 2006).

La disponibilidad de la energía es un factorfundamental para el desarrollo y el crecimientoeconómico. La aparición de una crisis energéticadesemboca irremediablemente en una crisiseconómica. La utilización eficaz de la energía, asícomo el uso responsable, son esenciales para lasostenibilidad.

En la actual situación mundial, son varias las vocesque abogan por reducir el consumo energético y derecursos naturales.

• Informe sobre los límites del desarrollo del Club de Roma (1972)• Teoría del pico de Hubbert, sobre el agotamiento del petróleo

Energía (tecnología) 3

Unidades de medida de energía• Caloría Es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua de 14,5 a 15,5 grados

centígrados.• La frigoría es la unidad de energía utilizada en refrigeración y es equivalente a absorber una caloría.• Termia prácticamente en desuso, es igual a 1.000.000 de calorías o a 1 Mcal• Kilovatio hora (kWh) usada habitualmente en electricidad. Y sus derivados MWh, MW año• julio = 0,24 calorías.• Caloría grande usada en Biología/Alimentación y Nutrición = 1 Cal = 1 kcal = 1.000 cal• Tonelada equivalente de petróleo 41.840.000.000 julios = 11.622 kWh.• Tonelada equivalente de carbón 29.300.000.000 julios = 8138.9 kWh.•• Tonelada de refrigeración• BTU, Bristish Thermal UnitLa energía química es la que hace funcionar nuestros coches, motos, camiones, barcos y aviones, y la extraemos decombustibles fósiles como el petróleo, el gas o el carbón, o bien fabricando combustibles a partir de otras energías.

Bibliografía• Juan José Gómez Cadenas, «El futuro de la energía» [3], Revista de Libros, 151-152, julio-agosto de 2009.

Enlaces externos• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Energía (tecnología). Commons• Wikiquote alberga frases célebres de o sobre Energía (tecnología). Wikiquote

• Wikcionario tiene definiciones para energía.Wikcionario

Referencias[2] « El blog de la energía - Huertos solares en España (http:/ / elblogdelaenergia. org/

el-995-de-los-huertos-solares-europeos-estaban-en-espana-en-2010/ )».[3] http:/ / www. revistadelibros. com/ articulo_completo. php?art=4386

Energía eléctrica 4

Energía eléctrica

Torres de conducción de energía eléctrica.

Se denomina energía eléctrica a la formade energía que resulta de la existencia deuna diferencia de potencial entre dos puntos,lo que permite establecer una corrienteeléctrica entre ambos —cuando se los poneen contacto por medio de un conductoreléctrico— y obtener trabajo. La energíaeléctrica puede transformarse en muchasotras formas de energía, tales como laenergía luminosa o luz, la energía mecánicay la energía térmica.

La corriente eléctrica

La energía eléctrica se manifiesta como corriente eléctrica, es decir, como el movimiento de cargas eléctricasnegativas, o electrones, a través de un cable conductor metálico como consecuencia de la diferencia de potencial queun generador esté aplicando en sus extremos.

Cada vez que se acciona un interruptor, se cierra un circuito eléctrico y se genera el movimiento de electrones através del cable conductor. Las cargas que se desplazan forman parte de los átomos de la sustancia del cable, quesuele ser metálica, ya que los metales —al disponer de mayor cantidad de electrones libres que otras sustancias—son los mejores conductores de la electricidad. La mayor parte de la energía eléctrica que se consume en la vidadiaria proviene de la red eléctrica a través de las tomas llamadas enchufes, a través de los que llega la energíasuministrada por las compañías eléctricas a los distintos aparatos eléctricos —lavadora, radio, televisor, etc; que sedesea utilizar, mediante las correspondientes transformaciones; por ejemplo, cuando la energía eléctrica llega a unaenceradora, se convierte en energía mecánica, calórica y en algunos casos luminosa, gracias al motor eléctrico y a lasdistintas piezas mecánicas del aparato. Lo mismo se puede observar cuando funciona un secador de pelo o unaestufa.

Fuentes de energía eléctricaLa energía eléctrica apenas existe libre en la Naturaleza de manera aprovechable. El ejemplo más relevante yhabitual de esta manifestación son las tormentas eléctricas. La electricidad tampoco tiene una utilidad biológicadirecta para el ser humano, salvo en aplicaciones muy singulares, como pudiera ser el uso de corrientes en medicina(electroshock), resultando en cambio normalmente desagradable e incluso peligrosa, según las circunstancias. Sinembargo es una de las más utilizadas, una vez aplicada a procesos y aparatos de la más diversa naturaleza, debidofundamentalmente a su limpieza y a la facilidad con la que se la genera, transporta y convierte en otras formas deenergía. Para contrarrestar todas estas virtudes hay que reseñar la dificultad que presenta su almacenamiento directoen los aparatos llamados acumuladores.La generación de energía eléctrica se lleva a cabo mediante técnicas muy diferentes. Las que suministran las mayores cantidades y potencias de electricidad aprovechan un movimiento rotatorio para generar corriente continua en una dinamo o corriente alterna en un alternador. El movimiento rotatorio resulta a su vez de una fuente de energía mecánica directa, como puede ser la corriente de un salto de agua o la producida por el viento, o de un ciclo termodinámico. En este último caso se calienta un fluido, al que se hace recorrer un circuito en el que mueve un motor o una turbina. El calor de este proceso se obtiene mediante la quema de combustibles fósiles, reacciones

Energía eléctrica 5

nucleares y otros procesos.La generación de energía eléctrica es una actividad humana básica, ya que está directamente relacionada con losrequerimientos actuales del hombre. Todas la formas de utilización de las fuentes de energía, tanto las habitualescomo las denominadas alternativas o no convencionales, agreden en mayor o menor medida el ambiente, siendo detodos modos la energía eléctrica una de las que causan menor impacto.

Generación de energía eléctricaActualmente la energía eléctrica se puede obtener de distintos medios:1.1. Centrales termoeléctricas2.2. Centrales hidroeléctricas3.3. Centrales geo-termo-eléctricas4.4. Centrales nucleares5.5. Centrales de ciclo combinado6.6. Centrales de turbo-gas7.7. Centrales eólicas8.8. Centrales solares

Fallos comunes en el suministro de energía eléctrica

Apagón eléctricoUn corte de energía se define como una condición de tensión cero en la alimentación eléctrica que dura más de dosciclos (40 ms). Puede ser causado por el encendido de un interruptor, un problema en la instalación del usuario, unfallo en la distribución eléctrica o un fallo de la red comercial. Esta condición puede llevar a la pérdida parcial o totalde datos, corrupción de archivos y daño del hardware.

Ruido eléctricoEl ruido eléctrico de línea se define como la Interferencia de Radio Frecuencia (RFI) e InterferenciaElectromagnética (EMI) y causa efectos indeseables en los circuitos electrónicos de los sistemas informáticos.Las fuentes del problema incluyen motores eléctricos, relés, dispositivos de control de motores, transmisiones deradiodifusión, radiación de microondas y tormentas eléctricas distantes.RFI, EMI y otros problemas de frecuencia pueden causar errores o pérdida de datos almacenados, interferencia en lascomunicaciones, bloqueos del teclado y del sistema.Los picos de alta tensión ocurren cuando hay repentinos incrementos de tensión en pocos microsegundos. Estospicos normalmente son el resultado de la caída cercana de un rayo, pero pueden existir otras causas también. Losefectos en sistemas electrónicos vulnerables pueden incluir desde pérdidas de datos hasta deterioro de fuentes dealimentación y tarjetas de circuito de los equipos. Son frecuentes los equipos averiados por esta causa.

Energía eléctrica 6

Tensiones• Una sobretensión tiene lugar cuando la tensión supera el 110% del valor nominal. La causa más común es la

desconexión o el apagado de grandes cargas en la red. Bajo esta condición, los equipos informáticos puedenexperimentar pérdidas de memoria, errores en los datos, apagado del equipo y envejecimiento prematuro decomponentes electrónicos.

• Una caída de tensión comprende valores de tensión inferiores al 80% ó 85% de la tensión normal durante un cortoperíodo. Las posibles causas son: encendido de equipamiento de gran magnitud o de motores eléctricos de granpotencia y la conmutación de interruptores principales de la alimentación (interna o de la usina). Una caída detensión puede tener efectos similares a los de una sobretensión.

• Un transitorio de tensión tiene lugar cuando hay picos de tensión de hasta 150.000 voltios con una duración entre10 y 100 µs. Normalmente son causados por arcos eléctricos y descargas estáticas. Las maniobras de las usinaspara corregir defectos en la red que generan estos transitorios, pueden ocurrir varias veces al día. Los efectos detransitorios de este tipo pueden incluir pérdida de datos en memoria, error en los datos, pérdida de los mismos ysolicitaciones extremas en los componentes electrónicos.

• Una variación de frecuencia involucra un cambio en la frecuencia nominal de la alimentación del equipo,normalmente estable en 50 ó 60 Hz dependiendo esto de la ubicación geográfica. Este caso puede ser causado porel funcionamiento errático de grupos electrógenos o por inestabilidad en las fuentes de suministro eléctrico. Paraequipos electrónicos sensibles, el resultado puede ser la corrupción de datos, apagado del disco duro, bloqueo delteclado y fallos de programas.

Consumo de energía y eficiencia energética

Contador doméstico de electricidad.

Los aparatos eléctricos cuando están funcionando generan unconsumo de energía eléctrica en función de la potencia que tengany del tiempo que estén en funcionamiento. En España, el consumode energía eléctrica se contabiliza mediante un dispositivoprecintado que se instala en los accesos a la vivienda, denominadocontador, y que cada dos meses revisa un empleado de lacompañía suministradora de la electricidad anotando el consumorealizado en ese período. El kilovatio hora (kWh) es la unidad deenergía en la que se factura normalmente el consumo doméstico oindustrial de electricidad. Equivale a la energía consumida por unaparato eléctrico cuya potencia fuese un kilovatio (kW) y estuviesefuncionando durante una hora.

Ejemplo de factura de consumo de energía eléctrica en un periodo de dos meses (España,2008)

Concepto Cálculo Valor

Potencia contratada 5,5 kW x 2 mesesx 1,642355 €/(kW • mes) 18,07 €

Coste consumo 966 kWh x 0,091437 €/kWh 88.33 €

Impuesto electricidad 106,40 € x 1,05113 x 4,864 % 5,44 €

Alquiler de contador 0,60 €/mes x 2 meses 1,20 €

Impuesto valor añadido (IVA) 16% x suma anterior 18,09 €

Total factura 131,13 €

Energía eléctrica 7

El refrigerador es el electrodoméstico delos hogares que consume más

electricidad, por lo cual se debe hacer unuso racional del mismo para conseguir un

buen ahorro.

Dado el elevado coste de la energía eléctrica y las dificultades que existenpara cubrir la demanda mundial de electricidad y el efecto nocivo para elmedio ambiente que supone la producción masiva de electricidad se imponela necesidad de aplicar la máxima eficiencia energética posible en todos losusos que se haga de la energía eléctrica.La eficiencia energética es la relación entre la cantidad de energía consumidade los productos y los beneficios finales obtenidos. Se puede lograraumentarla mediante la implementación de diversas medidas e inversiones anivel tecnológico, de gestión y de hábitos culturales en la comunidad.[1]

Salud y electricidad

Señal de peligro eléctrico.

Se denomina riesgo eléctrico al riesgo originado por la energíaeléctrica. Dentro de este tipo de riesgo se incluyen los siguientes:[2]

• Choque eléctrico por contacto con elementos en tensión (contactoeléctrico directo), o con masas puestas accidentalmente en tensión(contacto eléctrico indirecto).

• Quemaduras por choque eléctrico, o por arco eléctrico.•• Caídas o golpes como consecuencia de choque o arco eléctrico.•• Incendios o explosiones originados por la electricidad.La corriente eléctrica puede causar efectos inmediatos comoquemaduras, calambres o fibrilación, y efectos tardíos como trastornosmentales. Además puede causar efectos indirectos como caídas, golpeso cortes.

Los principales factores que influyen en el riesgo eléctrico son:[3]

• La intensidad de corriente eléctrica.•• La duración del contacto eléctrico.• La impedancia del contacto eléctrico, que depende fundamentalmente de la humedad, la superficie de contacto y

la tensión y la frecuencia de la tensión aplicada.•• La tensión aplicada. En sí misma no es peligrosa pero, si la resistencia es baja, ocasiona el paso de una intensidad

elevada y, por tanto, muy peligrosa. La relación entre la intensidad y la tensión no es lineal debido al hecho deque la impedancia del cuerpo humano varía con la tensión de contacto.

• Frecuencia de la corriente eléctrica. A mayor frecuencia, la impedancia del cuerpo es menor. Este efectodisminuye al aumentar la tensión eléctrica.

• Trayectoria de la corriente a través del cuerpo. Al atravesar órganos vitales, como el corazón, pueden provocarselesiones muy graves.

Energía eléctrica 8

Los accidentes causados por la electricidad pueden ser leves, graves e incluso mortales. En caso de muerte delaccidentado, recibe el nombre de electrocución.En el mundo laboral los empleadores deberán adoptar las medidas necesarias para que de la utilización o presenciade la energía eléctrica en los lugares de trabajo no se deriven riesgos para la salud y seguridad de los trabajadores o,si ello no fuera posible, para que tales riesgos se reduzcan al mínimo.[2]

Referencias[1] Agencia chilena de eficiencia energética. « La eficiencia energética (http:/ / www. acee. cl/ 576/ propertyvalue-12850. html)». Consultado el

11/9/2011.[2] Ministerio de la Presidencia, Real Decreto 614/2001, de 8 de junio, sobre disposiciones mínimas para la protección de la salud y seguridad de

los trabajadores frente al riesgo eléctrico (http:/ / www. boe. es/ g/ es/ bases_datos/ doc. php?coleccion=iberlex& id=2001/ 11881), BOE n.º148 de 21-6-2001, España [20-1-2008]

[3] Pérez Gabarda, Luis (1995). « NTP 400: Corriente eléctrica: efectos al atravesar el organismo humano (http:/ / www. mtas. es/ insht/ ntp/ntp_400. htm)». INSHT, Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales, España. Consultado el 21 de Enero de 2008.

Enlaces externos• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Energía eléctrica. Commons

Electricidad renovable

Estación de carga en Río de Janeiro atendiendoversiones modificadas del Toyota Prius y del Honda

Insight. Esta estación utiliza electricidad renovable deorigen solar.

La electricidad renovable es la electricidad generada a partir derecursos renovables.

Mandatos

La "American Clean Energy Leadership Act" incluye un mandatode electricidad renovable que hace referencia a que un 3% de lageneración eléctrica de EE.UU. provenga de fuentes renovables nohidráulicas para el período 2011-2013.[1]

La Directiva 2001/77/CE, la Unión Europea ha establecidoobjetivos ascendentes en materia de electricidad renovable desdeun 13% en 2001, un 16% en 2006.[2] Posteriormente, la Directiva2009/28/CE (sobre la promoción del uso de energía de fuentesrenovables), derogó la primera Directiva y estableció unporcentaje dle 30% para lograr el objetivo de un 20% de energía renovable para 2020.[3]

Alemania va a abandonar completamente la energía nuclear en 2022. [4]

Fuentes

Las fuentes renovables capaces de producir electricidad incluyen:•• La energía geotérmica• La energía hidroeléctrica• Solar:

• Energía solar térmica:•• Termosolar

Electricidad renovable 9

•• Fotovoltaica•• Eólica

Contratación sostenible y autoconsumoLa electricidad renovable posee bastantes posibilidades de desarrollo con la contratación sostenible y la mediciónneta (autoconsumo).En España, las comercializadoras que han comenzado a vender sólo electricidad renovable 100% son SomEnergía,Gesternova y Goiener.[5]

El autoconsumo de electricidad renovable está contemplado en el Real Decreto 1699/2011[6].

Enlaces externos• Alemania se dirige hacia el objetivo de que toda su electricidad sea renovable en 2050 [7], The Guardian• En Alemania, la electricidad renovable supera a la nuclear y a los combustibles fósiles (carbón, gas natural,

petróleo...), por primera vez [8], 2011, EcoGeek• Grid Integration of Variable Renewables (GIVAR) o Integración en la Red Eléctrica de las Renovables Variables

[9] de la AIE• La electricidad renovable supuso un tercio del consumo de energía eléctrica final [10]

Referencias[1] http:/ / www. renewableenergyworld. com /

rea/news/article/2009/07/house-and-senate-move-to-address-climate-and-energy-mixed-bag-for-clean-energy? cmpid =WNL-Miércoles-July8-2009

[2] http:/ / ec. europa. eu/ energy/ renewables/ electricity/ electricity_en. htm[3] http:/ / eur-lex. europa. eu/ LexUriServ/ LexUriServ. do?uri=OJ:L:2009:140:0016:0062:ES:PDF[4] http:/ / www. ecogeek. org/ preventing-pollution/ 3664-in-germany-renewable-energy-surpasses-nuclear-and-[5] Como contratar electricidad 100% renovable (http:/ / equocatalunya. proyectoequo. org/ 2012/ 07/

como-contratar-electricidad-100-renovable/ ).[6] Real Decreto 1699/2011, de 18 de noviembre, por el que se regula la conexión a red de instalaciones de producción de energía eléctrica de

pequeña potencia (http:/ / www. boe. es/ boe/ dias/ 2011/ 12/ 08/ pdfs/ BOE-A-2011-19242. pdf).[7] http:/ / www. guardian. co. uk/ environment/ 2010/ jul/ 07/ germany-renewable-energy-electricity[8] http:/ / www. ecogeek. org/ preventing-pollution/ 3664-in-germany-renewable-energy-surpasses-nuclear-and-[9] http:/ / www. iea. org/ work/ 2010/ grids/ givar. pdf[10] http:/ / www. idae. es/ / index. php/ idnoticias. 172/ relcategoria. 121/ mod. noticias/ mem. detalle

Energía solar 10

Energía solar

La planta termoeléctrica Gemasolar (situada en Andalucía, España) tiene 19,9 MWde potencia y puede almacenar energía durante más de 15 horas, lo que permite que

pueda proporcionar energía 24 horas al día.

Energías renovables

BiofuelBiomasa

Energía geotérmicaEnergía hidroeléctrica

Energía solarEnergía mareomotriz

Energía eólica

La energía solar es la energía obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente delSol.La radiación solar que alcanza la Tierra ha sido aprovechada por el ser humano desde la Antigüedad, mediantediferentes tecnologías que han ido evolucionando con el tiempo desde su concepción. En la actualidad, el calor y laluz del Sol puede aprovecharse por medio de captadores como células fotovoltaicas, helióstatos o colectorestérmicos, que pueden transformarla en energía eléctrica o térmica. Es una de las llamadas energías renovables oenergías limpias, que puede hacer considerables contribuciones a resolver algunos de los más urgentes problemasque afronta la Humanidad.[1]

Las diferentes tecnologías solares se clasifican en pasivas o activas en función de la forma en que capturan,convierten y distribuyen la energía solar. Las tecnologías activas incluyen el uso de paneles fotovoltaicos ycolectores térmicos para recolectar la energía. Entre las técnicas pasivas, se encuentran diferentes técnicasenmarcadas en la arquitectura bioclimática: la orientación de los edificios al Sol, la selección de materiales con unamasa térmica favorable o que tengan propiedades para la dispersión de luz, así como el diseño de espacios medianteventilación natural.

Energía solar 11

En 2011, la Agencia Internacional de la Energía se expresó en los siguientes términos: "el desarrollo de tecnologíassolares limpias, baratas e inagotables supondrá un enorme beneficio a largo plazo. Aumentará la seguridadenergética de los países mediante el uso de una fuente de energía local, inagotable y, aun más importante,independendiente de importaciones, aumentará la sostenibilidad, reducirá la contaminación, disminuirá los costes dela mitigación del cambio climático, y evitará la subida excesiva de los precios de los combustibles fósiles. Estasventajas son globales. De esta manera, los costes para su incentivo y desarrollo deben ser considerados inversiones;deben ser realizadas de forma sabia y deben ser ampliamente difundidas".[1]

La fuente de energía solar más desarrollada en la actualidad es la energía solar fotovoltaica. Según informes de laorganización ecologista Greenpeace, la energía solar fotovoltaica podría suministrar electricidad a dos tercios de lapoblación mundial en 2030.[2]

Actualmente, y gracias a los avances tecnológicos, la sofisticación y la economía de escala, el coste de la energíasolar fotovoltaica se ha reducido de forma constante desde que se fabricaron las primeras células solarescomerciales,[3] aumentando a su vez la eficiencia, y su coste medio de generación eléctrica ya es competitivo con lasfuentes de energía convencionales en un creciente número de regiones geográficas, alcanzando la paridad dered.[4][5] Otras tecnologías solares, como la energía solar termoeléctrica está reduciendo sus costes también de formaconsiderable.

Energía proveniente del Sol

Aproximadamente la mitad de la energíaproveniente del Sol alcanza la superficie terrestre.

La Tierra recibe 174 petavatios de radiación solar entrante (insolación)desde la capa más alta de la atmósfera.[6] Aproximadamente el 30% esreflejada de vuelta al espacio mientras que el resto es absorbida por lasnubes, los océanos y las masas terrestres. El espectro electromagnéticode la luz solar en la superficie terrestre está ocupado principalmentepor luz visible y rangos de infrarrojos con una pequeña parte deradiación ultravioleta. [7]

La potencia de la radiación varía según el momento del día; lascondiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. Se puedeasumir que en buenas condiciones de radiación el valor es deaproximadamente 1000 W/m² en la superficie terrestre. A esta potenciase la conoce como irradiancia.

La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, o en la suma de ambas. La radiación directa es laque llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por labóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubesy el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para suutilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas las direcciones.La irradiancia directa normal (o perpendicular a los rayos solares) fuera de la atmósfera, recibe el nombre deconstante solar y tiene un valor medio de 1366 W/m² (que corresponde a un valor máximo en el perihelio de 1395W/m² y un valor mínimo en el afelio de 1308 W/m²).La radiación absorbida por los océanos, las nubes, el aire y las masas de tierra incrementan la temperatura de éstas. El aire calentado es el que contiene agua evaporada que asciende de los océanos, y también en parte de los continentes, causando circulación atmosférica o convección. Cuando el aire asciende a las capas altas, donde la temperatura es baja, va disminuyendo su temperatura hasta que el vapor de agua se condensa formando nubes. El calor latente de la condensación del agua amplifica la convección, produciendo fenómenos como el viento, borrascas y anticiclones. [8] La energía solar absorbida por los océanos y masas terrestres mantiene la superficie a 14 °C.[9]

Para la fotosíntesis de las plantas verdes la energía solar se convierte en energía química, que produce alimento,

Energía solar 12

madera y biomasa, de la cual derivan también los combustibles fósiles.[10]

Flujo Solar Anual y Consumo de energía humano

Solar 3.850.000 EJ[11]

Energía eólica 2.250 EJ[12]

Biomasa 3.000 EJ[13]

Uso energía primario (2005) 487 EJ[14]

Electricidad (2005) 56,7 EJ[15]

Se estima que la energía total que absorben la atmósfera, los océanos y los continentes puede ser de 3.850.000exajulios por año.[11]. En 2002, esta energía en un segundo equivalía al consumo global mundial de energía duranteun año.[16][17] La fotosíntesis captura aproximadamente 3.000 EJ por año en biomasa, lo que representa solo el0,08% de la energía recibida por la Tierra.[13] La cantidad de energía solar recibida anual es tan vasta que equivaleaproximadamente al doble de toda la energía producida jamás por otras fuentes de energía no renovable como son elpetróleo, el carbón, el uranio y el gas natural.

Energía solar fotovoltaica

Paneles solares fotovoltaicos

La energía solar fotovoltaica consiste en laobtención de electricidad (de ahí que sedenomine electricidad solar)directamente apartir de la radiación solar mediante undispositivo semiconductor denominadocélula fotovoltaica, o una deposición demetales sobre un sustrato llamada célulasolar de película fina.

Este tipo de energía se usa para alimentarinnumerables aparatos autónomos, paraabastecer refugios o casas aisladas y paraproducir electricidad a gran escala pararedes de distribución. Debido a la crecientedemanda de energías renovables, lafabricación de células solares e instalacionesfotovoltaicas ha avanzadoconsiderablemente en los últimos años.

Los rendimientos típicos de una célula fotovoltaica de silicio policristalino oscilan entre el 14%-20%. Para células desilicio monocristalino, los valores oscilan en el 15%-21%.[18][19] Los más altos se consiguen con los colectoressolares térmicos a baja temperatura (que puede alcanzar un 70% de rendimiento en la transferencia de energía solar atérmica).

Los paneles solares fotovoltaicos no producen calor que se pueda reaprovechar -aunque hay líneas de investigaciónsobre paneles híbridos que permiten generar energía eléctrica y térmica simultáneamente. Sin embargo, son muyapropiados para proyectos de electrificación rural en zonas que no cuentan con red eléctrica, instalaciones sencillasen azoteas y de autoconsumo fotovoltaico.El autoconsumo fotovoltaico consiste en la producción individual a pequeña escala de electricidad para el propio consumo, a través de los paneles solares. Ello se puede complementar con el balance neto. Este esquema de

Energía solar 13

producción, que permite compensar el consumo eléctrico mediante lo generado por una instalación fotovoltaica enmomentos de menor consumo, ya ha sido implantado con éxito en muchos países. Fue propuesto en España por laasociación fotovoltaica ASIF para promover la electricidad renovable sin necesidad de apoyo económicoadicional.[20] El balance neto estuvo en fase de proyecto por el IDAE.[21] y ha sido recogido en el Plan de EnergíasRenovables 2011-2020[22] y el Real Decreto 1699/2011, de 18 de noviembre, por el que se regula la conexión a redde instalaciones de producción de energía eléctrica de pequeña potencia[23].Para incentivar el desarrollo de la tecnología con miras a alcanzar la paridad de red -igualar el precio de obtención dela energía al de otras fuentes más económicas en la actualidad-, existen primas a la producción, que garantizan unprecio fijo de compra por parte de la red eléctrica. Es el caso de Alemania, Italia o España. Este esquema deincentivos ya ha dado sus frutos, logrando que los costes de la energía fotovoltaica se sitúen por debajo del precio deventa de la electricidad tradicional en un número creciente de regiones.Según un estudio publicado en 2007 por el World Energy Council, para el año 2100 el 70% de la energía consumidaserá de origen solar.[24] Según informes de Greenpeace, la fotovoltaica podrá suministrar electricidad a dos tercios dela población mundial en 2030.[25]

Energía solar térmicaLos sistemas fototérmicos convierten la radiación solar en calor y lo transfieren a un fluido de trabajo. El calor se usaentonces para calentar edificios, agua, mover turbinas para generar electricidad, secar granos o destruir desechospeligrosos. Los Colectores Térmicos Solares se dividen en tres categorías:• Colectores de baja temperatura. Proveen calor útil a temperaturas menores de 65 °C mediante absorbedores

metálicos o no metálicos para aplicaciones tales como calentamiento de piscinas, calentamiento doméstico deagua para baño y, en general, para todas aquellas actividades industriales en las que el calor de proceso no esmayor de 60 °C, por ejemplo la pasteurización, el lavado textil, etc.

• Colectores de temperatura media. Son los dispositivos que concentran la radiación solar para entregar calor útila mayor temperatura, usualmente entre los 100 y 300 °C. En esta categoría se tiene a los concentradoresestacionarios y a los canales parabólicos, todos ellos efectúan la concentración mediante espejos dirigidos haciaun receptor de menor tamaño. Tienen el inconveniente de trabajar solamente con la componente directa de laradiación solar por lo que su utilización queda restringida a zonas de alta insolación.

• Colectores de alta temperatura. Existen en tres tipos diferentes: los colectores de plato parabólico, la nuevageneración de canal parabólico y los sistemas de torre central. Operan a temperaturas superiores a los 500 °C y seusan para generar electricidad (electricidad termosolar) y transmitirla a la red eléctrica; en algunos países estossistemas son operados por productores independientes y se instalan en regiones donde las posibilidades de díasnublados son remotas o escasas.

Energía solar 14

Tecnología y usos de la energía solar

Estación de carga en Río de Janeiro atendiendo versionesmodificadas del Toyota Prius y del Honda Insight. Esta estación

utiliza electricidad renovable de origen solar.

Clasificación por tecnologías y sucorrespondiente uso más general:• Energía solar activa: para uso de baja

temperatura (entre 35 °C y 60 °C), seutiliza en casas; de media temperatura,alcanza los 300 °C; y de alta temperatura,llega a alcanzar los 2000 °C. Esta última,se consigue al incidir los rayos solares enespejos, que van dirigidos a un reflectorque lleva a los rayos a un punto concreto.También puede ser por centrales de torrey por espejos parabólicos.

• Energía solar pasiva: Aprovecha el calordel sol sin necesidad de mecanismos osistemas mecánicos.

• Energía solar térmica: Es usada paraproducir agua caliente de bajatemperatura para uso sanitario ycalefacción.

• Energía solar fotovoltaica: Es usada paraproducir electricidad mediante placas desemiconductores que se alteran con laradiación solar.

• Energía solar termoeléctrica: Es usadapara producir electricidad con un ciclotermodinámico convencional a partir deun fluido calentado a alta temperatura(aceite térmico).

• Energía solar híbrida: Combina la energía solar con otra energía. Según la energía con la que se combine es unahibridación:

• Renovable: biomasa, energía eólica.[26]

• No renovable: Combustible fósil.• Energía eólico solar: Funciona con el aire calentado por el sol, que sube por una chimenea donde están los

generadores.

Energía solar 15

La instalación de centrales de energía solar en la zonas marcadas en el mapa podríaproveer algo más que la energía actualmente consumida en el mundo (asumiendo una

eficiencia de conversión energética del 8%), incluyendo la proveniente de calor, energíaeléctrica, combustibles fósiles, etcétera. Los colores indican la radiación solar promedioentre 1991 y 1993 (tres años, calculada sobre la base de 24 horas por día y considerando

la nubosidad observada mediante satélites).

Otros usos de la energía solar yejemplos más prácticos de susaplicaciones:• Huerta solar.• Central térmica solar, como:

• la que está en funcionamientodesde el año 2007 en Sanlúcar laMayor (Sevilla), de 11 MW depotencia que entregará un totalde 24 GWh al año.

• y la de Llanos de Calahorra,cerca de Guadix, de 50 MW depotencia. En proyecto Andasol Iy II.

• Potabilización de agua.• Cocina solar.•• Destilación.•• Evaporación.•• Fotosíntesis.•• Secado.• Arquitectura sostenible.• Cubierta Solar.•• Acondicionamiento y ahorro de energía en edificaciones.

•• Calentamiento de agua.•• Calefacción doméstica.•• Iluminación.•• Refrigeración.•• Aire acondicionado.•• Energía para pequeños electrodomésticos.

Centros de investigación sobre la energía solar• Photovoltaic Institute Berlin [27] en Alemania.• Instituto de Energía Solar [28], de la Universidad Politécnica de Madrid [29]

• Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (o [[CIEMAT [30]])]• Institut für Solare Energiesysteme ISE [31] en Alemania.• National Renewable Energy Laboratory NREL [32] en Estados Unidos

Energía solar 16

Asociaciones• ISES - Asociación Internacional de Energía Solar• ASADES - Asociación Argentina de Energías Renovables y Ambiente• Página web de UNEF (Unión Española Fotovoltaica), la principal asociación del sector fotovoltaico en España

[33]

• Unidades didácticas educativas para escolares sobre la energía solar [34]

• ANES [35] - Asociación Nacional de Energía Solar de México• Asociación Europea de la Industria Fotovoltaica (EPIA) [36]

Referencias[1] « Solar Energy Perspectives: Executive Summary (http:/ / www. webcitation. org/ 63fIHKr1S)» (PDF). International Energy Agency (2011).

Archivado desde el original (http:/ / www. iea. org/ Textbase/ npsum/ solar2011SUM. pdf), el 2011-12-03.[2] http:/ / www. greenpeace. org/ espana/ es/ news/ la-energ-a-solar-puede-dar-ele/[3] « Photovoltaics Power Up (http:/ / phys. iit. edu/ ~segre/ phys100/ science_2009_324_891. pdf)». Science 324 (5929):  pp. 891–2. 2009. doi:

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[4] El estudio PV Grid Parity Monitor pone de manifiesto que la paridad de red fotovoltaica ya empieza a ser una realidad (http:/ / www.solarsostenible. org/ 2012/el-estudio-pv-grid-parity-monitor-pone-de-manifiesto-que-la-paridad-de-red-fotovoltaica-ya-empieza-a-ser-una-realidad/ )

[5] Cuando las placas fotovoltaicas son más baratas que la red eléctrica (http:/ / blogs. elpais. com/ eco-lab/ 2011/ 12/cuando-las-placas-fotovoltaicas-son-mas-baratas-que-la-red-electrica. html)

[6][6] Smil (1991), p. 240[7] « Natural Forcing of the Climate System (http:/ / www. grida. no/ climate/ ipcc_tar/ wg1/ 041. htm#121)». Intergovernmental Panel on

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Energía solar 17

[24] Survey of Energy Resources 2007 (http:/ / www. worldenergy. org/ publications/ survey_of_energy_resources_2007/ solar/ 719. asp). WorldEnergy Council. Consultado el 19 de junio de 2009.

[25] Solar Energy can bring clean energy to over 4 billion people by 2030 (http:/ / www. greenpeace. org/ international/ press/ releases/solar-energy-clean-energy). Greenpeace (1-9-2008).

[26] « Energías Renovables, el periodismo de las energías limpias (http:/ / www. energias-renovables. com/ paginas/ Contenidosecciones.asp?Id=15244)».

[27] http:/ / www. pi-berlin. com[28] http:/ / www. ies. upm. es/[29] http:/ / www. upm. es/[30] http:/ / www. ciemat. es/[31] http:/ / www. ise. fhg. de[32] http:/ / www. nrel. gov[33] http:/ / unef. es/[34] http:/ / unef. es/ unidades-didacticas/[35] http:/ / www. anes. org[36] http:/ / www. epia. org/

Enlaces externos• Instituto de Energía Solar (http:/ / www. ies. upm. es)• Laboratorio Solar de la Universidad de Vigo (http:/ / www. solar. uvigo. es)• International Solar Energy Society (http:/ / www. ises. org)• Proyectos de energía solar en todo el mundo (http:/ / www. earth-policy. org/ Updates/ 2008/ Update73_data.

htm)• Instituto (http:/ / www. ise. fraunhofer. de/ ) Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar (ISE)• Día Solar (http:/ / www. diasolar. es/ )

Radiación solar

Espectro de la irradiancia solar en la parte superior de la atmósfera

Radiación solar es el conjunto de radiacioneselectromagnéticas emitidas por el Sol. El Sol es unaestrella que se encuentra a una temperatura media de6000 K en cuyo interior tienen lugar una serie dereacciones de fusión nuclear, que producen una pérdidade masa que se transforma en energía. Esta energíaliberada del Sol se transmite al exterior mediante laradiación solar. El Sol se comporta prácticamente comoun cuerpo negro el cual emite energía siguiendo la leyde Planck a la temperatura ya citada. La radiación solarse distribuye desde el infrarrojo hasta el ultravioleta.No toda la radiación alcanza la superficie de la Tierra,porque las ondas ultravioletas más cortas, sonabsorbidas por los gases de la atmósferafundamentalmente por el ozono. La magnitud que midela radiación solar que llega a la Tierra es la irradiancia,que mide la energía que, por unidad de tiempo y área,alcanza a la Tierra. Su unidad es el W/m² (vatio por metro cuadrado).

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Distribución espectral de la radiación solarLa aplicación de la Ley de Planck al Sol con una temperatura superficial de unos 6000 K nos lleva a que el 99% dela radiación emitida está entre las longitudes de onda 0,15 (micrómetros o micras) y 4 micras. Como 1angstrom 1 Å = 10-10 m = 10-4 micras resulta que el Sol emite en un rango de 1500 Å hasta 40000 Å. La luz visiblese extiende desde 4000 Å a 7400 Å. La radiación ultravioleta u ondas cortas iría desde los 1500 Å a los 4000 Å y laradiación infrarroja u ondas largas desde las 0,74 micras a 4 micras.La atmósfera de la Tierra constituye un importante filtro que hace inobservable radiaciones de longitud de ondainferiores a las 0,29 micras por la fuerte absorción del ozono y el oxígeno. Ello nos libra de la ultravioleta máspeligrosa para la salud. La atmósfera es opaca a toda radiación infrarroja de longitud de onda superior a las 24micras, ello no afecta a la radiación solar pero sí a la energía emitida por la Tierra que llega hasta las 40 micras y quees absorbida. A este efecto se lo conoce como efecto invernadero.El máximo (Ley de Wien) ocurre a 0,475 micras es decir a 4750 Å. Considerando la ley de Wien ello corresponde auna temperatura de:

Pero la emisión solar difiere de la de un cuerpo negro, sobre todo en el ultravioleta. En el infrarrojo se correspondemejor con la temperatura de un cuerpo negro de 5779 K y en el visible con 6090 K. Ello nos habla de que laradiación solar no se produce en las mismas capas y estamos observando la temperatura de cada una de ellas dondese produce la energía.

Efectos de la radiación solar sobre los gases atmosféricosLa atmósfera es diatérmana es decir, que no es calentada directamente por la radiación solar, sino de maneraindirecta a través de la reflexión de dicha radiación en el suelo y en la superficie de mares y océanos.• Los fotones según su energía o longitud de onda son capaces de:

• Fotoionizar la capa externa de electrones de un átomo (requiere una longitud de onda de 0,1 micra).•• Excitar electrones de un átomo a una capa superior (requiere longitudes de onda entre 0,1 de micra y 1 micra).• Disociar una molécula (requiere longitudes de onda entre 0,1 de micra y 1 micra).•• Hacer vibrar una molécula (requiere longitudes de onda entre 1 micra y 50 micras).•• Hacer rotar una molécula (requiere longitudes de onda mayores que 50 micras).

La energía solar tiene longitudes de onda entre 0,15 micras y 4 micras por lo que puede ionizar un átomo, excitarelectrones, disociar una molécula o hacerla vibrar.La energía térmica de la Tierra (radiación infrarroja) 3 micras a 80 micras por lo que sólo puede hacer vibrar o rotarmoléculas, es decir, calentar la atmósfera.

La energía solar como motor de la atmósferaLa energía recibida del sol, después de atravesar la atmósfera de la Tierra casi sin calentarla por el efecc de ladiatermancia de la atmósfera, es reflejada por la superficie terrestre y calienta el vapor de agua en unas zonas de laatmósfera más que otras, provocando alteraciones en la densidad de los gases y, por consiguiente desequilibrios quecausan la circulación atmosférica. Esta energía produce la temperatura en la superficie terrestre y el efecto de laatmósfera es aumentarla por efecto invernadero y mitigar la diferencia de temperaturas entre el día y la noche y entreel polo y el ecuador.La mayor parte de la energía utilizada por los seres vivos procede del Sol, las plantas la absorben directamente yrealizan la fotosíntesis, los herbívoros absorben indirectamente una pequeña cantidad de esta energía comiendo lasplantas, y los carnívoros absorben indirectamente una cantidad más pequeña comiendo a los herbívoros.

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La mayoría de las fuentes de energía usadas por el hombre derivan indirectamente del Sol, ya que el sol puede através de toda su radiación lanzada ser aprovechada como energía para los humanos. Los combustibles fósilespreservan energía solar capturada hace millones de años mediante fotosíntesis, la energía hidroeléctrica usa laenergía potencial del agua que se condensó en altura después de haberse evaporado por el calor del Sol. La energíaeólica es otra forma de aprovechamiento de la radiación solar ya que ésta, al calentar con diferente intensidaddistintas zonas de la superficie terrestre, da origen a los vientos que pueden ser utilizados para generar electricidad,mover embarcaciones, bombear las aguas subterráneas y otros muchos usos.

Efectos sobre la salud

Espectro de la radiación solar por encima de laatmósfera y a nivel del mar.

La exposición exagerada a la radiación solar puede ser perjudicial parala salud. Esto está agravado por el aumento de la expectativa de vidahumana, que está llevando a toda la población mundial, a permanecermás tiempo expuesto a las radiaciones solares, con el riesgo mayor decáncer de piel.

La radiación ultravioleta, es emitida por el Sol en longitudes de ondaque van aproximadamente desde los 150 nm (1500 Å), hasta los 400nm (4000 Å), en las formas UV-A, UV-B y UV-C pero a causa de laabsorción por parte de la atmósfera terrestre, el 99% de los rayosultravioletas que llegan a la superficie de la Tierra son del tipo UV-A.Ello nos libra de la radiación ultravioleta más peligrosa para la salud.La atmósfera ejerce una fuerte absorción que impide que la atraviese toda radiación con longitud de onda inferior a290 nm (2900 Å). La radiación UV-C no llega a la tierra porque es absorbida por el oxígeno y el ozono de laatmósfera, por lo tanto no produce daño. La radiación UV-B es parcialmente absorbida por el ozono y llega a lasuperficie de la tierra, produciendo daño en la piel. Ello se ve agravado por el agujero de ozono que se produce en lospolos del planeta.

Dirección de incidencia de la irradiación solarEl estudio de la dirección con la cual incide la irradiación solar sobre los cuerpos situados en la superficie terrestre,es de especial importancia cuando se desea conocer su comportamiento al ser reflejada. La dirección en que el rayosalga reflejado dependerá de la incidente.Con tal fin se establece un modelo que distingue entre dos componentes de la irradiación incidente sobre un punto:la irradiación solar directa y la irradiación solar difusa.• Irradiación Solar Directa es aquella que llega al cuerpo desde la dirección del Sol.• Irradiación Solar Difusa es aquella cuya dirección ha sido modificada por diversas circunstancias (densidad

atmosférica, partículas u objetos con los que choca, reemisiones de cuerpos, etc.). Por sus características esta luzse considera venida de todas direcciones. En un día nublado, por ejemplo, sólo tenemos radiación difusa.

La suma de ambas es la irradiación total (o global) incidente. La superficie del planeta está expuesta a la radiaciónproveniente del Sol. La tasa de irradiación depende en cada instante del ángulo que forman la normal a la superficieen el punto considerado y la dirección de incidencia de los rayos solares. Por supuesto, dada la lejanía del Solrespecto de nuestro planeta, podemos suponer, con muy buena aproximación, que los rayos del Sol incidenesencialmente paralelos sobre el planeta. No obstante, en cada punto del mismo, localmente considerado, lainclinación de la superficie respecto a dichos rayos depende de la latitud y de la hora del día para una ciertalocalización en longitud. Dicha inclinación puede definirse a través del ángulo que forman el vector normal a lasuperficie en dicho punto y el vector paralelo a la dirección de incidencia de la radiación solar.

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Debemos evitar la exposición prolongada al sol puesto que esta representa una agresión contra la piel que puedeproducir el envejecimiento de la misma, la aparición de manchas o arrugas y es la responsable de la aparición demelanomas o cánceres de piel. Una exposición moderada al sol, especialmente los primeros días una protección delsol con la ropa adecuada, o el uso de cremas solares es la mejor prevención contra quemaduras producidas por elsol.”

Radiación solar en el planeta TierraLa mayor parte de la energía que llega a nuestro planeta procede del Sol. El Sol emite energía en forma de radiaciónelectromagnética. Estas radiaciones se distinguen por sus diferentes longitudes de onda. Algunas, como las ondas deradio, llegan a tener longitudes de onda de kilómetros, mientras que las más energéticas, como los rayos X o lasradiaciones gamma tienen longitudes de onda de milésimas de nanómetro.La radiación en el Sol es de 63.450.720 W/m². La energía que llega al exterior de la atmósfera terrestre sobre unasuperficie perpendicular a los rayos solares lo hace en una cantidad fija, llamada constante solar (1353 W/m² segúnla NASA) variable durante el año un ± 3% a causa de la elipticidad de la órbita terrestre.[1] Esta energía es unamezcla de radiaciones de longitudes de onda entre 200 y 4000 nm, que se distingue entre radiación ultravioleta, luzvisible y radiación infrarroja.

Radiación ultravioletaEs la radiación ultravioleta de menor longitud de onda (360 nm), lleva mucha energía e interfiere con los enlacesmoleculares. Especialmente las de menos de 300 nm que pueden alterar las moléculas de ADN, muy importantespara la vida. Estas ondas son absorbidas por la parte alta de la atmósfera, especialmente por la capa de ozono. Esimportante protegerse de este tipo de radiación ya que por su acción sobre el ADN está asociada con el cáncer depiel. Sólo las nubes tipo cúmulos de gran desarrollo vertical atenúan éstas radiaciones prácticamente a cero. El restode las formaciones tales como cirrus, estratos y cúmulos de poco desarrollo vertical no las atenúan, por lo cual esimportante la protección aún en días nublados. Es importante tener especial cuidado cuando se desarrollan nubescúmulos, ya que éstas pueden llegar a actuar como espejos y difusores e incrementar las intensidades de los rayosultravioleta y por consiguiente el riesgo solar. Algunas nubes tenues pueden tener el efecto de lupa.

Luz visibleLa radiación correspondiente a la zona visible cuya longitud de onda está entre 360 nm (violeta) y 760 nm (rojo), porla energía que lleva, tiene gran influencia en los seres vivos. La luz visible atraviesa con bastante eficacia laatmósfera limpia, pero cuando hay nubes o masas de polvo parte de ella es absorbida o reflejada.

Radiación infrarrojaLa radiación infrarroja de más de 760 nm, es la que corresponde a longitudes de onda más largas y lleva poca energíaasociada. Su efecto aumenta la agitación de las moléculas, provocando el aumento de la temperatura. El CO2, elvapor de agua y las pequeñas gotas de agua que forman las nubes absorben con mucha intensidad las radiacionesinfrarrojas.La atmósfera se desempeña como un filtro ya que mediante sus diferentes capas distribuyen la energía solar para quea la superficie terrestre sólo llegue una pequeña parte de esa energía. La parte externa de la atmósfera absorbe partede las radiaciones reflejando el resto directamente al espacio exterior, mientras que otras pasarán a la Tierra y luegoserán irradiadas. Esto produce el denominado balance térmico, cuyo resultado es el ciclo del equilibrio radiante.Según el tipo de radiación se conoce que de los 324 W.m -2 que llegan a la Tierra, en la parte alta de la atmósfera(1400 W.m -2 es la constante solar); 236 W.m -2 son reemitidos al espacio en forma de radiación infrarroja, 86 W.m-2 son reflejados por las nubes y 20 W.m -2 son reflejados por el suelo en forma de radiaciones de onda corta. Pero

Radiación solar 21

el reenvío de energía no se hace directamente, sino que parte de la energía reemitida es absorbida por la atmósfera ydevuelta a la superficie, originándose el "efecto invernadero".

Comportamiento de la atmósfera y el suelo frente a la radiaciónLa atmósfera terrestre está compuesta por numerosas partículas de materia, presenta unos 10.000 km de altura y sedivide en diferentes capas concéntricas:

TroposferaEs la zona inferior de la atmósfera que se extiende desde el nivel del mar hasta unos 16 Km. Es una capa muy densa,en ella se encuentran más de las ¾ partes del aire de la atmósfera, además contiene mucho vapor de agua condensadoen forma de nubes, y gran cantidad de polvo. A ella llegan la luz visible y los rayos UV que logran atravesar el restode las capas de la atmósfera. Es la primera capa que queda en contacto con la corteza terrestre.

EstratosferaTiene un espesor aproximado de 60 Km y se encuentra por encima de la troposfera. Es una capa tenue donde losvapores de agua y polvo disminuyen bastante con relación a los encontrados en la troposfera. En esta zona esabundante la concentración de anhídrido carbónico (CO2) que tiene la propiedad de evitar el paso de las irradiacionesa la Tierra. Hacia el medio de la estratosfera se encuentra una capa de unos 15 Km de espesor con abundante ozono,que algunos autores denominan ozonosfera, es la capa que absorbe casi toda la radiación ultravioleta proveniente delSol. El ozono, O3, absorbe con gran eficacia las radiaciones comprendidas entre 200 y 330 nm, por lo que laradiación ultravioleta de menos de 300 nm que llega a la superficie de la Tierra es insignificante.

MesosferaPresenta alrededor de unos 20 Km de espesor. Sus capas superiores presentan abundantes concentraciones de sodio.La temperatura en esta capa se encuentra entre -70 y 90 °C. En ella se encuentra la capa D, que tiene la propiedad dereflejar las ondas largas de radio durante el día y desaparece durante la noche. Esta es la causa por la cual las ondasmedias son interrumpidas durante el día y puedan reanudarse una vez que se pone el Sol. Al desaparecer la capa D,permite seguir el paso de las otras ondas hacia las capas superiores.

IonosferaEs una zona parcialmente ionizada de radiaciones solares, de gran conductividad eléctrica. En esta capa se reflejanhacia la tierra las ondas de radio, por lo que es de gran utilidad en las telecomunicaciones.

Tipo de energía absorbida

Energía absorbida por la atmósferaEn unas condiciones óptimas con un día perfectamente claro y con los rayos del Sol cayendo casi perpendiculares,las tres cuartas partes de la energía que llega del exterior alcanza la superficie. Casi toda la radiación ultravioleta ygran parte de la infrarroja son absorbidas por la atmósfera. La energía que llega al nivel del mar suele ser radiacióninfrarroja un 49%, luz visible un 42% y radiación ultravioleta un 9%. En un día nublado se absorbe un porcentajemucho más alto de energía, especialmente en la zona del infrarrojo.

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Energía absorbida por la vegetaciónLa vegetación absorbe en todo el espectro, pero especialmente en la zona del visible, aprovechando esa energía parala fotosíntesis.

Balance total de energía - Efecto "invernadero"La temperatura media en la Tierra se mantiene prácticamente constante en unos 15 °C, pero la que se calcula quetendría, si no existiera la atmósfera, sería de unos -18 °C. Esta diferencia de 33 °C tan beneficiosa para la vida en elplaneta se debe al efecto invernadero. El motivo por el que la temperatura se mantiene constante es porque la Tierradevuelve al espacio la misma cantidad de energía que recibe. Si la energía devuelta fuera algo menor que la recibidase iría calentando paulatinamente y si devolviera más se iría enfriando.Por tanto la explicación del efecto invernadero no está en que parte de la energía recibida por la Tierra se quededefinitivamente en el planeta. La explicación está en que se retrasa su devolución porque, aunque la cantidad deenergía retornada es igual a la recibida, el tipo de energía que se retorna es distinto. Mientras que la energía recibidaes una mezcla de radiación ultravioleta, visible e infrarroja, la energía que devuelve la Tierra es fundamentalmenteinfrarroja y algo de visible.Las radiaciones que llegan del Sol vienen de un cuerpo que está a 6000 °C, pero las radiaciones que la superficiedevuelve tienen la composición de longitudes de onda correspondientes a un cuerpo negro que esté a 15 °C. Por estemotivo las radiaciones reflejadas tienen longitudes de onda de menor frecuencia que las recibidas. Están en la zonadel infrarrojo y casi todas son absorbida por el CO2, el vapor de agua, el metano y otros gases, por lo que se forma elefecto invernadero. Así se retrasa la salida de la energía desde la Tierra al espacio y se origina el llamado efectoinvernadero que mantiene la temperatura media en unos 15 °C y no en los -18 °C que tendría si no existiera laatmósfera.

Aumento de la Temperatura GlobalDurante el siglo XX se ha constatado un aumento de la temperatura global y se estima que continúe así en lospróximos decenios, esto preocupa al mundo científico y genera inquietudes en los más diversos ámbitos, ya que elcalentamiento influye sobre el clima y por ende sobre la producción de alimentos, la salubridad mundial y en laeconomía en general. Pero no sólo la temperatura ha aumentado, también han aumentado en la atmósfera el CO2 enun 25%; el CH4 un 100%; el N2O un 10%. Más recientemente han aparecido los clorofluorocarbonados o CFC,Freón 11 y Freón 12 principalmente.La causa del aumento de estos gases en la atmósfera es claramente consecuencia de la actividad humana:calefacción, industria, agricultura y transporte. Causa y a la vez efecto del aumento de la población desde la décadade los años 20. La acumulación de estos gases contribuye a aumentar el calentamiento.

Energía interna de la TierraLa temperatura va aumentando con el aumento de la profundidad en el interior de la Tierra hasta llegar a ser dealrededor de 5.000 °C en el núcleo interno. La fuente de energía que mantiene estas temperaturas es, principalmente,la descomposición radiactiva de elementos químicos del manto. Esta energía interna es responsable de las corrientesde convección que mueven las placas litosféricas, por lo que tiene importantes repercusiones en muchos procesossuperficiales: volcanes, terremotos, movimiento de los continentes y formación de montañas, entre otros.

Radiación solar 23

Radiación cósmicaA la parte alta de la atmósfera llega una radiación de longitudes de onda muy cortas que proceden de diferentespuntos del Universo. La llamada radiación cósmica primaria está formada por electrones de alta energía. Cuandoincide sobre las moléculas que se encuentran en la alta atmósfera se convierte en radiación secundaria que son rayosultravioleta. Las moléculas de oxígeno (O2) absorben las radiaciones primaria y secundaria de menos de 200 nmconvirtiéndose en ozono (O3). A su vez el ozono absorbe las radiaciones de hasta 300 nm y, de esta manera, graciasal oxígeno y al ozono, la Tierra se encuentra protegida contra las radiaciones cósmicas más peligrosas.

Las sustancias radiactivasLa llamada radiactividad está formada por un conjunto de radiaciones de onda corta y, por tanto, de mucha energía ygran capacidad de penetración. Su origen puede ser natural, pero las mediciones indican que han aumentado en losúltimos años por algunas actividades humanas, sobre todo por las explosiones nucleares. Estas radiaciones, bienusadas, son muy útiles en medicina, la industria e investigación científica. Tienen muchas aplicaciones y se usanpara curar cánceres hasta para revisar soldaduras o esterilizar alimentos. Sin embargo, la contaminación consustancias radiactivas es especialmente peligrosa, porque cantidades minúsculas pueden emitir radiaciones mortaleso muy dañinas.

Aplicaciones de la energía solarEntre las múltiples aplicaciones de la energía solar se encuentran su aprovechamiento como luz directa, como fuentede calor y en la generación de electricidad principalmente, a continuación se amplia cada uno de estos usos:

DirectaUna de las aplicaciones de la energía solar es directamente como luz solar, por ejemplo, para la iluminación. Otraaplicación directa, muy común, es el secado de ropa y algunos productos en procesos de producción con tecnologíasimple.

TérmicaLa energía solar puede utilizarse para el calentamiento de algún sistema que posteriormente permitirá laclimatización de viviendas, calefacción, refrigeración, secado, entre otros, son aplicaciones térmicas. Actualmenteexisten diversas Centrales Solares Térmicas generando energía en el mundo, cuya base de funcionamiento es el usoindirecto de la energía solar. Ver Central térmica solar.

FotovoltaicaEs la energía solar aprovechada por medio de celdas fotoeléctricas (celda solar, auto solar), capaces de convertir laluz en un potencial eléctrico, sin necesariamente pasar por un efecto térmico. Para lograr esto la energía solar serecoge de una forma adecuada. El calor se logra mediante los colectores térmicos, y la electricidad, a través de losllamados módulos fotovoltaicos.Los sistemas de aprovechamiento térmico permiten que el calor recogido en los colectores pueda destinarse ysatisfacer numerosas necesidades.Por ejemplo, se puede obtener agua caliente para consumo doméstico o industrial, o bien generar calefacción a casas,hoteles, colegios, fábricas, entre otros. Incluso se pueden climatizar las piscinas para permitir su uso durante granparte del año en aquellos países donde se presentan las estaciones.Las aplicaciones agrícolas son muy amplias. Con invernaderos solares pueden obtenerse mayores y más tempranascosechas; los secaderos agrícolas consumen mucha menos energía si se combinan con un sistema solar, y, por citar

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otro ejemplo, pueden funcionar plantas de purificación o desalinización de aguas sin consumir ningún tipo decombustible. Las "células solares", dispuestas en paneles solares, ya producían electricidad en los primeros satélitesespaciales. Actualmente se perfilan como la solución definitiva al problema de la electrificación rural, con claraventaja sobre otras alternativas, pues, al carecer los paneles de partes móviles, resultan totalmente inalterables alpaso del tiempo, no contaminan ni producen ningún ruido en absoluto, no consumen combustible y no necesitanmantenimiento. Además, y aunque con menos rendimiento, funcionan también en días nublados, puesto que captanla luz que se filtra a través de las nubes.La electricidad que se obtiene de esta manera puede usarse de forma directa (por ejemplo para sacar agua de un pozoo para regar, mediante un motor eléctrico), o bien ser almacenada en acumuladores para usarse en las horasnocturnas. Incluso es posible inyectar la electricidad sobrante a la red general, obteniendo un importante beneficio.Las células solares están hechas con obleas (láminas) finas de silicio, arseniuro de galio u otro.

Hornos solaresLos hornos solares son una de las muchas aplicaciónes importantes de los concentradores de alta temperatura. Elmayor está situado en Odeillo, en la parte francesa de los Pirineos, tiene 9600 reflectores con una superficie total deunos 1900 m² para producir temperaturas de hasta 4000 °C. Estos hornos son ideales para investigaciones, porejemplo, en la investigación de materiales, que requieren temperaturas altas en entornos libres de contaminantes.

Enfriamiento solarSe puede producir frío con el uso de energía solar como fuente de calor en un ciclo de enfriamiento por absorción.Uno de los componentes de los sistemas estándar de enfriamiento por absorción, llamado generador, necesita unafuente de calor. En general, se requieren temperaturas superiores a 150 °C para que los dispositivos de absorcióntrabajen con eficacia, los colectores de concentración son más apropiados que los de placa plana.

Notas y referencias[1] Méndez Muñiz, Javier María; Cuervo García, Rafael; Bureau Veritas Formación (2010). «1» (en castellano). Energía Solar Térmica.

Fundación Confemetal. p. 37. ISBN 978-84-92735-46-4.

Enlaces externos• http:/ / www. prodiversitas. bioetica. org/ des44. htm• http:/ / www. ideam. gov. co/ radiacion. htm• Radiación solar en la Ciudad de México (http:/ / www. sma. df. gob. mx/ simat2/ index. php?opcion=33)

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Energía solar térmica

Sistema de energía solar térmica para el calentamiento de agua enSantorini, Grecia.

La energía solar térmica o energía termosolar consisteen el aprovechamiento de la energía del Sol para producircalor que puede aprovecharse para cocinar alimentos opara la producción de agua caliente destinada al consumode agua doméstico, ya sea agua caliente sanitaria,calefacción, o para producción de energía mecánica y, apartir de ella, de energía eléctrica. Adicionalmente puedeemplearse para alimentar una máquina de refrigeraciónpor absorción, que emplea calor en lugar de electricidadpara producir frío con el que se puede acondicionar el airede los locales.

Los colectores de energía solar térmica están clasificadoscomo colectores de baja, media y alta temperatura. Loscolectores de baja temperatura generalmente son placasplanas usadas para calentar agua. Los colectores de temperatura media también usualmente son placas planas usadaspara calentar agua o aire para usos residenciales o comerciales. Los colectores de alta temperatura concentran la luzsolar usando espejos o lentes y generalmente son usados para la producción de energía eléctrica. La energía solartérmica es diferente y mucho más eficiente[1][2][3] que la energía solar fotovoltaica, la que convierte la energía solardirectamente en electricidad. Mientras que las instalaciones generadoras proporcionan solo 600 megawatts deenergía solar térmica a nivel mundial a octubre de 2009,[4] otras centrales están bajo construcción por otros 400megawatts y se están desarrollando otros proyectos de electricidad solar de concentración por un total de 14000megawatts.[5]

Generación de agua caliente con una instalación de circuito cerrado.

Agua caliente sanitaria (ACS)

En cuanto a la generación de agua caliente parausos sanitarios (también llamada "agua demanos"), hay dos tipos de instalaciones de loscomunmente llamados calentadores o calefonessolares: las de circuito abierto y las de circuitocerrado. En las primeras, el agua de consumopasa directamente por los colectores solares.Este sistema reduce costos y es más eficiente(energéticamente hablando), pero presentaproblemas en zonas con temperaturas por debajodel punto de congelación del agua, así como enzonas con alta concentración de sales que acabanobstruyendo los paneles. En las instalaciones decircuito cerrado se distinguen dos sistemas: flujo por Termosifón y flujo forzado. Los paneles solares térmicos tienenun muy bajo impacto ambiental.

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Calefacción y frío solarLa energía solar térmica puede utilizarse para dar apoyo al sistema convencional de calefacción (caldera de gas oeléctrica), apoyo que consiste entre el 10% y el 20% de la demanda energética de la calefacción. Para ello, lainstalación o caldera ha de contar con intercambiador de placas (funciona de forma similar al baño María, ya que elcircuito de la caldera es cerrado) y un regulador (que dé prioridad en el uso del agua caliente para ser empleada enagua de manos).

Componentes de la instalaciónUna instalación Solar Térmica está formada por captadores solares, un circuito primario y secundario,intercambiador de calor, acumulador, vaso de expansión y tuberías. Si el sistema funciona por Termosifón sera ladiferencia de densidad por cambio de temperatura la que moverá el liquido. Si el sistema es forzado entoncesnecesitaremos además: bombas y un panel de control principal.

Captadores solaresLos captadores solares son los elementos que capturan la radiación solar y la convierten en energía térmica, en calor.Como captadores solares se conocen los de placa plana, los de tubos de vacío y los captadores absorbedores sinprotección ni aislamiento. Los sistemas de captación planes (o de placa plana) con cubierta de vidrio son loscomunes mayoritariamente en la producción de agua caliente sanitaria ACS. El vidrio deja pasar los rayos del Sol,estos calientan unos tubos metálicos que transmiten el calor al líquido de dentro. Los tubos son de color oscuro, yaque las superficies oscuras calientan más.El vidrio que cubre el captador no sólo protege la instalación sino que también permite conservar el calorproduciendo un efecto invernadero que mejora el rendimiento del captador.Están formados de una carcasa de aluminio cerrada y resistente a ambientes marinos, un marco de aluminio eloxat,una junta perimetral libre de siliconas, aislante térmico respetuoso con el medio ambiente de lana de roca, cubiertade vidrio solar de alta transparencia , y finalmente por tubos soldados ultrasónicos.Los colectores solares se componen de los siguientes elementos:• Cubierta: Es transparente, puede estar presente o no. Generalmente es de vidrio aunque también se utilizan de

plástico ya que es menos caro y manejable, pero debe ser un plástico especial. Su función es minimizar laspérdidas por convección y radiación y por eso debe tener una transmitancia solar lo más alta posible.

• Canal de aire: Es un espacio (vacío o no) que separa la cubierta de la placa absorbente. Su espesor se calcularáteniendo en cuenta para equilibrar las pérdidas por convección y las altas temperaturas que se pueden producir sies demasiado estrecho.

• Placa absorbente: La placa absorbente es el elemento que absorbe la energía solar y la transmite al líquido quecircula por las tuberías. La principal característica de la placa es que tiene que tener una gran absorción solar yuna emisión térmica reducida. Como los materiales comunes no cumplen con este requisito, se utilizan materialescombinados para obtener la mejor relación absorción / emisión.

• Tubos o conductos: Los tubos están tocando (a veces soldadas) la placa absorbente para que el intercambio deenergía sea lo más grande posible. Por los tubos circula el líquido que se calentará e irá hacia el tanque deacumulación.

• Capa aislante: La finalidad de la capa aislante es recubrir el sistema para evitar y minimizar pérdidas. Para que elaislamiento sea el mejor posible, el material aislante deberá tener una baja conductividad térmica.

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Captadores solares de placa plana

El alma del sistema es una verja vertical de tubos metálicos, para simplificar, que conducen el agua fría en paralelo,conectados por abajo por un tubo horizontal en la toma de agua fría y por arriba por otro similar al retorno.La parrilla viene encajada en una cubierta, como la descrita más arriba, normalmente con doble vidrio para arriba yaislante por detrás.En algunos modelos, los tubos verticales están soldados a una placa metálica para aprovechar la insolación entretubo y tubo.

Captadores solares de tubos de vacío "todo vidrio"

En este sistema los tubos metálicos del sistema precedente se sustituyen por tubos de vidrio, introducidos, de uno enuno, en otro tubo de vidrio entre los que se hace el vacío como aislamiento. Las grandes ventajas que presentan estostipos de captadores son su alto rendimiento y que, en caso de que uno de los tubos se estropeara, no hay que cambiartodo el panel por uno nuevo, sino que sólo hay que cambiar el tubo afectado. Por el contrario, como inconvenientetenemos que, en relación con los de placa plana, estos resultan más caros.

Captadores solares de tubos de vacío con "tubos de calor" por cambio de fase

Este sistema aprovecha el cambio de fase de vapor a líquido dentro de cada tubo, para entregar energía a un segundocircuito de líquido de transporte.Los elementos son tubos cerrados, normalmente de cobre, que contienen el líquido que, al calentarse por el sol,hierve y se convierte en vapor que sube a la parte superior donde hay un cabezal más ancho (zona de condensación),que en la parte exterior está en contacto con líquido transportador, que siendo más frío que el vapor del tubo en captael calor y provoca que el vapor se condense y caiga en la parte baja del tubo para volver a empezar el ciclo.El líquido del tubo puede ser agua que, habiendo reducido la presión haciendo un vacío parcial, tendrá un punto deebullición bajo para trabajar incluso con la insolación de los rayos infrarrojos en caso de nube.El tubo de calor se puede envolver con una chaqueta de materiales especiales para minimizar las pérdidas porirradiación.El tubo de calor se cierra dentro de otro tubo de vidrio entre los que se hace el vacío para aislar. Se suelen empleartubos de vidrio resistente, para reducir los daños en caso de pequeñas granizadas.Hasta un 163% más de eficiencia que las placas planas con serpentin.

Circuito primarioEl circuito primario, es circuito cerrado, transporta el calor desde el captador hasta el acumulador (sistema quealmacena calor). El líquido calentado (agua o una mezcla de sustancias que puedan transportar el calor) lleva el calorhasta el acumulador. Una vez enfriado, vuelve al colector para volver a calentar, y así sucesivamente.

Intercambiador de calorEl intercambiador de calor calienta el agua de consumo a través del calor captado de la radiación solar. Se sitúa en elcircuito primario, en su extremo. Tiene forma de serpentín, ya que así se consigue aumentar la superficie de contactoy por lo tanto, la eficiencia.El agua que entra en el acumulador, siempre que esté más fría que el serpentín, se calentará. Esta agua, calentada enhoras de sol, nos quedará disponible para el consumo posterior.

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AcumuladorEl acumulador es un depósito donde se acumula el agua calentada útil para el consumo. Tiene una entrada para elagua fría y una salida para la caliente. La fría entra por debajo del acumulador donde se encuentra con elintercambiador, a medida que se calienta se desplaza hacia arriba, que es desde donde saldrá el agua caliente para elconsumo.Internamente dispone de un sistema para evitar el efecto corrosivo del agua caliente almacenada sobre los materiales.Por fuera tiene una capa de material aislante que evita pérdidas de calor y está cubierto por un material que protegeel aislamiento de posibles humedades y golpes.

Circuito secundarioEl circuito secundario o de consumo, (circuito abierto), entra agua fría de suministro y por el otro extremo del aguacalentada se consume (ducha, lavabo, ...). El agua fría pasa por el acumulador primeramente, donde calienta el aguacaliente hasta llegar a una cierta temperatura. Las tuberías de agua caliente del exterior, deben estar cubiertas poraislantes.Si nuestro consumo incluye calefacción, el sistema emisor de calor (radiadores (60 °C), fan-coil(45 °C), sueloradiante(30 °C), zócalo radiante, muro radiante, …) que es más conveniente utilizar es el de baja temperatura(<=50 °C), de esta manera el sistema solar de calefacción tiene mayor rendimiento.[6]

No obstante, se pueden instalar sistemas que no son de baja temperatura, para así emplear radiadores convencionales.

BombasLas bombas, en caso de que la instalación sea de circulación forzada, son de tipo recirculación (suele haber dos porcircuito), trabajando una la mitad del día, y la pareja, la mitad del tiempo restante. La instalación consta de losrelojes que llevan el funcionamiento del sistema, hacen el intercambio de las bombas, para que una trabaje las 12horas primeras y la otra las 12 horas restantes. Si hay dos bombas en funcionamiento, hay la ventaja que en caso deque una deje de funcionar, está la sustituta, de modo que así no se puede parar el proceso ante el fallo de una deestas. El otro motivo a considerar, es que gracias a este intercambio la bomba no sufre tanto, sino que se la dejadescansar, enfriar, y cuando vuelve a estar en buen estado (después de las 12 horas) se vuelve a poner en marcha.Esto ocasiona que las bombas puedan alargar durante más el tiempo de funcionamiento sin tener que hacer ningúntipo de mantenimiento previo.En total y tal como se define anteriormente, suele haber 4 bombas, dos en cada circuito. Dos en el circuito primarioque bombean el agua de los colectores y las otras dos en el circuito secundario que bombean el agua de losacumuladores, en el caso de una instalación de tipo circulación forzada.

Vaso de expansiónEl vaso de expansión absorbe variaciones de volumen del fluido caloportador, el cual circula por los conductos delcaptador, manteniendo la presión adecuada y evitando pérdidas de la masa del fluido. Es un recipiente con unacámara de gas separada de la de líquidos y con una presión inicial en función de la altura de la instalación.Lo que más se utiliza es con vaso de expansión cerrado con membrana, sin transferencia de masa en el exterior delcircuito.

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TuberíasLas tuberías de la instalación se encuentran recubiertas de un aislante térmico para evitar pérdidas de calor con elentorno.

Panel de controlSe dispone también de un panel principal de control en la instalación, donde se muestran las temperaturas en cadainstante (un regulador térmico), de manera que pueda controlarse el funcionamiento del sistema en cualquiermomento. Aparecen también los relojes encargados del intercambio de bombas.Durante el verano, se pueden cubrir las placas, a fin de evitar que se estropeen por las altas temperaturas o bien sepueden utilizar para producir frío solar (aire acondicionado frío).

EquiposEspecialmente populares son los equipos domésticos compactos, compuestos típicamente por un depósito de unos150 litros de capacidad y un colector de unos 2 m². Estos equipos, disponibles tanto con circuito abierto comocerrado, pueden suministrar el 90% de las necesidades de agua caliente anual para una familia de 4 personas,dependiendo de la radiación y el uso. Estos sistemas evitan la emisión de hasta 4,5 toneladas de gases nocivos para laatmósfera. El tiempo aproximado de retorno energético (tiempo necesario para ahorrar la energía empleada enfabricar el aparato) es de un año y medio aproximadamente. La vida útil de algunos equipos puede superar los 25años con un mantenimiento mínimo, dependiendo de factores como la calidad del agua.

Calefón solar termosifónico compacto de Agua Caliente Sanitaria.

Estos equipos pueden distinguirse entre:Equipos de Circulación forzada: Compuestobásicamente de captadores, un acumulador solar, ungrupo hidráulico, una regulación y un vaso deexpansión.

Equipos por Termosifón: Cuya mayor característicaes que el acumulador se sitúa en la cubierta, encimadel captador.

Equipos con Sistema Drain-Back: Un sistemacompacto y seguro, muy apropiado para viviendasunifamiliares.

Es habitual encontrarse con instalaciones en las queel acumulador contiene una resistencia eléctrica deapoyo, que actúa en caso de que el sistema no sea capaz de alcanzar la temperatura de uso (normalmente 40 °C); enEspaña esta opción ha quedado prohibida tras la aprobación del CTE (Código Técnico de la Edificación) ya que elcalor de la resistencia puede, si el panel esta más frío que el acumulador integrado, calentar el panel y perder calor, ypor lo tanto energía, a través de él. En algunos países se comercializan equipos que utilizan el gas como apoyo.Las características constructivas de los colectores responden a la minimización de las pérdidas de energía una vezcalentado el fluido que transcurre por los tubos, por lo que se encuentran aislamientos a la conducción (vacío u otros)y a la rerradiación de baja temperatura.Además de su uso como agua caliente sanitaria, calefacción y refrigeración (mediante máquina de absorción), el usode placas solares térmicas (generalmente de materiales baratos como el polipropileno) ha proliferado para elcalentamiento de piscinas exteriores residenciales, en países donde la legislación impide el uso de energías de otrotipo para este fin.

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AmortizaciónEn muchos países hay subvenciones para el uso doméstico de energía solar, en cuyos casos una instalacióndoméstica puede amortizarse en unos 5 o 6 años. El 29 de septiembre de 2006 entró en vigor en España el CódigoTécnico de la Edificación, que establece la obligatoriedad de implantar sistemas de agua caliente sanitaria (ACS) conenergía solar en todas las nuevas edificaciones, con el objetivo de cumplir con el protocolo de Kioto, pero que olvidala calefacción, que se recoge en las ordenanzas solares de los Ayuntamientos.

Colectores de baja temperaturaEl colector solar plano es el aparato más representativo de la tecnología solar fototérmica. Su principal aplicación esen el calentamiento de agua para baño y albercas, aunque también se utiliza para secar productos agropecuariosmediante el calentamiento de aire y para destilar agua en comunidades rurales principalmente.Esta constituido básicamente por:•• Marco de aluminio anodizado.•• Cubierta de vidrio templado, bajo contenido en hierro.•• Placa absorbedora. Enrejado con aletas de cobre.•• Cabezales de alimentación y descarga de agua.•• Aislante, usualmente poliestireno, o unicel.•• Caja del colector, galvanizada.Para la mayoría de los colectores solares se tienen dimensiones características. En términos generales la unidadbásica consiste de un colector plano de 1,8 a 2,1 m2 de superficie, conectado a un termotanque de almacenamiento de150 a 200 litros de capacidad; a este sistema frecuentemente se le añaden algunos dispositivos termostáticos decontrol a fin de evitar congelamientos y pérdidas de calor durante la noche. Las unidades domésticas funcionanmediante el mecanismo de termosifón, es decir, mediante la circulación que se establece en el sistema debido a ladiferencia de temperatura de las capas de líquido estratificadas en el tanque de almacenamiento. Para instalacionesindustriales se emplean varios módulos conectados en arreglos serie-paralelo, según el caso, y se emplean bombaspara establecer la circulación forzada.

Calor para procesos

Piscinas de evaporación solar en el Desierto deAtacama.

Los sistemas de calefacción solar para procesos están diseñados paraproporcionar grandes cantidades de agua caliente o calefacción deespacios para edificios de uso no residencial.[7]

Las piscinas de evaporación son piscinas de baja profundidad queconcentran sólidos disueltos a través de la evaporación. El uso depiscinas de evaporación para obtener sal del agua salada es una de lasaplicaciones más antiguas de la energía solar. Los usos modernosincluyen la concentración de soluciones de salmueras usadas en laminería por lixiviación y la remoción de sólidos disueltos de los flujosde desechos. En conjunto, las piscinas de evaporación representan unade las aplicaciones comerciales más grandes de la energía solar actualmente en uso.[8]

Los colectores transpirados sin vidrios (en inglés: Unglazed Transpired Collectors, UTC) son muros perforados que enfrentan al sol usados para precalentar el aire de ventilación. Los UTC pueden aumentar la temperatura del aire hasta 22 °C y son capaces de entregar temperaturas de salida entre 45-60 °C. El corto período de amortización de los colectores transpirados (entre 3 a 12 años) los hacen una alternativa más costo-efectiva que los sistemas de recolección vidriados. Al año 2009, se han instalado mundialmente sobre 1.500 sistemas con un área de colectores total de 300.000 m2. Ejemplos típicos incluyen un colector de 860 m2 en Costa Rica usado para secar granos de café

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y un colector de 1.300 m2 en Coimbatore, India usado para secar caléndulas.[9][10]

Una instalación de procesamiento de comida ubicada en Modesto, California usa cilindros parabólicos para producirvapor uado en el proceso de fabricación. Se espera que el area de colectores de 5.000 m2 proporcione 15 TJ poraño.[11]

Colectores de temperatura mediaLas instalaciones de temperatura media pueden usar varias diseños, los diseños más comunes son: glicol a presión,drenaje trasero, sistemas de lote y sistemas más nuevos de baja presión tolerantes al congelamiento que usan tuberíasde polímero que contienen agua con bombeo fotovoltaico. Los estándares europeos e internacionales están siendorevisados para incluir las innovaciones en diseño y la operación de colectores de temperatura media. Lasinnovaciones operacionales incluyen la operación de "colectores permanentemente húmedos". Esta técnica reduce oincluso elimina la ocurrencia de tensiones de no flujo de alta temperatura conocidas como estancamiento, las quereducen la vida esperada de estos colectores.

Secado solarLa energía térmica solar puede ser útil para el secado de madera para la construcción y de madera para combustibletales como chps de madera para la combustión. También es usada para secar alimentos tales como frutas, granos ypescados. El secado de cultivos por medio de la energía solar térmica es ambientalmente amigable así comoeconómica mientras que mejora la calidad del resultado. Las tecnologías en secado solar incluyen colectores deplacas transpiradas de aire bombeadas de bajo costo basados en telas negras. La energía térmica solar también es útilen el proceso de secado de productos tales como chips de madera y otras formas de biomasa elevando la temperaturamientras que permiten que el aire pase a través de ella y saquen la humedad.[12]

Cocción mediante energía solar térmica

El tazón solar sobre la cocina solar en Auroville,India concentra la luz del sol en un receptormóvil para producir vapor que será usado en

tareas de cocción de alimentos.

Las cocinas solares usan la luz del sol para cocinar, secar ypasteurización. La cocina solar reduce el consumo de combustible, yasea combustibles fósiles o leña, y mejora la calidad del aire reduciendoo removiendo la fuente de humo.

La forma más simple de cocina solar es la caja de cocción que fueconstruida por primera vez por Horace-Bénédict de Saussure en el año1767. Un caja de cocción básica consiste de un contenedor aislado conuna tapa transparente. Estas cocinas pueden ser usadas efectivamentecon cielos parcialmente cubiertos y normalmente alcanzantemperaturas de entre 50–100 °C.[13][14]

Las cocinas solares de concentración usan reflectores para concentrarla energía solar en un contenedor de cocción. Las geometrías de reflector más comunes son las placas planas, dedisco y cilíndrico-parabólicas. Estos diseños cocinan más rápido y a temperaturas más altas (hasta los 350 °C) perorequieren de luz solar directa para funcionar en forma adecuada.La Cocina Solar en Auroville, India usa una tecnología de concentración única conocida como el tazón solar. Alcontrario de los sistemas de convencionales de receptores fijos o de reflectores de seguimiento, el tazón solar usa unreflector esférico fijo con un receptor que sigue el foco de luz a medida de que el sol cruza el cielo. El receptor deltazón solar alcanza temperaturas de 150 °C que es usado para producir vapor que ayuda a la cocción de 2000raciones diarias.[15]

Muchas otras cocinas solares en India usan otra tecnología de concentración única conocida como el reflector Scheffler. Está tecnología fue desarrollada por primera vez por Wolfgang Scheffler en el año 1986. Un reflector

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Scheffler es un disco parabólico que usa un solo eje de seguimiento para perseguir el curso diario del sol. Estosreflectores tienen una superficie reflectante flexible que es capaz de cambiar su curvatura para ajustarse a lasvariaciones estacionales en el ángulo de incidencia de la luz solar. Los reflectores Scheffler tienen la ventaja de tenerun punto focal fijo lo que mejora la facilidad de cocción y son capaces de alcanzar temperaturas de entre 450 a650 °C.[16] En el año 1999 en Abu Road, Rajasthan, India se construyó el sistema de reflectores Scheffler másgrande del mundo, este es capaz de cocinar hasta 35.000 raciones diarias.[17] A principios del año 2008 han sidofabricadas sobre 2000 grandes cocinas, que usan el diseño Scheffler, a nivel mundial.[18]

DestilaciónLos destiladores solares pueden ser usado para procesar agua potable en áreas donde el agua limpia no es común. Laenergía solar calienta el agua en el contenedor, luego el agua se evapora y se condensa en el fondo de la cubierta devidrio.[12]

Colectores de alta temperatura

El horno solar ubicado en Odeillo en los PirineosOrientales franceses puede alcanzar temperaturas

de hasta 3.800 grados celsius.

Planta de energía solar concentrada que usa undiseño parabólico de paso.

Las temperaturas inferiores a 95 grados celsius son suficientes paracalefacción de espacios, en ese caso generalmente se usan colectoresplanos del tipo no concentradores. Debido a las relativamente altaspérdidas de calor a través del cristal, los colectores planos no logranalcanzar mucho más de 200 °C incluso cuando el fluido detransferencia está estancado. Tales temperaturas son demasiado bajaspara ser usadas en la conversión eficiente en electricidad.

La eficiencia de los motores térmicos se incrementa con la temperaturade la fuente de calor. Para lograr esto en las plantas de energía termal,la radiación solar es concentrada por medio de espejos o lentes paralograr altas temperaturas mediante una técnica llamada electricidadsolar de concentración (en inglés: Concentrated Solar Power, CSP). Elefecto práctico de las mayores eficiencias es la reducción del tamañode los colectores de la planta y del uso de terreno por unidad de energíagenerada, reduciendo el impacto ambiental de una central de potenciaasí como su costo.

A medida de que la temperatura aumenta, diferentes formas deconversión se vuelven prácticas. Hasta 600 °C, las turbinas de vapor, latecnología estándar, tienen una eficiencia de hasta 41%, Por sobre los600 °C, las turbinas de gas pueden ser más eficientes. Las temperaturasmás altas son problemáticas y se necesitan diferentes materiales ytécnicas. Uno propuesta para temperaturas muy altas es usar sales defluoruro líquidas operando a temperaturas de entre 700 °C a 800 °C,que utilizan sistemas de turbinas de etapas múltiples para lograreficiencias termales de 50% o más.[19] Las temperaturas más altas de operación le permiten a la planta usarintercambiadores de calor secos de alta temperatura para su escape termal, reduciendo el uso de agua de la planta,siendo esto crítico para que las centrales ubicadas en desiertos sean prácticas. También las altas temperaturas hacenque el almacenamiento de calor sea más eficiente, ya que se almacenan más watts-horas por unidad de fluido.

Dado que una planta de electricidad solar de concentración (CSP) primero genera calor, puede almacenar dicho calor antes de convertirlo en electricidad. Con la actual tecnología, el almacenamiento de calor es mucho más barato que el almacenamiento de electricidad. De esta forma, una planta CSP pude producir electricidad durante el día y la

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noche. Si la ubicación de la planta CSP tiene una radiación solar predecible, entonces la planta se convierte en unacentral confiable de generación de energía. La confiabilidad puede ser mejorada aún más al instalar un sistema derespaldo que use un sistema de combustión interna. Este sistema de respaldo puede usar la mayor parte de lasinstalaciones de la planta CSP, lo que hace disminuir el costo del sistema de respaldo.Superados los temas de confiabilidad, con desiertos desocupados, sin problemas de polución y sin costos asociadosal uso de los combustible fósiles, los principales obstáculos para el despliegue a gran escala de las centrales CSP sonlos costos, la contaminación estética, el uso del suelo y factores similares para las líneas de transmisión eléctrica dealta tensión. Aunque solo se necesita un pequeño porcentaje de los desiertos para abastecer los requerimientosglobales de electricidad, aún esto es un gran superficie cubierta con espejos o lentes que se necesitan para obteneruna cantidad significativa de energía.Los sistemas tipo canal parabólico usan reflectores parabólicos en una configuración de canal para enfocar laradiación solar directa sobre un tubo largo que corre a lo largo de su foco y que conduce al fluido de trabajo, el cualpude alcanzar temperaturas hasta de 500 °C.La generación fototérmica de electricidad es actualmente una de las aplicaciones más extensas de la energía solar enel mundo. Existen más de 2,5 millones de m2 de concentradores solares instalados en 9 plantas Solar EnergyGeneration System (SEGS) de la Compañía Luz de Israel, que representan 354 MW y más del 85% de la electricidadproducida con energía solar. La compañía Luz salió del mercado en 1991 a causa de la reducción que se dióparalelamente en los costos de los energéticos convencionales y en los subsidios a los energéticos renovables en losEstados Unidos. Sus plantas usan aceite sintético como medio de transferencia de calor en el campo deconcentradores; como circuito primario, el calor recogido por el aceite se intercambia posteriormente con agua dondese lleva a cabo la generación de vapor, el cual a su vez se expande para completar un ciclo Rankine. Durante losperiodos de baja insolación, o bien para nivelar la oferta, se asisten con gas natural.[cita requerida]

Actualmente se ha introducido el ciclo combinado para mejorar la eficiencia termodinámica de estos sistemas y seestudia la posibilidad de generar directamente el vapor en el campo de concentradores. Con esto se espera lograrllevar los precios de generación a niveles competitivos con las plantas termoeléctricas convencionales.Existen otros sistemas, no comerciales aún, como los de torre central que usan helióstatos (espejos altamentereflejantes) para enfocar la luz solar, con la ayuda de una computadora y un servomecanísmo, en un receptor central.Los sistemas parabólicos de plato usan estos reflectores para concentrar la luz del sol en un receptor montado arribadel plato, en su punto focal.Durante el día y el año, el sol cambia su posición respecto a un punto en la superficie del planeta. Para los sistemasde baja temperatura el seguimiento del sol se puede evitar (o limitar a unas pocas posiciones por año) si se usa ópticano visual.[20] Sin embargo, para temperaturas más altas, si los espejos o lentes no se mueven, el foco de estoscambia, provocando que los ángulos de aceptación sean poco eficientes, aunque se compensa en parte por el uso deópticas no visuales. Por consiguiente es necesario implementar un sistema para seguir la posición del sol, ladesventaja de esto es que incrementa el costo y la complejidad de la planta. Se han ideado diferentes diseñados parasolucionar este problema y que se pueden distinguir en cómo ellos concentran la luz solar y siguen la posición delsol.

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Diseños cilíndrico-parabólicos

Esquema de un diseño cilíndrico-parabólico. Uncambio de posición del sol que sea paralelo alreceptor no requiere un ajuste de los espejos.

Leyenda: Absorber tube: Tubo receptor,Reflecter: Reflector, Solar Field piping: Tuberías

del campo solar.

Las plantas de energía cilíndrico-parabólicos usan un espejo cilíndricocurvado para reflejar la radiación solar directa sobre un tubo de vidrioque contiene un fluido (también llamado receptor, absorbedor ocolector) ubicado a lo largo del cilindro, posicionado en el punto focalde los reflectores. El cilindro es parabólico a lo largo de un eje y linealen el eje ortogonal. El cambio durante el día de la posición del solperpendicular al receptor, es seguido inclinando el cilindro de [{este]]a oeste de tal forma que la radiación directa permanece enfocada en elreceptor. Sin embargo, los cambios estacionales en el ángulo deincidencia de la luz solar paralelo al cilindro no requieren ajustar losespejos, dado que simplemente la radiación solar es concentrada enotra parte del receptor, de esta forma el diseño no requiere hacer elseguimiento en un segundo eje.

El receptor puede estar encerrado en una cámara al vacío de vidrio. Elvacío reduce significativamente la pérdida de calor por convección.

Un fluido, también llamado fluido de transferencia de calor, pasa a través del receptor y se calienta muy fuertemente.Los fluidos más comunes son aceite sintético, sal fundida y vapor presurizado. El fluido que contiene el calor estransportado a un motor térmico donde aproximadamente un tercio del calor es transformado en electricidad.

Andasol 1 en Guadix, España usa el diseño cilíndrico-parabólico, el cual consiste de largas filas paralelas decolectores solares modulares. Estos siguen al Sol desde el este al oeste rotando sobre su eje, los paneles reflectoresde alta precisión concentran la radiación solar sobre una tubería absorbente localizada a lo largo del eje focal de lalínea de colectores. Un medio de transferencia de calor, un aceite sintético, como en los motores de los automóviles,es hecho circular a través de las tuberías de absorción a una temperatura de hasta 400 °C y genera vapor bajo presiónpara propulsar un generador de turbina de vapor en un bloque de energía convencional.Los sistemas cilíndrico-parabólico a escala total consisten de muchos de tales cilindros dispuestos en paralelo sobreuna gran área de terreno. Desde el año 1985 el SEGS (en inglés: Solar Energy Generating Systems, SEGS), unsistema termal solar que usa este diseño, ha estado funcionando a plena capacidad en California, Estados Unidos.[21]

El Sistema Solar de Generación de Energía (en inglés: Solar Energy Generating System, SEGS) es un conjunto denueve plantas con una capacidad total de 350 MW. Actualmente es el sistema solar operacional más grande (tantodel tipo termal o no). La planta Nevada Solar One tiene una capacidad de 64 MW. Están en construcción las plantasAndasol 1 y 2 en España, cada planta tiene una capacidad de 50 MW, sin embargo, estas plantas son de un diseñoque tiene un sistema de almacenamiento de calor que requiere un terreno con colectores solares mayor en relación altamaño del generador y turbina de vapor para almacenar el calor y enviarlo a las turbinas de vapor al mismo tiempo.El almacenamiento de calor permite una mejor utilización de las turbinas de vapor. Con una operación diurna yparcialmente nocturna la turbina de vapor de Andasol 1 con un capacidad de punta de 50 MW produce más energíaque Nevada Solar One con una capacidad de punta de 64 MW, debido al sistema de almacenamiento de calor y unterreno de colectores más grande que posee la planta de Andasol 1.Se había propuesto instalar 553 MW adicionales en el Mojave Solar Park, California[22] pero este proyecto fuecancelado en el año 2011.[23] También se ha propuesto una planta híbrida con almacenamiento de calor de 59 MWcerca de Barstow, California.[24] Cerca de Kuraymat en Egipto, se generan aproximadamente 40 MW de vapor comoaporte para una planta de gas.[25][26] También se generan 25 MW de vapor como aporte para una planta de gas enHassi R'mel, Algeria.[27] El gobierno de India ha comenzado a desarrollar una iniciativa llamada Jawaharlal NehruNational Solar Mission (también conocida como la Misión Solar Nacional) para resolver el problema deabastecimiento de energía de India.

Energía solar térmica 35

Diseños con torres

Solar Dos. Espejos planos enfocan la radiaciónsolar en la parte superior de la torre. Las

superficies blancas en la parte inferior delreceptor son usadas para calibrar las posiciones

de los espejos.

Las torres de energía (también conocidas como central solar de 'torrecentral' o centrales de 'helióstatos') captura y enfocan la energía termaldel sol con miles de espejos que siguen al sol (llamados helioestatos)ubicados en un terreno adyacente a la torre. Un torre está ubicada en elcentro del terreno ocupado por los helióstatos. Los helióstatosconcentran la luz del sol en un receptor que está ubicado en la partesuperior de la torre. En el receptor la radiación solar concentradacalienta una sal fundida a sobre 538 °C. Posteriormente la sal fundidase envía a un tanque de almacenamiento termal donde se acumula, conuna eficiencia termal del 98%, finalmente es bombeada hacia ungenerador de vapor. El vapor impulsa una turbina la que generaelectricidad. Este proceso, que también es conocido como Ciclo deRankine, es similar al que usa una planta que usa combustibles fósiles(carbón, gas natural, petróleo, etc), excepto que la fuente de energía eneste caso es la radiación solar limpia.

La ventaja de este diseño en comparación al diseñocilíndrico-parabólico es que logra alcanzar temperaturas más altas. Laenergía termal a temperaturas más altas puede ser convertida enelectricidad con mayor eficiencia y es más barato el almacenamientopara ser usada posteriormente. Adicionalmente, el terreno adyacente nonecesita ser tan plano. En principio una torre de energía podría ser construida en la ladera de una colina. Los espejospueden ser planos y las tuberías están concentradas en la torre. La desventaja es que cada espejo debe tener su propiocontrol en dos ejes, mientras que en el diseño cilíndrico-parabólico el control de seguimiento de un eje puede sercompartido por un conjunto más grande de espejos.

La NREL realizó una comparación de la relación costo/desempeño entre los diseños de torre de energía y loscilíndricos-parabólicos, está estimó que para el año 2020 se podría producir electricidad por un costo de 5,47centavos de dólar por kWh para los diseños de torre de energía y de un costo de 6,21 centavos de dólar por kWh paralos diseños cilíndricos-parabólicos. El factor de planta para los torres de energía fue estimado en un 72,9% y para losdiseños cilíndricos-parabólicos fue de 56,2%.[28] Se espera que el desarrollo de componentes para helióstatos decentrales baratos, durables y fabricados en masa harían bajar estos costos.[29]

Ejemplos de centrales construidas

En junio de 2008, eSolar,[30] una compañía basada en Pasadena, California fundada por el CEO de Idealab Bill Grosscon financiamiento provisto por Google,[31] anunció un Acuerdo para Compra de Energía (en inglés: PowerPurchase Agreement, PPA) con la empresa de servicios públicos Southern California Edison para producir 245megawatts de energía.[32] También, en febrero de 2009, eSolar anunció que había licenciado su tecnología a dossocios de desarrollo, la empresa NRG Energy Inc. basada en Princeton, Nueva Jersey y el grupo ACME basado enIndia. En el acuerdo con NRG, las compañías anunciaron planes construir en forma conjunta plantas solares térmicasconcentradoras por 500 megawatts a través de todo Estados Unidos. La meta para el Grupo ACME fue cerca deldoble de esta cifra; ACME planeaba comenzar a construir sus primeras plantas generadoras de energía eSolar en elaño 2009 y dentro de los siguientes 10 años completar 1 gigawatt.[33]

El software propietario de seguimiento del sol de eSolar coordina el movimiento de 24.000 espejos de 1 metro cuadrado por cada torre usando sensores ópticos[34] para ajustar y calibrar los espejos en tiempo real. Esto permite un usar un material reflectante de alta densidad que hace posible el desarrollo de plantas generadoras solares termales de concentración (en inglés: Concentrating Solar Thermal Power, CSP) con unidades de 46 megawatt en terrenos de

Energía solar térmica 36

aproximadamente (MW) π millas cuadradas, lo que resulta en una proporción de terreno a energía de 16.000 m2 por1 megawatt.BrightSource Energy firmó una serie de Acuerdos de Compra de Energía con Pacific Gas and Electric Company enmarzo de 2008 por hasta 900 MW de electricidad, el compromiso de energía solar más grande realizado por unaempresa de servicios públicos.[35] Actualmente BrightSource está desarrollando varias plantas de generación solar enel sur de California, planaádose que se inicie la construcción de la primera en el año 2009.En junio de 2008 BrightSource Energy inauguró su Centro de Desarrollo de Energía Solar (en inglés: Solar EnergyDevelopment Center, SEDC) de 4-6 MW en el Desierto de Negev, Israel.[36] El sitio, localizado en el ParqueIndustrial de Rotem, posee 1.600 helióstatos que siguen al sol y reflejan la radiación solar sobre una torre de 60metros de alto. La energía concentrada luego es usada para calentar una caldera, localizada en la parte superior de latorre, a una temperatura de 550 grados celsius, generando vapor supercalentado.[37]

Existe una torre funcionando en PS10 en España con una capacidad de 11 MW.Una planta llamada Solar Tres de 15 MW con almacenamiento de calor está bajo construcción en España. EnSudáfrica, está planificada una planta solar de 100 MW equipada con entre 4000 y 5000 helióstatos, cada uno de unaárea de 140 m2.[38] Una planta localizada en Australia llamada Granja solar Cloncurry (que usa grafito purificadocomo almacenamiento de calor localizado directamente en la torre).[39]

Marruecos está construyendo cinco plantas solares termales alrededor de Uarzazate. Las plantas produciránaproximadamente 2000 MW hacia el año 2012. Sobre diez mil hectáreas de terreno se usarán para todos lasplantas.[40]

El proyecto Solar Uno de 10 MW fue puesto fuera de comisión (posteriormente se desarrolló en el proyecto SolarDos) y también la central solar Thémis de 2 MW.

Diseños de disco

Un disco solar parabólico que concentra laradiación solar sobre un elemento calefactor de

un motor Stirling. Toda la unidad actúa como unseguidor solar.

Un sistema de disco Stirling usa un gran disco reflector parabólico(similar a la forma que tiene un disco de televisión satelital). Esteenfoca toda la radiación solar que llega al disco sobre un solo punto enla parte superior del disco, donde un receptor captura el calor y lotransforma en algo que se pueda usar. Normalmente el disco estáacoplado a un motor Stirling, lo que se conoce como un SistemaDisco-Stirling, pero algunas veces se utiliza un motor de vapor.[41]

Estos motores crean energía cinética rotacional que puede serconvertida en electricidad usando un generador eléctrico.[42]

La ventaja de un sistema de disco es que puede alcanzar temperaturasmuchas más altas debido a una concentración mayor de luz (de manerasimilar que en los diseños de torre). Las temperaturas más altaspermiten una mejor conversión a electricidad y los sistemas de discoson muy eficientes en este aspecto. Sin embargo, también hay algunasdesventajas. La conversión de calor a electricidad requiere partes que se mueven y eso resulta en mayoresrequerimientos de mantenimiento. En general, una aproximación centralizada de este proceso de conversión es mejorque uno descentralizado en el diseño de disco. Segundo, el motor, que es pesado, es parte de la estructura que semueve, lo que requiere una estructura rígida y un sistema de seguimiento resistente. Adicionalmente, se usan espejosparabólicos en vez de espejos planos lo que significa que el seguimiento debe ser realizado en dos ejes.

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Ejemplos de centrales construidas

En el año 2005 Southern California Edison anunció un acuerdo para comprar motores Stirling para energía solar a laempresa Stirling Energy Systems durante un período de veinte años y en cantidades suficientes (20.000 unidades)para generar 500 MW de electricidad. En enero de 2010, Stirling Energy Systems y Tessera Solar pusieron enfuncionamiento la primera central solar de demostración de 1,5 MW ("Maricopa Solar") usando la tecnologíaStirling en Peoria, Arizona.[43] A comienzos del año 2011 la subsidiaria de desarrollo de Stirling Energy, TesseraSolar, vendió de sus proyectos grandes, el proyecto Imperial de 709 MW y el proyecto Calico de 850 MW a lasempresas AES Solar y K. Road respectivamente,[44][45] y en el otoño de 2011 Stirling Energy Systems se acogió alCapítulo 7 de bancarrota debido a la competencia de la tecnología fotovoltaica de bajo costo.[46]

Reflectores Fresnel

Esquema de un reflector Fresnel. Los sistemassolares compuestos de reflectores Fresnel linealesusan inclinaciones alternas para los espejos para

reducir el espacio requerido y prevenir el bloqueodel sol por parte de otros espejos. Leyenda:Linear absorber: Absorbedor lineal, Linear

Tracking Reflectors: Reflectores de seguimientolineal.

Una central solar con reflectores Fresnel lineales usa una serie deespejos largos, estrechos, de baja curvatura (o incluso planos) paraenfocar la luz en uno o más receptores lineales localizados sobre losespejos. En la parte superior del receptor un pequeño espejo parabólicopuede estar posicionado para apoyar el enfoque sobre el receptor. Laidea de estos sistemas es ofrecer bajos costos totales al compartir unreceptor entre varios espejos (cuando se le compara con los conceptoscilíndricos y de disco), mientras que usan la simple geometría deenfoque lineal con un eje de seguimiento. Esto es similar al diseño decilindro (y diferente de los diseños de torre central y de discos condoble eje). El receptor es estacionario y por lo tanto no necesita deacoples de fluidos (como es el caso en los diseños de cilindro y dediscos). También los espejos no necesitan sostener al receptor, así queson estructuralmente más simples. Cuando se usan estrategias depuntería adecuadas (espejos apuntados a diferentes receptores adiferentes horas del día), se puede permitir una densidad mayor de espejos en el terreno disponible.

También ha sido desarrollado un concepto con la idea de reflectores Fresnel con enfoque puntual llamadoMulti-Tower Solar Array (MTSA), en castellano: Arreglo Solar de Torres Múltiples.[47] pero aún no ha sidoconstruido un prototipo. En este concepto los espejos de posiciones alternas apuntan a torres diferentes como susblancos, logrando de esta forma minimizar el bloqueo entre espejos y permiten una agrupación más densa de estos.En la torre la radiación solar sería recibida por un divisor de haz curvado, construido de cuarzo revestido, este divisorsepararía la porción verde y roja del espectro visible y la porción del infrarrojo cercano y las enviaría a un receptorfotovoltaico, ya que estas partes del espectro electromagnético son las más eficientes para ser usadas con lageneración fotovoltaica de electricidad. El resto de las longitudes de onda serían enviadas al receptor termal y laturbina, proceso que utiliza la energía de la radiación y no a las longitudes de onda. Este concepto ganó unfinanciamiento por el Australian Research Council para construir un prototipo de una sola torre en Australia y quepueda generar aproximadamente unos 150 kW(e) y que usará una microturbina combinada y un receptorfotovoltaico.

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Ejemplos de centrales construidas

Se han construido prototipos recientes de este tipo de sistemas en Australia (del tipo Reflector Fresnel linealcompacto[48]) y por Solarmundo en Bélgica.El proyecto de investigación y desarrollo de Solarmundo, con su central piloto en Lieja, fue cerrado después deprobar el concepto de la tecnología Fresnel lineal en forma exitosa. Subsecuentemente, la empresa Solar PowerGroup GmbH,[49] basada en Múnich, Alemania, fue fundado por algunos de los miembros del equipo Solarmundo.Un prototipo basado en espejos Fresnel con generación directa de vapor fue construido por SPG en conjunto con elCentro Aeroespacial Alemán (DLR).[50]

Basado en el prototipo australiano se ha propuesta una central de 177 MW ubicada cerca de San Luis Obispo enCalifornia y que sería construida por la empresa Ausra.,[51] pero Ausra vendió este proyecto a First Solar, finalmenteFirst Solar (un fabricante de celdas solares fotovoltaicas de película delgada) no construirá el proyecto Carrizo, estoresultó en la cancelación del contrato de Ausra para proporcionar 177 MW a P.G.& E.[52] Las centrales de capacidadpequeña son un enorme desafío económico para los diseños cilíndrico-parabólico y de disco, pocas compañíasconstruyen estos proyectos tan pequeños. SHP Europe, una antigua subsidiaria de Ausra, tiene planes para construiruna central de ciclo combinado de 6,5 MW en Portugal. La compañía alemana SK Energy GmbH tiene planes paraconstruir varias centrales pequeñas de 1 a 3 MW en el sur de Europa (especialmente en España) usando la tecnologíade espejso Fresnel y de motor de vapor.[53]

En mayo de 2008, la empresa alemana Solar Power Group GmbH y la empresa española Laer S.L. acordaron laejecución conjunta de una central solar termal en el centro de España. Esta será la primera central solar termal enEspaña basada en la tecnología de colectores Fresnel de la empresa Solar Power Group. El tamaño planificado de lacentral será de 10 MW con una unidad de respaldo basada en combustible fósil. El comienzo de la construcción estáplanificada para el año 2009. El proyecto está localizado en Gotarrendura, un pequeño pueblo pionero en el uso deenergías renovables, aproximadamente a 100 km al noroeste de Madrid, España.Desde marzo de 2009, la central solar de Puerto Errado 1 (PE 1) operada por la empresa alemana Novatec Solar estáoperando comercialmente en el sur de España. La central solar está basada en la tecnología de colectores linealesFresnel y tiene una capacidad eléctrica de 1,4 MW. Adicionalmente a un bloque de potencial convencional, la centralincluye una caldera solar con una superficie de espejos de alrededor de 18.000 metros cuadrados. El vapor esgenerado concentrando la irradiación solar directa sobre un receptor lineal que está ubicado a 7,4 metros sobre lasuperficie del terreno. Un tubo absorbedor está localizado en la línea de foco del campo de espejos, en este el agua esevaporada directamente en vapor saturado a una temperatura de 270 °C y a una presión de 55 bar por la energía solarconcentrada. Desde septiembre del año 2011, debido a un nuevo diseño de receptor desarrollado por Novatec Solar,el vapor ahora puede ser generado a una temperatura de 500 °C.La central solar de Puerto Errado 2 (PE 2) de 30 MW es una versión agrandada de la PE 1, esta también está basadaen la tecnología de colectores Fresnel desarrollada por la empresa alemana Novatec Solar. Comprende una superficiede espejos de 302.000 m2 y está en operación desde agosto de 2012. La central está localizada en la región deMurcia.

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Tecnologías de reflectores lineales Fresnel

La central solar Puerto Errado 1 en el sur deEspaña.

Otras tecnologías de seguimiento de un solo eje incluyen a lasrelativamente nueva de reflector lineal Fresnel (en inglés: LinearFresnel Reflector, LFR) y de LFR-Compacto (en inglés:Compact-LFR, CLFR). La LFR difiere de la de cilindro parabólico enque el absorbedor se encuentra fijo en el espacio sobre el campo deespejos. También, el reflector está compuesto de muchos segmentos defila bajos, que se enfican colectivamente sobre una larga torrereceptora elevada que corre paralela al eje de rotación de losreflectores.[54]

Este sistema ofrece una solución de bajo costo ya que la fila delabsorbedor es compartida con varias filas de espejos. Sin embargo, unadificultad fundamental con la tecnología LFR es evitar el obscurecimiento de la radiación solar incidente y elbloqueo de la radiación solar reflejada por los reflectores adyacentes. El bloqueo y el obscurecimiento puede serreducidos al usar torres más altas o incrementando el tamaño del absorbedor, lo que permite incrementar elespaciamiento entre los reflectores más alejados del absorbedor. Ambas soluciones tienen costos extras asociados, yaque se requiere una mayor superficie de terreno.El CLFR ofrece una solución alternativa al problema del LFR. El LFR clásico tiene sólo un absorbedor linealinstalado en una sola torre lineal. Esto impide cualquier opción en la dirección de la orientación de un reflectorespecífico. Dado que esta tecnología sería introducida en un gran campo, uno puede asumir de que existirán muchoabsorbedores lineales en el sistema. Por lo tanto, si los absorbedores están lo suficientemente cercanos, losreflectores individuales tendrán la opción de dirigir la radiación solar reflejada hacia al menos dos absorbedores. Estefactor adicional permite el potencial para arreglos con una alta densidad, dado de que los patrones de inclinacionesde reflectores alternadas pueden ser hechos de tal forma que los reflectores instalados con una alta densidad no sebloquean o ensombrecen mutuamente.[55]

Las centrales solares CLFR ofrecen reducción de costos en todos los elementos del arreglo solar.[55] Esta reducciónde costos alentan el avance de esta tecnología. Las características que inciden en la reducción de costos de estesistema comparadas a las de la tecnología cilíndrica-parabólica incluyen costos estructurales minimizados, pérdidaspor bombeo parásito minimizadas y mantenimiento reducido. La disminución de los costos estructurales se atribuyena uso de reflectores de vidrio planos o curvados elásticamente en vez de costosos reflectores de vidrio hundidomontados cerca del suelo. También, el ciclo de transferencia de calor está separado del campo de reflectores,evitando el costo de las tuberías flexibles de alta presión que se requieren para los sistemas cilíndricos. Ladisminución de las pérdidas de bombeo parásito se deben al uso de agua para el fluido de transferencia de calor conebullición directa pasiva. El uso de tubos de vidrio evacuados asegura bajas pérdidas por radiación y son baratos.Estudios existentes para las centrales CLFR han mostrado una eficiencia entre el haz de radiación recibido y laelectricidad generada de un 19% en una base anual como un precalentamiento.[54]

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Lentes FresnelSe han construido prototipos de concentradores de lentes de Fresnel para la recuperación de energía termal por laempresa International Automated Systems.[56] No se conocen de sistemas termales que usen lentes de Fresnel enoperación a plena escala, aunque ya se encuentran disponibles algunos productos que incorporan lentes de Fresnel enconjunto con células fotovoltaicas.[57]

La ventaja de este diseño es que los lentes son más baratos que los espejos. Adicionalmente, si si se escoge unmaterial flexible, entonces se requiere de una estructura de soporte de menor rigidez para resistir la carga generadapor el viento. En el proyecto Desert Blooms se puede ver un nuevo concepto de tecnología para concentradoressolares livianos y 'no disruptivos' que usa lentes de Fresnel asimétricos que ocupan un área de superficie de terrenomínima y que permite mayores cantidades de energía solar concentrada por cada concentrador,[58] aunque todavía nose construye un prototipo.

Cilíndrico parabólico cerradoEl sistema solar termal cilíndrico parabólico cerrado encapsula los componentes al interior de un recinto de vidriotipo invernadero. El recinto protege los componentes de los elementos que pueden impactar negativamente laconfiabilidad y eficiencia del sistema.[59] Espejos reflectores solares curvados livianos se encuentran suspendidosdesde el techo del recinto de vidrio sostenidos por cables. Un sistema de seguimiento de un solo eje posiciona losespejos para recuperar la cantidad óptima de radiación solar. Los espejos concentran la radiación solar y la enfocanen una red de tuberías de acero estacionarias, también suspendidas de la estructura del recinto de vidrio.[60] Sebombea agua a través de las tuberías y esta es hervida para generar vapor usando la radiación solar concentrada. Acontinuación el vapor es usado como calor de proceso. Al proteger los espejos del viento permite lograr temperaturasmás altas y previene que se acumule polvo sobre estos como un resultado de ser expuestos a la humedadambiente.[59]

Hornos solaresLos hornos solares son reflectores parabólicos o lentes construidas con precisión para enfocar la radiación solar ensuperficies pequeñas y de este modo poder calentar "blancos" a altos niveles de temperatura. La temperatura quepuede obtenerse con un horno solar esta determinada por el segundo principio de la termodinámica y es equivalentea la temperatura de la superficie del sol, esto es 6000 °C, y por la consideración de las propiedades ópticas de unsistema de horno que limitan la temperatura máxima disponible. Se han usado hornos solares para estudiosexperimentales que han alcanzado hasta 3500 °C y se han publicado temperaturas superiores a 4000 °C. Lasmuestras pueden calentarse en atmósferas controladas y en ausencia de campos eléctricos o de otro tipo si así sedesea.El reflector parabólico tiene la propiedad de concentrar en un punto focal los rayos que entran en el reflectorparalelamente al eje. Como el sol abarca un ángulo de 32', aproximadamente, los haces de rayos no son paralelos y laimagen en el foco del receptor tiene una magnitud finita. Como regla empírica, el diámetro de la imagen esaproximadamente la razón de longitud focal divido por 111. La longitud focal determina el tamaño de la imagen y laabertura del reflector la cantidad de energía que pasa por el área focal para una velocidad dada en incidencia deradiación directa. El cociente entre la abertura y la longitud focal es, pues, una medida de flujo de energía disponibleen el área focal y con arreglo a este flujo se puede calcular una temperatura de cuerpo negro.La utilidad de los hornos solares aumenta con el uso de helióstatos, o espejo plano móvil, para llevar la radiaciónsolar al reflector parabólico. esto permite el montaje estacionario de una parábola de ordinario en posición vertical,con lo cual se pueden colocar aparatos para atmósfera controlada y movimiento de muestras, soportes de blancos, yotros, sin necesidad de mover todo el equipo. El poder de reflexión del helióstato varia de 85 a 95% según suconstrucción, por lo que resulta una pérdida de flujo del 5 al 15% para el horno, y la disminución correspondiente alas temperaturas que se puedan alcanzar.

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Se construyen hornos solares de hasta 3 metros de diámetro con espejos de una sola pieza de aluminio, cobre o deotros elementos y se han construido hornos más grandes de múltiples reflectores curvos.El reflector o blanco usado en los hornos solares puede ser de varias formas. Las sustancias pueden fundirse en símismas en cavidades de cuerpo negro, encerrarse en envoltura de vidrio o de otra materia transparente paraatmósferas controladas, o introducirse en un recipiente rotatorio "centrífugo". La medición de las temperaturas delblanco en los hornos solares se hace por fusión de sustancias de punto de fusión conocidos y por mediospirométricos ópticos o de radiación.Se usan hornos solares en gran variedad de estudios experimentales, entre ellos, la fusión de materiales refractarios,la realización de reacciones químicas e investigación de las relaciones de fase en sistemas de alto punto de fusióncomo sílice alúmina.La estabilización del óxido de circonio refractario por adición de pequeñas cantidades de CaO en recipientescentrífugos es uno de los muchos trabajos publicados por Trombe, quien también ha eliminado flúor de mezcla defosfatos por calentamiento en un horno en presencia de sílice y vapor de agua, según la reacción:[Ca3(PO4)2]3.CaF2 + xSiO2 + H2O ® 3 Ca2(PO4)2 + (SiO2)x.CaO + 2HFSe ha preparado, con buen rendimiento, óxido de circonio calentando silicato de circonio a 1400 °C con carbonato desodio, Según la ecuación:ZrSiO4 + 2Na2CO3 ® Na4SiO4 + 2CO2 + ZrO2Entre otros usos propuestos para los hornos solares figuran los experimentos de pirólisis instantánea en investigaciónquímica inorgánica y orgánica, y estudios geoquímicos de rocas y minerales.

Acumulación e intercambio de calorExiste más energía en las frecuencias más altas de la luz basados en la fórmula , donde h es la constantede Planck y es la frecuencia. Los colectores metálicos disminuyen las frecuencias más altas de la luz produciendouna serie de cambios Compton en abundancia de frecuencias más bajas de la luz. Los revestimientos de vidrio ycerámica con alta transmisividad en el espectro visible y ultravioleta y con una trampa metálica con absorciónefectiva en el espectro infrarrojo (bloqueo de calor) absorben la luz de baja frecuencia producida por la pérdida através de radiación. La aislación de la convección previene las pérdidas mecánicas transferidas a través del gas. Unavez que recuperado como calor, la eficiencia del almacenamiento térmico aumenta con el tamaño. A diferencia de lastecnologías fotovoltaicas que a menudo se degradan con la luz concentrada, la tecnología solar termal depende de laconcentración de la luz, la cual requiere de un cielo despejado para alcanzar las temperaturas necesarias paraproducir electricidad.El calor en un sistema solar termal es controlado por cinco principios básicos: ganancia de calor, transferencia decalor, almacenamiento de calor, transporte de calor y aislación termal.[61] En esta situación, el calor es la medida dela cantidad de energía termal que contiene un objeto y está determinada por la temperatura, masa y calor específicodel objeto. Las centrales solares termales usan intercambiadores de calor que están diseñados para condiciones detrabajo constantes para proporcionar el intercambio de calor.La ganancia de calor es el calor acumulado por el sol en el sistema. El calor solar termal es atrapado usando el efectoinvernadero, este efecto en este caso es la habilidad de una superficie reflectante para transmitir la radiación de ondacorta y reflejar la radiación de onda larga. El calor y la radiación infrarroja son producidas cuando la radiación deonda corta golpea la placa de absorción, que luego es atrapado al interior del colector. Un fluido, usualmente agua,en el absorbedor pasa por tubos y recoge el calor atrapado y lo transfiere a un depósito de almacenamiento de calor.El calor es transferido ya sea por conducción o convección. Cuando el agua es calentada, la energía cinética es transferida por conducción a las moléculas de agua a través del medio. Estas moléculas dispersan si energía termal por conducción y ocupan más espacio que las moléculas frías que se mueven más lento sobre ellas. La distribución de la energía desde el agua caliente que se eleva hacia el agua fría que se hunde contribuyen al proceso de

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convección. El calor es transferido en el fluido desde las placas de absorción del colector por conducción. El fluidodel colector es hecho circular a través de las tuberías transportadoras hasta el lugar del almacenamiento del calor. Alinterior del almacenamiento, el calor es transferido a través del medio por convección.El almacenamiento del calor permite que las centrales solares termales puedan producir electricidad durante las horasdel día sin luz solar. El calor es transferido a un medio de almacenamiento de calor en un depósito aislado durantelas horas con luz solar y es recuperado para la generación de electricidad durante las horas cuando no hay luz solar.La tasa de transferencia de calor está relacionada a la conductividad y convección del medio así como a lasdiferencias de temperatura. Los cuerpos con grandes diferencias de temperatura transfieren el calor más rápido quelos cuerpos con diferencias de temperatura más baja.El transporte del calor se refiere a la actividad en que el calor de un colector solar es transportado hacia el depósitode almacenamiento de calor. La aislación térmica es vital tanto en las tuberías de transporte de calor como en eldepósito de almacenamiento de calor. Previene la pérdida de calor, que está relacionada a la pérdida de energía que asu vez afecta negativamente la eficiencia del sistema.

Almacenamiento de calorEl almacenamiento de calor le permite a las centrales solares termales producir electricidad durante la noche y losdías nublados. Esto permite el uso de la energía solar en la generación de carga base así como para la generación depotencia de punta, con el potencial de reemplazar a las centrales que usan combustibles fósiles. Adicionalmente, lautilización de los generadores es más alta lo que reduce los costos.El calor es transferido a un medio de almacenamiento termal en un depósito aislado durante el día y es retirado parala generación de electricidad en la noche. Los medios de almacenamiento termal incluyen vapor presurizado,concreto, una variedad de materiales con cambio de fase, y sales fundidas tales como calcio, sodio y nitrato depotasio.[62][63]

Acumulador de vaporLa central solar PS10 almacena el calor en tanques como vapor presurizado a 50 bar y a 285 °C. El vapor secondensa y se convierte instantáneamente nuevamente en vapor cuando la presión se baja. El almacenamiento sepuede hacer hasta por una hora. Se ha sugerido que se puede almacenar por más tiempo pero aún no se ha probadoen una central ya existente.[64]

Almacenamiento en sal fundidaSe han probado una variedad de fluidos para transportar el calor del sol, incluyendo agua, aire, aceite y sodio, peroen algunos casos[65] se han seleccionado sal fundida como la mejor opción.[66] La sal fundida es usada en lossistemas de torres de energía solar ya que es líquida a presión atmosférica, proporcionando un medio de bajo costopara almacenar energía termal, sus temperaturas de operación son compatibles con la de las actuales turbinas devapor, y es no inflamable y no tóxica. La sal fundida es usada en las industrias químicas y de metales paratransportar calor, así que existe gran experiencia en su uso.La primera mezcla comercial de sal fundida era una forma común de nitro, 60 por ciento de nitrato de sodio y 40 porciento de nitrato de potasio. El nitro se funde a 220 °C y se mantiene líquido a 290 °C en un tanque dealmacenamiento con aislante. El nitrato de calcio puede reducir el punto de fusión a 131 °C, permitiendo que sepueda extraer más energía antes de que la sal se congele. Ahora existen varios grados técnicos de nitrato de calcioque son estables a más de 500 °C.Estos sistemas de energía solar pueden generar electricidad en climas nubosos o durante la noche usando el caloralmacenado en los tanques de sal caliente. Los tanques se encuentran equipados con aislamiento y son capaces dealmacenar el calor durante una semana. Los tanques que alimentan una turbina de 100 MW durante cuatro horas

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deberían tener un tamaño de 9 m de alto por 24 m de diámetro.La central solar de Andasol ubicada en España es la primera central solar termal comercial en usar sal fundida paraalmacenar calor y generar electricidad durante la noche. Esta central entró en funcionamiento el marzo del año2009.[67] El 4 de julio de 2011, se realizó un hito en la historia de la industria solar la central solar de Gemasolar de19,9 MW fue la primera en generar electricidad en forma ininterrumpida durante 24 horas seguidas usando unalmacenamiento de calor de sal fundida.[68]

Almacenamiento de calor en grafitoDirectoLa propuesta central solar ubicada en Cloncurry, Australia almacenará calor en grafito purificado. La central usa undiseño de torre de energía. El grafito se encuentra localizado en la parte superior de la torre. El calor capturado porlos helióstatos va directamente hacia el almacenaje. El calor usado para la generación de energía es recuperado desdeel grafito. Esto simplifica el diseño.[69]

IndirectoRefrigerantes de sal fundida son usado para llevar el calor desde los reflectores hacia el depósito de almacenamientode calor. El calor llevado por las sales es transferido a un fluido de transferencia de calor secundario a través de unintercambiador de calor y luego al medio de almacenamiento, o en forma alternativa, las sales pueden ser usadas paracalentar directamente el grafito. El grafito es usado ya que tiene costos relativamente bajos y es compatible con lassales líquidas del fluoruro. La alta masa y capacidad calórica volumétrica del grafito proporcionan un eficientemedio de almacenamiento.[70]

Uso de materiales con cambio de fase para almacenamientoLos materiales con cambio de fase (en inglés: Phase Change Material, PCM) ofrecen una solución alternativa en elalmacenamiento de energía. Usando una infraestructura de transferencia de calor similar, los PCM tienen el potencialde proporcionar un medio más eficiente de almacenamiento. Los PCM pueden ser materiales orgánicos oinorgánicos. Las ventajas de los PCM orgánicos incluyen que son no corrosivos, con subenfriamiento bajo oninguno, y estabilidad química o termal. Las desventajas incluyen una baja entalpía de cambio de fase, bajaconductividad termal e inflamabilidad. Las ventajas de los PCM inorgánicos son una mayor entalpía de cambio defase, pero exhiben desventajas en temas relacionados al subenfriamiento, corrosión, separación de fase y carencia deestabilidad termal. La mayor entalpía de cambio de fase en los PCM inorgánicos hacen que las sales hidratadas seanun fuerte candidato en el campo del almacenamiento de la energía solar.[71]

Uso del aguaUn diseño que requiere agua para condensación o enfriamiento puede ser un problema en las centrales solarestermales localizadas en áreas desérticas con buena radiación solar pero con recursos hídricos limitados. El conflictose ve claramente en los planes de la empresa alemana Solar Millennium para construir en el Amargosa Valley deNevada los cuales requerían el 20% del agua disponible en el área. Algunos otros proyectos por la misma y otrasempresas en el Desierto de Mojave en California también pueden ser afectadas por la dificultad en la obtención delos derechos de agua adecuados o apropiados. Actualmente la Ley de Aguas de California prohíbe el uso de aguapotable para la refrigeración.[72]

Otros diseños de agua requieren menos agua. La propuesta central solar de Ivanpah en el sureste de Californiaconservará la escasa agua disponible al usar refrigeración por aire para convertir el vapor en agua. Comparada a larefrigeración húmeda convencional, esto resulta en una reducción del 90% en el uso de agua al costo de una pérdidamenor de eficiencia en el proceso de refrigeración. Luego el agua es regresada a la caldera en un proceso cerrado quees ambientalmente amigable.[73]

Energía solar térmica 44

Tasas de conversión desde energía solar a energía eléctricaDe todas estas tecnologías el disco solar/motor Stirling tiene la más alta eficiencia energética. Un sola instalación dedisco solar-motor Stirling ubicada en el Centro Nacional de Pruebas Solar Termal (en inglés: National Solar ThermalTest Facility, NSTTF) en el Laboratorio Nacional Sandia produce tanto como 25 kW de electricidad, con unaeficiencia de conversión del 31,25%.[74]

Se han construido centrales solares cilíndrico parabólicas con eficiencias aproximadas del 20%. Los reflectoresFresnel tienen una eficiencia que es ligeramente más baja, pero esto es compensado por una distribución más densa.Las eficiencias de conversión brutas (tomando en cuenta que los discos o cilindros solares ocupan solo una fraccióndel área total de una central) son determinados por la capacidad de generación neta sobre la energía solar que caesobre el área total ocupada por la central solar. La central SCE/SES de 500-megawatt extraería aproximadamente el2,75% de la radiación (1 kW/m2; ver Energía Solar para una discusión más detallada) que incide en sus 18,2 km2.[75]

Para la central solar de Andasol de 50 MW[76] que está siendo construida en España, con un área total de1.300×1.500 m = 1,95 km2, tiene una eficiencia de conversión bruta de 2,6%.En todo caso la eficiencia no está relacionada al costo. Al calcular el costo total deberían considerarse tanto laeficiencia como el costo de construcción y de mantenimiento.

Coste normalizadoDado que una central solar no usa ningún tipo de combustible, el costo consiste principalmente de los costos decapital con costos menores operacionales y de mantenimiento. Si se conoce la vida útil de la central y la tasa deinterés, se puede calcular el costo por kWh. Esto se llama coste normalizado de la energía.El primer paso en el cálculo es determinar la inversión en la producción de 1 kWh en un año. Por ejemplo, los datospara el proyecto de Andasol 1 indican que se invirtieron en total 310 millones de euros para producir 179 GWh en unaño. Dado que 179 GWh son 179 millones de kWh, la inversión por kWh para un año de producción es de 310 / 179= 1,73 euros. Otro ejemplo es el de la central solar de Cloncurry en Australia. Se tenía planificado que produjera 30millones de kWh en un año con una inversión de 31 millones de dólares australianos. Si se logra en realidad, el costosería de 1,03 dólares australianos para producir 1 kWh por año. Esto habría sido significativamente más barato queAndasol, lo que se podría explicar en parte por la radiación más alta recibida en Cloncurry en relación a España. Lainversión por kWh por año no debería ser confundida con el costo por kWh durante todo el ciclo de vida de unacentral solar.En la mayor parte de los casos la capacidad es indicada para una central en particular, por ejemplo: para Andasol 1 seindica una capacidad de 50 MW. Esta cifra no adecuada para realizar comparaciones, debido a que el factor decapacidad puede ser diferente. Si una central solar posee almacenamiento de calor, también puede producirelectricidad después del ocaso, pero eso no cambiará el factor de capacidad; simplemente desplaza la generación. Elfactor de capacidad promedio para una central solar, que es una función del seguimiento, efecto del sombreado y dela localización, es de aproximadamente un 20%, lo que significa que una central solar con un capacidad de 50 MWnormalmente proporcionará una generación de electricidad anual de 40 MW x 24 horas x 365 días x 20% = 87.600MWh/año o 87,6 GWh/año.Aunque la inversión para un kWh por año de producción es adecuada para comparar el precio de diferentes centralessolares, con esto aún no se obtiene el precio por kWh. La forma de financiamiento tiene una gran influencia en elprecio final. Si la tecnología es probada, debería ser posible una tasa de interés del 7%.[77] Sin embargo, losinversores en nuevas tecnologías buscan una tasa mucho más alta para compensar por los riesgos más altos. Estotiene un significativo efecto negativo en el precio por kWh. Independiente de la forma de financiamiento, siempreexiste una relación lineal entre la inversión por kWh producido en un año y el precio de 1 kWh, antes de agregar loscostos operacionales y de mantenimiento. En otras palabras, si por mejoras de la tecnología la inversión cae en un20%, el precio por kWh también cae en un 20%.

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Notas

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Energía solar fotovoltaica 48

Energía solar fotovoltaica

Célula solar monocristalina durante su fabricación

Estación de servicio móvil en Francia que recarga la energía de loscoches eléctricos mediante energía fotovoltaica.

La energía solar fotovoltaica es un tipo de electricidadrenovable obtenida directamente a partir de la radiaciónsolar mediante un dispositivo semiconductordenominado célula fotovoltaica, o una deposición demetales sobre un sustrato llamada célula solar depelícula fina.

Este tipo de energía se usa para alimentar innumerablesaparatos autónomos, para abastecer refugios o casasaisladas y para producir electricidad a gran escala pararedes de distribución. Debido a la creciente demanda deenergías renovables, la fabricación de células solares einstalaciones fotovoltaicas ha avanzadoconsiderablemente en los últimos años.

A finales de 2011, se habían instalado en todo elmundo un total de 67,4 GW de potencia fotovoltaica,suficientes para generar 85 TWh/año.[1] La energíasolar fotovoltaica es actualmente, después de lasenergías hidroeléctrica y eólica, la tercera fuente deenergía renovable más importante en términos decapacidad instalada a nivel global, y supone ya unafracción significante del mix eléctrico en la UniónEuropea, cubriendo de media el 3-5% de la demanda yen torno al 6-9% en los períodos de mayor producción,en países como Alemania, Italia o España.[2][3][4][5][6]

Gracias a los avances tecnológicos, la sofisticación y laeconomía de escala, el coste de la energía solarfotovoltaica se ha reducido de forma constante desdeque se fabricaron las primeras células solarescomerciales,[7] aumentando a su vez la eficiencia, ylogrando que su coste medio de generación eléctricasea ya competitivo con las fuentes de energíaconvencionales en un creciente número de regionesgeográficas, alcanzando la paridad de red.[8][9]

Sistemas de autoconsumo fotovoltaico y balanceneto, y programas de incentivos económicos hanapoyado la instalación de la fotovoltaica en un grannúmero de países.[10] Con la tecnología actual, lospaneles fotovoltaicos recuperan la energía necesaria para su fabricación en un período comprendido entre 6 meses y1,4 años; teniendo en cuenta que su vida útil media es superior a 30 años, producen electricidad limpia durante másdel 95% de su ciclo de vida.[11]

Energía solar fotovoltaica 49

Paneles solares en la Estación Espacial Internacional

Célula fotovoltaica

Historia

El término fotovoltaico proviene del griego φώς:phos,que significa “luz” y voltaico, que proviene del campode la electricidad, en honor al físico italiano AlejandroVolta, (que también proporciona el término voltio a launidad de medida de la diferencia de potencial en elSistema Internacional de medidas). El términofotovoltaico se comenzó a usar en Inglaterra desde elaño 1849.

El efecto fotovoltaico fue reconocido por primera vezen 1839 por el físico francés Becquerel, pero la primeracélula solar no se construyó hasta 1883. Su autor fueCharles Fritts, quien recubrió una muestra de seleniosemiconductor con un pan de oro para formar elempalme. Este primitivo dispositivo presentaba unaeficiencia de sólo un 1%. En 1905 Albert Einstein diola explicación teórica del efecto fotoeléctrico. RussellOhl patentó la célula solar moderna en el año 1946,aunque Sven Ason Berglund había patentado, conanterioridad, un método que trataba de incrementar lacapacidad de las células fotosensibles.

La era moderna de la tecnología de potencia solar nollegó hasta el año 1954 cuando los Laboratorios Bell,descubrieron, de manera accidental, que lossemiconductores de silicio dopado con ciertasimpurezas, eran muy sensibles a la luz.

Estos avances contribuyeron a la fabricación de la primera célula solar comercial con una conversión de la energíasolar de, aproximadamente, el 6%. La URSS lanzó su primer satélite espacial en el año 1957, y los EEUU un añodespués. En el diseño de éste se usaron células solares creadas por Peter Iles en un esfuerzo encabezado por lacompañía Hoffman Electronics.

La primera nave espacial que usó paneles solares fue el satélite norteamericano Vanguard 1, lanzado en marzo de1958.[12] Este hito generó un gran interés en la producción y lanzamiento de satélites geoestacionarios para eldesarrollo de las comunicaciones, en los que la energía provendría de un dispositivo de captación de la luz solar. Fueun desarrollo crucial que estimuló la investigación por parte de algunos gobiernos y que impulsó la mejora de lospaneles solares.

En 1970 la primera célula solar con heteroestructura de arseniuro de galio (GaAs) y altamente eficiente se desarrollóen la extinta Unión Soviética por Zhore Alferov y su equipo de investigación.

Energía solar fotovoltaica 50

Aplicaciones de la energía solar fotovoltaicaDesde su aparición en la industria aeroespacial, donde se ha convertido en el medio más fiable para suministrarenergía eléctrica en los vehículos espaciales, la energía solar fotovoltaica ha desarrollado un gran número deaplicaciones terrestres, entre las cuales destacan:•• Centrales conectadas a red para suministro eléctrico.• Sistemas de autoconsumo fotovoltaico.• Electrificación de pueblos en áreas remotas (electrificación rural).•• Suministro eléctrico de instalaciones médicas en áreas rurales.•• Corriente eléctrica para viviendas aisladas de la red eléctrica.• Sistemas de comunicaciones de emergencia.• Estaciones repetidoras de microondas y de radio.• Sistemas de vigilancia de datos ambientales y de calidad del agua.• Faros, boyas y balizas de navegación marítima.• Bombeo para sistemas de riego, agua potable en áreas rurales y abrevaderos para el ganado.• Balizamiento para protección aeronáutica.• Sistemas de protección catódica.• Sistemas de desalinización.•• Vehículos de recreo.• Señalización ferroviaria.• Sistemas de carga para los acumuladores de barcos.• Postes de SOS (Teléfonos de emergencia en carretera).• Parquímetros.• Recarga de vehículos eléctricosEn entornos aislados, donde se requiere poca potencia eléctrica y el acceso a la red es difícil, como señalización devías públicas, estaciones meteorológicas o repetidores de comunicaciones, se emplean las placas fotovoltaicas comoalternativa económicamente viable. Para comprender la importancia de esta posibilidad, conviene tener en cuentaque aproximadamente una cuarta parte de la población mundial todavía no tiene acceso a la energía eléctrica.

La fotovoltaica en España

Mapa de radiación solar en España

España fue en el año 2008, uno de los países con máspotencia fotovoltaica instalada del mundo, con 2.708MW instalados en un sólo año. Sin embargo,regulaciones posteriores del sector fotovoltaicoralentizaron la construcción de nuevas plantasfotovoltaicas, de tal forma que en 2009 se instalaron tansólo 19 MW, en 2010 420 MW y en 2011 se instalaron354 MW correspondiendo al 2% del total de la UniónEuropea.[2] En marzo de 2012 la potencia instalada enEspaña ascendía a 4.243 MW.

La fotovoltaica representó el 2,9% de la generacióneléctrica en España en el año

Energía solar fotovoltaica 51

Fachada fotovoltaica en el edificio MNACTEC (Terrassa, España)

Producción de células solares por región[13]

2011, según datos del operador Red Eléctrica. En 2010,la energía fotovoltaica cubrió aproximadamente el 2por ciento de la generación de electricidad.[14]

En España, la inyección en red de la energía solarfotovoltaica estaba regulada por el Gobierno medianteel RD 661/2007,[15] en el que se estipulaba una primade 0,44 € por cada kWh que se inyectaban a la red. Apartir del 30 de septiembre de 2008 esta actividadquedó regulada mediante el RD 1578/2008[16] deretribución fotovoltaica, que estableció unas primasvariables en función de la ubicación de la instalación(suelo: 0,32 €/kWh o tejado: 0,34 €/kWh), estandosujetas además a un cupo máximo de potencia anualinstalada a partir de 2009 que se adaptaría año a año enfunción del comportamiento del mercado. Sin embargo,en enero de 2012 se aprobó el Real Decreto Ley1/2012[17] que suspende actualmente de formaindefinida los cupos del Régimen Especial de energíade todas las energías renovables.

Actualmente, el acceso a la red eléctrica en Españarequiere una serie de permisos de la administración y laautorización de la compañía eléctrica distribuidora de lazona. Ésta tiene la obligación de dar punto de engancheo conexión a la red eléctrica, pero en la práctica elpapeleo y la reticencia de las eléctricas están frenandoel impulso de las energías renovables en general, y dela energía fotovoltaica en particular. Las eléctricasbuscan motivos técnicos, como la saturación de la red,para controlar sus intereses en otras fuentes energéticasy con la intención de bloquear la iniciativa de lospequeños productores de energía solar fotovoltaica.[18][19][20]

Esta situación provoca una grave contradicción entre los objetivos de la Unión Europea para impulsar las energíaslimpias,

Energía solar fotovoltaica 52

Mapamundi de radiación solar. Los pequeños puntos en el mapa muestran el áreatotal de fotovoltaica necesaria para cubrir la demanda mundial de energía usando

paneles solares con una eficiencia del 8%.

por una parte, y en España, la realidad deuna escasa liberalización del sectorenergético que impide el despegue y la librecompetitividad de las energías renovables.A finales de 2011, se aprobó el Real decretopor el que se estableció la regulación de lascondiciones administrativas, técnicas yeconómicas de la conexión a red deinstalaciones de producción de energíaeléctrica de pequeña potencia.[21] Sinembargo, todavía se espera que se apruebela norma que desarrolle las condicionestécnicas necesarias para dichas conexiones yla regulación de un modelo de balance netoadecuado a las características del sistemaeléctrico nacional.[22]

Situación actual en España

En enero de 2012 el Gobierno del Partido Popular aprobó el RDL 1/2012 por el que se procedió a la suspensión delos procedimientos de preasignación de retribución y de los incentivos económicos para nuevas instalacionesfotovoltaicas y demás fuentes renovables.[17] En la práctica este RDL supuso que las nuevas plantas fotovoltaicasque no estuvieran inscritas en cupos no recibirán prima alguna pero podrán vender la energía a precio de mercado.

Tal regulación supuso un gran freno al desarrollo de la energía fotovoltaica y agravó la crisis del sector renovableiniciada en el año 2010, cuando el anterior Gobierno socialista aprobó dos regulaciones, una que limitaba lapercepción de primas hasta el límite del año 25 (RD 1565/2010, de 19 de noviembre) y la última, que fue publicadael día de Navidad, 24 de diciembre de 2010, en la que se limitaba el número de horas susceptibles de pago, llegandoa establecerse un recorte retroactivo de un 30% sobre lo prometido anteriormente. Se hizo mediante un Real DecretoLey (el 14/2010 de 24 de diciembre) por lo que se impide su tramitación en los juzgados de forma directa al nopoderse utilizar la vía del recurso de inconstitucionalidad de forma directa por los administrados. Sí, en cambio,quedan medidas como las efectuadas por fondos de inversión europeos mediante un arbitraje,[23] recurso deinconstitucionalidad por parte del Gobierno de la Región de Murcia[24] y manifestaciones vertidas por el comisarioeuropeo Günther Oettinger en el sentido de no querer tolerar medidas retroactivas que, por su naturaleza, conllevanun fenómeno de inseguridad jurídica que hace quebrar para el extranjero la confianza en el mercado español.[25]

La fotovoltaica en el resto del mundoEn el resto del mundo, la venta de paneles fotovoltaicos ha crecido a un ritmo anual del 20% desde la década de1990. En la Unión Europea, el crecimiento medio anual es del 30%. Alemania es, junto a Italia, Japón, China yEstados Unidos, uno de los países donde la fotovoltaica está experimentando actualmente un crecimiento másvertiginoso.

AlemaniaAlemania es uno de los líderes mundiales en la instalación de energía fotovoltaica, con una potencia instalada afinales de 2012 superior a los 32 gigavatios (GW). Sólo en 2011, Alemania instaló cerca de 7.5 GW,[26] y lafotovoltaica produjo 18 TW·h de electricidad, el 3% del total consumido en el país.[27][5]

Energía solar fotovoltaica 53

En mayo de 2012, las plantas solares fotovoltaicas instaladas en Alemania produjeron en un sólo día 22.000 MWh,lo que equivale a la potencia de generación de 20 centrales nucleares trabajando a plena capacidad.[28] Y estas cifrassiguen creciendo: debido al incremento de la potencia fotovoltaica instalada en el país, de enero a septiembre de2012 el 6,1% de la demanda de electricidad alemana fue cubierta con energía producida por sistemas fotovoltaicos,según la Asociación alemana de las industrias energéticas e hídricas (BDEW).A comienzos de verano de 2011, el Gobierno alemán anunció que el esquema actual de tarifa regulada concluiríacuando la potencia instalada alcanzase los 52 GW. Cuando esto suceda, Alemania aplicará un nuevo esquemas detarifa de inyección cuyos detalles no se conocen todavía.

ItaliaLa potencia instalada fotovoltaica en Italia alcanzó los 15,9 GW distribuidos entre 448.266 plantas por todo el país,en octubre de 2012, gracias al programa de incentivos llamado Conto Energia. Este programa cuenta con unpresupuesto total de 6.700 millones de €, alcanzado dicho límite el Gobierno dejará de incentivar las nuevasinstalaciones, al haber alcanzado la paridad de red.Desde el pasado agosto de 2012 está vigente una nueva legislación que obliga a registrar todas las plantas superioresa 12 kW; las de potencia menor –fotovoltaica de tejado en residencias- están exentas de registro.[29]

Durante 2012, la producción fotovoltaica proporcionó en Italia el 5,6% del total de la energía consumida en el paísdurante el año.[6]

JapónLa energía fotovoltaica en Japón, se ha expandido rápidamente desde la década de 1990. El país es uno de los líderesen la manufactura de módulos fotovoltaicos y se encuentra entre los 5 primeros en potencia instalada, con 4.914 MWa finales de 2011, tan sólo por detrás de Alemania e Italia,[30] la mayor parte conectada a red.[31][32][33] Lairradiación en Japón es óptima, situándose entre 4,3 y 4,8 kWh/(m²·día).La venta de módulos fotovoltaicos para proyectos comerciales ha crecido rápidamente tras la introducción por partedel Gobierno japonés de Feed-in tariff para el incentivo de la fotovoltaica tras el accidente nuclear de Fukushima.Más de 1.072 megavatios de células y módulos fotovoltaicos se han vendido durante el primer semestre del 2012,según se desprende de los datos de la asociación japonesa de energía fotovoltaica JPA (Japan Photovoltaic EnergyAssociation).[34]

La mayoría de ese volumen, 737,6 megavatios, procede de fabricantes locales, mientras que 334,6 megavatios fueronimportados. Más del 77 por ciento de las células y módulos vendidos en Japón entre el 1 de abril y el 30 deseptiembre de 2012 tuvieron como destino proyectos residenciales, mientras que cerca del 9 por ciento se emplearonen instalaciones fotovoltaicas comerciales. Esto obedece, en parte, a la introducción de un generoso esquema detarifa de inyección (feed-in tariff, FiT) el pasado 1 de julio de 2012.

Energía solar fotovoltaica 54

China

Potencia fotovoltaica instalada en el mundo. Datos históricos hasta 2011 y previsión hasta2016.

La energía fotovoltaica es una de lasmayores industrias de la RepúblicaPopular China. El país asiático cuentacon unas 400 empresas fotovoltaicas yproduce aproximadamente el 23% delos productos fotovoltaicos que sefabrican en el mundo.[35]

A finales de 2011 China dobló supotencia fotovoltaica instalada respectoal año anterior, hasta alcanzar los2.900 MW. Este incremento en lapotencia instalada se debió,principalmente, a un crecimiento en elnúmero de instalaciones residenciales.Asimismo, la tarifa de inyección bajóhasta 0,80 yuanes por kWh, lo quesignificó llegar al mismo nivel de las tarifas aplicables a las plantas de carbón.[36]

Estados UnidosEstados Unidos es un país de considerable actividad en el mercado fotovoltaico, y cuenta con numerosas plantas deconexión a red. La mayor instalación del mundo (Agua Caliente Solar Project), con una potencia total de 247 MW,se encuentra precisamente en California, uno de los estados que más ha apoyado la instalación de la fotovoltaica.Hay planes para construir plantas mucho mayores. En este sentido, el gobernador de California Jerry Brown hafirmado una legislación requeriendo que el 33% de la electricidad del estado se genere mediante energías renovablesa finales de 2020.[37]

Resto de paísesEn la tabla a continuación se muestra el detalle de la potencia instalada por países en el resto del mundo a finales de2011:

Potencia total instalada (MWp) por país[38][39]

País Total2000

Total2001

Total2002

Total2003

Total2004

Total2005

Total2006

Total2007

Total2008

Total2009

Total2010

Total2011[40]

Total2012

Total mundial 1.425 1.753 2.220 2.798 3.911 5.340 6.915 9.443 15.772 23.210 39.778 69.684 102.024[41][42]

UniónEuropea

29.328 51.360 68.110[43]

Alemania 113,7 194,6 278 431 1.034 1.926 2.759 3.835,5 5.340 9.959 17.320 24.875 32.509[44]

Italia 19 20 22 26 30,7 37,5 50 120,2 458,3 1.157 3.502 12.764 16.987[45][42]

EstadosUnidos

138,8 167,8 212,2 275,2 376 479 624 830,5 1.168,5 1.255,7 2.519 4.383 8.683[46]

China - - - - - - - - - - 893 3.093 8.043[47][42]

Japón 330,2 452,8 636,8 859,6 1.132 1.421,9 1.708,5 1.918,9 2.144 2.627 3.617 4.914 6.704[48][42]

Energía solar fotovoltaica 55

España 2 4 7 12 23 48 145 693 3.354 3.438 3.892 4.214 4.381[49]

Francia 11,3 13,9 17,2 21,1 26 33 43,9 75,2 179,7 335,2 1.025 2.831 3.923[50]

Bélgica - - - - - - - - - 574 803 2.018 2.678[43]

Australia 29,2 33,6 39,1 45,6 52,3 60,6 70,3 82,5 104,5 183,6 504 1.298 2.291[51][42]

ReinoUnido

1,9 2,7 4,1 5,9 8,2 10,9 14,3 18,1 22,5 29,6 72 1.014 2.114[43]

RepúblicaCheca

- - - - - - - - - 463,3 1.953 1.960 2.085[52]

India - - - - - - - - - - 189 461 1.888[42]

Grecia - - - - - - - - - 55 206 631 1.234[53]

Bulgaria - - - - - - - - - 5,7 18 133 1.066[42]

Corea delSur

4 4,8 5,4 6 8,5 13,5 35,8 81,2 357,5 441,9 662 754

Canadá 7,2 8,8 10 11,8 13,9 16,7 20,5 25,8 32,7 94,6 200 563

Eslovaquia - - - - - - - - - 0,2 145 488

Suiza 15,3 17,6 19,5 21 23,1 27,1 29,7 36,2 47,9 73,6 111 216

Israel - - - - 0,9 1 1,3 1,8 3 24,5 66 196

Ucrania - - - - - - - - - - 3 190

Austria 4,9 6,1 10,3 16,8 21,1 24 25,6 27,7 32,4 52,6 103 176

Portugal 1,1 1,3 1,7 2,1 2,7 3 3,4 17,9 68 102,2 131 144

Holanda 12,8 20,5 26,3 45,7 49,2 50,7 52,2 52,8 57,2 67,5 97 118

Taiwán - - - - - - - - - - 32 102

Eslovenia - - - - - - - - - 9 36 90

Sudáfrica - - - - - - - - - - 40 41

México 13,9 15 16,2 17,1 18,2 18,7 19,7 20,8 21,8 25 30 40

Brasil - - - - - - - - - - 27 32

Luxemburgo - - - - - - - - - 27 27 31

Suecia 2,8 3 3,3 3,6 3,9 4,2 4,8 6,2 7,9 8,8 10 19

Dinamarca 1,5 1,5 1,6 1,9 2,3 2,7 2,9 3,1 3,3 4,6 7,1 17

Malasia - - - - - - 5,5 7 8,8 11,1 15 15

Finlandia - - - - - - - - - - 9,6 11

Chipre - - - - - - - - - 3,3 6,2 10

Noruega 6 6,2 6,4 6,6 6,9 7,3 7,7 8 8,3 8,7 9,2 9,2

Argentina - - - - - - - - - - 1,2 6,2

Turquía 0,4 0,6 0,9 1,3 1,8 2,3 2,8 3,3 4,0 5,0 6,0 6,0

Energía solar fotovoltaica 56

Plantas fotovoltaicas de conexión a red

Parque solar Lauingen Energy Park, de 25,7 MW en Suabia (Baviera, Alemania)

Parque solar en Waldpolenz, Alemania

La potencia fotovoltaica total conectada ared en España hasta marzo de 2012 es de4.243 MW, con un total de 57.718instalaciones fotovoltaicas inscritas en elRegistro de Instalaciones de Producción enRegimen Especial.[54]

En Europa y en el resto del mundo se hanconstruido un gran número de centralesfotovoltaicas a gran escala.[55] En julio de2012, las plantas fotovoltaicas más grandesdel mundo eran, por este orden:[55]

Proyecto País Potencia

Agua Caliente Solar Project Estados Unidos 247 MW

Charanka Solar Park India 214 MW

Golmud Solar Park China 200 MW

Perovo Solar Park Ucrania 100 MW

Sarnia Photovoltaic Power Plant Canadá 97 MW

Brandenburg-Briest Solarpark Alemania 91 MW

Solarpark Finow Tower Alemania 84.7 MW

Montalto di Castro Photovoltaic Power Station Italia 84.2 MW

Eggebek Solar Park Alemania 83.6 MW

Senftenberg Solarpark Alemania 82 MW

Energía solar fotovoltaica 57

Finsterwalde Solar Park Alemania 80.7 MW

Okhotnykovo Solar Park Ucrania 80 MW

Lopburi Solar Farm Tailandia 73.16 MW

Rovigo Photovoltaic Power Plant Italia 72 MW

Lieberose Photovoltaic Park Alemania 71.8 MW

Actualmente hay también otras muchas plantas aún mayores en construcción. Las plantas Desert Sunlight SolarFarm en Riverside County y Topaz Solar Farm en San Luis Obispo County (ambas en California, Estados Unidos)tendrán una potencia de 550 MW.[56] El proyecto Blythe Solar Power consiste en una planta fotovoltaica de 500MW, situada también en Riverside County. Por su parte, el California Valley Solar Ranch (CVSR) es una planta de250 MW actualmente en construcción en el valle de California.[57] En 2013 se completará también el proyecto deFirst Solar en Antelope Valley, en el desierto de Mojave.[58] Otro proyecto, Mesquite Solar, cuya primera fase tendráuna capacidad de 150 MW[59] se está construyendo en Arlington (Arizona, Estados Unidos).[60]

En lo que respecta a instalaciones sobre cubierta, en junio de 2008 General Motors anunció la construcción de lamayor planta de energía fotovoltaica sobre techo del mundo en Figueruelas (Zaragoza), con una extensión de183.000 metros cuadrados y 50 millones de euros de inversión. En el proyecto colaboraron la Comunidad de Aragón,la empresa francesa Veolia Environnement y el grupo estadounidense Clairvoyant Energy.[61]

Plantas de concentración fotovoltaicaOtro tipo de tecnología en las plantas fotovoltaicas son las que utilizan una tecnología de concentración llamadaCPV por sus siglas en inglés (Concentrated Photovoltaics) para maximizar la energía solar recibida por lainstalación, al igual que en una central térmica solar. Las instalaciones de concentración fotovoltaica se sitúan enemplazamientos de alta irradiación solar directa, como son los países a ambas riberas del Mediterráneo, Australia,Estados Unidos, China, Sudáfrica, México, etc. Hasta el año 2006 estas tecnologías formaban parte del ámbito deinvestigación, pero en los últimos años se han puesto en marcha instalaciones de mayor tamaño como la de ISFOC[62] (Instituto de Sistemas Solares Fotovoltaicos de Concentración) en Puertollano, Castilla La Mancha con 3 MWsuministrando electricidad a la red eléctrica.La idea básica de la concentración fotovoltaica es la sustitución de material semiconductor por material reflectante orefractante (más barato).[63] El grado de concentración puede alcanzar un factor de 1000, de tal modo que, dada lapequeña superficie de célula solar empleada, se puede utilizar la tecnología más eficiente (triple unión, por ejemplo).Por otro lado, el sistema óptico introduce un factor de pérdidas que hace recuperar menos radiación que lafotovoltaica plana.[64] Esto, unido a la elevada precisión de los sistemas de seguimiento, constituye la principalbarrera a resolver por la tecnología de concentración.Las principales empresas están empezando a ver la concentración fotovoltaica como una alternativa viable para lareducción de costes. [65] [66]

Recientemente se ha anunciado el desarrollo de plantas de grandes dimensiones (por encima de 1 MW). Las plantasde concentración fotovoltaica utilizan un seguidor de doble eje para posibilitar un máximo aprovechamiento delrecurso solar durante todo el día.

Energía solar fotovoltaica 58

Componentes de una planta solar fotovoltaicaUna planta solar fotovoltaica cuenta con distintos elementos que permiten su funcionamiento, como son los panelesfotovoltaicos para la captación de la radiación solar, y los inversores para la transformación de la corriente continuaen corriente alterna. Existen otros, los más importantes se mencionan a continuación:

Paneles solares fotovoltaicosLos paneles fotovoltaicos están formados por un cristal y una lámina transparente superior junto a un cerramientoinferior de EVA (etilvinilacetato) en forma de sandwich, entre los que queda encapsulado el sustrato conversor y susconexiones eléctricas. En la cara inferior se añade una lámina que puede ser transparente, pero lo más frecuente es unplástico (Tedlar) al que se le suelen añadir unas láminas finas y transparentes que se funden para crear un selladoantihumedad, aislante, transparente y robusto.Las células más comúnmente empleadas en los paneles fotovoltaicos son de silicio, y se puede dividir en tressubcategorías:• Las células de silicio monocristalino están constituidas por un único cristal de silicio. Este tipo de células presenta

un color azul oscuro uniforme.• Las células de silicio policristalino (también llamado multicristalino) están constituidas por un conjunto de

cristales de silicio, lo que explica que su rendimiento sea algo inferior al de las células monocristalinas. Secaracterizan por un color azul más intenso.

• Las células de silicio amorfo. Son menos eficientes que las células de silicio cristalino pero también menoscostosas. Este tipo de células es, por ejemplo, el que se emplea en aplicaciones solares como relojes ocalculadoras.

Inversores

Un inversor solar instalado en una planta de conexión a red enSpeyer, Alemania.

La corriente eléctrica continua que proporcionan losmódulos fotovoltaicos se puede transformar encorriente alterna mediante un aparato electrónicollamado inversor e inyectar en la red eléctrica (paraventa de energía) o bien en la red interior (paraautoconsumo).

El proceso, simplificado, sería el siguiente:•• Se genera la energía a bajas tensiones (380-800 V) y

en corriente continua.• Se transforma con un inversor en corriente alterna.•• En plantas de potencia inferior a 100 kW se inyecta

la energía directamente a la red de distribución enbaja tensión (230V).

• Y para potencias superiores a los 100 kW se utilizaun transformador para elevar la energía a media tensión (15 ó 25 kV) y se inyecta en las redes de transporte parasu posterior suministro.

Energía solar fotovoltaica 59

Seguidores solares

Planta solar situada en la Nellis Air Force Base (Estados Unidos).Estos paneles siguen el recorrido del Sol sobre un eje.

El uso de seguidores permite aumentarconsiderablemente la producción solar, en torno al 30%en lugares de elevada radiación directa.Los seguidores solares a dos ejes son muy comunes enaplicaciones fotovoltaicas. Existen dos variablesfundamentales: las pérdidas por sombreado y los costesproporcionales a la superficie ocupada (cableado ycoste de la tierra), ambos antagonistas. Se puede portanto definir una distribución óptima de losseguidores.[67]

Cableado

Es el elemento que transporta la energía eléctrica desdesu generación, para su posterior distribución y transporte. Su dimensionamiento viene determinado por el criteriomás restrictivo entre la máxima caída de tensión admisible y la intensidad máxima admisible. Aumentando lassecciones de conductor que se obtienen como resultado de los cálculos teóricos se consigue, en general, amortizar elsobrecoste con un ahorro en la factura eléctrica por reducción de las pérdidas por calentamiento de los conductores.

Además aporta ventajas añadidas como:• Líneas más descargadas, lo que prolonga la vida útil de los cables.•• Posibilidad de aumento de potencia sin cambiar el conductor.• Mejor respuesta a posibles cortocircuitos.•• Mejora del performance ratio (PR) de la instalación.• Mayor generación eléctrica renovable (mayor cantidad de emisiones evitadas de gases de efecto invernadero).

Autoconsumo y Balance netoEl autoconsumo fotovoltaico consiste en la producción individual a pequeña escala de electricidad para el propioconsumo, a través de paneles solares fotovoltaicos. Ello se puede complementar con el balance neto. Este esquemade producción, que permite compensar el consumo eléctrico mediante lo generado por una instalación fotovoltaicaen momentos de menor consumo, ya ha sido implantado con éxito en muchos países. Fue propuesto en España por laasociación fotovoltaica ASIF para promover la electricidad renovable sin necesidad de apoyo económicoadicional.[68] El balance neto estuvo en fase de proyecto por el IDAE.[69] Actualmente está recogido en el Plan deEnergías Renovables 2011-2020.[70]

Entre las ventajas del autoconsumo respecto al consumo de la red se encuentran las siguientes.•• Con el abaratamiento de los sistemas de autoconsumo y el encarecimiento de las tarifas eléctricas, cada vez es

más barato que uno mismo produzca su propia electricidad.•• Se reduce la dependencia de las compañías eléctricas.•• Los sistemas de autoconsumo fotovoltaicos utilizan la energía solar, una fuente gratuita, inagotable, limpia y

respetuosa con el medioambiente.• Se genera un sistema distribuido de generación eléctrica que reduce la necesidad de invertir en nuevas redes y

reduce las pérdidas de energía por el transporte de la electricidad a través de la red.[21]

•• Se reduce la dependencia energética del país con el exterior.•• Se evitan problemas para abastecer toda la demanda en hora punta, conocidos por los cortes de electricidad y

subidas de tensión.

Energía solar fotovoltaica 60

•• Se minimiza el impacto de las instalaciones eléctricas en su entorno.

Eficiencia y costos

Cronología de las eficiencias de conversión logradas en células solares fotovoltaicas(fuente: National Renewable Energy Laboratory de Estados Unidos)

Las eficiencias de las células solaresvarían entre el 6% de aquellas basadasen silicio amorfo hasta el 44% de lascélulas multiunión.[71] Las eficienciasde conversión de las células solaresque se utilizan en los módulosfotovoltaicos comerciales (de siliciomonocristalino o policristalino) seencuentran en torno al 14-22%.[72][73]

En 2011, el precio de los módulossolares se había reducido en un 60%desde el verano de 2008, colocando ala energía solar por primera vez en unaposición competitiva con el precio dela electricidad pagado por elconsumidor en un buen número depaíses soleados; también se ha publicado una cifra similar, igualmente consistente, de una bajada del 75% desde2007 a 2012,[74] aunque no se aclara si esta cifra se refiere específicamente a Estados Unidos o es global. El costemedio de generación eléctrica de la energía solar fotovoltaica es competitivo con el de las fuentes convencionales deenergía en una creciente lista de países,[75] particularmente cuando se considera la hora de generación de dichaenergía, ya que la electricidad es usualmente más cara durante el día.[76] Se ha producido una dura competencia en lacadena de producción, y asimismo se esperan mayores caídas del coste de la energía fotovoltaica en los próximosaños, lo que supone una creciente amenaza al dominio de las fuentes de generación basadas en las energíasfósiles.[77] Conforme pasa el tiempo, las tecnologías de generación renovable son generalmente más baratas,[78][79]

mientras que las energías fósiles se vuelven más caras:

Cuanto más desciende el coste de la energía solar fotovoltaica, más favorablemente compite con lasfuentes de energía convencionales, y más atractiva es para los usuarios de electricidad en todo el mundo.La fotovoltaica a pequeña escala puede utilizarse en California a precios de $100/MWh ($0,10/kWh) pordebajo de la mayoría de otros tipos de generación, incluso aquellos que funcionan mediante gas naturalde bajo coste. Menores costes en los módulos fotovoltaicos también suponen un estímulo en la demandade consumidores particulares, para los que el coste de la fotovoltaica se compara ya favorablemente alde los precios finales de la energía eléctrica convencional.[80]

En 2011, el coste de la fotovoltaica había caído bastante por debajo del de la energía nuclear, y se espera que sigacayendo:[81]

Para instalaciones a gran escala, ya se han alcanzado precios por debajo de 1 $/Watio. Por ejemplo, en abril de2012 se publicó un precio de módulos fotovoltaicos a 0,60 Euros/Watio (0,78 $/Watio) en un acuerdo marcode 5 años.[82]

En algunas regiones, la energía fotovoltaica ha alcanzado la paridad de red, que se define cuando los costes de producción fotovoltaica se encuentran al mismo nivel, o por debajo, de los precios de electricidad que paga el consumidor final (aunque en la mayor parte de las ocasiones todavía por encima de los costes de generación en las centrales de carbón o gas, sin contar con la distribución y otros costes inducidos). La energía fotovoltaica se genera durante un período del día muy cercano al pico de demanda (lo precede) en sistemas eléctricos que

Energía solar fotovoltaica 61

hacen gran uso del aire acondicionado. Más generalmente, es evidente que, con un precio de carbón de 50$/tonelada, que eleva el precio de las plantas de carbón a 5 cent./kWh, la energía fotovoltaica será competitivaen la mayor parte de los países. El precio a la baja de los módulos fotovoltaicos se ha reflejado rápidamente enun creciente número de instalaciones, acumulando en todo 2011 unos 23 GW instalados ese año. Aunque seespera cierta consolidación en 2012, debido a recortes en el apoyo económico en los importantes mercados deAlemania e Italia, el fuerte crecimiento muy probablemente continuará durante el resto de la década. Dehecho, ya en un estudio se mencionaba que la inversión total en energías renovables en 2011 había superadolas inversiones en la generación eléctrica basada en el carbón.[81]

El Presidente de Estados Unidos Barack Obama pronuncia undiscurso durante la inauguración de una planta solar fotovoltaica.

En el caso del autoconsumo fotovoltaico, el tiempo deretorno de la inversión se calcula en base a cuántaelectricidad se deja de consumir de la red, debido alempleo de paneles fotovoltaicos.

Por ejemplo, en Alemania, con precios de la electricidad en 0,25 euros/KWh y una insolación de 900 KWh/kW, unainstalación de 1 kWp ahorra unos 225 euros al año, lo que con unos costes de de instalación de 1.700 euros/KWpsignifica que el sistema se amortizará en menos de 7 años.[83] Esta cifra es aún menor en países como España, conuna irradiación superior a la existente en el norte del continente europeo.La tendencia es que los precios disminuyan aun más con el tiempo una vez que los componentes fotovoltaicos hanentrado en una clara y directa fase industrial. Como ya se ha comentado, sólo del 2008 al 2010 se produjo unsignificativo descenso del 50%.[84]

Energía fotovoltaica de capa fina o Thin film

Otra alternativa de bajo coste a las células de silicio cristalino es la energía fotovoltaica de capa o película fina queestá basada en las células solares de tercera generación.[85] Consisten en una célula solar que se fabrica mediante eldepósito de una o más capas delgadas (película delgada) de material fotovoltaico en un sustrato.Las células solares de película delgada suelen clasificarse según el material fotovoltaico utilizado:• Silicio amorfo (a-Si) y otros silicios de película delgada (TF-Si)• Teluro de cadmio (CdTe)• Cobre indio galio y seleniuro (CIS o CIGS)• Células solares sensibilizadas por colorante (DSC) y otras células solares orgánicas.La Conferencia Internacional Energía Solar de Bajo Coste de Sevilla, realizada en febrero de 2009, fue el primerescaparate en España de las mismas.[86]

Energía solar fotovoltaica 62

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sala_stampa/ tutti_comunicati_stampa/ cs_2012/ cs_ag2012/ Stazionari_consumi_energia_elettrica_agosto_2012. aspx) El operador de reditaliano Terna SpA informó de que, en el mes de agosto de 2012, el 8,4% de la demanda eléctrica del país se abasteció con electricidadproducida por sistemas fotovoltaicos. Los informes mensuales de Terna sobre el sistema eléctrico del país arrojaron que la potencia generadapor fuentes fotovoltaicas aumentó desde los 1.501 gigavatios hora generados en agosto de 2011 hasta los 2.240 gigavatios hora alcanzados enagosto de 2012, lo que supone un aumento del 49,2%. Fuente: Terna SpA

[5] La producción fotovoltaica en Alemania cubrió un 6% de la demanda de electricidad en los primeros 9 meses de 2012 (http:/ / www. bdew.de/ internet. nsf/ id/ 20121105-pi-solarstromerzeugung-steigt-weiter-stark-an-de)

[6] Italian grid operator announces a 2012 boom in photovoltaic production (http:/ / www. pv-magazine. com/ news/ details/ beitrag/italian-grid-operator-announces-a-2012-boom-in-photovoltaic-production_100009818/ #axzz2J1Xt1DFK)

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[8] El estudio PV Grid Parity Monitor pone de manifiesto que la paridad de red fotovoltaica ya empieza a ser una realidad (http:/ / www.solarsostenible. org/ 2012/el-estudio-pv-grid-parity-monitor-pone-de-manifiesto-que-la-paridad-de-red-fotovoltaica-ya-empieza-a-ser-una-realidad/ )

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[18] Las trabas técnicas dificultan la conexión a la red eléctrica de las instalaciones solares (http:/ / www. celfosc. org/ news/ 010227pais. html)El País, 27 de febrero de 2001

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Energía solar fotovoltaica 65

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(http:/ / unef. es/ )• Unidades didácticas educativas para escolares sobre la energía fotovoltaica (http:/ / unef. es/ unidades-didacticas/

)• Foro de energía solar fotovoltaica (http:/ / www. solarweb. net/ forosolar)• Los incentivos a la energía en Europa (http:/ / www. energy. eu/ #Feedin)• Calcula la potencia pico fotovoltaica de una superficie (http:/ / www. proyglobal. es/ es/ index. php)• Infográfico explicando o funcionamento de Painéis Solares (http:/ / painelsolares. com/

energia-solar-como-funciona/ ) (en portugués)

Módulos de capa fina• Thin Film Photovoltaics Characterization ("caracterización de la fotovoltaica de película fina") (http:/ / www.

jobinyvon. com/ Thin-Film/ Applications/ Photovoltaics)• Ejemplo de paneles solares basados en el silicio amorfo (http:/ / www. technosun. com/ es/ productos/

panel-solar-KANEKA-GEA60. htm)• Noticias de Thin Film PV (http:/ / news. pv-insider. com/ thin-film-pv). (en inglés)• Noticias de película fina de PV-Tech.org (http:/ / www. pv-tech. org/ sections/ thin_film). (en inglés)• BIPV, Fotovoltaica integrada en arquitectura (http:/ / www. bipv. es/ )

Concentración fotovoltaica• Documental en español sobre fotovoltaica de Concentración - 1ª Parte (http:/ / www. leonardo-energy. org/

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espanol/ ?p=71)• Instituto de Sistemas Fotovoltaicos de Concentración (http:/ / www. isfoc. es)• Seminario web sobre el potencial de la fotovoltaica de Concentración (http:/ / www. leonardo-energy. org/

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Autoconsumo fotovoltaico 66

Autoconsumo fotovoltaico

Instalación fotovoltaica sobre el tejado de una vivienda en Alemania.

El autoconsumo fotovoltaico hacereferencia a la producción individualde electricidad para el propio consumo,a través de paneles solaresfotovoltaicos. Esta práctica puede serllevada a cabo por individuos, familias,empresas, centros públicos, etc.,siempre y cuando la electricidadproducida solo la utilicen los mismos.El sistema tecnológico que se utilizapara generar la electricidad esdenominado sistema de autoconsumo.

Gracias a los avances tecnológicos, lasofisticación y la economía de escala,el coste de la energía solar fotovoltaicase ha reducido de forma constantedesde que se fabricaron las primerascélulas solares comerciales[1] y su coste medio de generación eléctrica ya es competitivo con las fuentes de energíaconvencionales en un creciente número de regiones geográficas, alcanzando la paridad de red.[2][3]

Clasificación de sistemas de autoconsumo fotovoltaicoLos sistemas de autoconsumo se clasifican en aislados o con conexión a red según estén o no conectados a la redeléctrica.

Sistemas aisladosEl sistema aislado se utiliza para producir electricidad que se consume en el instante o se almacena en unas bateríaspara un posterior uso.

Sistemas de conexión a redEl sistema de conexión a red permite verter los excesos de electricidad, es decir, la que no se consume, a la redeléctrica. Este permite obtener un suministro de electricidad con el mecanismo de compensación diferida o “balanceneto”, un sistema de compensación de saldos, gestionado por las compañías eléctricas, que descuenta de laelectricidad obtenida de la red, los excesos de producción del sistema de autoconsumo. Esta práctica está sujeta a lalegislación vigente en cada país.

Autoconsumo fotovoltaico 67

Componentes de un sistema de autoconsumo fotovoltaico

Instalación autoconsumo de conexión a red

Un sistema de autoconsumo fotovoltaico de conexión ared está formado por el conjunto de panelesfotovoltaicos y un inversor.

• Los paneles fotovoltaicos (A) están formados por unconjunto de celdas (células fotovoltaicas) queproducen electricidad a partir de la luz que incidesobre ellos (electricidad solar).[4]Algunas marcasque fabrican paneles fotovoltaicos para elautoconsumo son Suntech, Yingli, First Solar, SharpCorporation, Phoenix Solar, Atersa, etc.

• El inversor (B) es un aparato electrónico queconvierte la corriente continua, generada, porejemplo, por el panel fotovoltaico, en corrientealterna. Este se conecta a los paneles con un cable.Algunas marcas que fabrican inversores paraconexión a red en autoconsumo son SMA SolarTechnology, Sputnik Engineering, SolarEdge, etc.

Aparte de estos, los sistemas de autoconsumo pueden incorporar otros componentes, como los descritos acontinuación.•• Una estructura para la sustentación de las placas fotovoltaicas.•• Baterías o acumuladores para almacenar la energía. Estos son necesarios en el caso de sistema de autoconsumo

aislados, no en los de conexión a red.• Cargadores de baterías.• Reguladores para controlar y gestionar las baterías. Son dispositivos que controlan constantemente el estado de

carga de las baterías con la finalidad de alargar su vida útil y de protegerlas frente a sobrecargas y sobredescargas.Estos reguladores cuentan con microcontroladores que permiten gestionar los sistemas fotovoltaicos.

•• Accesorios para monitorizar el comportamiento del sistema. Permiten controlar los parámetros más importantesde las instalaciones fotovoltaicas.

Ventajas de los sistemas de autoconsumo fotovoltaico respecto a consumo de laredEntre las ventajas del autoconsumo respecto al consumo de la red se encuentran las siguientes.• Con el abaratamiento de los sistemas de autoconsumo y el encarecimiento de las tarifas eléctricas, puede salir más

barato que uno mismo produzca su propia electricidad (véase paridad de red).•• Se reduce la dependencia de las compañías eléctricas.•• Los sistemas de autoconsumo fotovoltaicos utilizan la energía solar, una fuente gratuita, inagotable, limpia y

respetuosa con el medioambiente.• Se genera un sistema distribuido de generación eléctrica que reduce la necesidad de invertir en nuevas redes y

reduce las pérdidas de energía por el transporte de la electricidad a través de la red.[5]

•• Se reduce la dependencia energética del país con el exterior.•• Se evitan problemas para abastecer toda la demanda en hora punta, conocidos por los cortes de electricidad y

subidas de tensión.•• Se minimiza el impacto de las instalaciones eléctricas en su entorno.

Autoconsumo fotovoltaico 68

Obstáculos del autoconsumoHasta hace unos años, uno de los principales obstáculos del autoconsumo era el coste de compra de los sistemas.Esto ha dejado de ser un problema dado que los precios se han abaratado en gran medida (hasta un 80% en losúltimos 5 años), mientras que los precios de la electricidad proporcionada por las compañías eléctricas han subido deforma continua, y se espera que lo sigan haciendo en el futuro próximo.[5]

Otro obstáculo del autoconsumo es la intermitencia de la generación de electricidad a partir de la energía solar. Así,un sistema de placas solares por la noche no generará electricidad, siendo necesario un sistema de almacenamientoen caso de instalaciones aisladas.En el caso de sistemas de autoconsumo conectados a red esto no es mayor problema si el país dicta normas queregulen un suministro eléctrico con “balance neto” (o “net metering”) lo cual es el principal obstáculo delautoconsumo en España: el vacío legal creado, al estar pendiente de aprobación la regulación que autorice elautoconsumo con balance neto, ya que la Disposición Adicional Segunda del Real Decreto 1699/2011, de 18 denoviembre, por el que se regula la conexión a red de instalaciones de pequeña potencia no fija las condicionesadministrativas, técnicas y económicas del consumo de la energía eléctrica producida en el interior de la red de unconsumidor para su propio consumo si este a su vez dispone de enganche a la red eléctrica con suministradoresexteriores.

Sistema de suministro eléctrico con “balance neto”

DefiniciónLa modalidad de suministro eléctrico con balance neto es un sistema de compensación de saldos de energía demanera instantánea o diferida, que permite a los consumidores la producción individual de energía para su propioconsumo, compatibilizando su curva de producción con su curva de demanda.[5] Es decir, permite verter a la redeléctrica el exceso producido por un sistema de autoconsumo con la finalidad de poder hacer uso de ese exceso enotro momento. De esta forma, la compañía eléctrica que proporcione la electricidad cuando la demanda sea superiora la producción del sistema de autoconsumo, descontará en el consumo de la red de la factura, los excesos vertidos ala misma. Este sistema permite hacer uso de la electricidad producida en exceso, por ejemplo, en vacaciones, por unsistema de autoconsumo.

El "balance neto" en EspañaEn España, la medición neta ha sido propuesta por ASIF para promover la electricidad renovable, sin necesidad deapoyo económico adicional.[6] El balance neto estuvo también en fase de proyecto por el IDAE.Sin embargo, a diferencia de la mayoría de países occidentales desarrollados, en España, el balance neto estápendiente de regulación. Un primer paso fue la aprobación, a finales de 2011 del Real decreto 1699/2011, de 18 denoviembre, por el que se estableció la regulación de las condiciones administrativas, técnicas y económicas de laconexión a red de instalaciones de producción de energía eléctrica de pequeña potencia. Este decreto es aplicable aconsumidores de energía eléctrica de potencia contratada no superior a 100 kW por punto de suministro o instalaciónque utilicen cualquier tecnología renovable para la generación eléctrica.De conformidad con la Disposición Adicional Segunda del Real decreto, éste no fija las condiciones administrativas,técnicas y económicas del consumo de la energía eléctrica producida en el interior de la red de un consumidor parasu propio consumo. Es decir, que el consumidor acogido a esta modalidad pueda ceder a la empresacomercializadora, sin contraprestación económica, la energía generada en el interior de su red y que no pueda serconsumida, generando unos derechos de consumo diferido que podrán ser utilizados por ejemplo hasta 12 mesesdespués de la generación.[5]

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El desarrollo de las condiciones administrativas debía resolverse en 4 meses desde la fecha de su publicación, esdecir, a principios de 2012. Esta demora va en contra de la propia legislación, la cual es vulnerada por el propiogobierno.Se esperaba que, durante el segundo semestre de 2012, se aprobara la norma que indique las condiciones técnicasnecesarias para dichas conexiones y la regulación de un modelo de balance neto adecuado a las características delsistema eléctrico nacional. Sin embargo en la actualidad, a principios de 2013, el balance neto sigue pendiente deaprobación. Lo único que existe es un borrador publicado por la CNE, por lo que los sistemas de autoconsumo hande ser totales, es decir se ha de consumir toda la energía producida, sin que se pueda verter energía a la red(autoconsumo instantáneo).

El "balance neto" en el resto del mundoEn otros países ya existe un sistema de balance neto. En EE.UU, se llama crédito eléctrico y está presente en unos 40estados. Japón utiliza también un sistema de balance neto similar pero de ámbito municipal. Otros países quepermiten el autoconsumo son Italia, Bélgica y Alemania. En Alemania, además se aporta una prima por elautoconsumo. En Italia, se abona el doble y no se paga por los que se consume. Y en Bélgica, se aplica un sistemahíbrido de primas y certificados verdes.

Referencias[1] « Photovoltaics Power Up (http:/ / phys. iit. edu/ ~segre/ phys100/ science_2009_324_891. pdf)». Science 324 (5929):  pp. 891–2. 2009. doi:

10.1126/science.1169616 (http:/ / dx. doi. org/ 10. 1126/ science. 1169616). PMID 19443773 (http:/ / www. ncbi. nlm. nih. gov/ pubmed/19443773). .

[2] El estudio PV Grid Parity Monitor pone de manifiesto que la paridad de red fotovoltaica ya empieza a ser una realidad (http:/ / www.solarsostenible. org/ 2012/el-estudio-pv-grid-parity-monitor-pone-de-manifiesto-que-la-paridad-de-red-fotovoltaica-ya-empieza-a-ser-una-realidad/ )

[3] Cuando las placas fotovoltaicas son más baratas que la red eléctrica (http:/ / blogs. elpais. com/ eco-lab/ 2011/ 12/cuando-las-placas-fotovoltaicas-son-mas-baratas-que-la-red-electrica. html)

[4] http:/ / es. wikipedia. org/ wiki/ Panel_fotovoltaico[5] « Boletín oficial del estado. Real Decreto 1699/2011, de 18 de noviembre, por el que se regula la conexión a red de instalaciones de

producción de energía eléctrica de pequeña potencia (http:/ / www. boe. es/ boe/ dias/ 2011/ 12/ 08/ pdfs/ BOE-A-2011-19242. pdf)»(08/12/2011).

[6] entrevista con javier-anta-presidente-de-asif (http:/ / www. epia. org/ policy/ national-policies/ spain/interview-with-the-national-pv-associations/ interview-with-javier-anta-president-of-asif. html)

Enlaces externos• Ejemplos de sistemas de autoconsumo (http:/ / www. efimarket. com/ tienda/ kits-autoconsumo-conexion-a-red)• España podría amortizar su desarrollo fotovoltaico antes de 2020 incorporando los conceptos de autoconsumo y

medición neta (http:/ / www. elektroprofesional. com/ noticias/ detalle_noticia/ -/ asset_publisher/ O6cV/ content/espana-podria-amortizar-su-desarrollo-fotovoltaico-antes-de-2020):• Resumen ejecutivo (http:/ / www. suelosolar. es/ newsolares/ ASIF. Presentacion a los medios informe KPMG.

pdf).• Informe (http:/ / www. asif. org/ files/ 2010_KPMG_Fotovoltaico_Conclusiones_Definitivo_15Ene. pdf).

• El autoconsumo ya está aquí (http:/ / www. energias-renovables. com/ articulo/el-autoconsumo-ya-esta-aqui-20121126)

• Plataforma para el impulso de la generación distribuida y el autoconsumo energético - Autoconsumo con balanceneto e impacto socioeconómico en el período 2012-2016 (http:/ / www. consumetupropiaenergia. org/documentos/ Impacto socioeconomico del autoconsumo por balance neto 2012 - 2016. pdf)

• Autoconsumo: Cómo tramitar un proyecto (http:/ / solartradex. com/ autoconsumo-como-tramitar-un-proyecto/ )

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• Autoconsumo: Caso práctico (I) (http:/ / solartradex. com/ autoconsumo_caso_practico/ ) (II) (http:/ / solartradex.com/ autoconsumo-caso-practico-ii/ ) (III) (http:/ / solartradex. com/ autoconsumo-caso-practico-iii/ ) (IV) (http:// solartradex. com/ autoconsumo-caso-practico-iv/ ) y (V) (http:/ / solartradex. com/autoconsumo-caso-practico-v/ )

• El autoconsumo energético es el futuro (http:/ / www. cincodias. com/ articulo/ opinion/autoconsumo-energetico-futuro/ 20120413cdscdiopi_5/ )

• La FV sin prima en instalaciones conectadas para autoconsumo ya es rentable (http:/ / www. energias-renovables.com/ articulo/ la-fv-ya-es-rentable-sin-prima-20121128)

• Los ingenieros industriales ‘apuestan’ por el autoconsumo de electricidad (http:/ / www. ecoticias. com/energias-renovables/ 72968/ ingenieros-industriales-apuestan-autoconsumo-electricidad)

• Un estudio confirma la gran oportunidad que el autoconsumo supone para España (http:/ / www.energias-renovables. com/ articulo/ un-estudio-confirma-la-gran-oportunidad-que-20121228)

• Un repaso al devenir fotovoltaico en España (http:/ / unef. es/ 2012/ 11/un-repaso-al-devenir-fotovoltaico-en-espana-ejecutivos/ barredo_ejecutivos_imagen/ )

• Medición Neta, Inyectar Electricidad Renovable a la Red (http:/ / www. ungrado. com/ archives/ 1063)• Medición neta: el derecho a producir la propia electricidad (http:/ / www. terra. org/

el-derecho-a-producir-la-propia-electricidad_2485. html) (Fundación Terra)• Andalucía tiene potencial para cubrir con autoconsumo toda su generación eléctrica actual (http:/ / www.

eleconomista. es/ andalucia/ noticias/ 3688606/ 01/ 12/Andalucia-tiene-potencial-para-cubrir-con-autoconsumo-toda-su-generacion-electrica-actual. html)

• Greenpeace a favor del autoconsumo (http:/ / www. greenpeace. org/ espana/ es/ Blog/unidos-por-el-autoconsumo/ blog/ 38702/ )

• Integración de los sistemas fotovoltaicos en la red (http:/ / jumanjisolar. com/ 2011/ 05/integracion-fotovoltaica-sistema-electrico. html)

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Célula fotoeléctrica

Celda fotovoltaica policristalina solar de 4 pulgadas

Célula solar monocristalina durante su fabricación

Una célula fotoeléctrica o fotocelula es uncomponente eléctrico que genera un haz deluz infrarroja y detecta si este se mantiene oha sido cortado. Una célula fotoeléctrica,también llamada célula, fotocélula o celulafotovoltaica, es un dispositivo electrónicoque permite transformar la energía luminosa(fotones) en energía eléctrica (flujo deelectrones libres) mediante el efectofotoeléctrico, generando energía solarfotovoltaica.

Compuestos de un material que presentaefecto fotoeléctrico: absorben fotones de luzy emiten electrones. Cuando estos electroneslibres son capturados, el resultado es unacorriente eléctrica que puede ser utilizadacomo electricidad.La eficiencia de conversión media obtenidapor las células disponibles comercialmente(producidas a partir de siliciomonocristalino) está alrededor del 14%,pero según la tecnología utilizada varíadesde el 6% de las células de silicio amorfohasta el 14-22% de las células de siliciomonocristalino. También existen Las célulasmulticapa, normalmente de Arseniuro degalio, que alcanzan eficiencias del 30%. Enlaboratorio se ha superado el 43% connuevos paneles experimentales.[1]

La vida útil media a máximo rendimiento sesitúa en torno a los 25 años, período a partirdel cual la potencia entregada disminuye.Al grupo de células fotoeléctricas paraenergía solar se le conoce como panelfotovoltaico. Los paneles fotovoltaicosconsisten en una red de células solaresconectadas como circuito en serie paraaumentar la tensión de salida hasta el valordeseado (usualmente se utilizan 12V ó 24V) a la vez que se conectan varias redes como circuito paralelo paraaumentar la corriente eléctrica que es capaz de proporcionar el dispositivo.

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Símbolo de la célula fotovoltaica

El tipo de corriente eléctrica que proporcionan es corriente continua,por lo que si necesitamos corriente alterna o aumentar su tensión,tendremos que añadir un inversor y/o un convertidor de potencia

Principio de funcionamiento

En un semiconductor expuesto a la luz, un fotón de energía arranca unelectrón, creando al pasar un «hueco». Normalmente, el electrónencuentra rápidamente un hueco para volver a llenarlo, y la energíaproporcionada por el fotón, pues, se disipa. El principio de una célulafotovoltaica es obligar a los electrones y a los huecos a avanzar hacia ellado opuesto del material en lugar de simplemente recombinarse en él: así, se producirá una diferencia de potencial ypor lo tanto tensión entre las dos partes del material, como ocurre en una pila.

Para ello, se crea un campo eléctrico permanente, a través de una unión pn, entre dos capas dopadas respectivamente,p y n:

Estructura de una célula fotovoltaica.

• La capa superior de la celda secompone de silicio dopado de tipon.[2] En esta capa, hay un númerode electrones libres mayor que unacapa de silicio puro, de ahí elnombre del dopaje n, como carganegativa (electrones). El materialpermanece eléctricamente neutro: esla red cristalina quien tieneglobalmente una carga negativa.

• La capa inferior de la celda se compone de silicio dopado de tipo p.[3]Esta capa tiene por lo tanto una cantidadmedia de electrones libres menor que una capa de silicio puro, los electrones están ligados a la red cristalina que,en consecuencia, está cargada positivamente. La conducción eléctrica está asegurada por los huecos, positivos (p).

En el momento de la creación de la unión pn, los electrones libres de la capa n entran en la capa p y se recombinancon los huecos en la región p. Existirá así durante toda la vida de la unión, una carga positiva en la región n a lo largode la unión (porque faltan electrones) y una carga negativa en la región en p a lo largo de la unión (porque los huecoshan desaparecido); el conjunto forma la «Zona de Carga de Espacio» (ZCE) y existe un campo eléctrico entre las dos,de n hacia p. Este campo eléctrico hace de la ZCE un diodo, que solo permite el flujo de corriente en una dirección:los electrones pueden moverse de la región p a la n, pero no en la dirección opuesta y por el contrario los huecos nopasan más que de n hacia p.En funcionamiento, cuando un fotón arranca un electrón a la matriz, creando un electrón libre y un hueco, bajo elefecto de este campo eléctrico cada uno va en dirección opuesta: los electrones se acumulan en la región n (paraconvertirse en polo negativo), mientras que los huecos se acumulan en la región dopada p (que se convierte en elpolo positivo). Este fenómeno es más eficaz en la (ZCE), donde casi no hay portadores de carga (electrones ohuecos), ya que son anulados, o en la cercanía inmediata a la (ZCE): cuando un fotón crea un par electrón-hueco, sesepararon y es improbable que encuentren a su opuesto, pero si la creación tiene lugar en un sitio más alejado de launión, el electrón (convertido en hueco) mantiene una gran oportunidad para recombinarse antes de llegar a la zona n(resp. la zona p). Pero la ZCE es necesariamente muy delgada, así que no es útil dar un gran espesor a la célula.[4]

En suma, una célula fotovoltaica es el equivalente de un Generador de Energía a la que hemos añadido un diodo.

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Es preciso añadir contactos eléctricos (que permitan pasar la luz: en la práctica, mediante un contacto de rejilla, unacapa antireflectante para garantizar la correcta absorción de fotones, etc.Para que la célula funcione, y produzca la potencia máxima de corriente se le añade la banda prohibida de lossemiconductores a nivel de energía de los fotones. Es posible aumentar las uniones a fin de explotar al máximo elespectro de energía de los fotones, lo que produce las células multijuntas.

Técnica de fabricaciónEl silicio es actualmente el material más comúnmente usado para la fabricación de células fotovoltaicas. Se obtienepor reducción de la sílice, compuesto más abundante en la corteza de la Tierra, en particular en la arena o el cuarzo.El primer paso es la producción de silicio metalúrgico, puro al 98%, obtenido de pedazos de piedras de cuarzoprovenientes de un filón mineral (la técnica de producción industrial no parte de la arena).El silicio se purificamediante procedimientos químicos (Lavado + Decapado) empleando con frecuencia destilaciones de compuestosclorados de Silicio, hasta que la concentración de impurezas es inferior al 0.2 partes por millón. Así se obtiene elSilicio grado semiconductor con un grado de pureza superior al requerido para la generación de Energía SolarFotovoltaica. Este ha constituido la base del abastecimiento de materia prima para aplicaciones solares hasta lafecha, representando en la actualidad casi las tres cuartas partes del aprovisionamiento de las industrias.Sin embargo, para usos específicamente solares, son suficientes (dependiendo del tipo de impureza y de la técnica decristalización), concentraciones de impurezas del orden de una parte por millón. Al material de esta concentración sele suele denominar Silicio de grado solar.Con el silicio fundido, se realiza un proceso de crecimiento cristalino que consiste en formar capas monomolecularesalrededor de un germen de cristalización o de un cristalito inicial. Nuevas moléculas se adhieren preferentemente enla cara donde su adhesión libera más energía. Las diferencias energéticas suelen ser pequeñas y pueden sermodificadas por la presencia de dichas impurezas o cambiando las condiciones de cristalización. La semilla ogérmen de cristalización que provoca este fenómeno es extraída del silicio fundido, que va solidificando de formacristalina, resultando, si el tiempo es suficiente, un monocristal y si es menor, un policristal. La temperatura a la quese realiza este proceso es superior a los 1500 °C .El procedimiento más empleado en la actualidad es el Proceso Czochralski, pudiéndose emplear también técnicas decolado. El Silicio cristalino así obtenido tiene forma de lingotes.Estos lingotes son luego cortados en láminas delgadas cuadradas (si es necesario) de 200 micrómetros de espesor,que se llaman «obleas». Después del tratamiento para la inyección del enriquecido con dopante (P, As, Sb o B) yobtener así los semiconductores de silicio tipo P o N.Después del corte de las obleas, las mismas presentan irregularidades superficiales y defectos de corte, además de laposibilidad de que estén sucias de polvo o virutas del proceso de fabricación. Esta situación puede disminuirconsiderablemente el rendimiento del panel fotovoltaico así que se realizan un conjunto de procesos para mejorar lascondiciones superficiales de las obleas tales como un lavado preliminar, la eliminación de defectos por ultrasonidos,el decapado, el pulido o la limpieza con productos químicos. Para las celdas con más calidad (monocristal) se realizaun tratado de texturizado para hacer que la oblea absorba con más eficiencia la radiación solar incidente.Posteriormente, las obleas son «metalizadas», un proceso que consiste en la colocación de unas cintas de metalincrustadas en la superficie conectadas a contactos eléctricos que són las que absorben la energía eléctrica quegeneran las uniones P/N a causa de la irradiación solar y la transmiten.La producción de células fotovoltaicas requiere energía, y se estima que un módulo fotovoltaico debe trabajaralrededor de 2 a 3 años[5] según su tecnología para producir la energía que fue necesaria para su producción (módulode retorno de energía).Las técnicas de fabricación y características de los principales tipos de células se describen en los siguientes 3párrafos. Existen otros tipos de células que están en estudio, pero su uso es casi insignificante.

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Los materiales y procesos de fabricación son objeto de programas de investigación ambiciosos para reducir el costoy el reciclado de las células fotovoltaicas. Las tecnologías de película delgada sobre sustratos sin marcar recibió laaceptación de la industria más moderna. En 2006 y 2007, el crecimiento de la producción mundial de paneles solaresse ha visto obstaculizado por la falta de células de silicio y los precios no han caído tanto como se esperaba. Laindustria busca reducir la cantidad de silicio utilizado. Las células monocristalinas han pasado de 300 micras deespesor a 200 y se piensa que llegarán rápidamente a las 180 y 150 micras, reduciendo la cantidad de silicio y laenergía requerida, así como también el precio.

Células de silicio amorfoEl silicio durante su transformación, produce un gas que se proyecta sobre una lámina de vidrio. La celda es grismuy oscuro. Es la célula de las calculadoras y relojes llamados de «solares». Estás células fueron las primeras en sermanufacturadas, ya que se podían emplear los mismos métodos de fabricación de diodos.•• Ventajas:

•• Funciona con una luz difusa baja (incluso en días nublados),•• Un poco menos costosa que otras tecnologías,•• Integración sobre soporte flexible o rígido.

•• Inconvenientes:• Rendimiento a pleno sol bajo, del 5% al 7%,[6]

•• Rendimiento decreciente con el tiempo (~7%).

Célula de silicio monocristalino

Al enfriarse, el silicio fundido se solidifica formando solo un únicocristal de grandes dimensiones . Luego se corta el cristal endelgadas capas que dan lugar a las células. Estas célulasgeneralmente son un azul uniforme.•• Ventajas:

• Buen rendimiento de 14% al 16%[6],•• Buena relación Wp m² (~150 WC/m², lo que ahorra espacio

en caso necesario•• Número de fabricantes elevado.

•• Inconvenientes:•• Coste más elevado

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Células de silicio multicristalino

Una célula fotovoltaica basada en siliciomulticristalino.

Durante el enfriamiento de silicio en un molde se forman varioscristales. La fotocélula es de aspecto azulado, pero no es uniforme,se distinguen diferentes colores creados por los diferentes cristales.•• Ventajas:

•• Células cuadradas (con bordes redondeados en el caso de Simonocristalino) que permite un mejor funcionamiento en unmódulo,

•• Eficiencia de conversión óptima, alrededor de 100 Wp/m²,pero un poco menor que en el monocristalino

•• Lingote más barato de producir que el monocristalino.•• Inconveniente

•• Bajo rendimiento en condiciones de iluminación baja.¿Policristalino o multicristalino? Hablamos aquí de siliciomuticristalino (réf. IEC TS 61836, vocabulario fotovoltaicointernacional ). El término policristalino se utiliza para las capasdepositadas sobre un sustrato (granos pequeños).

Célula TándemApilamiento monolítico de dos células individuales. Mediante la combinación de dos células (capa delgada de silicioamorfo sobre silicio cristalino, por ejemplo) que absorben en el espectro al mismo tiempo se solapan, mejorando elrendimiento en comparación con las células individuales separadas, sean amorfas, cristalinas o microcristalinas.•• Ventajas

•• Alta sensibilidad en un amplio rango de longitudes de onda. Excelente rendimiento.•• Desventaja

•• El costo es alto debido a la superposición de dos células.

Célula multiuniónEstas células tienen una alta eficiencia y han sido desarrolladas para aplicaciones espaciales. Las células multiuniónestán compuestas de varias capas delgadas usando la epitaxia por haz molecular.Un células de triple unión, por ejemplo, se compone de semiconductores GaAs, Ge y GaInP2. Cada tipo desemiconductores se caracteriza por un máximo de longitud de onda más allá del cual no es capaz de convertir losfotones en energía eléctrica (ver banda prohibida). Por otro lado, por debajo de esta longitud de onda, el exceso deenergía transportada por el fotón se pierde. De ahí el valor de la selección de materiales con longitudes de onda tancerca el uno al otro como sea posible, de forma que absorban la mayoría del espectro solar, generando un máximo deelectricidad a partir del flujo solar. El uso de materiales compuestos de cajas cuánticas permitirá llegar al 65% en elfuturo (con un máximo teórico de 87%). Los dispositivos de células de uniones múltiples GaAs son más eficaces.Spectrolab ha logrado el 40,7% de eficiencia (diciembre de 2006) y un consorcio (liderado por investigadores de laUniversidad de Delaware) ha obtenido un rendimiento de 42,8%[7](septiembre de 2007). El coste de estas células esde aproximadamente USD 40 $/cm².

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El semiconductor fbiLa técnica consiste en depositar un material semiconductor que contiene cobre, galio, indio y selenio sobre unsoporte.Una preocupación, sin embargo: los recursos de materias primas. Estas nuevas técnicas utilizan metales raros, comoindio, cuya producción mundial es de 25 toneladas por año y el precio a fecha de abril del 2007 es de 1.000 dólarespor kg; el teluro , cuya producción mundial es de 250 toneladas al año; el galio con una producción de 55 toneladasal año y el germanio con una producción de 90 toneladas al año. Aunque las cantidades de estas materias primasnecesarias para la fabricación de células solares son infinitesimales, un desarrollo masivo de paneles fotovoltaicossolares debería tener en cuenta esta disponibilidad limitada.

UsoLas células fotovoltaicas se utilizan a veces solas (iluminación de jardín, calculadoras, ...) o agrupadas en panelessolares fotovoltaicos.Se utilizan para reemplazar a las baterías (cuya energía es con mucho la más cara para el usuario), las células haninvadido las calculadoras, relojes, aparatos, etc.Es posible aumentar su rango de utilización almacenándola mediante un ( condensador o pilas). Cuando se utilizacon un dispositivo para almacenar energía, es necesario colocar un diodo en serie para evitar la descarga del sistemadurante la noche.Se utilizan para producir electricidad para muchas aplicaciones (satélites, parquímetros, ...), y para la alimentación delos hogares o en una red pública en el caso de una central solar fotovoltaica.

Investigación y desarrollo

Paneles fotovoltaicos.

La técnica no ha alcanzado la madurez ymuchas vías de investigación están siendoexploradas, primero se debe reducir el costode la electricidad producida, y tambiénavanzar en la resistencia de los materiales,flexibilidad de uso, facilidad de integraciónen los objetos, en la vida, etc.). Todas lasetapas de los procesos de fabricación sepueden mejorar, por ejemplo:• La empresa «Evergreen Solar» ha

conseguido realizar el depósito de siliciotodavía líquido en una película donde secristaliza directamente con el espesorpreciso de la lámina.

•• La empresa "Nanosolar" haindustrializado la producción de célulasCGIS mediante una técnica de impresión en continuo, esperando un costo de 1 $/W en el año 2010.

•• Todas las compañías han anunciado sucesivos aumentos de la eficiencia de sus células.•• El tamaño de las obleas está creciendo de manera constante, reduciendo el número de manipulaciones•• Se trata de utilizar mejor todas las longitudes de onda del espectro solar (incluyendo el infrarrojo, lo que abre

perspectivas interesantes: la conversión directa de la luz de una llama en electricidad, refrigeración).• Concentradores(ya utilizados en los satélites) se están probando en la tierra. A través de espejos y lentes

incrustados en el panel, focalizan la radiación en la célula fotovoltaica A finales de 2007, Sharp ha anunciado la

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disponibilidad de un sistema de enfoque hasta 1100 veces la radiación solar (contra 700 veces para la marcaprevia de 2005); a principios de 2008, Sunrgi ha alcanzado 1600 veces. La concentración permite disminuir laproporción de los grupos de paneles dedicados a la producción de electricidad, y por lo tanto su coste. Por otraparte, estos nuevos materiales soportan muy bien la elevada temperatura debida a la concentración del flujosolar.[8]

• Se está estudiando también la posibilidad de unir el silicio amorfo y el cristalino por heterounión en una célulasolar más simple de más del 20% de eficiencia. Proyecto de 2 años anunciado a principios de 2008, con laparticipación del Laboratorio de Innovación para Nuevas Tecnologías Energéticas y Nanomaterials delCEA-Liten y la empresa coreana JUSUNG (proveedor de equipamiento para los fabricantes de semiconductores),con el INES (Savoy) donde la CEA-Liten ha concentrado sus actividades en la energía solar.

• Otros semiconductores (selenio;asociación cobre-indio-selenio (CIS) de película fina) se están estudiando porejemplo en Francia por el instituto de investigación y desarrollo en energía fotovoltaica (IRDEP[9]). El CIS pareceofrecer un modesto rendimiento del 12%, pero con bajo costo de fabricación.

• Los compuestos orgánicos de (materias plásticas) también pueden ser usadas para hacer células fotovoltaicas depolímeros, y podría llegar a hacerse paneles flexibles y ligeros, azulejos, tejidos o velas solares, es de esperar quede fabricación a bajo coste. En la actualidad los rendimientos son bajos (5% como máximo), así como su vida, yaún quedan muchos problemas técnicos por resolver. A principios de 2008, el grupo japonés Fujikuraanunciaba[10]haber puesto a prueba (1000 horas a 85° C y con una humedad del 85%) unas células fotovoltaicasorgánicas de tipo Grätzel no sólo más resistente, sino que su rendimiento mejoró del 50 al 70% con una superficierugosa que distribuye al azar la luz reflejada dentro de la célula donde se liberan de nuevo las cargas eléctricasmediante la activación de otros pigmentos fotosensibles.

• Un equipo de EE.UU. de Boston College en Chestnut Hill (Massachusetts) ha desarrollado paneles solarescapaces de recuperar el espectro infrarrojo y convertirlo en electricidad. Esto permitiría la producción deelectricidad a partir de cualquier fuente de calor, incluso por la noche.[11] Hasta ahora, sólo una parte de laradiación de la luz visible, predominantemente verde y azul, se transformaba en electricidad y la radiacióninfrarroja se utilizaba en los paneles térmicos para calentar el agua.

• Asimismo, se pretende fabricar células transparentes; modelos impulsados por el Instituto alemán Fraunhofer parala Mecánica de Materiales (IWM; proyecto "METCO"[12]sugieren que las células transparentes bicapa podríanalgún día ser producidas industrialmente. los semiconductores de tipo p transparentes parecen más difíciles deproducir (el fósforo podría ser un dopante-P del óxido de zinc, pero el nitrógeno parece ser más prometedor.[13])

• Por último, la escasez de silicio o de productos dopantes (el precio del indio se ha multiplicado por diez desde2002 hasta 2009 tras su rarefacción) aumenta aún más los incentivo para la innovación de un mercado en fuertecrecimiento que parece enorme, sobre todo si se puede reducir el costo de la electricidad y acercarlo al de loscombustibles fósiles.

Las tres generaciones de células fotoeléctricasDel artículo: Solar Cell[14]

Las células fotoeléctricas se clasifican en tres generaciones que indican el orden de importancia y relevancia que hantenido históricamente. En el presente hay investigación en las tres generaciones mientras que las tecnologías de laprimera generación son las que más están representadas en la producción comercial con el 89.6% de producción en2007.

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Primera GeneraciónLas células de la primera generación tienen gran superficie, alta calidad y se pueden unir fácilmente. Las tecnologíasde la primera generación no permiten ya avances significativos en la reducción de los costes de producción. Losdispositivos formados por la unión de células de silicio se están acercando al límite de eficacia teórica que es del31%[15] y tienen un periodo de amortización de 5-7 años.[16]

La Segunda GeneraciónLos materiales de la segunda generación han sido desarrollados para satisfacer las necesidades de suministro deenergía y el mantenimiento de los costes de producción de las células solares. Las técnicas de fabricaciónalternativas, como la deposición química de vapor, y la galvanoplastia tiene más ventajas,[17]ya que reducen latemperatura del proceso de forma significativa.Uno de los materiales con más éxito en la segunda generación han sido las películas finas de teluro de cadmio(CdTe), CIGS, de silicio amorfo y de silicio microamorfo. Estos materiales se aplican en una película fina en unsustrato de apoyo tal como el vidrio o la cerámica, la reducción de material y por lo tanto de los costos essignificativa. Estas tecnologías prometen hacer mayores las eficiencias de conversión, en particular, el CIGS-CIS, elDSC y el CdTe que son los que ofrecen los costes de producción significativamente más baratos. Estas tecnologíaspueden tener eficiencias de conversión más altas combinadas con costos de producción más baratos.Entre los fabricantes, existe una tendencia hacia las tecnologías de la segunda generación, pero la comercializaciónde estas tecnologías ha sido difícil.[18] En 2007, First Solar produjo 200 MW de células fotoeléctricas de CdTe, elquinto fabricante más grande de células en 2007.[18] Wurth Solar comercializó su tecnología de CIGS en 2007produciendo 15 MW. Nanosolar comercializó su tecnología de CIGS en 2007 y con una capacidad de producción de430 MW para 2008 en los EEUU y Alemania.[19]Honda, también comenzó a comercializar su base de panelessolares CIGS en 2008.En 2007, la producción de CdTe representó 4.7% del mercado, el silicio de película fina el 5.2%, y el CIGS 0.5%.[18]

Tercera generaciónSe denominan células solares de tercera generación a aquellas que permiten eficiencias de conversión eléctricateóricas mucho mayores que las actuales y a un precio de producción mucho menor. La investigación actual se dirigea la eficiencia de conversión del 30-60%, manteniendo los materiales y técnicas de fabricación a un bajo costo.[15]Sepuede sobrepasar el límite teórico de eficiencia de conversión de energía solar para un solo material, que fuecalculado en 1961 por Shockley y Queisser en el 31%[20] No utilizan turbinas ni generador si no la luz natural delsol. Existen diversos métodos para lograr esta alta eficiencia incluido el uso de célula fotovoltaica con multiunión, laconcentración del espectro incidente, el uso de la generación térmica por luz ultravioleta para aumentar la tensión, oel uso del espectro infrarrojo para la actividad nocturna

Hoja de ruta de la energía fotovoltaicaÉstos son algunos de los objetivos que la industria japonesa se ha propuesto:

Célula fotoeléctrica 79

Tema Objetivo para el 2010 Objetivo para 2020 Objetivo para 2030

Coste de producción 100 yen/watt 75 yen/watt <50 yen/watt

Duración de vida - +30 años -

Consumo de materia prima - - 1 g/watt

Costo del conversor - - 15 000 yen/kW

Costo de la batería - 10 yen/Wh -

Eficiencia de la célula cristalina 20 % 25 % 25 %

Eficiencia de la célula de capa delgada 15 % 18 % 20 %

Eficiencia de la célula CIS 19 % 25 % 25 %

Eficiencia de la célula III-V 40 % 45 % 50 %

Eficiencia de la célula "Dye Sensitized" 10 % 15 % 18 %

Fuente Nedo (Japón), 100 yen = 1 €, mayo 2012

Referencias[1] « UD-led team sets solar cell record, joins DuPont on $100 million project (http:/ / www. udel. edu/ PR/ UDaily/ 2008/ jul/ solar072307.

html)». udel.edu/PR/UDaily (24-07-2007). Consultado el 24-07-2007.[2] una pequeña proporción de átomos de silicio se sustituye por un elemento de valencia superior en la tabla periódica, es decir, que tiene más

electrones en su capa de valencia que el silicio. El silicio tiene 4 electrones en su capa de valencia: se pueden utilizar elementos del columna15, por ejemplo, fósforo.

[3] por un elemento de valencia menor que el silicio. Puede ser boro (B) u otro elemento de la columna 13[4][4] Sin embargo, se le puede dar una forma ondulada, para aumentar la superficie activa[5] [AIE http:/ / www. eupvplatform. org/ fileadmin/ Documents/ Brochure-indicateurs_26_pays. pdf - En comparación con la evaluación de

diversos indicadores ambientales de la electricidad fotovoltaica en las ciudades de la OCDE]PDF[6] « Cours solaire thermique - INES Education (http:/ / www. ines-solaire. com/ solpv/ page5. html)».[7][7] [http://www.greencarcongress.com/2007/07/ud-led-team-set.html Green Car Congress: UD-Led Team Sets Solar Cell Efficiency Record of

42.8%; Joins DuPont on $100M Project[8] Fuente TNKS/Nni20071205D05JSN05.htm: Nikkei Net (2007 12 06) (http:/ / www. nni. nikkei. co. jp/ AC/ ) , Boletín de la Embajada de

Francia (http:/ / www. bulletins-electroniques. com/ actualites/ 52270. htm)[9] Instituto participación de FED CNRS y Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris (ENSCP)[10][10] Nikkei Net - 04/02/2008[11] news/t/developpement-durable-1/d/lenergie-de-demain-sera-t-elle-tiree-de-linfrarouge_16390 /La voluntad Future Energy adquirió en el

infrarrojo? (http:/ / www. futura-sciences. com/ fr/ sinformer/ actualites/ ) el futurascience.[12] de viabilidad y de los sistemas de evaluación y transparente de película fina conductores de electricidad con capas de semiconductores de

óxido(Machbarkeit und leitfähiger Evaluierung Transparenter Dünnfilmsysteme elektrisch und mit oxidischen Halbleiterschichten)[13] Fuente BE Alemania N º 441, de la Embajada de Francia en Alemania ADIT (http:/ / www. bulletins-electroniques. com/ actualites/ 59554.

htm) (17/06/2009), citando a -electroniques.com/CUrDs - Comunicado de prensa 06/2009 Fraunhofer (http:/ / redirectix. bulletins)[14] « Solar Cell (http:/ / en. wikipedia. org/ wiki/ Photovoltaic_cell)» (en inglés).[15] Green, Martin A (April 2002). «Third generation photovoltaics: solar cells for 2020 and beyond». Physica E: Low-dimensional Systems and

Nanostructures 14 (1-2):  pp. 65–70. doi: 10.1016/S1386-9477(02)00361-2 (http:/ / dx. doi. org/ 10. 1016/ S1386-9477(02)00361-2).[16] « What is the Energy Payback for PV? (http:/ / www. nrel. gov/ docs/ fy05osti/ 37322. pdf)» (PDF). Consultado el 30-12-2008.[17] "de IBM el 12% de eficiencia de la CEI de la célula solar preparado mediante un proceso de solución de hidracina" (http:/ / dx. doi. org/ 10.

1021/ cm901950q)[18] «Market Survey: Cell & Module Production 2007». Photon International (http:/ / www. photon-magazine. com):  pp. 140–174. March 2008.[19] Largest Solar Cell Factory Coming to Bay Area (http:/ / nanosolar. com/ cache/ GlobeSt100MM. htm)[20] School of Photovoltaic and Renewable Energy Engineering, UNSW: Third Generation Photovoltaics (http:/ / www. pv. unsw. edu. au/

Research/ 3gp. asp)

Célula fotoeléctrica 80

Enlaces externos• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Célula fotoeléctricaCommons.• Record Mundial de 41.1% de eficiencia en una célula fotovoltaica (http:/ / www. ise. fraunhofer. de/

press-and-media/ press-releases/ press-releases-2009/ world-record-41.1-efficiency-reached-for-multi-junction-solar-cells-at-fraunhofer-ise)

SemiconductorSemiconductor es un elemento que se comporta como un conductor o como aislante dependiendo de diversosfactores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperaturadel ambiente en el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en latabla adjunta.

Elemento Grupos Electrones enla última capa

Cd 12 2 e-

Al, Ga, B, In 13 3 e-

Si, C, Ge 14 4 e-

P, As, Sb 15 5 e-

Se, Te, (S) 16 6 e-

El elemento semiconductor más usado es el silicio, el segundo el germanio, aunque idéntico comportamientopresentan las combinaciones de elementos de los grupos 12 y 13 con los de los grupos 14 y 15 respectivamente(AsGa, PIn, AsGaAl, TeCd, SeCd y SCd). Posteriormente se ha comenzado a emplear también el azufre. Lacaracterística común a todos ellos es que son tetravalentes, teniendo el silicio una configuración electrónica s²p².

Tipos de semiconductores

Semiconductores intrínsecos

Es un cristal de Silicio o Germanio que forma una estructuratetraédrica similar a la del carbono mediante enlaces covalentes entresus átomos, en la figura representados en el plano por simplicidad.Cuando el cristal se encuentra a temperatura ambiente algunoselectrones pueden absorber la energía necesaria para saltar a la bandade conducción dejando el correspondiente hueco en la banda devalencia (1). Las energías requeridas, a temperatura ambiente, son de1,12 eV y 0,67 eV para el silicio y el germanio respectivamente.

Obviamente el proceso inverso también se produce, de modo que loselectrones pueden caer, desde el estado energético correspondiente a labanda de conducción, a un hueco en la banda de valencia liberandoenergía. A este fenómeno de singadera extrema se le denomina

Semiconductor 81

recombinación. Sucede que, a una determinada temperatura, las velocidades de creación de pares e-h, y derecombinación se igualan, de modo que la concentración global de electrones y huecos permanece constante. Siendo"n" la concentración de electrones (cargas negativas) y "p" la concentración de huecos (cargas positivas), se cumpleque:

ni = n = psiendo ni la concentración intrínseca del semiconductor, función exclusiva de la temperatura y del tipo deelemento.Ejemplos de valores de ni a temperatura ambiente (27ºc):

ni(Si) = 1.5 1010cm-3

ni(Ge) = 1.73 1013cm-3

Los electrones y los huecos reciben el nombre de portadores. En los semiconductores, ambos tipos de portadorescontribuyen al paso de la corriente eléctrica. Si se somete el cristal a una diferencia de potencial se producen doscorrientes eléctricas. Por un lado la debida al movimiento de los electrones libres de la banda de conducción, y porotro, la debida al desplazamiento de los electrones en la banda de valencia, que tenderán a saltar a los huecospróximos (2), originando una corriente de huecos con 4 capas ideales y en la dirección contraria al campo eléctricocuya velocidad y magnitud es muy inferior a la de la banda de conducción.

Semiconductores extrínsecosSi a un semiconductor intrínseco, como el anterior, se le añade un pequeño porcentaje de impurezas, es decir,elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor se denomina extrínseco, y se dice que está dopado.Evidentemente, las impurezas deberán formar parte de la estructura cristalina sustituyendo al correspondiente átomode silicio. Hoy en dia se han logrado añadir impurezas de una parte por cada 10 millones, logrando con ello unamodificación del material.

Semiconductor tipo N

Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado añadiendo un cierto tipo de átomos alsemiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso negativos o electrones).Cuando se añade el material dopante aporta sus electrones más débilmente vinculados a los átomos delsemiconductor. Este tipo de agente dopante es también conocido como material donante ya que da algunos de suselectrones.El propósito del dopaje tipo n es el de producir abundancia de electrones portadores en el material. Para ayudar aentender cómo se produce el dopaje tipo n considérese el caso del silicio (Si). Los átomos del silicio tienen unavalencia atómica de cuatro, por lo que se forma un enlace covalente con cada uno de los átomos de silicioadyacentes. Si un átomo con cinco electrones de valencia, tales como los del grupo 15 de la tabla periódica (ej.fósforo (P), arsénico (As) o antimonio (Sb)), se incorpora a la red cristalina en el lugar de un átomo de silicio,entonces ese átomo tendrá cuatro enlaces covalentes y un electrón no enlazado. Este electrón extra da como resultadola formación de "electrones libres", el número de electrones en el material supera ampliamente el número de huecos,en ese caso los electrones son los portadores mayoritarios y los huecos son los portadores minoritarios. A causa deque los átomos con cinco electrones de valencia tienen un electrón extra que "dar", son llamados átomos donadores.Nótese que cada electrón libre en el semiconductor nunca está lejos de un ion dopante positivo inmóvil, y el materialdopado tipo N generalmente tiene una carga eléctrica neta final de cero.

Semiconductor 82

Semiconductor tipo P

Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo un cierto tipo de átomos alsemiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso positivos o huecos).Cuando se añade el material dopante libera los electrones más débilmente vinculados de los átomos delsemiconductor. Este agente dopante es también conocido como material aceptor y los átomos del semiconductor quehan perdido un electrón son conocidos como huecos.El propósito del dopaje tipo P es el de crear abundancia de huecos. En el caso del silicio, un átomo tetravalente(típicamente del grupo 14 de la tabla periódica) se le une un átomo con tres electrones de valencia, tales como los delgrupo 13 de la tabla periódica (ej. Al, Ga, B, In), y se incorpora a la red cristalina en el lugar de un átomo de silicio,entonces ese átomo tendrá tres enlaces covalentes y un hueco producido que se encontrará en condición de aceptarun electrón libre.Así los dopantes crean los "huecos". No obstante, cuando cada hueco se ha desplazado por la red, un protón delátomo situado en la posición del hueco se ve "expuesto" y en breve se ve equilibrado como una cierta carga positiva.Cuando un número suficiente de aceptores son añadidos, los huecos superan ampliamente la excitación térmica delos electrones. Así, los huecos son los portadores mayoritarios, mientras que los electrones son los portadoresminoritarios en los materiales tipo P. Los diamantes azules (tipo IIb), que contienen impurezas de boro (B), son unejemplo de un semiconductor tipo P que se produce de manera natural.

Enlaces externos• "Aniquilación de Positrones en Semiconductores" [1]

• "Algunos estudios de semiconductores con Espectroscopía de Aniquilación de Positrones". Positron Lab, Como,Italy [2]

Semiconductores y electrónica• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Semiconductor. Commons• * Física de semiconductores [3]

Referencias[1] http:/ / books. google. it/ books?id=WXOkEvr4sxcC& pg=PA49& lpg=PA49& dq=semiconductor+ defects+ krause& source=bl&

ots=bN0FKDs-m7& sig=KVT9R68-CpLgkfCtu6-kF2R-K0k& hl=it& ei=3cawTL-xJciY4AaRrpXhBg& sa=X& oi=book_result& ct=result&resnum=1& ved=0CBQQ6AEwADgK#v=onepage& q=semiconductor%20defects%20krause& f=false

[2] http:/ / www. como. polimi. it/ ferragut[3] http:/ / www. fisicadesemiconductores. blogspot. com/

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Balance neto

Instalación fotovoltaica sobre el tejado de una vivienda en Italia.

El balance neto (en inglés net metering) omedición neta de electricidad[1][2] es unesquema de utilidad general para el uso ypago del recurso en el cual un cliente quegenera su propia energía eléctrica puedecompensar los saldos de energía de manerainstantánea o diferida, permitiendo a losconsumidores la producción individual deenergía para su propio consumo,compatibilizando su curva de produccióncon su curva de demanda.[3]

Este sistema es utilizado generalmente porconsumidores que poseen una pequeñainstalación de energías renovables (eólica ofotovoltaica), y permite verter a la redeléctrica el exceso producido por un sistemade autoconsumo con la finalidad de poder hacer uso de ese exceso en otro momento. De esta forma, la compañíaeléctrica que proporcione la electricidad cuando la demanda sea superior a la producción del sistema deautoconsumo, descontará en el consumo de la red de la factura, los excesos vertidos a la misma. Esto permite haceruso de la electricidad producida en exceso, por ejemplo, en vacaciones, por un sistema de autoconsumo fotovoltaico.

En los últimos años, debido al creciente auge de pequeñas instalaciones de energía renovable, el autoconsumo conbalance neto ha comenzado a ser regulado en diversos países del mundo, siendo una realidad en países comoAlemania, Italia, Dinamarca, Japón, Australia, Estados Unidos, Canadá, México, Panamá, Chile y Brasil, entre otros.En España, se aprobó a finales de 2011 el Real decreto por el que se estableció la regulación de las condicionesadministrativas, técnicas y económicas de la conexión a red de instalaciones de producción de energía eléctrica depequeña potencia.[3] Sin embargo, todavía se espera que se apruebe la norma que indique las condiciones técnicasnecesarias para dichas conexiones y la regulación de un modelo de balance neto adecuado a las características delsistema eléctrico nacional.

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Unión Europea

Instalación fotovoltaica sobre el tejado de una vivienda en Alemania.

España

En España, la medición neta ha sidopropuesta por ASIF para promover laelectricidad renovable, sin necesidad deapoyo económico adicional.[4] El balanceneto estuvo también en fase de proyecto porel IDAE.

Sin embargo, a diferencia de la mayoría depaíses occidentales desarrollados, enEspaña, el balance neto está pendiente deregulación. Un primer paso fue laaprobación, a finales de 2011 del Realdecreto 1699/2011, de 18 de noviembre, porel que se estableció la regulación de lascondiciones administrativas, técnicas yeconómicas de la conexión a red de instalaciones de producción de energía eléctrica de pequeña potencia. Estedecreto es aplicable a consumidores de energía eléctrica de potencia contratada no superior a 100 kW por punto desuministro o instalación que utilicen cualquier tecnología renovable para la generación eléctrica.

De conformidad con la Disposición Adicional Segunda del Real decreto, éste no fija las condiciones administrativas,técnicas y económicas del consumo de la energía eléctrica producida en el interior de la red de un consumidor parasu propio consumo. Es decir, que el consumidor acogido a esta modalidad pueda ceder a la empresacomercializadora, sin contraprestación económica, la energía generada en el interior de su red y que no pueda serconsumida, generando unos derechos de consumo diferido que podrán ser utilizados por ejemplo hasta 12 mesesdespués de la generación.[3]

El desarrollo de las condiciones administrativas debía resolverse en 4 meses desde la fecha de su publicación, esdecir, a principios de 2012. Esta demora va en contra de la propia legislación, la cual es vulnerada por el propiogobierno.Se esperaba que, durante el segundo semestre de 2012, se aprobara la norma que indique las condiciones técnicasnecesarias para dichas conexiones y la regulación de un modelo de balance neto adecuado a las características delsistema eléctrico nacional. Sin embargo en la actualidad, el balance neto sigue pendiente de aprobación. Demomento, lo único que existe es un borrador publicado por la CNE, por lo que los sistemas de autoconsumo han deser totales, es decir se ha de consumir toda la energía producida, sin que se pueda verter energía a la red(autoconsumo instantáneo).A comienzos de 2013, el Ministerio de Industria informó a representantes del sector fotovoltaico español que en esteprimer trimestre de 2013, se promulgará en el BOE la normativa que regulará el balance neto en España al objeto dedemocratizar la generación de energía eléctrica.[5]

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BélgicaLa medición neta está prevista para instalaciones fotovoltaicas de menos de 3 kWp.[6]

DinamarcaEl sistema de medición neta para instalaciones fotovoltaicas de propiedad privada se estableció a mediados de 1998por periodo de cuatro años. A finales de 2002 la red de medición sistema se amplió otros cuatro años hasta finales de2006. La medición neta ha demostrado ser una forma barata, fácil de administrar y efectiva de estimular el desarrollode la fotovoltaica en Dinamarca; no obstante la ventana de oportunidad de corto tiempo, le ha impedido alcanzartodo su potencial. Durante las negociaciones políticas en el otoño de 2005, la medición neta para sistemasfotovoltaicos de propiedad privada se hizo permanente.[7]

FranciaRecientemente se ha propuesto una forma de balance neto a través de Électricité de France. De acuerdo a su páginaweb, la energía que producen los productores domésticos de energía puede ser comprada a un precio mayor que elque se carga a los consumidores. Por ello, se recomienda, vender toda la energía producida y comprar la energíanecesaria para el consumo a un precio menor. El precio ha sido fijado durante un período de 20 años por elgobierno.[8][9]

ItaliaItalia ofrece un sistema de apoyo muy atractivo, mezclando la medición neta y una prima bien segmentada FiT.[10]

Norteamérica

CanadáActualmente en Canadá, específicamente en las regiones de la Columbia Británica, Ontario, Québec, Nueva Escociay Manitoba cuentan con regulaciones aprobadas sobre balance neto. También las compañías de distribución localhan desarrollado e implementado programas que mejoran el proceso de aplicación, especificando los requerimientoscontractuales y las tarifas aprobadas por los reguladores.[11]

MéxicoEn México desde el 27 de junio de 2007 existe un esquema de interconexión para fuentes de energía fotovoltaica apequeña escala en todas las regiones del país donde opera la Comisión Federal de Electricidad y la infraestructura lopermite. Bajo el esquema mexicano el generador puede inyectar sus excedentes a la red pública de tal manera que sele abonen al pago de una tarifa mínima por producción con vigencia de 1 año; de no tener excedentes se le cobra ladiferencia entre el consumo de la red y la generación del periodo, si esta diferencia resulta menor al costo de la tarifamínima por producción, esta última se le cobra en lugar de la cantidad de energía suministrada por la redpública.[12][13]

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Estados Unidos

Instalación fotovoltaica sobre tejado en una residencia de Boston (Massachusetts,Estados Unidos).

En los Estados Unidos, como parte de laLey de Política Energética de 2005, todaslas operadoras públicas deben ofrecer netmetering, medición neta, a requerimiento desus clientes:[14]

(11) MEDICIÓNNETA.—Cada operadoraeléctrica deberá tenerdisponible, previa petición, elservicio de medición neta paracualquier consumidor deelectricidad al que la operadoraeléctrica sirve. Para lospropósitos de este parágrafo, eltérmino ‘servicio de mediciónneta’ hace referencia al servicio al cualquier consumidor eléctrico con respecto al cual la energíaeléctrica generada por dicho consumidor desde una instalación generadora elegible en el sitio yentregada a las instalaciones locales de distribución pueda ser utilizada para compensar la energíaeléctrica proporcionada por la operadora eléctrica al consumidor durante el periodo de facturaciónaplicable.

En EEUU hay actualmente más de 40 estados que utilizan alguna variante de la medición neta[15] (tambiéndenomido allí crédito eléctrico[16]), Nueva Jersey y Colorado son considerados como los que tienen mejores políticasde medición neta de EE.UU.[17]

Estado Límite delsuscriptor(% pico)

Límite depotencia

Res/Com(kW)

Volcadomensual

Compensaciónanual

Alabama N/A N/A N/A N/A

Alaska N/A N/A N/A N/A

Arizona sin límite sin límite si costo evitado

Arkansas sin límite 25/300 si subvencionado

California 2.5 1,000 si varía

Colorado sin límite 2,000 si incremental cost

Connecticut no limit 2,000 si costo evitado

Delaware 1 25/2,000 (DPL) si subvencionado

District of Columbia no limit 1,000 si precio al por menor

Florida sin límite 2,000 si costo evitado

Georgia 0.2 10/100 yes subvencionado

Hawái 1 ó 3 50 ó 100 si subvencionado

Idaho 0.1 25 si lost or up to retail*

Illinois 1 40 si subvencionado

Indiana 0.1 10 si precio al por menor

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Iowa sin límite 500 si precio al por menor

Kansas N/A N/A N/A N/A

Kentucky 1 30 si precio al por menor

Luisiana sin límite 25/300 si costo evitado

Maine sin límite 100 si subvencionado

Maryland 1500 MW 2,000 si subvencionado

Massachusetts 1 60/1,000 ó 2,000 si(?) varía

Míchigan 0.5 20 costo al por mayor (igual)

Minnesota sin límite 40 pago al por menor pago al por menor

Misisipi N/A N/A N/A N/A

Misuri 5 100 sin límite subvencionado

Montana sin límite 50 si subvencionado

Nebraska 1 25 si pagado

Nevada 1 1,000 si precio al por menor

Nuevo Hampshire 1 100 si precio al por menor

Nueva Jersey sin límite 2,000 si costo evitado

Nuevo México sin límite 80,000 costo evitado costo evitado

Nueva York 0.3 hasta 1 25/500 hasta 2,000 si costo evitado a precio al por menor

Carolina del Norte 0.2 20/100 TOU subvencionado

Dakota del Norte sin límite 100 costo evitado costo evitado

Ohio 1 sin límite generation rate reembolsado

Oklahoma sin límite 100 varía varía

Oregón 0.5 to no limit 25/25 hasta 2,000 si varía

Pensilvania sin límite 50/3,000 to 5,000 si generation and transmission cost

Rhode Island 2 1,650 parcial subvencionado

Carolina del Sur 0.2 20/100 TOU subvencionado

Dakota del Sur N/A N/A N/A N/A

Tennessee N/A N/A N/A N/A

Texas** 1 20 varía varía

Utah 0.1 to 20 25/2,000 costo evitado a si subvencionado

Vermont 2 250 si subvencionado

Virginia 1 10/500 si varía

Washington 0.25 100 si subvencionado

Virginia Occidental 0.1 25 si precio al por menor

Wisconsin sin límite 20 to 100 varía varía

Wyoming sin límite 25 si costo evitado

Nota: N/A = No Disponible. Lost = subvencionado a la eléctrica. * = Dependiente de la eléctrica. Retail rate (precioal por menor) = el volcado continua. Paid = pagado al cliente. TOU = Tiempo de Uso. ** = Austin Energy yes= sívaries=varía avoided cost=costo evitado[18]

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Centroamérica y América del Sur

BrasilEn 2012, la Agencia Nacional de Energía Eléctrica (Aneel) de Brasil aprobó la norma por la que se establecieron lascondiciones generales para el acceso de las instalaciones de microgeneración (de hasta 100 kW de potencia) yminigeneración distribuida (sistemas de hasta 1 MW de potencia) a los sistemas de distribución de energía eléctrica,creando un sistema de compensación de la electricidad.[19][20] En el esquema de balance neto brasileño, la energíaproducida por la instalación del consumidor será transferida en calidad de préstamo gratuito al distribuidor, a partirde ahí la unidad de consumo recibirá un crédito en energía activa que podrá ser consumido en los siguientes 36meses.[21]

PanamáEn Panamá, la medición neta está regulada en suministros dotados de pequeños sistemas de energía fotovoltaica(hasta 10 kW) desde septiembre de 2008. Los kWh producidos se pueden descontar de los consumidos durante unperiodo de un año. La medida fue aprobada mediante la resolución Nº AN No. 2060-Elec de 10 de septiembre de2008,[22] "por la cual se establece el procedimiento para la interconexión de pequeños sistemas fotovoltaicos (PSF),no mayores de diez (10) kilowatts, a las redes eléctricas de baja tensión de las empresas de distribución eléctrica."Posteriormente esta resolución se modificó, dando la posibilidad de no sólo inyectar con sistemas de energía solarsino también con pequeños sistemas eólicos. En junio de 2012 la resolución de ASEP AN No. 5399-Elec [23] amplióla potencia de los sistemas con régimen de balance neto hasta los 500 kW.

Puerto RicoEn Puerto Rico, el Programa de Medición Neta se estableció bajo la Ley Núm. 114 del 16 de agosto de 2007. DichaLey establece los criterios de elegibilidad que el cliente tiene que cumplir para participar del Programa. Además,establece la manera en que se compensará por la energía que el cliente exporte a la red de la AEE. [24]

El Reglamento para establecer el programa de medición neta se publicó posteriormente, en septiembre de 2008.[25]

Costa RicaEl mercado de la energía solar comenzó a expandirse en Costa Rica gracias al uso de medición neta a nivel nacional,y al programa de auto-generación mediante energías renovables. La compañía pública Instituto Costarricense deElectricidad (ICE), lanzó en octubre de 2010 el Plan Piloto de Generación Distribuida para Autoconsumo quepermite a los consumidores generar su propia energía gracias a los paneles solares, y luego vender el exceso decapacidad de nuevo al ente público.[26]

El SalvadorEn El Salvador se han dado pasos hacia el autoconsumo mediante balance neto. Desde 2011 las compañías eléctricasestán permitiendo la conexión en esquema de autoconsumo. Un acuerdo con la segunda distribuidora del país(Delsur SA), que cuenta con 325.000 clientes, permite que los productores de fotovoltaica que viertan su excedentede producción a la red reciban un descuento en su factura por el mismo precio del kWh pagado.[27] Se espera que afinales de 2012 o principios de 2013 se aprueben nuevos incentivos a la instalación, mediante subastas e incentivos ala generación distribuida.[28]

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GuatemalaGuatemala dispone desde 2008 de una normativa de medición neta que permite verter excedentes de generaciónfotovoltaica a la red, y que ha permitido la conexión de más de 70 kilovatios fotovoltaicos a la red.[29]

República DominicanaLa República Dominicana es otro de los países latinoamericanos que cuentan con una ley de medición neta yaimplementada, que permite a los consumidores que poseen sistemas de energía renovable vender su exceso deenergía a la red. El programa entró en vigor en julio de 2011.[26] El cliente paga al distribuidor sólo la diferencia netaentre los kWh consumidos desde la red de la distribuidora y los generados por sus propios medios. Si el clientegenera más energía de la consumida, sólo paga a la distribuidora una tarifa mínima que corresponde a la de una casacerrada sin usuarios.[30] El programa permite una capacidad máxima de interconexión de 25 kW para clientesresidenciales y 1 MW para los demás clientes.[31]

JamaicaJamaica cuenta desde mayo de 2012 con un sistema de medición neta (o "net billing") que reconoce un valor alexcedente de energía vertido a la red por un sistema solar fotovoltaico.[32] Jamaica posee los precios de electricidadal por menor más altos de la región de América Latina y el Caribe. Por ende, instalar sistemas de energía renovablepermite no sólo reducir las emisiones de CO2 de los pequeños negocios sino también reducir su coste energético ymejorar su competitividad.[26]

GranadaEn el país caribeño de Granada, existe un proyecto piloto de medición neta desarrollado por la eléctrica nacionalGrenada Electricity Services Ltd (Grenlec). El exceso de energía vertida a red por el consumidor se computa a finalde cada mes; cada kilovatio-hora vertido se remunera a unos 0,45 dólares (0,36 euros).[33]

ChileEn Chile, la generación distribuida ha sido impulsada en los últimos años con la presentación de cuatro proyectos deley que introducen la Medición Neta, referida a la capacidad de los consumidores de energía eléctrica para generar supropia energía e inyectar los excedentes a la red, utilizando para ello medios renovables.[34]

UruguayUruguay también fue uno de los primeros países de Sudamérica que ha adoptado una política de generacióndistribuida, lanzando en 2010 un programa de medición neta para la microgeneración renovable. A través de estainiciativa, los clientes que tienen equipos que generan energía para su autoconsumo pueden vender el exceso deenergía generada a la red eléctrica nacional. En sus facturas mensuales reciben un crédito que se destina a la energíaconsumida durante ese período.[26]

Balance neto 90

Asia

JapónEl actual programa de energía fotovoltaica en Japón permite que los usuarios vendan la electricidad generada porsistemas fotovoltaicos a una empresa de electricidad de la zona.

TailandiaTailandia ha aprobado la legislación de medición neta que establece procedimientos simplificados para pequeñosgeneradores de electricidad renovable para conectarse a la red eléctrica.[35]

LíbanoA finales de 2011, el Ministerio de Energía y Agua (Ministry of Energy and Water, MoEW) de Líbano lanzó elprograma 'Net Metering', por el cual los consumidores que disponen de su propio sistema de generación removable,ya sea eólico o fotovoltaico pueden formalizar un contrato con Electricité du Liban (EDL) que les permite tenerdescuentos en su factura de electricidad de acuerdo a la cantidad de energía que producen.[36][37]

Oceanía

AustraliaLas primas (feed-in tariff, abreviadamente FiT) en Australia son en realidad una medición neta, con la diferencia deque se paga mensualmente por la generación neta a un ritmo mayor que al por menor, que el Director de Campanasde Medio Ambiente Mark Wakeham ha llamado un "falso sistema de primas".[38] Un sistema de primas requiere deun medidor por separado para la energía que se inyecta en la red y paga por toda la generación local a una tasapreferencial, mientras que la medición neta requiere sólo un medidor y se paga a precio de referencia no primado.Las diferencias económicas son muy importantes.

Victoria

A partir de 2009, se les pagará a los hogares 60 centavos por cada kilovatio hora de exceso de energía vertido a lared. Esta cantidad es casi cuatro veces el precio actual al por menor de la electricidad.

Queensland

A partir de 2008, el Esquema de Bono Solar paga 44 centavos de dólar por cada kilovatio hora de exceso de energíaque se vierta a la red pública. Esto es alrededor de tres veces el precio actual de venta al por menor de la electricidad.

Referencias[1] Clemente Álvarez elpais.com (http:/ / blogs. elpais. com/ eco-lab/ 2011/ 12/

cuando-las-placas-fotovoltaicas-son-mas-baratas-que-la-red-electrica. html); 'Cuando las placas fotovoltaicas son más baratas que la redeléctrica', 15 de diciembre de 2011

[2] idae.es (http:/ / www. idae. es/ index. php/ mod. documentos/ mem. descarga?file=/ documentos_11227_PER_2011-2020_def_93c624ab.pdf), pg. 44

[3] « Boletín oficial del estado. Real Decreto 1699/2011, de 18 de noviembre, por el que se regula la conexión a red de instalaciones deproducción de energía eléctrica de pequeña potencia (http:/ / www. boe. es/ boe/ dias/ 2011/ 12/ 08/ pdfs/ BOE-A-2011-19242. pdf)»(08/12/2011).

[4] entrevista con javier-anta-presidente-de-asif (http:/ / www. epia. org/ policy/ national-policies/ spain/interview-with-the-national-pv-associations/ interview-with-javier-anta-president-of-asif. html)

[5] El Balance Neto Fotovoltaico se promulgará este trimestre, según el Ministerio de Industria (http:/ / www. suelosolar. es/ newsolares/ newsol.asp?id=7595)

[6] http:/ / www. erec. org/ fileadmin/ erec_docs/ Projcet_Documents/ RES_in_EU_and_CC/ Belgium. pdf

Balance neto 91

[7] http:/ / www. iea-pvps. org/ ar/ ar07/ 07ar_Denmark. pdf[8] Je passe aux énergies renouvelables (http:/ / bleuciel. edf. com/ projets-et-travaux/ je-passe-aux-energies-renouvelables/

decouvrir-4-solutions-48030. html#open4) (en francés)[9] Conviértase en productor de electricidad (http:/ / www. bati-depot. fr/ solaire/ photovoltaique/ electricite-solaire/

photovoltaique-connexion-reseau. html) (en francés)[10] http:/ / www. asif. org/ files/ EPIA_Perspectiva_del_Mecado_FV_Global_hasta_2013. pdf[11] http:/ / www. ungrado. com/ archives/ 1063[12] "Diario Oficial de la Federación" Contrato de Interconexión de Sistemas Fotovoltáicos (http:/ / www. anes. org/ contrato_cfe/ cifespe. pdf)

27 Junio de 2007[13] Publican resolución para contratos de interconexión de fuentes renovables (http:/ / www. global-energy. com. mx/ index.

php?option=com_content& view=article& id=151:publican-resolucion-para-contratos-de-interconexion-de-fuentes-renovables&catid=74:recientes-gas) 30 Abril de 2010

[14] eere.energy.gov (http:/ / www. eere. energy. gov/ states/ alternatives/ net_metering. cfm); State Energy Alternatives: Net Metering[15] ungrado.com (http:/ / www. ungrado. com/ archives/ 1063)[16] serviciosjfp.com (http:/ / www. serviciosjfp. com/ Canales/ otros/ 000635. htm)[17] irecusa.org (http:/ / www. irecusa. org/ index. php?id=88); Model Net Metering Rules[18] Base de datos de los incentivos estatales a las renovables y la eficiencia energética (http:/ / www. dsireusa. org/ Index. cfm?EE=0& RE=1)[19] Brasil da luz verde al balance neto en los hogares (http:/ / www. energias-renovables. com/ articulo/

brasil-da-luz-verde-al-balance-neto-20121222)[20] “Instalar gerador solar em casa já vale a pena em 13 Estados” (http:/ / www1. folha. uol. com. br/ mercado/

1099389-instalar-gerador-solar-em-casa-ja-vale-a-pena-em-13-estados. shtml)[21] Brasil: Entra en vigor el balance neto hogareño (http:/ / www. energias-renovables. com/ articulo/

entra-en-vigor-el-balance-neto-hogareno-20121222)[22] http:/ / www. asep. gob. pa/ electric/ Anexos/ ANEXO_2060_1. pdf[23] Resolución AN No. 5399-Elec Panamá, 27 de junio de 2012 (http:/ / www. asep. gob. pa/ www/ pdf/ anno_5399_elec. pdf) “Por la cual se

aprueba el Procedimiento para la Conexión de Centrales Particulares de fuentes nuevas, renovables y limpias de hasta quinientos (500)kilowatts a las redes eléctricas de media y baja tensión de las empresas de distribución eléctrica.”

[24] Conozca el programa de Medición Neta (http:/ / www. aeepr. com/ DOCS/ Folletos/ MedicionNeta. pdf) Autoridad de Energía Eléctrica dePuerto Rico

[25] Medicion Neta Completo con Firma DE y Dep Estado.pdf (http:/ / www. aeepr. com/ docs/ manuales/ Reglamento)[26] Climascopio 2012 Pequeñas y Medianas Iniciativas de Gran Impacto. Bloomberg New Energy Finance (http:/ / www5. iadb. org/ mif/

Climatescope/ 2012/ img/ content/ pdfs/ esp/ Climascopio2012-estudios-de-caso. pdf)[27] PHOTON - La revista de fotovoltaica. Agosto de 2012 p. 64 (http:/ / www. photon. info)[28] PHOTON - La revista de fotovoltaica. Septiembre de 2012 p. 14 (http:/ / www. photon. info)[29] NORMA TÉCNICA PARA LA CONEXIÓN, OPERACIÓN, CONTROL Y COMERCIALIZACIÓN DE LA GENERACIÓN

DISTRIBUIDA RENOVABLE –NTGDR- Y USUARIOS AUTOPRODUCTORES CON EXCEDENTES DE ENERGÍA, COMISIONNACIONAL DE ENERGIA ELECTRICA CNEE GUATEMALA (http:/ / www. cnee. gob. gt/ estudioselectricos/ Normas Tecnicas/ 08NTGDR. pdf)

[30] El Net Metering es una Realidad en la República Dominicana (http:/ / www. suelosolar. com/ newsolares/ newsol. asp?id=6955& idp=14)[31] Comisión Nacional de Energía, República Dominicana: Reglamento Medicion Neta (Net-Metering Rules), 7-2011 (http:/ / es. scribd. com/

doc/ 99797711/ Comision-Nacional-de-Energia-Republica-Dominicana-Reglamento-Medicion-Neta-Net-Metering-Rules-7-2011)REGLAMENTO MEDICIÓN NETA (Julio de 2011) Reglamento para establecer las condiciones para acceder al Programa de Medición Netaen la República Dominicana, en el mismo se establecen los derechos y responsabilidades que competen al Distribuidor y al Cliente.

[32] PHOTON - La revista de fotovoltaica. Septiembre de 2012 p. 15 (http:/ / www. photon. info)[33] PHOTON - La revista de fotovoltaica. Julio de 2012 p. 35 (http:/ / www. photon. info)[34] "Medición neta en Chile" por Alexis Orellana, del Area de Estudios del Grupo Editorial EDITEC. ELECTRICIDAD, la revista energética de

Chile (http:/ / www. revistaei. cl/ revistas/ index_neo. php?id=1062)[35] http:/ / www. palangthai. org/ en/ story/ 6[36] Net Metering Energy Program Launched in Lebanon (http:/ / green. opportunities. com. lb/ asp/ GreenNewsDetails. asp?id=35)[37] 2011/Presentation Mr. K. Hayek- BEF 2011.pdf Distributed Renewable Energy Generation in Lebanon and the Net‐Metering Opportunity

(http:/ / www. beirutenergyforum. com/ presentations)[38] metering.com (http:/ / www. metering. com/ node/ 12433); Las tarifas de la solar se reciben con críticas mixtas

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Enlaces externos• España podría amortizar su desarrollo fotovoltaico antes de 2020 incorporando los conceptos de autoconsumo y

medición neta (http:/ / www. elektroprofesional. com/ noticias/ detalle_noticia/ -/ asset_publisher/ O6cV/ content/espana-podria-amortizar-su-desarrollo-fotovoltaico-antes-de-2020):• Resumen ejecutivo (http:/ / www. suelosolar. es/ newsolares/ ASIF. Presentacion a los medios informe KPMG.

pdf).• Informe (http:/ / www. asif. org/ files/ 2010_KPMG_Fotovoltaico_Conclusiones_Definitivo_15Ene. pdf).

• El autoconsumo ya está aquí (http:/ / www. energias-renovables. com/ articulo/el-autoconsumo-ya-esta-aqui-20121126)

• Plataforma para el impulso de la generación distribuida y el autoconsumo energético - Autoconsumo con balanceneto e impacto socioeconómico en el período 2012-2016 (http:/ / www. consumetupropiaenergia. org/documentos/ Impacto socioeconomico del autoconsumo por balance neto 2012 - 2016. pdf)

• Autoconsumo: Cómo tramitar un proyecto (http:/ / solartradex. com/ autoconsumo-como-tramitar-un-proyecto/ )• Autoconsumo: Caso práctico (I) (http:/ / solartradex. com/ autoconsumo_caso_practico/ ) (II) (http:/ / solartradex.

com/ autoconsumo-caso-practico-ii/ ) (III) (http:/ / solartradex. com/ autoconsumo-caso-practico-iii/ ) (IV) (http:// solartradex. com/ autoconsumo-caso-practico-iv/ ) y (V) (http:/ / solartradex. com/autoconsumo-caso-practico-v/ )

• El autoconsumo energético es el futuro (http:/ / www. cincodias. com/ articulo/ opinion/autoconsumo-energetico-futuro/ 20120413cdscdiopi_5/ )

• La FV sin prima en instalaciones conectadas para autoconsumo ya es rentable (http:/ / www. energias-renovables.com/ articulo/ la-fv-ya-es-rentable-sin-prima-20121128)

• Los ingenieros industriales ‘apuestan’ por el autoconsumo de electricidad (http:/ / www. ecoticias. com/energias-renovables/ 72968/ ingenieros-industriales-apuestan-autoconsumo-electricidad)

• Un estudio confirma la gran oportunidad que el autoconsumo supone para España (http:/ / www.energias-renovables. com/ articulo/ un-estudio-confirma-la-gran-oportunidad-que-20121228)

• Un repaso al devenir fotovoltaico en España (http:/ / unef. es/ 2012/ 11/un-repaso-al-devenir-fotovoltaico-en-espana-ejecutivos/ barredo_ejecutivos_imagen/ )

• Medición Neta, Inyectar Electricidad Renovable a la Red (http:/ / www. ungrado. com/ archives/ 1063)• Medición neta: el derecho a producir la propia electricidad (http:/ / www. terra. org/

el-derecho-a-producir-la-propia-electricidad_2485. html) (Fundación Terra)

En inglés• Departamento de Energía de EE.UU: Políticas de medición neta (http:/ / www. eere. energy. gov/ greenpower/

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irec-programs/ connecting-to-the-grid/ ) (en inglés)

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Energía Solar Fotovoltaica

Panel fotovoltaico

Una instalación de paneles solares en Canterbury (New Hampshire, Estados Unidos)

Los paneles o módulos fotovoltaicos(llamados comúnmente panelessolares, aunque esta denominaciónabarca otros dispositivos) estánformados por un conjunto de celdas(células fotovoltaicas) que producenelectricidad a partir de la luz que incidesobre ellos (energía solar fotovoltaica).El parámetro estandarizado paraclasificar su potencia se denominapotencia pico, y se corresponde con lapotencia máxima que el módulo puedeentregar bajo unas condicionesestandarizadas, que son:

•• - radiación de 1000 W/m²•• - temperatura de célula de 25 °C (no temperatura ambiente).Los paneles fotovoltaicos se dividen en:•• Cristalinas

• Mono cristalinas: se componen de secciones de un único cristal de silicio (Si) (reconocibles por su formacircular u octogonal, donde los 4 lados cortos, si se puede apreciar en la imagen, se aprecia que son curvos,debido a que es una célula circular recortada).

• Poli cristalinas: cuando están formadas por pequeñas partículas cristalizadas.• Amorfas: cuando el silicio no se ha cristalizado.Su efectividad es mayor cuanto mayores son los cristales, pero también su peso, grosor y coste. El rendimiento de lasprimeras puede alcanzar el 20% mientras que el de las últimas puede no llegar al 10%, sin embargo su coste y pesoes muy inferior.El coste de los paneles fotovoltaicos se ha reducido de forma constante desde que se fabricaron las primeras célulassolares comerciales[1] y su coste medio de generación eléctrica ya es competitivo con las fuentes de energíaconvencionales en un creciente número de regiones geográficas, alcanzando la paridad de red.[2][3]

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Historia

James Van Allen (en el centro) con una réplica del propulsor que lanzó el Explorer 1 en elaño 1958.

Paneles solares para señalización en carretera.

El término fotovoltaico proviene delgriego φώς:phos, que significa “luz” yvoltaico, que proviene del campo de laelectricidad, en honor al físico italianoAlejandro Volta, (que tambiénproporciona el término voltio a launidad de medida de la diferencia depotencial en el Sistema Internacionalde medidas). El término fotovoltaico secomenzó a usar en Inglaterra desde elaño 1849.

El efecto fotovoltaico fue reconocidopor primera vez en 1839 por el físicofrancés Becquerel, pero la primeracélula solar no se construyó hasta1883. Su autor fue Charles Fritts, quienrecubrió una muestra de seleniosemiconductor con un pan de oro paraformar el empalme. Este primitivodispositivo presentaba una eficienciade sólo un 1%. En 1905 AlbertEinstein dio la explicación teórica delefecto fotoeléctrico. Russell Ohlpatentó la célula solar moderna en elaño 1946, aunque Sven Ason Berglundhabía patentado, con anterioridad, unmétodo que trataba de incrementar lacapacidad de las células fotosensibles.

La era moderna de la tecnología de potencia solar no llegó hasta el año 1954 cuando los Laboratorios Bell,descubrieron, de manera accidental, que los semiconductores de silicio dopado con ciertas impurezas, eran muysensibles a la luz.

Estos avances contribuyeron a la fabricación de la primera célula solar comercial con una conversión de la energíasolar de, aproximadamente, el 6%. La URSS lanzó su primer satélite espacial en el año 1957, y los EEUU un añodespués. En el diseño de éste se usaron células solares creadas por Peter Iles en un esfuerzo encabezado por lacompañía Hoffman Electronics.La primera nave espacial que usó paneles solares fue el satélite norteamericano Vanguard 1, lanzado en marzo de1958.[4] Este hito generó un gran interés en la producción y lanzamiento de satélites geoestacionarios para eldesarrollo de las comunicaciones, en los que la energía provendría de un dispositivo de captación de la luz solar. Fueun desarrollo crucial que estimuló la investigación por parte de algunos gobiernos y que impulsó la mejora de lospaneles solares.En 1970 la primera célula solar con heteroestructura de arseniuro de galio (GaAs) y altamente eficiente se desarrollóen la extinta URSS por Zhore Alferov y su equipo de investigación.La producción de equipos de deposición química de metales por vapores orgánicos o MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), no se desarrolló hasta los años 80 del siglo pasado, limitando la capacidad de las

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compañías en la manufactura de células solares de arseniuro de galio. La primera compañía que manufacturó panelessolares en cantidades industriales, a partir de uniones simples de GaAs, con una eficiencia de AM0 (Air Mass Zero)del 17% fue la norteamericana ASEC (Applied Solar Energy Corporation). La conexión dual de la celda se produjoen cantidades industriales por ASEC en 1989, de manera accidental, como consecuencia de un cambio del GaAssobre los sustratos de GaAs a GaAs sobre sustratos de germanio.El dopaje accidental de germanio (Ge) con GaAs como capa amortiguadora creó circuitos de voltaje abiertos,demostrando el potencial del uso de los sustratos de germanio como otros celdas. Una celda de uniones simples deGaAs llegó al 19% de eficiencia AM0 en 1993. ASEC desarrolló la primera celda de doble unión para las navesespaciales usadas en los EEUU, con una eficiencia de un 20% aproximadamente.Estas celdas no usan el germanio como segunda celda, pero usan una celda basada en GaAs con diferentes tipos dedopaje. De manera excepcional, las células de doble unión de GaAs pueden llegar a producir eficiencias AM0 delorden del 22%. Las uniones triples comienzan con eficiencias del orden del 24% en el 2000, 26% en el 2002, 28% enel 2005, y han llegado, de manera corriente al 30% en el 2007. En 2007, dos compañías norteamericanas EmcorePhotovoltaics y Spectrolab, producen el 95% de las células solares del 28% de eficiencia.

Las distintas generaciones de células fotovoltaicas

El esquema de la figura corresponde a las diferencias de energía que hay entre las bandasde valencia y las bandas de conducción en tres tipos distintos de materiales. Dicha

diferencia condiciona la conductividad eléctrica de los mismos.

Breve introducción sobre lafísica de los semiconductores

En una muestra de metal, loselectrones exteriores de sus átomos,denominados electrones de valenciapueden moverse libremente. Se diceque están deslocalizados en regionesdel espacio que ocupan toda la redcristalina, como si de una malla setratase. En términos energéticos estoquiere decir que los electrones de laúltima capa del átomo ocupan nivelesde energía altos que les permite escaparse del enlace que les une a su átomo.

El conjunto de estos niveles, muy próximos unos de otros, forman parte de la llamada banda de conducción (enadelante BC). Esta banda está formada, además, por niveles de energía vacíos y es, precisamente, la existencia deestos niveles vacíos la que permite que los electrones puedan saltar a ellos cuando se les pone en movimiento, alaplicar un campo eléctrico. Precisamente esta circunstancia permite que los metales sean conductores de laelectricidad.

Los demás electrones del átomo, con energías menores, forman la banda de valencia (BV). La distancia entre ambasbandas, en términos de energía, es nula. Ambas bandas se solapan de manera que los electrones de la BV con másenergía se encuentran, también, en la BC.En las sustancias aislantes, la BC está completamente vacía porque todos los electrones, incluidos los de la últimacapa, están ligados al átomo, tienen una energía más baja, y por lo tanto se encuentran en la banda de valencia, yademás la distancia entre las bandas (se denomina a esta distancia energética banda prohibida, o gap) es bastantegrande, con lo que les es muy difícil saltar a la BC. Como la BV está llena, los electrones no pueden moverse y nopuede haber corriente eléctrica al aplicar un voltaje entre los extremos del aislante.En los semiconductores, las bandas de valencia y conducción presentan una situación intermedia entre la que se daen un conductor y la que es normal en un aislante. La BC tiene muy pocos electrones. Esto es debido a que la

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separación que hay entre la BV y la BC no es nula, pero sí pequeña. Así se explica que los semiconductoresaumentan su conductividad con la temperatura, pues la energía térmica suministrada es suficiente para que loselectrones puedan saltar a la banda de conducción, mientras que los conductores la disminuyen, debido a que lasvibraciones de los átomos aumentan y dificultan la movilidad de los electrones.Lo interesante de los semiconductores es que su pequeña conductividad eléctrica es debida tanto a la presencia deelectrones en la BC, como a que la BV no está totalmente llena.

Las cuatro generaciones de células fotovoltaicas

Barra de silicio policristalino.

La primera generación de célulasfotovoltaicas consistían en una gransuperficie de cristal simple. Unasimple capa con unión diodo p-n,capaz de generar energía eléctrica apartir de fuentes de luz con longitudesde onda similares a las que llegan a lasuperficie de la Tierra provenientes delSol. Estas células están fabricadas,usualmente, usando un proceso dedifusión con obleas de silicio. Estaprimera generación (conocida tambiéncomo células solares basadas en oblea)son, actualmente, (2007) la tecnologíadominante en la producción comercialy constituyen, aproximadamente, el86% del mercado de células solaresterrestres.

La segunda generación de materiales fotovoltaicos se basan en el uso de depósitos epitaxiales muy delgados desemiconductores sobre obleas con concentradores. Hay dos clase de células fotovoltaicas epitaxiales: las espaciales ylas terrestres. Las células espaciales, usualmente, tienen eficiencias AM0 (Air Mass Zero) más altas (28-30%), perotienen un costo por vatio más alto. En las terrestres la película delgada se ha desarrollado usando procesos de bajocoste, pero tienen una eficiencia AM0 (7-9%), más baja, y, por razones evidentes, se cuestionan para aplicacionesespaciales.

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Célula solar monocristalina durante su fabricación

Las predicciones antes de la llegada de la tecnología depelícula delgada apuntaban a una considerablereducción de costos para células solares de películadelgada. Reducción que ya se ha producido.Actualmente (2007) hay un gran número de tecnologíasde materiales semiconductores bajo investigación parala producción en masa. Se pueden mencionar, entreestos materiales, al silicio amorfo, silicio policristalino,silicio microcristalino, telururo de cadmio y sulfuros yseleniuros de indio. Teóricamente, una ventaja de latecnología de película delgada es su masa reducida,muy apropiada para paneles sobre materiales muyligeros o flexibles. Incluso materiales de origen textil.

La llegada de películas delgadas de Ga y As para aplicaciones espaciales (denominadas células delgadas) conpotenciales de eficiencia AM0 por encima del 37% están, actualmente, en estado de desarrollo para aplicaciones deelevada potencia específica. La segunda generación de células solares constituye un pequeño segmento del mercadofotovoltaico terrestre, y aproximadamente el 90% del mercado espacial.La tercera generación de células fotovoltaicas que se están proponiendo en la actualidad (2007) son muy diferentesde los dispositivos semiconductores de las generaciones anteriores, ya que realmente no presentan la tradicionalunión p-n para separar los portadores de carga fotogenerados. Para aplicaciones espaciales, se están estudiandodispositivos de huecos cuánticos (puntos cuánticos, cuerdas cuánticas, etc.) y dispositivos que incorporan nanotubosde carbono, con un potencial de más del 45% de eficiencia AM0. Para aplicaciones terrestres, se encuentran en fasede investigación dispositivos que incluyen células fotoelectroquímicas, células solares de polímeros, células solaresde nanocristales y células solares de tintas sensibilizadas.Una hipotética cuarta generación de células solares consistiría en una tecnología fotovoltaica compuesta en las quese mezclan, conjuntamente, nanopartículas con polímeros para fabricar una capa simple multiespectral.Posteriormente, varias capas delgadas multiespectrales se podrían apilar para fabricar las células solaresmultiespectrales definitivas. Células que son más eficientes, y baratas. Basadas en esta idea, y la tecnologíamultiunión, se han usado en las misiones de Marte que ha llevado a cabo la NASA. La primera capa es la queconvierte los diferentes tipos de luz, la segunda es para la conversión de energía y la última es una capa para elespectro infrarrojo. De esta manera se convierte algo del calor en energía aprovechable. El resultado es una excelentecélula solar compuesta. La investigación de base para esta generación se está supervisando y dirigiendo por parte dela DARPA [5][6] (Defense Advanced Research Projects Agency) para determinar si esta tecnología es viable o no.Entre las compañías que se encuentran trabajando en este cuarta generación se encuentran Xsunx, KonarkaTechnologies, Inc., Nanosolar, Dyesol y Nanosys.

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Principio de funcionamiento

Principios teóricos de funcionamiento. Explicación simplificada1. Algunos de los fotones, que provienen de la radiación solar, impactan sobre la primera superficie del panel,

penetrando en este y siendo absorbidos por materiales semiconductores, tales como el silicio o el arseniuro degalio.

2. Los electrones, subpartículas atómicas que forman parte del exterior de los átomos, y que se alojan en orbitales deenergía cuantizada, son golpeados por los fotones (interaccionan) liberándose de los átomos a los que estabanoriginalmente confinados.

Esto les permite, posteriormente, circular a través del material y producir electricidad. Las cargas positivascomplementarias que se crean en los átomos que pierden los electrones, (parecidas a burbujas de carga positiva) sedenominan huecos y fluyen en el sentido opuesto al de los electrones, en el panel solar.Se ha de comentar que, así como el flujo de electrones corresponde a cargas reales, es decir, cargas que estánasociadas a desplazamiento real de masa, los huecos, en realidad, son cargas que se pueden considerar virtualespuesto que no implican desplazamiento de masa real.

Representación de la diferencia de potencial, o voltaje de corriente con respecto al tiempoen corriente continua

Un conjunto de paneles solarestransforman la energía solar (energíaen forma de radiación y que dependede la frecuencia de los fotones) en unadeterminada cantidad de corrientecontinua, también denominada DC(acrónimo del inglés Direct Current yque corresponde a un tipo de corrienteeléctrica que se describe como unmovimiento de cargas en una direccióny un sólo sentido, a través de uncircuito. Los electrones se mueven delos potenciales más bajos a los másaltos).

Opcionalmente:1. La corriente continua se lleva a un

circuito electrónico conversor(inversor) que transforma lacorriente continua en corriente alterna, (AC) (tipo de corriente disponible en el suministro eléctrico de cualquierhogar) de 120 o 240 voltios.

2.2. La potencia de AC entra en el panel eléctrico de la casa.3.3. La electricidad generada se distribuye, casi siempre, a la línea de distribución de los dispositivos de iluminación

de la casa, ya que estos no consumen excesiva energía, y son los adecuados para que funcionen correctamente conla corriente generada por el panel.

4.4. La electricidad que no se usa se puede enrutar y usar en otras instalaciones.

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Fotogeneración de portadores de cargaCuando un fotón llega a una pieza de silicio, pueden ocurrir tres acontecimientos:1.1. El fotón puede pasar a través del material de silicio sin producir ningún efecto; esto ocurre, generalmente, para

fotones de baja energía.2.2. Los fotones pueden ser reflejados al llegar a la superficie del panel, y son expulsados de este.3.3. El fotón es absorbido por el silicio, en cuyo caso puede ocurrir:

•• Generar calor•• Producir pares de electrones-huecos, si la energía del fotón incidente es más alta que la mínima necesaria para

que los electrones liberados lleguen a la banda de conducción.Nótese que si un fotón tiene un número entero de veces el salto de energía para que el electrón llegue a la banda deconducción, podría crear más de un único par electrón-hueco. No obstante, este efecto no es significativo, de manerausual, en las células solares. Este fenómeno, de múltiplos enteros, es explicable mediante la mecánica cuántica y lacuantización de la energía.Cuando se absorbe un fotón, la energía de este se comunica a un electrón de la red cristalina. Usualmente, esteelectrón está en la banda de valencia, y está fuertemente vinculado en enlaces covalentes que se forman entre losátomos colindantes. El conjunto total de los enlaces covalentes que forman la red cristalina da lugar a lo que se llamala banda de valencia. Los electrones pertenecientes a esa banda son incapaces de moverse más allá de los confines dela banda, a no ser que se les proporcione energía, y además una energía determinada. La energía que el fotón leproporciona es capaz de excitarlo y promocionarlo a la banda de conducción, que está vacía y donde puede moversecon relativa libertad, usando esa banda, para desplazarse, a través del interior del semiconductor.El enlace covalente del cual formaba parte el electrón, tiene ahora un electrón menos. Esto se conoce como hueco.La presencia de un enlace covalente perdido permite a los electrones vecinos moverse hacia el interior de ese hueco,que producirá un nuevo hueco al desplazarse el electrón de al lado, y de esta manera, y por un efecto de traslacionessucesivas, un hueco puede desplazarse a través de la red cristalina. Así pues, se puede afirmar que los fotonesabsorbidos por el semiconductor crean pares móviles de electrones-huecos.Un fotón solo necesita tener una energía más alta que la necesaria para llegar a los huecos vacíos de la banda deconducción del silicio, y así poder excitar un electrón de la banda de valencia original a dicha banda.El espectro de frecuencia solar es muy parecido al espectro del cuerpo negro cuando este se calienta a la temperaturade 6000K y, por tanto, gran cantidad de la radiación que llega a la Tierra está compuesta por fotones con energíasmás altas que la necesaria para llegar a los huecos de la banda de conducción. Ese excedente de energía quemuestran los fotones, y mucho mayor de la necesaria para la promoción de electrones a la banda de conducción, seráabsorbido por la célula solar y se manifestará en un apreciable calor (dispersado mediante vibraciones de la red,denominadas fonones) en lugar de energía eléctrica utilizable.

Separación de los portadores de cargaHay dos modos fundamentales para la separación de portadores de carga en un célula solar:1.1. movimiento de los portadores, impulsados por un campo electrostático establecido a través del dispositivo.2.2. difusión de los portadores de carga de zonas de alta concentración de portadores a zonas de baja concentración de

portadores (siguiendo un gradiente de potencial eléctrico).En las células de unión p-n, ampliamente usadas en la actualidad, el modo que predomina en la separación deportadores es por la presencia de un campo electrostático. No obstante, en células solares en las que no hay unionesp-n (típicas de la tercera generación de células solares experimentales, como células de película delgada depolímeros o de tinta sensibilizada), el campo eléctrico electrostático parece estar ausente. En este caso, el mododominante de separación es mediante la vía de la difusión de los portadores de carga.

Panel fotovoltaico 100

Generación de corriente en un placa convencional

Esquema eléctrico.

Los módulos fotovoltaicos funcionan,como se ha dejado entrever en elanterior apartado, por el efectofotoeléctrico. Cada célula fotovoltaicaestá compuesta de, al menos, dosdelgadas láminas de silicio. Unadopada con elementos con menoselectrones de valencia que el silicio,denominada P y otra con elementoscon más electrones que los átomos desilicio, denominada N.

Aquellos fotones procedentes de lafuente luminosa, que presentan energíaadecuada, inciden sobre la superficiede la capa P, y al interactuar con elmaterial liberan electrones de losátomos de silicio los cuales, enmovimiento, atraviesan la capa de semiconductor, pero no pueden volver. La capa N adquiere una diferencia depotencial respecto a la P. Si se conectan unos conductores eléctricos a ambas capas y estos, a su vez, se unen a undispositivo o elemento eléctrico consumidor de energía que, usualmente y de forma genérica se denomina carga, seiniciará una corriente eléctrica continua.

Este tipo de paneles producen electricidad en corriente continua y aunque su efectividad depende tanto de suorientación hacia el sol como de su inclinación con respecto a la horizontal, se suelen montar instalaciones depaneles con orientación e inclinación fija, por ahorros en mantenimiento. Tanto la inclinación como la orientación, alsur, se fija dependiendo de la latitud y tratando de optimizarla al máximo usando las recomendaciones de la normaISO correspondiente.

La unión p-nLa célula solar más usual está fabricada en silicio y configurada como un gran área de unión p-n. Una simplificaciónde este tipo de placas puede considerarse como una capa de silicio de tipo n directamente en contacto con una capade silicio de tipo p. En la práctica, las uniones p-n de las células solares, no están hechas de la manera anterior, másbien, se elaboran por difusión de un tipo de dopante en una de las caras de una oblea de tipo p, o viceversa.Si la pieza de silicio de tipo p es ubicada en íntimo contacto con una pieza de silicio de tipo n, tiene lugar la difusiónde electrones de la región con altas concentraciones de electrones (la cara de tipo n de la unión) hacia la región debajas concentraciones de electrones (cara tipo p de la unión).Cuando los electrones se difunden a través de la unión p-n, se recombinan con los huecos de la cara de tipo p. Sinembargo, la difusión de los portadores no continua indefinidamente. Esta separación de cargas, que la propiadifusión crea, genera un campo eléctrico provocado por el desequilibrio de las cargas parando, inmediatamente, elflujo posterior de más cargas a través de la unión.El campo eléctrico establecido a través de la creación de la unión p-n crea un diodo que permite el flujo de corrienteen un solo sentido a través de dicha unión. Los electrones pueden pasar del lado de tipo n hacia el interior del lado p,y los huecos pueden pasar del lado de tipo p hacia el lado de tipo n. Esta región donde los electrones se handifundido en la unión se llama región de agotamiento porque no contiene nada más que algunos portadores de cargamóviles. Es también conocida como la región de espacio de cargas.

Panel fotovoltaico 101

Factores de eficiencia de una célula solar

Punto de máxima potenciaUna placa o célula solar puede operar en un amplio rango de voltajes e intensidades de corriente. Esto puede lograrsevariando la resistencia de la carga, en el circuito eléctrico, por una parte, y por la otra variando la impedancia de lacélula desde el valor cero (valor de cortocircuito) a valores muy altos (circuito abierto) y se puede determinar elpunto de potencia máxima teórica, es decir, el punto que maximiza V y tiempo frente a I, o lo que es lo mismo, lacarga para la cual la célula puede entregar la máxima potencia eléctrica para un determinado nivel de radiación.El punto de potencia máxima de un dispositivo fotovoltaico varía con la iluminación incidente. Para sistemasbastante grandes se puede justificar un incremento en el precio con la inclusión de dispositivos que midan la potenciainstantánea por medida continua del voltaje y la intensidad de corriente (y de ahí la potencia transferida), y usar estainformación para ajustar, de manera dinámica, y en tiempo real, la carga para que se transfiera, siempre, la máximapotencia posible, a pesar de las variaciones de luz, que se produzcan durante el día.

Eficiencia en la conversión de energíaLa eficiencia de una célula solar ( , "eta"), es el porcentaje de potencia convertida en energía eléctrica de la luzsolar total absorbida por un panel, cuando una célula solar está conectada a un circuito eléctrico. Este término secalcula usando la relación del punto de potencia máxima, Pm, dividido entre la luz que llega a la celda irradiancia (E,en W/m²), bajo condiciones estándar (STC) y el área superficial de la célula solar (Ac en m²).

La STC especifica una temperatura de 25 °C y una irradiancia de 1000 W/m² con una masa de aire espectral de 1,5(AM 1,5). Esto corresponde a la irradiación y espectro de la luz solar incidente en un día claro sobre una superficiesolar inclinada con respecto al sol con un ángulo de 41,81º sobre la horizontal.Esta condición representa, aproximadamente, la posición del sol de mediodía en los equinoccios de primavera yotoño en los estados continentales de los EEUU con una superficie orientada directamente al sol. De esta manera,bajo estas condiciones una célula solar típica de 100 cm2, y de una eficiencia del 12%, aproximadamente, se esperaque pueda llegar a producir una potencia de 1,2 vatios.

Factor de llenadoOtro término para definir la eficacia de una célula solar es el factor de llenado o fill factor (FF), que se define comola relación entre el máximo punto de potencia dividido entre el voltaje en circuito abierto (Voc) y la corriente encortocircuito Isc:

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TONCTemperatura de Operación Nominal de la Célula, definida como la temperatura que alcanzan las células solarescuando se somete al módulo a una irradiancia de 800 W/m2 con distribución espectral AM 1,5 G, la temperaturaambiente es de 20 °C y la velocidad del viento de 1 m/s.

Potencia y costesEn un día soleado, el Sol irradia alrededor de 1 kW/m2 a la superficie de la Tierra. Considerando que los panelesfotovoltaicos actuales tienen una eficiencia típica entre el 12%-25%, esto supondría una producción aproximada deentre 120-250 W/m² en función de la eficiencia del panel fotovoltaico.Por otra parte, están produciéndose grandes avances en la tecnología fotovoltaica y ya existen panelesexperimentales con rendimientos superiores al 40%.[7]

A latitudes medias y septentrionales, teniendo en cuenta el ciclo diurno y las condiciones atmosféricas, llegan a lasuperficie terrestre 100 W/m² de media en invierno y 250 W/m² en verano. Con una eficiencia de conversión de,aproximadamente, 12%, se puede esperar obtener 12 y 30 vatios por metro cuadrado de celda fotovoltaica eninvierno y verano, respectivamente.Con los costes actuales de energía eléctrica, 0.08 $/kWh (USD), un metro cuadrado generará hasta 0.06 $/día, y unkm² generará hasta 30 MW, o 50,000 $/(km².día). Para comparar, el Sahara despoblado se extiende por 9 millones dekm², con menos nubes y un mejor ángulo solar, pudiendo generar hasta 50 MW/km², o 450 TW (teravatio) en total.El consumo de energía actual de la población terrestre está cercano a 12-13 TW en cualquier momento dado(incluyendo derivados del petróleo, carbón, energía nuclear e hidroeléctrica).

Fabricación de paneles convencionalesGeneralmente se elaboran de silicio, el elemento que es el principal componente de la sílice, el material de la arena.Actualmente, la producción mundial de células fotovoltaicas se concentra en Japón (48%), Europa (27%) y EEUU(11%). El consumo de silicio en 2004 destinado a aplicaciones fotovoltaicas ascendió a 13.000 toneladas.

Usos de las celdas fotovoltaicas solaresDeben su aparición a la industria aeroespacial, y se han convertido en el medio más fiable de suministrar energíaeléctrica a un satélite o a una sonda en las órbitas interiores del Sistema Solar. Esto es gracias a la mayor irradiaciónsolar sin el impedimento de la atmósfera y a su bajo peso.En tierra, son la fuente solar más popular en instalaciones pequeñas o en edificios, frente al método de campos deespejos heliostatos empleados en las grandes centrales solares.Junto con una pila auxiliar, se usa habitualmente en ciertas aplicaciones de poco consumo como boyas o aparatos enterritorios remotos, o simplemente cuando la conexión a una central de energía sea impracticable. Su utilización agran escala se ve restringida por su alto coste, tanto de compra como de instalación. Hasta ahora, los panelesfotovoltaicos ocupan una pequeña porción de la producción mundial de energía.Experimentalmente han sido usados para dar energía a automóviles, por ejemplo en el World solar challenge a travésde Australia. Muchos yates y vehículos terrestres los usan para cargar sus baterías lejos de la red eléctrica. Programasde incentivo a gran escala, ofreciendo recompensas financieras como la posibilidad de vender el exceso deelectricidad a la red pública, han acelerado en gran medida el avance de las instalaciones de celdas fotovoltaicassolares en España, Alemania, Japón, Estados Unidos y otros países.La experiencia en producción e instalación, los avances tecnológicos que aumentan la eficiencia de las celdassolares, las economías de escala en un mercado que crece un 40% anualmente, unido a las subidas en los precios delos combustibles fósiles, hacen que las se empiece a contemplar la fotovoltaica para producción eléctrica de base, en

Panel fotovoltaico 103

centrales conectadas a red.

Lista de aplicaciones

Paneles solares formados con módulos fotovoltaicos, Expo 2005 Aichi Japan, Japón.

•• Centrales conectadas a red.• Sistemas de autoconsumo

fotovoltaico.• Estaciones repetidoras de

microondas y de radio, incluyendoacceso a internet mediante Wimax.

• Electrificación de pueblos en áreasremotas (electrificación rural).

•• Instalaciones médicas en áreasrurales.

•• Corriente eléctrica para casas decampo.

• Sistemas de comunicaciones deemergencia.

•• Sistemas de vigilancia de datosambientales y de calidad del agua.

• Faros, boyas y balizas denavegación marítima.

• Bombeo para sistemas de riego, agua potable en áreas rurales y abrevaderos para el ganado.• Balizamiento para protección aeronáutica.• Sistemas de protección catódica.•• Sistemas de desalinización.•• Vehículos de recreo propulsados por electricidad solar captada en movimiento.•• Señalización ferroviaria.• Sistemas para cargar los acumuladores de barcos.•• Fuente de energía para naves espaciales.• Postes SOS (Teléfonos de emergencia de carretera).•• Parquímetros.• Recarga de bicicletas, scooters y otros vehículos eléctricos.

Panel de alta concentraciónFruto de un convenio de colaboración firmado por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), a través de suInstituto de Energía Solar, la empresa Guascor Fotón[8] y el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía,organismo del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio español, se ha realizado la primera instalación solar dealta concentración de silicio en explotación comercial de Europa.Se trata de una instalación solar fotovoltaica que, frente a una convencional, utiliza una extraordinaria reducción desilicio y convierte la luz solar en energía eléctrica con muy alta eficiencia. Esta tecnología surge como forma deaprovechar al máximo el potencial del recurso solar y evitar por otra parte la dependencia del silicio, cada vez másescaso y con un precio cada vez mayor debido al aumento de la demanda por parte de la industria solar.Desde los años 70 se han realizado investigaciones sobre la tecnología de concentración fotovoltaica de manera que ha mejorado su eficiencia hasta conseguir superar a la fotovoltaica tradicional. No fue hasta los años 2006-2007 que las tecnologías de concentración pasaron de estar reducidas al ámbito de la investigación y empezar a conseguir los primeros desarrollos comerciales. En 2008 el ISFOC [62] (Instituto de Sistemas Solares Fotovoltaicos de

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Concentración) puso en marcha en España una de las mayores de este tipo a nivel mundial, conectando a la red3MW de potencia. En este proyecto participaron varias empresas que utilizaban diversas tecnologías deconcentración fotovoltaica (CPV).Algunas de estas tecnologías utilizan lentes para aumentar la potencia del sol que llega a la célula. Otras concentrancon un sistema de espejos la energía del sol en células de alta eficiencia para obtener un rendimiento máximo deenergía. Algunas empresas como SolFocus [9] ya han empezado a comercializar la tecnología CPV a gran escala yestán desarrollando proyectos en Europa y EE.UU. que superan los 10MW en 2009.La tecnología de concentración fotovoltaica se dibuja como una de las opciones más eficientes en producciónenergética a menor coste para zonas de alta radiación solar como son los países mediterráneos, las zonas del sur deEE.UU, México, Australia…

Referencias[1] « Photovoltaics Power Up (http:/ / phys. iit. edu/ ~segre/ phys100/ science_2009_324_891. pdf)». Science 324 (5929):  pp. 891–2. 2009. doi:

10.1126/science.1169616 (http:/ / dx. doi. org/ 10. 1126/ science. 1169616). PMID 19443773 (http:/ / www. ncbi. nlm. nih. gov/ pubmed/19443773). .

[2] El estudio PV Grid Parity Monitor pone de manifiesto que la paridad de red fotovoltaica ya empieza a ser una realidad (http:/ / www.solarsostenible. org/ 2012/el-estudio-pv-grid-parity-monitor-pone-de-manifiesto-que-la-paridad-de-red-fotovoltaica-ya-empieza-a-ser-una-realidad/ )

[3] Cuando las placas fotovoltaicas son más baratas que la red eléctrica (http:/ / blogs. elpais. com/ eco-lab/ 2011/ 12/cuando-las-placas-fotovoltaicas-son-mas-baratas-que-la-red-electrica. html)

[4] « Vanguard I - the World's Oldest Satellite Still in Orbit (http:/ / code8200. nrl. navy. mil/ vanguard. html)» (en inglés). Consultado el 12 deagosto de 2008.

[5] http:/ / www. darpa. mil/[6][6] La Agencia para los Proyectos de Investigación Avanzada para la Defensa es la organización central para la investigación y desarrollo del

Departamento de Defensa (DoD) de EEUU[7] {{subst:en}}Michael canellos (2006) Solar cell breaks efficiency record (http:/ / news. zdnet. com/ 2100-9596_22-6141527. html), ZDNet

News [16 de enero de 2007][8] Guascor Fotón (http:/ / www. guascorfoton. com)[9] http:/ / www. solfocus. com/

Enlaces externos• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Panel fotovoltaico. Commons• Instalaciones de Concentración Fotovoltaica (http:/ / www. europapress. es/ economia/

noticia-comunicado-solfocus-finaliza-instalacion-concentrador-fotovoltaico-central-energetica-solar-3mw-isfoc-20080925200814.html)

• Serie de artículos sobre técnicas de MPPT en centrales fotovoltáicas. (http:/ / poloestable. wordpress. com/category/ mppt/ )

• Auge de los paneles fotovoltaicos para recargar los teléfonos moviles en África (http:/ / news. pv-insider. com/photovoltaics/ mobile-phones-crack-african-pv-market?utm_source=http:/ / uk. pv-insider. com/ fc_csp_pvlz/ &utm_medium=email& utm_campaign=PV+ eBrief+ 20+ Dec+ 11+ EN& utm_term=Mobile+ phones+ crack+African+ PV+ market& utm_content=196324).

Inversor fotovoltaico 105

Inversor fotovoltaicoUn inversor fotovoltaico es un convertidor que convierte la energía de corriente continua procedente del generadorfotovoltaico en corriente alterna. Éstos se subdividen en: inversores aislados e inversores conectados a la red. A díade hoy, 2010, en España, prácticamente todos los inversores que se instalan son inversores conectados a la red. Porello, en este artículo se hablará de tales inversores.Existen varias formas de clasificarlos.

Clasificación de los inversoresLos inversores se pueden clasificar de diferentes formas. De acuerdo con el número de fases se pueden distinguirentre inversores monofásicos y trifásicos. Con respecto a la configuración del sistema, se suelen distinguir entre:inversores centrales, inversores en cadena (string) e inversores modulares (AC módulos). Asimismo, con respecto alnúmero de etapas, se pueden distribuir entre los inversores de una etapa, de dos etapas y multietapas.

NormativaEn Europa, los inversores deben cumplir con dos Directivas: la Directiva de Baja Tensión y Directiva deCompatibilidad Electromagnética.

FabricantesEn España, en 2010, hay los siguientes fabricantes de inversores conectados a la red: Ingeteam, Jema, Greenpower,Zigor, Gamesa, Fagor, Power Electronics y Sepsa.

Parámetros de entradaLos inversores tienen los siguientes parámetros de entrada (en CC): Tensión de máxima de entrada (Vccmáx)Máxima tensión de entrada permitida en el inversorTensión mínima de entrada (Vccmín) Tensión máxima permitida en la entrada del inversorTensión de entrada de arranque (Vcc, arr) Tensión de entrada a la cuál el inversor empieza a verter energía a la redtensión nominal de entrada (Vcc,n) tensión de entrada especificada por el fabricante, a la cuál se refiere lainformación de la ficha técnicatensión máxima del PMP (Vpmpmáx) tensión máxima a la cuál el inversor puede transferir su potencia nominaltensión mínima del PMP (Vpmpmín) tensión mínima a la cuál el inversor puede transferir su potencia nominalcorriente máxima de entrada máxima corriente a la cuál puede funcionar el inversor. Si el inversor tiene múltiplesSPMP (seguimientos del punto de máxima potencia), Iccmáx se relaciona con cada una de las entradas individuales

Conversión fotovoltaica 106

Conversión fotovoltaicaEs un proceso por el cual la energía solar se transforma directamente en electricidad. El dispositivo o elemento quemedia en el proceso es la célula solar o célula fotovoltaica.Los sistemas fotovoltaicos permiten la transformación de la luz solar en energía eléctrica, es decir, la conversión deuna partícula luminosa con energía (fotón) en una energía electromotriz (voltaica).Cuando la energía luminosa incide en la célula fotoeléctrica, existe un desprendimiento de electrones de los átomosque comienzan a circular libremente en el material. Si medimos el voltaje existente entre los dos extremos delmaterial, observamos que existe una diferencia de potencial entre 0,5 y 0,6 voltios.

TecnologíaPero ésta cantidad de energía es insuficiente si no somos capaces de obtener mayores voltajes y corrientes quepermitan aplicaciones prácticas. Para ello, se diseñan en cada oblea cientos de diodos, los cuales son capaces desuministrar tensiones de varios voltios. Los paneles solares pueden acoplarse en forma modular, lo que permite quepuedan pasar de un sistema doméstico de generación de energía, a otro más potente para industrias o instalaciones degran consumo.Para la instalación de un sistema solar fotovoltaico, es necesario realizar un dimensionado o cálculo de lasnecesidades y confort que uno requiere. Con ello podemos calcular los vatios (W) que se necesitan en cada momentosegún la radiación del sol en cada lugar.

UsosEl elemento principal de un sistema de energía fotovoltaica es la célula fotoeléctrica. Los paneles solares estánconstituidos por cientos de éstas células, que conexionadas adecuadamente, suministran voltajes suficientes para, porejemplo, la recarga de una batería.

FabricaciónPara su construcción, de la arena común (con alto contenido en silicio) se obtiene inicialmente una barra de siliciosin estructura cristalina (amorfo), una vez separados sus dos componentes básicos, y que acoge gran cantidad deimpurezas.Mediante un proceso electrónico, que también permite eliminar las impurezas, la barra de silicio amorfo estransformada en una estructura monocristalina, la cual posee características de aislante eléctrico, al estar formada poruna red de uniones atómicas altamente estables. A continuación, con el material ausente totalmente de impurezas(una pequeña impureza lo hace inservible), es cortado en obleas (finas láminas de sólo una décima de milímetro).Las obleas, son entonces fotograbadas en celdillas con polaridades positiva y negativa; la polaridad positiva seconsigue a base de introducir lo que electrónicamente hablando se denominan huecos, es decir, impurezas que estáncompuestas por átomos que en su capa de valencia sólo tienen tres electrones (les falta uno para estar estables). Porsu parte, en la zona negativa se sigue un proceso similar al de la zona positiva, pero en éste caso las impurezas que seinyectan son átomos que en su capa de valencia tienen cinco electrones, es decir, en la estructura de cristal sobra unelectrón (sobra un electrón, por eso se dice que tiene carga negativa).El conjunto de ambos materiales (positivos y negativos) forman un diodo; éste dispositivo tiene la característica dedejar pasar la corriente eléctrica en un sentido pero en el otro no, y aunque los diodos son utilizados para rectificar lacorriente eléctrica, en éste caso, permitiendo la entrada de luz en la estructura cristalina, permitiremos que seproduzca movimiento de electrones dentro del material, por eso éste diodo es denominado “fotodiodo” o “célulafotoeléctrica”.

Almacenamiento de energía 107

Almacenamiento de energía

Embalse del Atazar, Madrid, España.

El almacenamiento de energía comprendelos métodos que tiene la humanidad paraconservar en la medida de lo posible unacierta cantidad de energía en cualquierforma, para liberarla cuando se requiera enla misma forma en que se recolectó o en otradiferente. Las formas de energía pueden serenergía potencial (gravitacional, química,elástica, etc.) o energía cinética. Muchossistemas mecánicos funcionan almacenandoenergía y consumiéndola lentamente: unejemplo es el reloj mecánico que almacenaen el muelle la energía para irconsumiéndola vía un regulador. En unordenador los condensadores existentes enun chip almacenan la energía suficiente paraque al volver a encenderse tengan la memoria de algunas de las funciones previas. Incluso los alimentos son unaforma que la naturaleza tiene de almacenar la energía procedente del Sol.

Historia

Batería recargable.

El almacenamiento de energía es un proceso complejoque se lleva haciendo por la naturaleza desde miles demillones de años - por ejemplo, la energía presente enla creación inicial del Universo ha sido puesta enlibertad en forma de estrellas como el Sol, y ahora estásiendo utilizada directamente por los seres vivos (através de la energía solar), o indirectamente (porejemplo por el aumento de los cultivos o de laconversión en electricidad en las células solares). Lossistemas de almacenamiento de energía en el usocomercial de la actualidad se traducen en términosgenerales, en sistemas de almacenamiento mecánicos,eléctricos, químicos, biológicos, nucleares y térmicos.

Como actividad útil, el almacenamiento de energía haexistido desde la prehistoria, aunque en muchos casosno explícitamente reconocido como tal. Un ejemplodeliberado de almacenamiento de energía mecánica es

el uso de troncos o rocas como medidas defensivas en las antiguas fortalezas que se iban recolectando en la cima deuna colina o pared, y por lo tanto, la energía almacenada era finalmente empleada para atacar a invasores quevinieran al radio de alcance de dichas piedras. Una aplicación más reciente es el de control de los cursos de agua queson dirigidos a los molinos de agua para el procesamiento de granos. Los sistemas complejos de embalses y presas seconstruyeron para almacenar y liberar agua (y la energía potencial que contienen) cuando sea necesario.

Almacenamiento de energía 108

El almacenamiento de energía se convirtió en un factor dominante en el desarrollo económico con la introduccióngeneralizada de electricidad y químicos combustibles refinados, como la gasolina, el queroseno y el gas natural en1800. A diferencia de otros métodos comunes de almacenamiento de energía utilizadas empleados anteriormente,como la madera o el carbón, la electricidad debe emplearse, ya que se genera y no puede ser almacenada en otra cosaque no sean dispositivos de menor escala. La electricidad se transmite por medio de un circuito cerrado, paraemplearse en cualquier propósito práctico, y no puede ser almacenada como energía eléctrica. Esto significa que loscambios de la demanda no pueden tener cabida, sin corte de los suministros, ya sea (por ejemplo, a través debrownouts o apagones) o disponer de una técnica de almacenamiento fiable, algo imposible en la actualidad.Los combustibles petroquímicos se han convertido en la forma dominante de almacenamiento de energía, tanto en lageneración eléctrica y el transporte de energía. Los combustibles petroquímicos de uso común se procesan delcarbón, la gasolina, el gasóleo, el gas natural, gas licuado de petróleo (GLP), el propano, el butano, etanol, biodiésely el hidrógeno. Todos estos productos químicos son fácilmente convertidos a energía mecánica y luego energíaquizás en eléctrica a los motores que utiliza el calor (o de otras turbinas de los motores de combustión interna, ocalderas u otros motores de combustión externa) que se utiliza para generación de energía eléctrica. Los generadoresde calor y los generadores de potencia del motor son casi universales, que van desde los pequeños motores de laproducción de sólo unos pocos kilovatios de utilidad a escala generadores con puntuaciones de hasta 800megavatios.

Métodos de almacenamiento

Electroquímicos•• Batería•• Batería de flujo•• Pila de combustible•• motores

Eléctricos

Condensadores.

La electricidad es una energía secundaria, es decir, que esresultado de la transformación de energía primaria. Unacaracterística fundamental es que esta energía no se puedealmacenar: la electricidad producida es instantáneamenteconsumida o perdida. El problema de almacenar este tipo deenergía se soluciona, de hecho, produciéndola rápidamente ensistemas autónomos (no conectados a la red). algunos ejemplosson: las pilas y baterías basadas en reacciones químicas. Estastecnologías presentan inconvenientes que limitan su uso, como porejemplo: el peso, el coste, la baja productividad y en algunos casos la peligrosidad de sus componentes (ácidos,plomo).

•• Condensador•• Almacenamiento energético magnético con superconductores

Almacenamiento de energía 109

Mecánicos•• Almacenamiento por aire comprimido•• Batería inercial•• Acumulador hidráulico•• Muelle elástico

Potenciales•• Central hidroeléctrica reversible

Térmicos

Botellas de gas comprimido.

•• Sal fundida•• Nitrógeno líquido•• Aire líquido

Referencias externas

• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobreAlmacenamiento de energía. Commons

Batería (electricidad)

Acumulador para automóvil.

Se denomina batería, batería eléctrica, acumulador eléctrico osimplemente acumulador, al dispositivo que almacena energíaeléctrica, usando procedimientos electroquímicos y que posteriormentela devuelve casi en su totalidad; este ciclo puede repetirse por undeterminado número de veces. Se trata de un generador eléctricosecundario; es decir, un generador que no puede funcionar sin que se lehaya suministrado electricidad previamente, mediante lo que sedenomina proceso de carga.

Términos

Con el término pila, en español, se denomina a los generadores deelectricidad basados en procesos químicos normalmente no reversibles,o acumuladores de energía eléctrica no recargables; mientras que batería se aplica generalmente a los dispositivoselectroquímicos semi-reversibles, o acumuladores de energía eléctrica que sí se pueden recargar[cita requerida]. Tantopila como batería son términos provenientes de los primeros tiempos de la electricidad, en los que se juntaban varioselementos o celdas: en el primer, caso uno encima de otro, "apilados", y en el segundo, adosados lateralmente, "enbatería", como se sigue haciendo actualmente, para aumentar así la magnitud de los fenómenos eléctricos y poderestudiarlos sistemáticamente.

Batería (electricidad) 110

De esta explicación se desprende que cualquiera de los dos nombres serviría para cualquier tipo, pero la costumbreha fijado la distinción, y en ese sentido, el castellano tiene una cierta ventaja sobre el inglés, que para distinguirlasdebe añadir "recargables", en su caso.El término acumulador se aplica indistintamente a uno u otro tipo, así como a los condensadores eléctricos o afuturos métodos de acumulación, siendo de este modo un término neutro capaz de englobar y describir a todos ellos.

Principios de funcionamientoEl principio de funcionamiento de un acumulador está basado esencialmente en un proceso reversible llamadoreducción-oxidación (también conocida como redox), un proceso en el cual uno de los componentes se oxida (pierdeelectrones) y el otro se reduce (gana electrones); es decir, un proceso cuyos componentes no resulten consumidos nise pierdan, sino que meramente cambian su estado de oxidación y, que a su vez pueden retornar a su estado originalen las circunstancias adecuadas. Estas circunstancias son, en el caso de los acumuladores, el cierre del circuitoexterno, durante el proceso de descarga, y la aplicación de una corriente, igualmente externa, durante la carga.Resulta que procesos de este tipo son bastante comunes, por extraño que parezca, en las relaciones entre loselementos químicos y la electricidad durante el proceso denominado electrólisis, y en los generadores voltaicos opilas. Los investigadores del siglo XIX dedicaron numerosos esfuerzos a observar y a esclarecer este fenómeno, querecibió el nombre de polarización.Un acumulador es, así, un dispositivo en el que la polarización se lleva a sus límites alcanzables, y consta, engeneral, de dos electrodos, del mismo o de distinto material, sumergidos en un electrolito.

Historia• Alessandro Volta comunica su invento de la pila a la Royal London Society, el 20 de marzo de 1800.• Johann Wilhelm Ritter construyó su acumulador eléctrico en 1803. Como muchos otros que le siguieron, era un

prototipo teórico y experimental, sin posible aplicación práctica.• John Frederic Daniell inventa en 1836 la pila Daniell, a partir de la pila de Volta para evitar la acumulación de

hidrógeno.• William Robert Grove inventa en 1844 la pila Grove, como una versión más potente de la pila Daniell. Fue muy

empleada en las redes telegráficas de Estados Unidos hasta 1860.• En 1860, Gaston Planté construyó el primer modelo de batería de plomo-ácido con pretensiones de ser un

dispositivo utilizable, lo que no era más que muy relativamente, por lo que no tuvo éxito. A finales del siglo XIX,sin embargo, la electricidad se iba convirtiendo rápidamente en artículo cotidiano, y cuando Planté volvió aexplicar públicamente las características de su acumulador, en 1879, tuvo una acogida mucho mejor, de modo quecomenzó a fabricarse y ser utilizado casi inmediatamente, iniciándose un intenso y continuado proceso dedesarrollo para perfeccionarlo y evitar sus deficiencias, proceso que dura hasta nuestros días.

Batería de ácido plomo. 12V 7.0Ah

• En 1887, Carl Gassner patentó la denominada "pila seca", ya que notiene un electrólito líquido libre, sino una pasta de yeso de París.Paralelamente, en 1887 Federico Guillermo Luis Hellesendesarrolló su propio diseño de pila seca. Se ha afirmado que eldiseño de Hellesen precedió al de Gassner. La primera pilafabricada industrialmente para el público en general surgió delmodelo de Gassner, sustituyendo el yeso de París por cartón enespiral y con los electrodos de cinc y carbono.

Batería (electricidad) 111

• En 1899, el científico sueco Waldemar Jungner, inventó el acumulador de níquel-cadmio (Ni-Cd), una bateríarecargable que tenía electrodos de níquel y cadmio en una disolución de hidróxido de potasio (potasa cáustica,KOH). Se comercializó en Suecia en 1910 y llegó a Estados Unidos en 1946. El propio Jungner experimentó parasustituir el cadmio por hierro en diferentes proporciones, trabajo que fue recogido posteriormente por ThomasAlva Edison

• Thomas Alva Edison, basándose en el trabajo de Jungner, patentó en 1903 otro tipo de acumulador con electrodosde hierro y níquel, cuyo electrolito es el hidróxido de potasio (KOH). Empezaron a comercializarse en 1908 y aúnse producen tanto los modelos originales como modelos evolucionados de otros fabricantes.

• En 1955, el ingeniero Lewis Urry, intentando encontrar una manera de aumentar la vida útil de las pilas decinc-carbono, modificó los electrodos de las alcalinas, más caras. La batería de Urry se componía de un cátodo dedióxido de manganeso y un ánodo de cinc en polvo con un electrolito alcalino. Estas pilas salieron al mercado en1959.

• La experimentación con baterías de litio comenzó en 1912 con G. N. Lewis, pero hasta la década de 1970 no secomercializaron las primeras baterías de litio. Se emplean actualmente diversas pilas con litio en el ánodo ydiferentes sustancias en el cátodo (sulfuro de hierro, dióxido de manganeso, dióxido de azufre, cloruro de tionilo,monofluoruro de carbono).

• Pese a desarrollarse la tecnología de níquel-hidrógeno en los años 1970, para satélites de comunicacionescomerciales, las primeras baterías de níquel metal hidruro (NiMH) no aparecieron en el mercado hasta 1989 en elmercado general para usos corrientes.

• En la década de 1980, el químico estadounidense John B. Goodenough dirigió un equipo de investigación deSony que produciría finalmente la batería de iones de litio, recargable y más estable de la batería de litio puro. En1996, se lanzó al mercado la batería de polímero de ion de litio, en la que su electrólito se aloja en un polímerosólido compuesto, y los electrodos y los separadores se laminan entre sí, lo que permite envolturas flexibles.

Tipos de acumuladores• Por lo que a sus tamaños y otras características externas se refiere, puede consultarse esta lista, ya que muchas de

ellas son comunes a pilas y acumuladores y están normalizadas.•• Por lo que a su naturaleza interna se refiere, se encuentran habitualmente en el comercio acumuladores de los

siguientes tipos:

Baterías de plomo-ácido

Batería de ebonita con terminales expuestos.

Está constituida por dos electrodos de plomo, de manera que, cuando elaparato está descargado, se encuentra en forma de sulfato de plomo (II)(PbSO4) incrustado en una matriz de plomo metálico en el elementometálico (Pb); el electrólito es una disolución de ácido sulfúrico. Estetipo de acumulador se sigue usando aún en muchas aplicaciones, entreellas en los automóviles. Su funcionamiento es el siguiente:

• Durante el proceso de carga inicial, el sulfato de plomo (II) sereduce a plomo metal en el polo negativo (cátodo), mientras que enel ánodo se forma óxido de plomo (IV) (PbO2). Por lo tanto, se tratade un proceso de dismutación. No se libera hidrógeno, ya que lareducción de los protones a hidrógeno elemental está cinéticamenteimpedida en la superficie de plomo, característica favorable que se

refuerza incorporando a los electrodos pequeñas cantidades de plata. El desprendimiento de hidrógeno provocaría la lenta degradación del electrodo, ayudando a que se desmoronasen mecánicamente partes del mismo,

Batería (electricidad) 112

alteraciones irreversibles que acortarían la duración del acumulador.• Durante la descarga se invierten los procesos de la carga. El óxido de plomo (IV), que ahora funciona como

cátodo, se reduce a sulfato de plomo (II), mientras que el plomo elemental se oxida en el ánodo para darigualmente sulfato de plomo (II). Los electrones intercambiados se aprovechan en forma de corriente eléctrica porun circuito externo. Se trata, por lo tanto, de una conmutación. Los procesos elementales que trascurren son lossiguientes:

PbO2 + 2 H2SO4 + 2 e– → 2 H2O + PbSO4 + SO42–

Pb + SO42– → PbSO4 + 2 e–

En la descarga baja la concentración del ácido sulfúrico, porque se crea sulfato de plomo (II) y aumenta la cantidadde agua liberada en la reacción. Como el ácido sulfúrico concentrado tiene una densidad superior a la del ácidosulfúrico diluido, la densidad del ácido puede servir de indicador para el estado de carga del dispositivo.No obstante, este proceso no se puede repetir indefinidamente, porque, cuando el sulfato de plomo (II) formacristales, ya no responden bien a los procesos indicados, con lo que se pierde la característica esencial de lareversibilidad. Se dice entonces que la batería se ha sulfatado y es necesario sustituirla por otra nueva. Las bateríasde este tipo que se venden actualmente utilizan un electrólito en pasta, que no se evapora y hace mucho más segura ycómoda su utilización.Cuando varias celdas se agrupan para formar una batería comercial, reciben el nombre de "vasos", que se conectanen serie para proporcionar un mayor voltaje. Dichos vasos se contienen dentro de una caja de polipropilenocopolímero de alta densidad con compartimientos estancos para cada celda. La tensión suministrada por una bateríade este tipo se encuentra normalizada en 12 Voltios si posee 6 elementos o vasos para vehículos ligeros y 24 Voltiospara vehículos pesados con 12 vasos. En algunos vehículos comerciales y agrícolas antiguos todavía se utilizanbaterías de 6 Voltios de 3 elementos.Ventajas:•• Bajo costo.•• Fácil fabricación.Desventajas:•• No admiten sobrecargas ni descargas profundas, viendo seriamente disminuida su vida útil.• Altamente contaminantes.•• Baja densidad de energía: 30 Wh/kg•• Peso excesivo, al estar compuesta principalmente de plomo; por esta razón su uso en automóviles eléctricos se

considera poco lógico por los técnicos electrónicos con experiencia. Su uso se restringe por esta razón aaplicaciones estacionarias, además de para automóviles, para el arranque, también como fuentes de alimentaciónininterrumpidas para equipos médicos.

Voltaje proporcionado: 2 V Densidad de energía: 30 Wh/kg

Pila alcalinaEn 1866, Georges Leclanché inventa en Francia la pila Leclanché, precursora de la pila seca (cinc-dióxido demanganeso), sistema que aún domina el mercado mundial de las baterías primarias. Las pilas alcalinas (de «altapotencia» o «larga vida») son similares a las de Leclanché, pero, en vez de cloruro de amonio, llevan cloruro de sodioo de potasio. Duran más porque el cinc no está expuesto a un ambiente ácido como el que provocan los iones deamonio en la pila convencional. Como los iones se mueven más fácilmente a través del electrolito, produce máspotencia y una corriente más estable.Su mayor costo se deriva de la dificultad de sellar las pilas contra las fugas de hidróxido. Casi todas vienenblindadas, lo que impide el derramamiento de los componentes. Sin embargo, este blindaje no tiene duraciónilimitada. Las pilas secas alcalinas son similares a las pilas secas comunes, con las excepciones siguientes:

Batería (electricidad) 113

1.1. El electrólito es básico (alcalino), porque contiene KOH.2.2. La superficie interior del recipiente de Zn es áspera; esto proporciona un área de contacto mayor.Las pilas alcalinas tienen una vida media mayor que las de las pilas secas comunes y resisten mejor el uso constante.El voltaje de una pila alcalina está cerca de 1,5 V. Durante la descarga, las reacciones en la pila seca alcalina son:• Ánodo: Zn (s) + 2 OH– (aq) → Zn(OH)2 (s) + 2 e–

• Cátodo: 2 MnO2 (s) + 2 H2O (l) + 2 e– → 2 MnO(OH) (s) + 2 OH–(aq)

• Global: Zn (s) + 2 MnO2 (s) + 2 H2O (l) → Zn(OH)2(aq) + 2 MnO(OH) (s)

El ánodo está compuesto de una pasta de cinc amalgamado con mercurio (total 1%), carbono o grafito.Se utilizan para aparatos complejos y de elevado consumo energético. En sus versiones de 1,5 voltios, 6 voltios y 12voltios se emplean, por ejemplo, en mandos a distancia (control remoto) y alarmas.

Baterías de níquel-hierro (Ni-Fe)

Thomas A. Edison con su batería de níquel-hierro

También denominada de ferroníquel. Fue descubierta por WaldemarJungner en 1899, posteriormente desarrollada por Thomas Alva Edisony patentada en 1903. En el diseño original de Edison el cátodo estabacompuesto por hileras de finos tubos formados por laminas enrolladasde acero niquelado, estos tubos están rellenos de hidróxido de níquel uoxi-hidróxido de níquel (NiOOH). El ánodo se componía de cajasperforadas delgadas de acero niquelado que contienen polvo de óxidoferroso (FeO). El electrólito es alcalino, una disolución de un 20% depotasa cáustica (KOH) en agua destilada. Los electrodos no sedisuelven en el electrolito, las reacciones de carga/descarga soncompletamente reversibles y la formación de cristales de hierropreserva los electrodos por lo cual no se produce efecto memoria loque confiere a esta batería gran duración.[1] Las reacciones de carga ydescarga son las siguientes:

• En el cátodo: 2 NiOOH + 2 H2O + 2 e– ↔ 2 Ni(OH)2 + 2 OH–

• En el ánodo: Fe + 2 OH– ↔ Fe(OH)2 + 2 e–

(Descarga se lee de izquierda a derecha y carga de derecha a izquierda.)[2]

Ventajas:•• Bajo costo.•• Fácil fabricación.•• Admite sobrecargas, repetidas descargas totales e incluso cortocircuitos sin pérdida significativa de capacidad.•• No es contaminante, no contiene metales pesados y el electrolito diluido se puede usar en aplicaciones agrícolas.• Muy larga vida útil, algunos fabricantes hablan de más de 100 años de esperanza de vida en los electrodos y 1000

ciclos de descarga 100% en el electrolito.[3] El electrolito se debe cambiar cada 20 años según instrucciones deuso redactadas por el propio Edison.[4]

•• Compuesta de elementos abundantes en la corteza de la tierra (hierro, níquel, potasio)•• Funciona en un mayor rango de temperaturas, entre -40ºC y 46ºCDesventajas:• Solo posee una eficiencia del 65%.[cita requerida]

Características:•• Voltaje proporcionado: 1,2 ~ 1,4 V•• Densidad de energía: 40 Wh/Kg

Batería (electricidad) 114

•• Energía/volumen: 30 Wh/l•• Potencia/peso: 100 W/kg

Baterías alcalinas de manganesoCon un contenido de mercurio que ronda el 0,1% de su peso total, es una versión mejorada de la pila alcalina, en laque se ha sustituido el conductor iónico cloruro de amonio por hidróxido de potasio (de ahí su nombre de alcalina).El recipiente de la pila es de acero, y la disposición del cinc y del óxido de manganeso (IV) (o dióxido demanganeso) es la contraria, situándose el cinc, ahora en polvo, en el centro. La cantidad de mercurio empleada pararegularizar la descarga es mayor. Esto le confiere mayor duración, más constancia en el tiempo y mejor rendimiento.Por el contrario, su precio es más elevado. También suministra una fuerza electromotriz de 1,5 V. Se utiliza enaparatos de mayor consumo como: grabadoras portátiles, juguetes con motor, flashes electrónicos.El ánodo es de cinc amalgamado y el cátodo es un material polarizador compuesto con base en dióxido demanganeso, óxido de mercurio (II) mezclado íntimamente con grafito, y en casos raros, óxido de plata Ag2O (estosdos últimos son muy costosos, peligrosos y tóxicos), a fin de reducir su resistividad eléctrica. El electrolito es unasolución de hidróxido potásico (KOH), el cual presenta una resistencia interna bajísima, lo que permite que no setengan descargas internas y la energía pueda ser acumulada durante mucho tiempo. Este electrolito, en las pilascomerciales se endurece con gelatinas o derivados de la celulosa.Este tipo de pila se fabrica en dos formas. En una, el ánodo consta de una tira de cinc corrugada, devanada en espiralde 0.051 a 0.13 mm de espesor, que se amalgama después de armarla. Hay dos tiras de papel absorbente resistente alos álcalis interdevanadas con la tira de papel de cinc, de modo que el cinc sobresalga por la parte superior y el papelpor la parte inferior. El ánodo está aislado de la caja metálica con un manguito de poliestireno. La parte superior dela pila es de cobre y hace contacto con la tira de cinc para formar la terminal negativa de la pila. La pila está selladacon un ojillo o anillo aislante hecho de neopreno. La envoltura de la pila es químicamente inerte a los ingredientes yforma el electrodo positivo.Alcalinas•• Cinc 14% (ánodo) Juguetes, tocacintas, cámaras fotográficas, grabadoras•• Dióxido de Manganeso 22% (cátodo)•• Carbón: 2%•• Mercurio: 0,5 a 1% (ánodo)•• Hidróxido de Potasio (electrolito)•• Plástico y lámina 42%Contiene un compuesto alcalino, llamado Hidróxido de Potasio. Su duración es seis veces mayor que la de la pila decinc-carbono. Está compuesta por dióxido de manganeso, MnO2, hidróxido de potasio (KOH), pasta de cinc (Zn),amalgamada con mercurio (Hg, en total 1%), carbón o grafito (C). Según la Directiva Europea del 18 de marzo de1991, este tipo de pilas no pueden superar la cantidad de 0,025% de mercurio.Este tipo de baterías presenta algunas desventajas:•• Una pila alcalina puede contaminar 175.000 litros de agua, que llega a ser el consumo promedio de agua de toda

la vida de seis personas.•• Una pila común, también llamada de cinc-carbono, puede contaminar 3.000 litros de agua.• Cinc, manganeso (Mn), bismuto (Bi), cobre (Cu) y plata (Ag): Son sustancias tóxicas, que producen diversas

alteraciones en la salud humana. El cinc, manganeso y cobre son esenciales para la vida, en cantidades mínimas, ytóxicos en altas dosis. El bismuto y la plata no son esenciales para la vida.

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Baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd)Utilizan un cátodo de hidróxido de níquel y un ánodo de un compuesto de cadmio. El electrolito es de hidróxido depotasio. Esta configuración de materiales permite recargar la batería una vez está agotada, para su reutilización. Sinembargo, su densidad de energía es de tan sólo 50 Wh/kg, lo que hace que tengan poca capacidad. Admitensobrecargas, se pueden seguir cargando cuando ya no admiten más carga, aunque no la almacena. Admiten un granrango de temperaturas de funcionamiento.•• Voltaje proporcionado: 1,2 V•• Densidad de energía: 50 Wh/Kg•• Capacidad usual: 0,5 a 1,0 A (en pilas tipo AA)•• Efecto memoria: muy alto• Balocchi, Emilio (1996). Química General (3º edición). pp. 664.

Baterías de níquel-hidruro metálico (Ni-MH)Utilizan un ánodo de hidróxido de níquel y un cátodo de una aleación de hidruro metálico. Este tipo de baterías seencuentran menos afectadas por el llamado efecto memoria. No admiten bien el frío extremo, reduciendodrásticamente la potencia eficaz que puede entregar.•• Voltaje proporcionado: 1,2 V•• Densidad de energía: 80 Wh/Kg•• Capacidad usual: 0,5 a 2,8 A (en pilas tipo AA)•• Efecto memoria: bajo

Baterías de iones de litio (Li-ion)Las baterías de iones de litio (Li-ion) utilizan un ánodo de grafito y un cátodo de óxido de cobalto, trifilina(LiFePO4) u óxido de manganeso. Su desarrollo es más reciente, y permite llegar a altas densidades de capacidad.No admiten descargas y sufren mucho cuando estas suceden; por lo que suelen llevar acoplada circuitería adicionalpara conocer el estado de la batería, y evitar así tanto la carga excesiva, como la descarga completa. Apenas sufren elefecto memoria y pueden cargarse sin necesidad de estar descargadas completamente, sin reducción de su vida útil.No admiten bien los cambios de temperatura.•• Voltaje proporcionado:

•• A Plena carga: entre 4,2 V y 4,3 V dependiendo del fabricante•• A carga nominal: entre 3,6 V y 3,7 V dependiendo del fabricante•• A baja carga: entre 2,65 V y 2,75 V dependiendo del fabricante (este valor no es un límite, se recomienda)

•• Densidad de energía: 115 Wh/Kg•• Capacidad usual: 1,5 a 2,8 A (en pilas tipo AA)•• Efecto memoria: muy bajo

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Baterías de polímero de litio (LiPo)Son una variación de las baterías de iones de litio (Li-ion). Sus características son muy similares, pero permiten unamayor densidad de energía, así como una tasa de descarga bastante superior. Estas baterías tienen un tamaño másreducido respecto a las de otros componentes. Su tamaño y peso las hace muy útiles para equipos pequeños querequieran potencia y duración, como manos libres bluetooth.

Lithium polymer battery (11.1 volts)

Las baterías LiPo se venden generalmente de 1S a 4S lo que significa:Li-PO 1S: una celda, 3,7 V.Li-PO 2S: dos celdas, 7,4 V.Li-PO 3S: tres celdas, 11,1 V.Li-PO 4S: cuatro celdas, 14,8 V.Cada celda tiene un voltaje nominal de 3,7 V, Voltaje máximo 4,2 ymínimo 3,0. Este último debe respetarse rigurosamente ya que la pilase daña irreparablemente a voltajes menores a 3 volts. Se suele establecer la siguiente nomenclatura XSYP quesignifica X celdas en serie, e Y en paralelo. Por ejemplo 3s2p son 2 baterías en paralelo, donde cada una tiene 3celdas o células. Esta configuración se consigue conectando ambas baterías con un cable paralelo.

Pilas de combustibleLa pila de combustible no se trata de un acumulador propiamente dicho, aunque convierte energía química enenergía eléctrica y es recargable. Funciona con hidrógeno (Se usan otros combustibles como el metano o el metanolpara obtener el hidrógeno).

Condensador de alta capacidadAunque los condensadores de alta capacidad no sean acumuladores electroquímicos en sentido estricto, en laactualidad se están consiguiendo capacidades lo suficientemente grandes (varios faradios, F) como para que se lospueda utilizar como baterías cuando las potencias a suministrar sean pequeñas, en relación a su capacidad dealmacenamiento de energía.Por ello se usan como batería en algunos relojes de pulsera que recogen la energía en forma de luz a través de célulasfotovoltaicas, o mediante un pequeño generador accionado mecánicamente por el muelle de la cuerda del reloj.Aunque funcionan como acumuladores se les suele llamar "condensadores", ya que condensan o almacenan lacorriente eléctrica aunque ésta fluctúe en el circuito.

Características

VoltajeEs el trabajo w requerido para transferir una cantidad de carga q a traves de una sección transversal de un elemento(el conductor o cable) contra la fuerza eléctrica que producen las otras cargas del conductor. La unidad de voltaje esel volt

V= voltaje W= trabajo q= carga t= tiempo

Simplificando mucho el voltaje es como la altura de una cascada de agua, mientras más alta la cascada mayor sera suhabilidad para mover una Noria. Una cascada de agua de altura pequeña moverá poco la rueda, hará poco trabajo.Una cascada de gran altura moverá mucho la rueda, hará gran trabajo. Entonces si queremos hacer más trabajonecesitamos una pila de voltaje superior. Por ejemplo en autos radio controlados mientras mas voltaje tenga labatería mayor sera la velocidad con que se mueva el automóvil.

Batería (electricidad) 117

CorrienteEs la tasa de cambio neta de la carga q (medido en coulombs) transferida a través de una sección transversal de unconductor. Un colomb es una cantidad grande de electrones, por lo tanto la corriente es cuantos electrones pasan en 1segundo(u otra unidad de tiempo) por una sección transversal.

I= corriente q= carga t= tiempo

Siguiendo la analogía anterior la corriente es como el agua de una cascada que se desplaza y que mueve la noria. Enmotores de corriente continua mientras mayor es la corriente más torque se puede realizar con el motor. Siendosimplista más fuerza podrá hacer dicho motor. En las pilas recargables suele especificarse una medida que tienerelación con la corriente que son los mah (miliamper hora)Un miliamper hora es la corriente en miliamper que puede entregar la pila durante 1 hora. Entre una batería o pila de1200 mah y otra de 2200 mah la segunda durará más tiempo porque tiene "más agua en su interior". En cualquierequipo eléctrico podemos colocar cualquier pila con cualquier mah ya que influye en la duración.

constante de carga/descarga CC es una constante creada por los fabricantes que depende los mah especificados en la batería y que se usa parapoder señalar más fácilmente a cuantos amperes se debe cargar o descargar la batería sin que ésta sufra daños. Secalcula como sigue:

C= constante de carga o descarga X= numero de la mah de la bateria

Por ejemplo una Lipo de 1200 mah C = 1200/1000 = 1.2Luego el fabricante suele colocar NO carge la batería a más de 1C, entonces 1*1.2= 1.2 Despues cargaremos lasLipos a 1.2 ATambién señala NO descargue la batería a mas de 7C, entonces 7*C = 7*1.2 = 8.4 Entonces descargamos las Liposcomo máximo a 8.4 A C es la capacidad de carga o descarga de la batería.En el mercado las pilas LiPo vienen rotuladas con 20C o similares, este número indica la máxima capacidad dedescarga y se destaca en los rotulos porque para radioaficionados que compiten en carreras de auto o aviones,importa mucho cuanto tiempo se demora en descargar la batería. Así al hacer la compra de LiPos las más caras sonlas de mayor C, para 2 baterías iguales en número de mah. Fijemoslo en 1200 mah. La de 40C será más cara que lade 20C porque el usuario se demorará menos al descargar la de 20C.

Efecto memoriaEs un efecto en el que en cada recarga se limita el voltaje o la capacidad (a causa de un tiempo largo, una altatemperatura, o una corriente elevada), reduciendo la capacidad de almacenar energía, al crearse cristales en elinterior de la batería.

Parámetros de un acumulador• La tensión o potencial (en voltios) es el primer parámetro a considerar, pues es el que suele determinar si el

acumulador conviene al uso a que se le destina. Viene fijado por el potencial de reducción del par redox utilizado;suele estar entre 1 V y 4 V por elemento.

• La capacidad de carga que puede Almacenar el elemento o capacidad del acumulador, se mide en amperios-hora(Ah) y es el segundo parámetro a considerar. Especial importancia tiene en algunos casos la intensidad decorriente máxima obtenible, medida en amperios (A); p. ej., los motores de arranque de los automóviles exigenesfuerzos muy grandes de la batería cuando se ponen en funcionamiento (centenas de A), pero actúan durantepoco tiempo.

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• La capacidad eléctrica se mide en la práctica por referencia a los tiempos de carga y de descarga en A. La unidadSI es el culombio (C)

C = A x s = A x h/3600 => Ah = 3600 C.• La energía que puede suministrar una batería depende de su capacidad y de su voltaje, se mide habitualmente en

Wh (vatios-hora); la unidad SI es el julio.J = W*s = W*h/3600 => Wh = 3600 J; J = 0,278 mWh Como W = A*V => Wh = Ah*V (La energía se obtienemultiplicando la capacidad por el voltaje).Téngase en cuenta, sin embargo, que, cuando le den indicaciones en el cuerpo de las baterías o en sus envases, como"Cárguese a 120 mA durante 12 horas", el producto resultante excederá la capacidad del acumulador, el exceso de"carga" se disipa dentro de la batería en forma de calor a causa de su "resistencia interna". Si la capacidad delacumulador fuesen 1200 mAh y se le aplicara una corriente de carga de 120 mA durante 12 horas. 120*12 = 1440mAh, por lo que 240 mAh será la carga convertida en calor dentro de la batería y 1200 mAh la efectivamentealmacenada en ella. Para calcular la energía perdida bastaría multiplicar los 240 mAh de "exceso" de carga por latensión de carga.

1 Ah = 3600 C1 C = 1 Ah/3600 = 0,278 mAh.1 Wh = 3600 J

• La resistencia de las baterías es muy inferior a la de las pilas, lo que les permite suministrar cargas mucho másintensas que las de éstas, sobre todo de forma transitoria. Por ejemplo, la resistencia interna de una batería deplomo-ácido es de 0,006 ohm, y la de otra de Ni-Cd, de 0,009 ohm.

•• Otra de las características importantes de una batería es su masa o su peso, y la relación entre ella y la capacidadeléctrica (Ah/kg) o la energía (Wh/kg) que puede restituir. En algunos casos puede ser también importante elvolumen que ocupe (Ah/m3) o (Ah/litro).

•• El rendimiento es la relación porcentual entre la energía eléctrica recibida en el proceso de carga y la que elacumulador entrega durante la descarga. La batería de plomo-ácido tiene un rendimiento de más del 90%. lasbaterías Ni-CD un 83%

Tabla comparativa de los diferentes tipos de acumulador

Tipo Energía/ peso Tensión por elemento (V) Duración(número de recargas)

Tiempo de carga Auto-descargapor mes (% del total)

Plomo 30-40 Wh/kg 2 V 1000 8-16h 5 %

Ni-Fe 30-55 Wh/kg 1,2 V + de 10.000 4-8h 10 %

Ni-Cd 48-80 Wh/kg 1,25 V 500 10-14h * 30%

Ni-Mh 60-120 Wh/kg 1,25 V 1000 2h-4h * 20 %

Li-ion 110-160 Wh/kg 3,16 V 4000 2h-4h 25 %

Li-Po 100-130 Wh/kg 3,7 V 5000 1h-1,5h 10%

* Las baterías de Níquel se pueden cargar hasta en 30 minutos, con cargas rápidas, pero disminuye su vida, y secalientan en exceso, siendo las únicas que admiten este tipo de cargas.

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Las baterías como contaminantesComo se ha visto, la mayoría de baterías contienen metales pesados y compuestos químicos, muchos de ellosperjudiciales para el medio ambiente. En la mayoría de los países no está permitido tirarlas a la basura y esobligatorio llevarlas a un centro de reciclado. También, la mayoría de los proveedores y tiendas especializadas sehacen cargo de las baterías gastadas. Es muy importante cumplir con estas medidas de precaución.• La liberación del mercurio contenido en pilas ha ocurrido a consecuencia del uso de tres tipos de pilas: las de

óxido de mercurio, las de C-Zn y las alcalinas. En el primer tipo, el contenido de dicho metal es del 33%, y seusaron tanto en el modelo de botón como en otros tamaños, a partir de 1955. Teóricamente, se dejaron de produciren 1995, aunque hay fuentes de información que indican que dicho proceso continúa en Asia y se distribuyen enel mercado internacional.

Para el segundo y tercer tipo de pilas, se sabe que durante varias décadas, antes de 1990, se les agregaba mercurio(entre 0,5 a 1,2%) para optimizar su funcionamiento, siendo las alcalinas las de mayor contenido; también el carbónque contienen algunas veces está contaminado con este metal de manera natural.En 1999, el INE de México solicitó un análisis de muestras de tres marcas diferentes de pilas del tipo AA, deconsumo normal en México, de las cuales dos eran de procedencia asiática (de C-Zn) y una alcalina de procedenciaeuropea. Los resultados fueron los siguientes: para las de procedencia asiática, los valores obtenidos fueron de 0,18mg/kg y de 6,42 mg/kg; en cuanto a la de procedencia europea el resultado fue de 0,66 mg/kg; dichas cantidades,equivalentes a partes por millón, no rebasan los límites de 0,025% establecidos en el Protocolo sobre metalespesados adoptado en 1998 en Aarhus, Dinamarca, por los países miembros de la Comisión Económica para Europade las Naciones Unidas (UNECE).El muestreo anterior fue un hecho aislado y sería conveniente en un futuro seguir analizando el contenido demercurio en el mayor número de marcas posibles. En México, otras fuentes de mercurio la constituyen la industriade cloro/sosa, que lo utiliza en su proceso; también productos como termómetros, varios tipos de interruptores ylámparas fluorescentes. Según información oficial ya no se extrae mercurio en México, aunque se dispone de datossobre importación por un monto de 130 toneladas en los últimos tres años. El mercurio es un contaminante local yglobal por excelencia. La química ambiental correspondiente a este metal tóxico es muy compleja, dadas suspropiedades; se evapora a temperatura ambiente y sus átomos viajan lejos; al ser depositado en los cuerpos de aguase transforma en mercurio orgánico (metil-mercurio) por mecanismos aeróbicos o anaeróbicos; es así como secontaminan, entre otros, los pescados y mariscos. Otra forma de intoxicación por mercurio es la inhalación de losvapores emitidos por el mercurio en su forma metálica en ambientes cerrados. El metil-mercurio puede atravesar laplacenta, acumularse, y provocar daño en el cerebro y en los tejidos de los neonatos, quienes son especialmentesensibles a esta sustancia. También puede existir exposición al mercurio a través de la leche materna; en este caso,los efectos pueden provocar problemas de desarrollo, retrasos en el andar, en el habla o mentales, falta decoordinación, ceguera y convulsiones. En adultos, la exposición constante, a través de la ingesta de alimentoscontaminados, pescados por lo general, puede provocar cambios de personalidad, pérdida de visión, memoria ocoordinación, sordera o problemas en los riñones y pulmones. La Agencia Internacional para la Investigación sobreel Cáncer (IARC, por sus siglas en inglés) de la Organización Mundial de la Salud (OMS), considera almetil-mercurio y sus compuestos como posiblemente carcinogénico en seres humanos (Grupo 2B). Elmetil-mercurio, que es la forma más tóxica, se acumula en los tejidos de los peces; los especímenes de mayor tamañoy de mayor edad tienden a concentrar niveles de mercurio más altos.• Manganeso, dado que los tipos de pila más consumidos son alcalinas y C-Zn (aproximadamente el 76% del

consumo total de pilas y baterías), el óxido de manganeso contenido en ellas es el contaminante que en mayorvolumen se ha liberado al medio ambiente en las últimas cuatro décadas, lo que representa aproximadamente145,917 toneladas (cuadro 10). Respecto de los efectos adversos ocasionados en la salud humana por estasustancia, diversos estudios sugieren efectos neurológicos serios por exposición oral al manganeso.

Batería (electricidad) 120

Por ejemplo, un estudio hecho por la OMS reporta que en 1981 se notificó una intoxicación en una comunidad deJapón, debida a que cerca de un pozo de agua se enterraron aproximadamente 400 piezas de pilas a una distanciaaproximada de dos metros, lo cual provocó 16 casos de envenenamiento; tres fueron fatales (incluyendo un suicidio).Los niveles de manganeso detectados en el agua de ese pozo fueron de 14 miligramos por litro, mientras que en otrosdos pozos los niveles alcanzaron 8 y 11 miligramos por litro. Los sujetos de la comunidad exhibieron desórdenes detipo psicológico y neurológico asociados a la intoxicación.

Referencias[1] Pruebas de laboratorio para validar la durabilidad de las células de Ni-Fe (http:/ / www. nickel-iron-battery. com/

nickel-iron-cycle-testing-1995. pdf)[2] Electroquímica de la celula de Edison (Ni-Fe) (http:/ / www. uni-regensburg. de/ Fakultaeten/ nat_Fak_IV/ Organische_Chemie/ Didaktik/

Keusch/ chembox_edison-e. htm)[3] Especificaciones sobre baterías de níquel-hierro de fabricante estadounidense (http:/ / www. zappworks. com/ battery_specs. htm)[4] Guía de mantenimiento de baterías de níquel-hierro editada por Thomas A. Edison en 1914 (http:/ / www. nickel-iron-battery. com/

edison_brochure. pdf)

Enlaces externos• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre baterías. Commons• (http:/ / www. nickel-iron-battery. com/ ) Información sobre baterías de hierro-níquel.• (http:/ / www. lizardfire. com/ hydroxy/ The_Edison_Alkaline_Storage_Battery. pdf) Libro de 1924 escaneado

que relata e ilustra con fotografías todo el proceso industrial de fabricación en la factoría de baterías original deEdison.

• (http:/ / www. batteryplex. com/ sheets/ Bateriaselectrico. pdf)• Comprobación del estado de carga de la batería PDF (http:/ / www. elektron. org/ bateria. pdf)• Sony crea baterías que funcionan con azúcar (http:/ / www. lanacion. com. ar/ nota. asp?nota_id=937535)• Desarrollan una bateria para teléfonos móviles que se alimenta de azúcar (http:/ / www. tendencias21. net/

Desarrollan-una-batería-para-telefonos-moviles-que-se-alimenta-de-azucar_a1510. html)• Cargador de baterías "NO recargables", en inglés (http:/ / www. i-hacked. com/ index. php?option=content&

task=view& id=207)• Historia de la batería eléctrica, en inglés (http:/ / inventors. about. com/ library/ inventors/ blbattery. htm)

Batería recargable 121

Batería recargable

Batería de ácido plomo. 12V 7.0 Ah

Batería recargable de polímero de litio para teléfonomóvil de Nokia.

Pila recargable de níquel e hidruro demetal (NiMH) marca Energizer

tamaño AA, de 2500 mA·h (1.2 V,2 W·h.

Una pila o batería recargable (también llamada acumulador) esun grupo de una o más celdas electroquímicas secundarias.

El nombre

En castellano ha venido siendo costumbre llamarla batería,mientras que al dispositivo no recargable, se ha venido llamandopila. Tanto pila como batería son términos provenientes de losprimeros tiempos del estudio de la electricidad, cuando se juntabanvarios elementos o celdas —en el primer caso uno encima de otro,"apilados", y en el segundo adosados lateralmente, "en batería"—como se sigue haciendo actualmente, para así aumentar lamagnitud de los fenómenos eléctricos y poder estudiarlossistemáticamente. De esta explicación se desprende que cualquierade los dos nombres serviría para cualquier tipo, pero la costumbreha fijado la distinción.

Funcionamiento

Las baterías recargables usan reacciones electroquímicas que soneléctricamente reversibles, es decir:

•• Cuando la reacción transcurre en un sentido, se agotan losmateriales de la pila mientras se genera una corriente eléctrica.

•• Para que la reacción transcurra en sentido inverso, es necesariauna corriente eléctrica para regenerar los materialesconsumidos.

Las baterías recargables vienen en diferentes tamaños y empleandiferentes combinaciones de productos químicos. Las celdassecundarias ("batería recargable") utilizadas con más frecuenciason las de plomo-ácido, la de níquel-cadmio (NiCd), la deníquel-metal hidruro (NiMH), la de iones de litio (Li-ion), y la depolímero de iones de litio (polímero de Li-ion).

Las baterías recargables pueden ofrecer beneficios económicos yambientales en comparación con las pilas desechables. Algunostipos de baterías recargables están disponibles en los mismostamaños que los tipos desechables. Aunque las pilas recargablestienen un mayor costo inicial, pueden ser recargadas muchasveces. La selección adecuada de una batería recargable puedereducir los materiales tóxicos desechados en los vertederos, frentea una serie equivalente de pilas de un sólo uso. Por ejemplo, losfabricantes de baterías o pilas recargables de NiMH proclaman unavida de servicio de 100-1000 ciclos de carga/descarga para sus baterías.

Batería recargable 122

Banco de baterías para un sistema dealimentación ininterrumpida en un centro de

datos.

Usos y aplicaciones

Actualmente se utilizan baterías recargables para aplicaciones talescomo motores de arranque de automóviles, dispositivos portátiles deconsumo, vehículos ligeros (como sillas de ruedas motorizadas, carrosde golf, bicicletas eléctricas y carretillas elevadoras eléctricas),herramientas y sistemas de alimentación ininterrumpida. También ennuevas aplicaciones como para vehículos eléctricos híbridos yvehículos eléctricos están impulsando la tecnología para reducir costos,reducir el peso y aumentar de la vida útil.[1]

A diferencia de las pilas no recargables (celdas primarias), las bateríasrecargables tienen que ser cargadas antes de su primer uso. Lanecesidad de cargar las pilas recargables antes de su uso disuade a losposibles compradores que quieran usar las pilas inmediatamente. Sinembargo, las nuevas baterías de baja auto descarga permiten a losusuarios comprar una batería recargable que ya tienen cerca del 70% de su capacidad nominal, permitiendo a losconsumidores utilizar las baterías inmediatamente y regenerarlas (recargarlas) más tarde hasta el 100% de sucapacidad.

Hay aplicaciones de almacenamiento de energía en red que emplean baterías recargables industriales para nivelaciónde carga, almacenando la energía eléctrica durante períodos de carga máxima para su posterior uso, y paraaprovechamiento de energías renovables, tales como el almacenamiento de energía generada a partir de panelesfotovoltaicos durante el día para ser utilizada durante la noche. Al cargar las baterías durante los períodos de bajademanda y devolver la energía a la red durante los períodos de alta demanda eléctrica, la nivelación de carga ayuda aeliminar la necesidad de costosas plantas de energía en horas punta y ayuda a amortizar el costo de los generadoresdurante las horas de más funcionamiento.

La Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos de Estados Unidos ha estimado que la demanda de pilasrecargables en EE.UU. está creciendo dos veces más deprisa que la demanda de las no-recargables (desechables).[2]

Carga y descargaInformación adicional: Cargador de bateríaDurante la carga, el material activo del electrodo positivo se oxida, liberando electrones, y el material del electrodonegativo es reducido, captando dichos electrones. Estos electrones constituyen el flujo de corriente eléctrica queatraviesa el circuito externo. El electrolito puede servir como un simple medio de transporte para el flujo de ionesentre los electrodos, como en el caso de la batería de iones de litio y la batería de níquel-cadmio, o puede ser unparticipante activo en la reacción electroquímica, como en la batería de plomo-ácido.

Batería recargable 123

Diagrama de la carga de una batería de celdassecundarias.

Cargador de baterías.

Un cargador solar de baterías recargables tipoAA.

La energía utilizada para cargar las baterías recargables en su mayoríaproviene de corriente alterna de la red eléctrica, utilizando unadaptador (cargador). La mayoría de los cargadores de baterías puedentardar varias horas para cargar una batería. La mayoría de las bateríaspueden ser cargadas en mucho menos tiempo de lo que emplean loscargadores de baterías más comunes y simples. Duracell y Rayovacahora venden cargadores que pueden regenerar o recargar baterías deNiMH tamaño AA y AAA en sólo 15 minutos; Energizer vendecargadores que pueden recargar baterías de tamaño C/D y baterías deNiMH de 9 V. Sin embargo, las altas tasas de carga (por ejemplo, elempleo de cargadores de 15 minutos o cargadores de 1 hora) causarándaño a largo plazo en las baterías recargables de NiMH y en la mayoríade las otras.

Las baterías recargables son susceptibles a daños debido a recargainversa (inversión de los polos) si están completamente descargadas.Existen cargadores de baterías totalmente integrados que optimizan lacorriente de carga.Además, el intento de recargar las pilas o baterías no recargablesconlleva una pequeña posibilidad de causar una explosión de la pila.Las baterías de flujo, que no son utilizados habitualmente por losconsumidores, se recargan mediante la sustitución del líquidoelectrolito.En las especificaciones técnicas de los fabricantes de la batería amenudo se refieren al parámetro VPC. VPC significa voltios por celda,y se refiere al voltaje de las celdas individuales que conforman labatería o celda secundaria. Por ejemplo, para cargar una batería de 12V (con 6 celdas de 2 V cada una) a 2,3 VPC se necesita una tensión de6·2,3 V = 13,8 V a través de los terminales externos de la batería.La mayoría de pilas de NiMH tipo AA o AAA disponen de celdas de1,2 V. No obstante, esto no es un problema en la mayoría de losdispositivos porque las pilas alcalinas sufren una caída de tensióncuando se agota la energía. La mayoría de los dispositivos estándiseñados para seguir funcionando con un voltaje reducido de entre 0,9y 1,1 V.

Recarga inversa (polaridad invertida)

La recarga inversa daña las pilas, y se produce cuando una bateríarecargable se recarga con la polaridad invertida. La recarga inversa sepuede producir en una serie de circunstancias, siendo las tres máscomunes las siguientes:

•• Cuando la batería está incorrectamente insertada en el cargador, con los polos al revés.•• Cuando un cargador de baterías de tipo automoción está conectado a la inversa a los terminales de la batería. Esto

suele ocurrir cuando se está cargando una batería completamente descargada, de lo contrario se produciránchispas.

•• Cuando las celdas están conectadas en serie y muy descargadas.

Batería recargable 124

Cuando una célula se descarga completamente y no las demás, las celdas no descargadas aplicarán una corrienteinversa a la celda descargada. Esto es comúnmente llamado "inversión de la celda". La inversión de celda acortasignificativamente la vida de la célula afectada, por lo que acorta la vida en general de la batería. En algunos casosextremos, la célula revertida puede comenzar a emitir humo o incendiarse. Algunas células de tipo Ni-Cd presentanuna efecto memoria. . Algunas células de tipo Ni-Cd, que no se cargan y descargan completamente cada ciertotiempo pueden perder su capacidad de mantener una carga completa, es decir, presentan disminución de lacapacidad. Reciclar una batería multicelda en descarga profunda para superar este efecto memoria puede causarreversión de células y hacer más daño que bien. En aplicaciones críticas que utilizan baterías de Ni-Cd, como en losaviones, cada célula se descarga individualmente mediante la conexión de un clip de carga en los terminales de cadacélula, evitando así la inversión de célula para, a continuación, cargar las pilas en serie.

Profundidad de descargaLa profundidad de descarga se establece normalmente como un porcentaje de la capacidad nominal enamperios-hora; un 0% de profundidad de descarga significa que no hay descarga. Puesto que la capacidad utilizablede una batería depende de la velocidad de descarga y de la tensión admisible al final de la descarga, la profundidadde la descarga debe estar calificada para mostrar de qué forma se va a medir. Debido a las variaciones en lafabricación y el envejecimiento de la batería, la profundidad de descarga para la descarga completa puede cambiarcon el tiempo y los ciclos de descarga. En general, un sistema de baterías recargable va a tolerar más ciclos de cargay descarga si la profundidad de descarga es más baja en cada ciclo.[3]

Componentes activosLos componentes activos de una celda secundaria son los productos químicos que componen los materiales activosde los electrodos positivo y negativo, y el electrolito. Los electrodos positivo y negativo contienen diferentesmateriales: en el positivo se presentan materiales con un potencial de reducción alto o positivos; en el negativotendremos materiales con potencial de oxidación bajo o negativos. La diferencia de estos potenciales es el potencialestándar de celda o fuerza electromotriz (ε) o tensión de la pila.

En las células primarias los electrodos positivo y negativo son conocidos como cátodo y ánodo, respectivamente.Aunque este convenio se traslada a veces a los sistemas recargables - especialmente las pilas de iones litio, a causade su origen en las celdas de litio - esta práctica puede llevar a confusión. En las pilas recargables el electrodopositivo es el cátodo en la descarga y el ánodo en la carga, y viceversa para el electrodo negativo.

Tabla de tecnologías usadas en las baterías y pilas recargables

Type Voltajea Densidad de energíab Potenciac Eficienciad E/$e Descargaf Ciclosg Vida mediah

(V) (MJ/kg) (Wh/kg) (Wh/L) (W/kg) (%) (Wh/$) (%/mes) (#) (años)

Plomo yácido

2.1 0.11-0.14 30-40 60-75 180 70%-92% 5-8 3%-4% 500-800 5-8 (batería decoche), 20(estacionaria)

Bat.selladasVRLAi

2.105

Alcalina 1.5 0.31 85 250 50 99.9% 7.7 <0.3 100-1000 <5

Ni-Hierro 1.2 0.18 50 100 65% 5-7.3[4] 20%-40% 50+

Ni-Cadmio 1.2 0.14-0.22 40-60 50-150 150 70%-90% 20% 1500

Batería recargable 125

Ni-H2

1.5 75 20.000 15+

NiMH 1.2 0.11-0.29 30-80 140-300 250-1000 66% 1.37 20% 1000

Ni-zinc 1.7 0.22 60 170 900 2-3.3 100-500

ion Li 3.6 0.58 160 270 1800 99.9% 2.8-5[5] 5%-10% 1200 2-3

polímerosLi

3.7 0.47-0.72 130-200 300 3000+ 99.8% 2.8-5.0 500~1000 2-3

LiFePO4

3.25 80-120 170[6] 1400 0.7-3.0 2000+[7]

Liazufre

[8]2.0 0.94-1.44[9] 400[10] 350 ~100

Li titanato 2.3 90 4000+ 87-95%r 0.5-1.0[11] 9000+ 20+

Li películadelgada

? 350 959 ? ?p[12] 40000

ZnBr 75-85

V redox 1.15-1.55 25-35[13] 80%[14] 20%[14] 14,000[15] 10(estacionario)[14]

NaS 150 89%-92%

Sal fundida 70-110[16] 150-220 4.54[17] 3000+ 8+

Plata-zinc(Ag-Zn)

1.86 130 240

NotasPara mayor brevedad, las entradas en la tabla tuvieron que ser abreviadas. Para una descripción completa, consulte elartículo individual sobre cada tipo de pila o batería. Los tipos de baterías para los que no hay ningún artículo todavíase enumeran a continuación.• a Tensión nominal de la pila en V.

Gráfico de densidad de energía por masa y volumen para varias celdas secundarias.

• b Densidad de energía =energía/peso o energía/tamaño, dadaen tres diferentes unidades.

• c Potencia específica =potencia/peso en W/kg

• d % eficiencia carga/descarga• e Cociente Energía/precio al

consumidor en W·h/dólares EE.UU.(aproximadamente)

• j Profundidad de descarga deseguridad para mantener los ciclosde vida

• f Velocidad de autodescarga en%/mes

• g Durabilidad de ciclos, en número de ciclos.• h Tiempo de duración en años• i Baterías selladas VRLA o recombinantes (incluye baterías con electrolito fijado en gel y absorbido en fieltro).• p Producción piloto.• r Depende de la tasa de carga .

Batería recargable 126

Baterías recargables más comunesBatería de níquel-cadmio (NiCd)Creada por Waldemar Jungner de Suecia en 1899, basada en la primera batería alcalina de Thomas Edison. Usaóxido hidróxido de níquel y cadmio metálico como electrodos. El cadmio es un elemento tóxico, y fue prohibidopara la mayoría de los usos por la Unión Europea en 2004. Las baterías de níquel-cadmio han sido casicompletamente sustituidas por baterías de níquel-hidruro metálico.Batería de níquel e hidruro metálico (NiMH)Se desarrolló por primera vez alrededor de 1980. La batería tiene una aleación capaz de absorber hidrógeno comoelectrodo negativo, en lugar de cadmio.Batería de iones litioLa tecnología de la batería de iones litio aún no ha alcanzado la madurez. Sin embargo, estas baterías son la elecciónpreferente en electrónica de consumo y muchas tienen una de las mejores relaciones energía/masa y una pérdida muylenta de carga cuando no está en uso. La popularidad de las baterías de Litio-ion se ha extendido mientras latecnología continúa mejorando.Batería Zebra (NaNiCl).[18]

Es una de las baterías recargables que más prometen son las conocidas como Zebra. Tienen una alta densidadenergética, pero operan en un rango de temperaturas que va de 270ºC a 350ºC, lo que requiere un aislamiento. Sonapropiadas en autobuses eléctrico. En Stabio, en el sur del cantón del Tesino (Suiza), se está construyendo unafábrica para producir estas baterías en serie. Entre sus inconvenientes, además de la temperatura de trabajo, están laspérdidas térmicas cuando no se usa la batería. El automóvil eléctrico Think City va equipado con baterías ZebraNa-NiCl de 17,5 kW

Tipos menos comunesBatería de litio-azufreUn nuevo modelo de batería desarrollado por Sion Power desde 1994.[19] Afirma poseer un cociente energía/pesosuperior que las tecnologías actuales de baterías de litio en el mercado. También su menor coste material puedeayudar a que este producto llegue al mercado de masas.[20] No debe confundirse con las baterías de dióxido de azufrey litio (Li-SO2) que explotan cuando se recargan.Batería de película delgadaUna mejora emergente de la tecnología de iones de litio ha sido llevada a cabo por Excellatron.[21] Losdesarrolladores proclaman haber conseguido un aumento muy grande en los ciclos de recarga, alrededor de 40.000ciclos. Con mayores tasas de carga y descarga. Al menos 5 C de tasa de carga. Descargas mantenidas de 60 C, ypicos de tasa de descarga de 1000 C. Y también un aumento significativo de la energía específica, y la densidad deenergía.[22] También Infinite Power Solutions fabrica baterías de película delgada (TFB) para aplicacione demicro-electrónica, que son pilas de litio de estado sólido, flexibles y recargables.[23]

Batería inteligenteUna batería inteligente tiene el circuito de control de la tensión construido en el interior. Véase también: Sistema debatería inteligenteBatería de plomo y ácido, con carbono en espuma.Firefly Energy ha desarrollado una batería de plomo y ácido, con carbono en espuma, con una densidad de energíareportada de un 30-40% más que su valor original 38 W.h/kg,[24] con una duración larga y alta densidad de potencia.

Batería recargable 127

Investigaciones recientesEn 2007, el profesor asistente Yi Cui y sus colegas del Departamento de Ciencia e Ingeniería de los Materiales, de laUniversidad de Stanford, descubrieron que, usando nanocables de silicio como ánodo, se aumenta la densidad decarga volumétrica del ánodo hasta 10 veces. Véase también Batería de nanohilos.[25][26]

Otra novedad es la invención de las baterías flexibles, que se pueden hacer en papel fino.[27][28]

Ceramatec, una filial de investigación y desarrollo de CoorsTek, está probando una batería que contiene un trozo demetal de sodio sólido asociado a un compuesto de azufre por un extraordinaria membrana de cerámica fina como elpapel. La membrana conduce a los iones de un lado a otro para generar una corriente. La compañía afirma que puedemeter alrededor de 40 kilovatios-hora de energía en un paquete del tamaño de un refrigerador, y operar por debajo de90 grados centígrados. La empresa también afirma que su batería permitirá 3.650 ciclos de recarga (oaproximadamente 1 vez por día durante una década.)[29]

AlternativasPara usos como radios portátiles y linternas, las baterías recargables pueden ser sustituidas por mecanismos derelojería o dínamos que se mueven con una manivela por el usuario para proporcionar la energía. Para el transporte,sistemas de suministro ininterrumpido de energía y laboratorios, los sistemas de almacenamiento de energíamediante volante almacenan energía en un rotor que gira para reconversión en energía eléctrica cuando seanecesario; esos sistemas se pueden utilizar para proporcionar grandes pulsos de energía que de otro modo seríaobjetable en una red eléctrica común.Un desarrollo futuro podría ser el empleo de ultracondensadores para el sector del transporte, utilizando un grancondensador para almacenar la energía en lugar de los bancos de baterías recargables usados en vehículos híbridos.Un inconveniente de los condensadores en comparación con las baterías es que la tensión en bornes disminuyerápidamente, un condensador que al que le queda el 25% de su energía inicial, tendrá la mitad de la tensión inicial.Los sistemas de baterías tienden a tener una tensión en los terminales que no disminuye rápidamente hasta casi estaragotados. Esta característica dificulta el diseño de electrónica de potencia para el uso con ultracapacitadores. Sinembargo, hay beneficios potenciales en la eficiencia del ciclo, la duración, y el peso en comparación con los sistemasrecargables.

Referencias[1][1] David Linden, Thomas B. Reddy (ed). Handbook Of Batteries 3rd Edition. McGraw-Hill, New York, 2002 ISBN 0-07-135978-8 chapter 22[2] Batteries Product Stewardship | Wastes | EPA (http:/ / www. epa. gov/ epaoswer/ non-hw/ reduce/ epr/ products/ batteries. htm)[3] Reddy, Handbook of Batteries page 22-20[4] mpoweruk.com: Accumulator and battery comparisons (pdf) (http:/ / www. mpoweruk. com/ specifications/ comparisons. pdf)[5] http:/ / www. werbos. com/ E/ WhoKilledElecPJW. htm (que enlaza a http:/ / www. thunder-sky. com/ home_en. asp)[6] (http:/ / www. falconev. com)[7] Zero Emission Vehicles Australia (http:/ / zeva. com. au/ tech/ LiFePO4. php)[8] Lithium_Sulfur (http:/ / www. polyplus. com/ technology/ lsulfur. htm)[9] (http:/ / news. bbc. co. uk/ 2/ hi/ science/ nature/ 7577493. stm)[10] http:/ / www. polyplus. com/ inproperty/ patents/ pat6358643. PDF[11] Power & Energy Systems FAQ (http:/ / www. altairnano. com/ markets_energy_faq. html)[12] Excellatron (http:/ / www. excellatron. com/ pilotline. htm)[13] Vanadium Redox Battery (http:/ / www. vrb. unsw. edu. au/ )[14] (http:/ / www. cellstrom. at/ fileadmin/ docs/ images/ OPM/ Cellstrom_FB10100_english. pdf)[15] The Vanadium Advantage: Flow Batteries Put Wind Energy in the Bank (http:/ / www. ehponline. org/ members/ 2007/ 115-7/ innovations.

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Batería recargable 128

[19] Sion Power Corporation - Advanced Energy Storage : Welcome (http:/ / www. sionpower. com)[20] Sion Power Corporation - Advanced Energy Storage : Technology Overview (http:/ / www. sionpower. com/ technology. html)[21] Excellatron (http:/ / www. excellatron. com)[22] Excellatron - the Company (http:/ / www. excellatron. com/ advantage. htm)[23] http:/ / www. infinitepowersolutions. com/[24] Green Car Congress: Firefly Energy Eyeing the Hybrid Market; Lead-Acid Foam Batteries for Mild-Hybrid Applications Heading to DOE

for Testing and Validation (http:/ / www. greencarcongress. com/ 2008/ 01/ firefly-energy. html)[25] Serpo, Alex (15 de enero de 2008). « A tenfold improvement in battery life? (http:/ / www. news. com/

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[26] « High-performance lithium battery anodes using silicon nanowires (http:/ / www. nature. com/ nnano/ journal/ v3/ n1/ full/ nnano. 2007.411. html)». Nanotechnology 3, 31 - 35 (2008). Nature (16 de diciembre de 2007). doi: 10.1038/nnano.2007.411 (http:/ / dx. doi. org/ 10.1038/ nnano. 2007. 411). Consultado el 12-04-2008.

[27] Self rechargeable battery (flexible organic battery) (http:/ / cordis. europa. eu/ data/ PROJ_FP5/ACTIONeqDndSESSIONeq112362005919ndDOCeq1832ndTBLeqEN_PROJ. htm)

[28] Power Paper thin and flexible batteries (http:/ / www. powerpaper. com/ home. php)[29] New battery could change the world, one house at a time (http:/ / www. heraldextra. com/ news/

article_b0372fd8-3f3c-11de-ac77-001cc4c002e0. html)

Enlaces externos• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Batería recargable. Commons

Celda electroquímica

Un diagrama de celda electroquímica de configuración semejante a lapila Daniell. Las dos semipilas están unidas por un puente salino quepermite a los iones moverse entre ambos. Los electrones fluyen por

el circuito externo.

Una celda electroquímica es un dispositivo capaz deobtener energía eléctrica a partir de reaccionesquímicas, o bien, de producir reacciones químicas através de la introducción de energía eléctrica. Unejemplo común de celda electroquímica es la "pila"estándar de 1,5 voltios. En realidad, una "pila" es unacelda galvánica simple, mientras una batería consta devarias celdas conectadas en serie.

Tipos de celdas electroquímicas

Hay dos tipos fundamentales de celdas y en ambastiene lugar una reacción redox, y la conversión otransformación de un tipo de energía en otra:

Celda electroquímica 129

Cuba electrolítica, mostrando los electrodos y la fuentede alimentación que genera la corriente eléctrica.

• La celda voltaica transforma una reacción química espontáneaen una corriente eléctrica, como las pilas y baterías. Tambiénreciben los nombres de celda galvánica, pila galvánica o pilavoltaica. Son muy empleadas por lo que la mayoría de losejemplos e imágenes de este artículo están referidos a ellas.

• La celda electrolítica transforma una corriente eléctrica en unareacción química de oxidación-reducción que no tiene lugar demodo espontáneo. En muchas de estas reacciones sedescompone una sustancia química por lo que dicho procesorecibe el nombre de electrolisis. También reciben los nombresde celda electrolítica o cuba electrolítica. A diferencia de lacelda voltaica, en la célula electrolítica, los dos electrodos nonecesitan estar separados, por lo que hay un sólo recipiente enel que tienen lugar las dos semirreacciones.

Las semiceldas o semireacciones en una celda voltaica

La pila de Bunsen, inventada por Robert Bunsen.

Una celda galvánica o celda voltaica consta de dos semiceldasconectadas eléctricamente mediante un conductor metálico, ytambién mediante un puente salino. Cada semicelda consta de unelectrodo y un electrolito. Las dos semiceldas pueden utilizar elmismo electrolito, o pueden utilizar electrolitos diferentes. Lasreacciones químicas en la celda pueden implicar al electrolito, alos electrodos o a una sustancia externa (como en las pilas decombustible que puede utilizar el hidrógeno gaseoso comoreactivo). En una celda voltaica completa, las especies químicas deuna semicelda pierden electrones (oxidación) hacia su electrodomientras que las especies de la otra semicelda ganan electrones(reducción) desde su electrodo. Un puente salino se emplea amenudo para proporcionar un contacto iónico entre las dos mediasceldas con electrolitos diferentes, para evitar que las soluciones semezclen y provoquen reacciones colaterales no deseadas.[1] Estepuente salino puede ser simplemente una tira de papel de filtroempapado en solución saturada de nitrato de potasio. Otros dispositivos para lograr la separación de las disolucionesson vasijas porosas y disoluciones gelificadas. Un recipiente poroso se utiliza en la pila de Bunsen (derecha).

También se les denomina semirreacciones pues en cada una de ella tiene lugar una parte de la reacción redox:• La pérdida de electrones (oxidación) tiene lugar en el ánodo.• La ganancia de electrones (reducción) en el cátodo.

Celda electroquímica 130

Reacción de equilibrioCada semicelda tiene una tensión característica llamada potencial de semicelda o potencial de reducción. Lasdiferentes sustancias que pueden ser escogidas para cada semicelda dan lugar a distintas diferencias de potencial dela celda completa, que es el parámetro que puede ser medido. No se puede medir el potencial de cada semicelda, sinola diferencia entres los potenciales de ambas. Cada reacción está experimentando una reacción de equilibrio entre losdiferentes estados de oxidación de los iones; cuando se alcanza el equilibrio, la célula no puede proporcionar mástensión. En la semicelda que está sufriendo la oxidación, cuanto más cerca del equilibrio se encuentra el ion/átomocon el estado de oxidación más positivo, tanto más potencial va a dar esta reacción. Del mismo modo, en la reacciónde reducción, cuanto más lejos del equilibrio se encuentra el ion/átomo con el estado de oxidación más negativo, másalto es el potencial.

Potenciales de electrodo y fuerza electromotriz de una pilaEl potencial o fuerza electromotriz de una pila se puede predecir a través de la utilización de los potenciales deelectrodo, las tensiones de cada semicelda. (Ver tabla de potenciales de electrodo estándar). La diferencia de voltajeentre los potenciales de reducción de cada electrodo da una predicción para el potencial medido de la pila.

Los potenciales de pila tienen un rango posible desde 0 hasta 6 voltios. Las pilas que usan electrolitos disueltos enagua generalmente tienen potenciales de celda menores de 2,5 voltios, ya que los oxidantes y reductores muypotentes, que se requerirían para producir un mayor potencial, tienden a reaccionar con el agua.

Tipos de celdas galvánicas

Principales tiposLas celdas o células galvánicas se clasifican en dos grandes categorías:• Las células primarias transforman la energía química en energía eléctrica, de manera irreversible (dentro de los

límites de la práctica). Cuando se agota la cantidad inicial de reactivos presentes en la pila, la energía no puede serfácilmente restaurada o devuelta a la celda electroquímica por medios eléctricos.[2]

• Las células secundarias pueden ser recargadas, es decir, que pueden revertir sus reacciones químicas mediante elsuministro de energía eléctrica a la celda, hasta el restablecimiento de su composición original.[3]

Celdas galvánicas primarias

Batería de plomo-ácido, de un automóvil.

Las celdas galvánicas primarias pueden producir corrienteinmediatamente después de su conexión. Las pilas desechablesestán destinadas a ser utilizadas una sóla vez y son desechadasposteriormente. Las pilas desechables no pueden ser recargadas deforma fiable, ya que las reacciones químicas no son fácilmentereversibles y los materiales activos no pueden volver a su formaoriginal.Generalmente, tienen densidades de energía más altas que las pilasrecargables,[4] pero las células desechables no van bien enaplicaciones de alto drenaje con cargas menores de 75 ohmios (75Ω).[5]

Celda electroquímica 131

Celdas galvánicas secundarias

Batería de plomo-ácido, regulada por válvula desellado, libre de mantenimiento.

Las celdas galvánicas secundarias debe ser cargadas antes de suuso; por lo general son ensambladas con materiales y objetosactivos en el estado de baja energía (descarga). Las celdasgalvánicas recargables o pilas galvánicas secundarias se puedenregenerar (coloquialmente, recargar) mediante la aplicación de unacorriente eléctrica, que invierte la reacciones químicas que seproducen durante su uso. Los dispositivos para el suministroadecuado de tales corrientes que regeneran las sustancias activasque contienen la pila o batería se llaman, de modo inapropiado,cargadores o recargadores.La forma más antigua de pila recargable es la batería de plomo-ácido.[6] Esta celda electroquímica es notable, ya quecontiene un líquido ácido en un recipiente sellado, lo cual requiere que la celda se mantenga en posición vertical y lazona de estar bien ventilada para garantizar la seguridad de la dispersión del gas hidrógeno producido por estascélulas durante la sobrecarga. La celda de plomo-ácido es también muy pesada para la cantidad de energía eléctricaque puede suministrar. A pesar de ello, su bajo costo de fabricación y sus niveles de corriente de gran aumento hacenque su utilización sea común cuando se requiere una gran capacidad (más de 10A·h) o cuando no importan el peso yla escasa facilidad de manejo.

Batería de plomo-ácido con celdas de fieltro de vidrioabsorbente, mostrando aparte los dos electrodos y, en

medio, el material de vidrio absorbente que evitaderrames del ácido.

Un tipo mejorado de la celda de electrolito líquido es la celda deplomo-ácido regulada por válvula de sellado (VRLA,por sus siglasen inglés), popular en la industria del automóvil como un sustitutopara la celda húmeda de plomo-ácido, porque no necesitamantenimiento. La celda VRLA utiliza ácido sulfúricoinmovilizado como electrolito, reduciendo la posibilidad de fugasy ampliando la vida útil.[7] Se ha conseguido inmovilizar elelectrolito, generalmente por alguna de estas dos formas:

•• Celdas de gel que contienen un electrolito semi-sólido paraevitar derrames.

•• Celdas de fieltro de fibra de vidrio absorbente, que absorben elelectrolito en un material absorbente realizado con fibra devidrio especial.

Otras células portátiles recargables son (en orden de densidad depotencia y, por tanto, de coste cada vez mayores): celda de níquel-cadmio (Ni-Cd), celda de níquel metal hidruro(NiMH) y celda de iones de litio (Li-ion).[8] Por el momento, las celdas de ion litio tienen la mayor cuota de mercadoentre las pilas secas recargables.[9] Mientras tanto, las pilas de NiMH han sustituido a las de Ni-Cd en la mayoría delas aplicaciones debido a su mayor capacidad, pero las de NiCd siguen usándose en herramientas eléctricas, radios dedos vías, y equipos médicos.[9]

Celda electroquímica 132

Batería de Níquel-Cadmio (Ni-Cd) Batería de Níquel metal hidruro (NiMH) Batería de ion litio (Li-ion)

Usada en cámaras de vídeo... Usada en cámaras fotográficasy en pequeños dispositivos electrónicos

Usada en teléfonos móviles

Algunos tipos de celdas galvánicas•• Celda de concentración•• Celda electrolítica•• Pila galvánica•• Batería de Lasagna•• Batería de limón

Celdas electrolíticasEl segundo gran tipo de celdas electroquímicas convierte la energía de una corriente eléctrica en la energía químicade los productos de una reacción que no se da de modo espontáneo en las condiciones de trabajo de dicha cuba. Elvoltaje de dicha corriente ha de ser mayor al que tendría la celda galvánica en la que se produjese el proceso inverso,por lo que también se deben conocer los potenciales de reducción.Ejemplo: Los potenciales de reducción del cobre(II)/cobre y del zinc(II)/Zinc valen respectivamente +0,34 V y-0,76 V. Una pila o celda galvánica que aprovechara la reacción espontánea Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cuproporcionaría una fuerza electromotriz de +0,34 V -(-0,76 V)=1,10 voltios.

Celda electroquímica 133

Aparato para electrolisis del agua y otras disoluciones conmatraces para recogida de los gases liberados.

Si ahora queremos provocar la reacción contraria Cu + Zn2+

→ Cu2+ + Zn por ejemplo para depositar Zn sobre un objetometálico, habremos de introducir una fuente de alimentaciónque genere una corriente eléctrica de más de 1,10 voltios

Por tanto, en la célula electrolítica existe igualmente unareacción redox pero ahora está provocada por la energíaeléctrica de las cargas que atraviesan la cuba. Aunque ahoraexiste un único recipiente, también existen dossemirreacciones, una en cada electrodo, pues en cada una deella tiene lugar una parte de la reacción redox:• La pérdida de electrones (oxidación) tiene lugar en el

ánodo.• La ganancia de electrones (reducción) se produce en el

cátodo.

Un ejemplo es la electrolisis del agua cuando se le hace pasaruna corriente eléctrica.

Referencias[1] Química. (http:/ / books. google. es/ books?id=_FJ8ljXZD7IC&

pg=PA680) American Chemical Society. Editorial Reverté, 2005. ISBN:8429170014. Pág. 680

[2][2] Dingrando 675.[3][3] Fink, Ch. 11, Sec. "Batteries and Fuel Cells."[4] Alkaline Manganese Dioxide Handbook and Application Manual (http:/ / data. energizer. com/ PDFs/ alkaline_appman. pdf) (PDF).

Energizer. Retrieved 25 August 2008.[5] Buchmann, Isidor. Will secondary batteries replace primaries? (http:/ / batteryuniversity. com/ parttwo-50. htm). Battery University. Último

acceso: 6 de enero de 2008.[6] Buchmann, Isidor. Can the lead-acid battery compete in modern times? (http:/ / batteryuniversity. com/ partone-6. htm). Battery University.

Último acceso: 2 de septiembre de 2007.[7] Dynasty VRLA Batteries and Their Application (http:/ / www. cdtechno. com/ custserv/ pdf/ 7327. pdf). C&D Technologies, Inc. Último

acceso: 26 de agosto de 2008.[8] What's the best battery? (http:/ / www. batteryuniversity. com/ partone-3. htm). Battery University. Último acceso: 26 de agosto de 2008.[9] Buchmann, Isidor. Battery statistics (http:/ / www. batteryuniversity. com/ parttwo-55. htm). Battery University. Último acceso: 11 de agosto

de 2008.

Cargador de baterías 134

Cargador de baterías

Esta unidad carga las Bolas/baterías hasta quealcanzan un voltaje específico y después las

mantiene cargando con un flujo eléctrico bajohasta que es desconectado de la red eléctrica.

Un cargador equivalente a un adaptador AC-DCmural. Aplica 300mA a las baterías en todo

momento, lo que podría dañar las baterías si sedeja conectado demasiado tiempo.

Un cargador de baterías es un dispositivo utilizado para suministrarla corriente eléctrica o tensión eléctrica que almacenará una -o variassimultáneamente- pila recargable o una batería.

La carga de corriente depende de la tecnología y de la capacidad de labatería a cargar. Por ejemplo, la corriente -tensión- que deberíasuministrarse para una recarga de una batería de auto de 12V deberáser muy diferente a la corriente para recargar una batería de 5V deteléfono móvil [1].

Cargador de baterías 135

Este cargador USB es para cualquiera de losnuevos celulares (utiliza el puerto microUSB del

móvil)

Tipos de cargadores de baterías

Sencillo

Un cargador sencillo trabaja haciendo pasar una corriente continua -otensión, entre otras, por ejemplo para la tecnología de plomo- constantepor la batería que va a ser cargada. El cargador sencillo no modifica sucorriente de salida basándose en el tiempo de carga de la batería. Estasencillez facilita que sea un cargador barato, pero también de bajacalidad. Este cargador suele tardar bastante en cargar una batería paraevitar daños por sobrecarga. Incluso así, una batería que se mantengamucho tiempo en un cargador sencillo pierde capacidad de carga ypuede llegar a quedar inutilizable.

USBcells, pilas recargables por USB

Mantenimiento

Un cargador de mantenimiento es un tipo de cargador sencillo quecarga la batería muy despacio, a la velocidad de autodescarga; es eltipo de cargador más lento. Una batería puede dejarse en un cargadorde este tipo por tiempo indefinido, manteniéndose cargada porcompleto sin riesgo de sobrecarga o calentamiento. Esta indicado parael mantenimiento de la fuente de energía de sistemas desatendidos,como sistemas de alarma o de iluminación de emergencia.

Con temporizadorLa corriente de salida de un cargador de este tipo se corta tras un tiempo predeterminado. Estos cargadores fueron losmás comunes para baterías Ni-Cd de alta capacidad a finales de la década de 1990. (para las pilas de consumo Ni-Cd,de baja capacidad, se suele usar un cargador sencillo).Es frecuente encontrar a la venta este tipo de cargadores junto a un paquete de pilas. El tiempo de carga vieneconfigurado para ellas. Si se utilizan en ellos otras pilas de menor capacidad, podrían sufrir una sobrecarga. De otrolado, si se cargan pilas de mayor capacidad que las originales solo quedarán cargadas parcialmente. Los avances eneste tipo de tecnología incrementan la capacidad de las pilas cada decada, por lo que un cargador antiguo puede quesolo cargue parcialmente las pilas actuales.Los cargadores basados en un temporizador tienen también el inconveniente de provocar sobrecargas en pilas que,aún siendo las adecuadas, no están totalmente descargadas cuando se ponen a cargar.

Cargador de baterías 136

InteligenteLa corriente de salida depende del estado de la batería. Este cargador controla el voltaje de la batería, su temperaturay el tiempo que lleva cargándose, proporcionando una corriente de carga adecuada en cada momento. El proceso decarga finaliza cuando se obtiene la relación adecuada entre voltaje, temperatura y/o tiempo de carga.En la baterías de Ni-Cd y NiMH, el voltaje que puede ofrecer la batería aumenta poco a poco durante el proceso decarga hasta que la batería está totalmente cargada. Tras esto el voltaje disminuye, lo que indica a un cargadorinteligente que la batería está totalmente cargada.Un cargador inteligente típico carga la batería hasta un 85% de su capacidad máxima en menos de una hora, entoncescambia a carga de mantenimiento, lo que requiere varias horas hasta conseguir la carga completa.

RápidoUn cargador rápido puede usar el circuito de control de la propia batería para conseguir una carga rápida de ésta sindañar los elementos de sus pilas. Muchos de estos cargadores disponen de un ventilador para mantener latemperatura controlada. Suelen actuar como un cargador normal -carga en una noche- si se usan con pilas normalesde NiMH, que no tienen un circuito de control. Algunos, como los fabricados por Energizer, pueden realizar unacarga rápida de cualquier batería NiMH aunque ésta no disponga del circuito de control.

PortátilPermite cargar pilas (desde distintas fuentes, incluyendo una entrada USB) y, gracias a una salida USB, se puedenrecargar dispositivos, como teléfonos móviles, tabletas, etc.[2] Se suelen conocer como USB Powerbank[3] o USBemergency charger[4]. Suelen tener alta capacidad (5000 mAh) [5].

Por pulsosAlgunos cargadores usan tecnología de carga por pulsos en la cual se aplica un tren de pulsos de corriente continua ala batería, cuyo tiempo de subida, período, frecuencia y amplitud son controlados con gran precisión. Se suele decirque esta tecnología funciona con baterías de cualquier tamaño, voltaje, capacidad o composición química,incluyendo baterías automovilísticas reguladas por válvulas. Empleando la carga por pulsos se pueden aplicar picosde alto voltaje sin sobrecalentar la batería. En una batería de plomo-ácido, esto descompone los cristales de sulfatode plomo, extendiendo la vida útil de la batería.Varios tipos de cargadores por pulsos están patentados mientras que otros tienen licencia libre.Algunos cargadores utilizan pulsos para comprobar el estado de la batería nada más conectar el cargador, luegocontinúan cargando a corriente constante durante el periodo de carga rápida y finalmente vuelven a utilizar la cargapor pulsos cada cierto tiempo para mantener la carga.

Cargador solar con salida USB

Inductivas

Los cargadores inductivos hacen uso de la inducción electromagnéticapara cargar las baterías. Una estación de carga envía energíaelectromagnética por acoplamiento inductivo a un aparato eléctrico, elcual almacena esta energía en las baterías. La carga se consigue sin queexista contacto físico entre el cargador y la batería. Es el sistema decarga más utilizado en cepillos de dientes eléctricos; debido a que noexiste contacto eléctrico no hay peligro de electrocución. Cadainductancia esta referida al campo magnético generado [6]

Cargador de baterías 137

Referencias[1] Para el móvil por USB: 5V, con 1000 mA de intensidad[2] http:/ / www. duracell. es/ es-ES/ product/ cargador-pilas-mobile-traveler. jspx[3] http:/ / mobile. productwiki. com/ phonesuit-mili-usb-power-bank/[4] http:/ / www. raidentech. com/ iw54unembach. html[5] http:/ / www. pccomponentes. com/ unotec_power_bank_bateria_portatil. html[6][6] inductancia

Enlaces externos• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Cargador de baterías. Commons• Mandato de estandarización M/468 (http:/ / ec. europa. eu/ energy/ gas_electricity/ smartgrids/ doc/

2010_06_04_mandate_m468_en. pdf) de la Comisión Europea para CEN, CENELEC y ETSI en relación con lacarga de vehículos eléctricos e Informe (ftp:/ / ftp. cencenelec. eu/ CEN/ Sectors/ List/ Transport/ Automobile/EV_Report_incl_annexes. pdf) Focus Group on European Electro Mobility (http:/ / www. cen. eu/ cen/ Sectors/Sectors/ TransportAndPackaging/ Roadtransport/ Pages/ Electricvehicles. aspx) en respuesta al mandato.

• CHAdeMO (http:/ / www. chademo. com/ sp/ index. html), protocolo de cargadores de baterías de vehículoseléctricos.

Regulación de cargaLa regulación de carga es la capacidad que tiene una fuente de alimentación de regular la tensión solicitada conindependencia de la corriente que se le sea solicitada.Es decir, una fuente no debe variar la tensión eléctrica que se le haya requerido independiente de que no haya carga(por ejemplo sin nada conectado a la fuente) o haya la máxima admitida por la fuente (por ejemplo un motor conmucha carga).

Convertidor DC a DC 138

Convertidor DC a DCSe llama convertidor DC-DC a un dispositivo que transforma corriente continua de una tensión a otra. Suelen serreguladores de conmutación, dando a su salida una tensión regulada y, la mayoría de las veces con limitación decorriente. Se tiende a utilizar frecuencias de conmutación cada vez más elevadas porque permiten reducir lacapacidad de los condensadores, con el consiguiente beneficio de volumen, peso y precio.

Ventajas de utilizar convertidores DC-DCSimplifican la alimentación de un sistema, porque permiten generar las tensiones donde se necesitan, reduciendo lacantidad de líneas de potencia necesarias. Además permiten un mejor manejo de la potencia, control de tensiones deentrada, aumento de armónicas y un aumento en la seguridad.Tienen gran eficiencia.

InconvenientesGeneran ruido, No sólo en la alimentación regulada, sino que a través de su línea de entrada se puede propagar alresto del sistema. También se puede propagar por radiación. Frecuencias más altas simplifican el filtrado de esteruido.

Tipos de convertidores DC-DCSon varios los tipos de convertidores DC-DC existentes. Normalmente se clasifican en tres grupos: los quedisminuyen la tensión a su salida (convertidor reductor), los que aumentan la tensión a su salida (convertidorelevador) y los que son capaces de realizar ambas funciones.

Reductores

•• Convertidor Buck

Elevadores

•• Convertidor Boost

Reductores-Elevadores

•• Convertidor Buck-Boost•• Convertidor Flyback•• Convertidor Cuk

Corriente continua 139

Corriente continua

Representación de la tensión en corriente continua.

La corriente continua o corriente directa (CC enespañol, en inglés DC, de Direct Current) es el flujocontinuo de electrones a través de un conductor entredos puntos de distinto potencial. A diferencia de lacorriente alterna (CA en español, AC en inglés), en lacorriente continua las cargas eléctricas circulan siempreen la misma dirección (es decir, los terminales demayor y de menor potencial son siempre los mismos).Aunque comúnmente se identifica la corriente continuacon la corriente constante (por ejemplo la suministradapor una batería), es continua toda corriente quemantenga siempre la misma polaridad.

También se dice corriente continua cuando los electrones se mueven siempre en el mismo sentido, el flujo sedenomina corriente continua y va (por convenio) del polo positivo al negativo.[1]

Usos

Tipos de corriente contínua: batería, media onda y onda completa.

Su descubrimiento se remonta a la invención de laprimera pila por parte del científico italiano AlessandroVolta. No fue sino hasta los trabajos de Thomas AlvaEdison sobre la generación de electricidad en laspostrimerías del siglo XIX, cuando la corrientecontinua comenzó a emplearse para la transmisión de laenergía eléctrica. Ya en el siglo XX este uso decayó enfavor de la corriente alterna (propuesta por el inventorNikola Tesla, sobre cuyos desarrollos se construyó laprimera central hidroeléctrica en las Cataratas delNiágara) por sus menores pérdidas en la transmisión alargas distancias, si bien se conserva en la conexión deredes eléctricas de diferente frecuencia y en latransmisión a través de cables submarinos.

También se está extendiendo el uso de generadores decorriente continua mediante células solares -buscandoun menor impacto medioambiental del uso de la energía solar frente a las soluciones convencionales (combustiblefósil y energía nuclear).

Corriente continua 140

Conversión de corriente alterna en continua

Rectificación de la tensión en corriente continua.

Muchos aparatos necesitan corriente continua parafuncionar, sobre todos los que llevan electrónica (equiposaudiovisuales, ordenadores, etc). para ello se utilizanfuentes de alimentación que rectifican y convierten latensión a una adecuada.Este proceso de rectificación, se realizaba antiguamentemediante dispositivos llamados rectificadores, basados en elempleo de tubos de vacío y actualmente, de forma casigeneral incluso en usos de alta potencia, mediante diodossemiconductores o tiristores.

PolaridadGeneralmente los aparatos de corriente continua no suelen incorporar protecciones frente a un eventual cambio depolaridad, lo que puede acarrear daños irreversibles en el aparato. Para evitarlo, y dado que la causa del problema esla colocación inadecuada de las baterías, es común que los aparatos incorporen un diagrama que muestre cómo debencolocarse; así mismo, los contactos se distinguen empleándose convencionalmente un muelle metálico para el polonegativo y una placa para el polo positivo. En los aparatos con baterías recargables, el transformador - rectificadortiene una salida tal que la conexión con el aparato sólo puede hacerse de una manera, impidiendo así la inversión dela polaridad. En la norma sistemática europea el color negro corresponde al negativo y el rojo al positivo.En los casos de instalaciones de gran envergadura, tipo centrales telefónicas y otros equipos de telecomunicación,donde existe una distribución centralizada de corriente continua para toda la sala de equipos se emplean elementosde conexión y protección adecuados para evitar la conexión errónea de polaridad.

Referencias[1] Electrotécnia, ciclos formativos. Escrito por Peter Bastian (http:/ / books. google. com/ books?id=sjizVaqQA8gC) en Google Libros.

Enlaces externos• New York Times 14/11/2007 (http:/ / cityroom. blogs. nytimes. com/ 2007/ 11/ 14/

off-goes-the-power-current-started-by-thomas-edison/ ) Desaparecen las últimas instalaciones de corrientecontinua en Nueva York.

Regulador de tensión 141

Regulador de tensión

Regulador de tensión

Reguladores de tensión L7805 y LM317TTipo Semiconductor

Fecha de invención Fairchild Semiconductor (1968)[1]

Símbolo electrónico

Configuración Entrada, tierra/ajuste y salida

Un regulador de tensión o regulador de voltaje es un dispositivo electrónico diseñado para mantener un nivel devoltaje constante.[2][3]

Los reguladores electrónicos de tensión se encuentran en dispositivos como las fuentes de alimentación de loscomputadores, donde estabilizan los voltajes DC usados por el procesador y otros elementos. En los alternadores delos automóviles y en las plantas generadoras, los reguladores de voltaje controlan la salida de la planta. En unsistema de distribución de energía eléctrica, los reguladores de voltaje pueden instalarse en una subestación o juntocon las líneas de distribución de forma que todos los consumidores reciban un voltaje constante independientementede que tanta potencia exista en la línea.

Medición de la calidad de regulaciónPara que el voltaje de salida siempre se mantenga constante, la regulación se especifica por dos medidas:• Regulación de carga es el cambio en el voltaje de salida para un cambio dado en la corriente de carga (Por

ejemplo: "típicamente 15mV, máximo 100mV para corrientes de carga entre 5mA y 1.4A, en alguna temperaturaespecífica y voltaje de entrada")

• Regulación de línea o regulación de entrada es el grado al cual el voltaje de entrada cambia con el voltaje desalida. Es decir, como una relación del cambio entre voltaje de entrada y de salida (por ejemplo, "Típicamente13V/V"), o el cambio de voltaje de salida sobre el rango de voltaje de entrada especificado ( por ejemplo "más omenos el 2% del voltaje de entrada entre 90V y 260V, 50-60Hz").

Otros parámetros importantes son:• Coeficiente de temperatura: del voltaje de salida es el cambio en el voltaje de salida con la temperatura

(probablemente un promedio dentro de un rango de temperatura).

Regulador de tensión 142

• Precisión del voltaje de un regulador de voltaje refleja el error en el voltaje de salida sin tomar en cuenta latemperatura o el tiempo de funcionamiento del mismo.

• Voltaje de caída es la diferencia mínima entre el voltaje de entrada y el voltaje de salida para el cual el reguladorpuede aún suministrar la corriente especificada. Un regulador de baja caída está diseñado para trabajar bienincluso con una alimentación de entrada de solamente un voltio o menor al voltaje de salida. La diferencia deentrada-salida en el que el regulador de voltaje no mantendrá la regulación es el voltaje de caída. Mayorreducción en el voltaje de entrada producirá un voltaje de salida reducido. Este valor depende de la corriente decarga y de la temperatura máxima.

• Valores máximos permitidos están definidos para los componentes del regulador, y especifican las corrientes desalida pico que pueden usarse, el voltaje máximo de entrada, la disipación máxima de potencia dada unatemperatura, etc.

• Ruido de salida (ruido blanco térmico) e impedancia dinámica de salida puede definirse en un gráfico encontra de la frecuencia, mientras que el rizo de salida puede darse como voltaje pico a pico o voltaje RMS, o entérminos de su espectro.

• Corriente de consumo es la corriente que pasa internamente por el circuito que no se va para la carga, medidonormalmente como la corriente de entrada cuando no hay una carga conectada. Es además un signo de eficiencia,algunos reguladores lineales son más eficientes con cargas de corriente baja que las fuentes conmutadas.

• Respuesta transitoria es la reacción del regulador cuando hay un cambio súbito de la corriente de carga (cargatransitoria) o en el voltaje de entrada (línea transitoria). Algunos reguladores tienden a oscilar o al tener unarespuesta lenta de tiempo que en muchos casos puede tener resultados no deseados. Este valor es diferente de losparámetros de regulación, ya que estos hablan del regulador en un estado estable. La respuesta transitoria muestrael comportamiento del regulador frente a un cambio. Esta información se provee en la documentación técnica deun regulador y también depende de la capacitancia de salida.

• Protección de inserción de espejo de imagen significa que los reguladores están diseñados para su uso cuandohay un voltaje en su pin de salida y la corriente AC está desconectada. Reguladores con está protección puedentolerar la entrada que está aterrizada y la salida estar a un potencial mucho más alto que la entrada, pero no muchomás alto el voltaje de entrada máximo permitido en el regulador. Sólo algunos reguladores pueden soportar esteestado continuamente, otros podrían hacerlo por un minuto. Esta situación es similar a los reguladores de tresterminales que se montan como una imagen de espejo. Los reguladores de tres terminales cuando se montanincorrectamente en un PCB tiene una terminal de salida conectado a una entrada de corriente continua noregulada y la entrada está conectada a la carga. Además, este tipo de protección es importante cuando el circuitoregulador es usado en circuito de carga para baterías. Un regulador sin este tipo de protección puede dañarse sihay un daño en la red eléctrica o no está encendido. En esta situación el voltaje de entrada es cero, mientras que laterminal de salida está en las terminales de la batería.

Regulador de voltaje electrónicoUn regulador simple puede hacerse de una resistencia en serie con un diodo (o serie de diodos). Debido a la curvacaracterística del diodo, el voltaje a través del diodo cambia ligeramente debido a la corriente que pasa por el.Cuando la precisión en el voltaje no es necesario, el diseño puede funcionar.Los reguladores de voltaje retroalimentados operan al comparar el voltaje de salida actual con algún voltaje dereferencia asignado. Cualquier diferencia es amplificada y usada para controlar el elemento de regulación parareducir el voltaje de error. esto forma un lazo de control de realimentación negativa, haciendo que la ganancia tiendaa incrementar la precisión de regulación pero reducir la estabilidad (se debe evitar la oscilación, durante los cambiosde paso). También habrá una compensación entre la estabilidad y la velocidad de respuesta a los cambios.

Regulador de tensión 143

Reguladores integradosHoy en día es más común encontrar en las fuentes de alimentación reguladores integrados, normalmente soncomponentes muy parecidos a los transistores de potencia, suelen tener tres terminales, uno de entrada, un común omasa, y uno de salida, tienen una capacidad de reducción del rizado muy alta y normalmente sólo hay queconectarles un par de condensadores. Existen circuitos reguladores con un gran abanico de tensiones y corrientes defuncionamiento. La serie más conocida de reguladores integrados es la 78xx y la serie 79xx para tensiones negativas.Los de mayor potencia necesitarán un disipador de calor, este es el principal problema de los reguladores serielineales tanto discretos como integrados, al estar en serie con la carga las caídas de tensión en sus componentesprovocan grandes disipaciones de potencia. Normalmante estos reguladores no son buenos para aplicaciones deaudio por el ruido que pueden introducir en preamplificadores. Para ello es mejor utilizar regulación concomponentes discretos o reguladores tipo LDO de bajo ruido.

Reguladores conmutadosLos reguladores conmutados solucionan los problemas de los dispositivos anteriormente citados, poseen mayorrendimiento de conversión, ya que los transistores funcionan en conmutación, reduciendo así la potencia disipada enestos y el tamaño de los disipadores. Se pueden encontrar este tipo de fuentes en los ordenadores personales, enelectrodomésticos, reproductores DVD, etc, una desventaja es la producción de ruido electromagnético producidopor la conmutación a frecuencias elevadas, teniendo que apantallar y diseñar correctamente la PCB (Placa deCircuito Impreso) del convertidor.

Reguladores electromecánicosLos reguladores electromecánicos basan su principio de funcionamiento en un auto transformador de columna, sobrela cual se dispone un cursor accionado por un servomotor, que en su recorrido suma o resta espiras. Este movimientode auto ajuste es controlado por un comando electrónico, que se activa cada vez que la tensión de salida se desvía desu valor de calibración, ajustándose automáticamente y con ello mantiene permanentemente la tensión de salidaestable, la respuesta es lenta a las variaciones rápidas de tensión. Las ventajas que ofrece este principio son quecuenta con una alta precisión (1,5%) y eficiencia del 99%, teniendo capacidad de sobrecarga de hasta 500% singeneración de contenido armónico, sin embargo aunque no genera ruido armónico tampoco lo elimina. Su vida útiles mayor a 25 años en funcionamiento continuo a plena carga por su diseño y robustez.

Regulador de voltaje de corriente alterna por InducciónEste es un tipo antiguo de regulador usado en 1920 que usa el principio de una espira en una posición fija y unaespira secundaria que puede rotarse en un eje en paralelo con la espira fija. [2]

Cuando la espira movible se posiciona perpendicular a la espira fija, las fuerzas mágneticas que actúan sobre laespira movible balancea entre sí y el voltaje de salida no cambia. Al rotar la espira en una dirección o alejarla de laposición central incrementará o reducirá el voltaje en la espira secundaria movible.Este tipo de regulador puede automatizarse por medio de un mecanismo servo controlado para cambiar la posiciónde la espira movible logrando así que el voltaje se incremente o disminuya. Un mecanismo de frenado se usa paramantener a la espira movible en la posición que queda en contra de las fuerzas mágneticas que actúan en la espira.

Regulador de tensión 144

Regulador ferroresonanteLos reguladores ferroresonantes. La ferroresonancia es la propiedad del diseño de un transformador en el cual eltransformador contiene dos patrones magnéticos separados con acoplamiento limitado entre ellos. La salida contieneun circuito resonante paralelo que toma su potencia del primario para reemplazar la potencia entregada a la carga.Hay que notar que la resonancia en la ferroresonancia es similar a aquella en los circuitos lineales con condensadoreso inductores en serie o paralelo, en donde la impedancia tiene un pico a una frecuencia en particular. En un circuitono lineal, como el que se usa en los transformadores ferroresonantes, la resonancia se usa para reducir los cambios enel voltaje de alimentación para suministrar un voltaje más constante a la carga.

Ejemplos de regulación

Regulador Zener

Circuito regulador Diodo Zener.

Es el regulador de tensión más sencillo. Consiste en una resistenciaserie de entrada y el diodo zener en paralelo con la carga como semuestra en la siguiente imagen.Cuando la tensión de entrada aumenta se produce un aumento de lacorriente de entrada, como la tensión del diodo zener es constante,absorbe el exceso de corriente, mientras la resistencia de entradaabsorbe esta variación de tensión. Si se produce una disminución de latensión de entrada la caída de tensión en la resistencia de entradadisminuirá, compensando la disminución inicial, por el zener circularámenor corriente.Del circuito se deduce que para que el zener estabilice correctamente,la tensión mínima a su entrada (UIN), debe ser mayor que la tensión de referencia del zener (Vz). También hay unlímite de tensión máxima debida a las limitaciones de potencia del dispositivo. Si se cumplen estas premisas, latensión en la carga será muy aproximada igual a la del zener.

Las ecuaciones básicas del circuito son las siguientes:

Donde Vin es la tensión de entrada, Vr la tensión en la resistencia serie y Vz la tensión del zener o de la resistenciade carga.

Donde Ie es la corriente de entrada, Iz la corriente por el zener e Is la corriente por la carga.

Regulador de tensión 145

Regulador transistor

Diagrama de un circuito regulador transitor

Este tipo de regulador utiliza untransistor en serie con la carga, comopuede observarse en el esquema.

En este circuitos la corrientes deentrada sigue los cambios de lacorriente por la carga, sin embargo, enel regulador paralelo la corriente por lacarga se mantenía constante. Al habersustituido la resistencia serie por untransistor, este regulador tiene unmayor rendimiento que elanteriormente visto, por lo que seutiliza en circuitos de mayor potencia.Si se produce una baja en el valor de laresistencia de carga, la corriente deentrada al circuito estabilizador aumenta, también aumenta la corriente por la resistencia R1, como el diodo zenermantiene su tensión constante, aumenta la caída de tensión en R1, con lo que la tensión colector-base del transistoraumenta, volviéndose menos conductivo, y estabilizando el aumento inicial de corriente.

Referencia[1] « 1968 (http:/ / www. comunidadelectronicos. com/ articulos/ historia. htm)»[2] Pansini, Anthony J. (2007) (en Inglés). Electrical Distribution Engineering (http:/ / books. google. com. co/ books?id=Z3DRIiujJCUC&

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source=gbs_ge_summary_r& cad=0#v=onepage& q& f=false). ASM International. 2004. ISBN 0-87170-804-3. . Consultado el 15/09/2012.

Enlaces externos• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Regulador de tensiónCommons.• Diseñando Fuentes de Alimentación Reguladas (http:/ / knol. google. com/ k/ max-iskram/

electronic-circuits-design-for/ 1f4zs8p9zgq0e/ 4)• Explicación de los circuitos que forman un Regulador de tensión (http:/ / industronic. com. mx/ varios/

que-es-un-regulador. html)

Fuentes y contribuyentes del artículo 146

Fuentes y contribuyentes del artículoEnergía (tecnología)  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=63449580  Contribuyentes: *Cristian Vida*, .Sergio, AFLastra, Acratta, Airunp, Aleator, Alhen, Allforrous,Amancenido, Andre Engels, Andreasmperu, Angel GN, Antón Francho, Camima, Chan mate98, Davius, Diegusjaimes, Dionisio, Doctor C, Dodo, F.A.A, Franciscolasrozas, Gralo, HUB, Hispa,Hsegura, Huhsunqu, Humberto, ILVI, JMPerez, Jarke, Javierito92, Jkbw, Kingarthur, Laban, LadyInGrey, Llull, Lnegro, Lolazo1, Lourdes Cardenal, Maldoror, Manwë, Masaqui, Matdrodes,Matiasasb, Maveric149, Moriel, Mortadelo2005, Mpeinadopa, Netito777, Opinador, Ortisa, PACO, Poco a poco, Pólux, Queninosta, Rafael Soriano, Roberpl, Sabbut, Sauron, Sebas1x2, Suisui,SuperBraulio13, Superzerocool, Tano4595, Thorongil, Tirithel, Triku, Xuankar, Youssefsan, Yrithinnd, conversion script, 129 ediciones anónimas

Energía eléctrica  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=63362596  Contribuyentes: -ecarv-, .Sergio, 4lex, ARN, Acratta, Airunp, Aleposta, Alhen, Alvaro qc, Amadís, Amancenido,Angel GN, Antur, Antón Francho, Açipni-Lovrij, BF14, Barteik, Bartolo tenia flauta, Belb, BlackBeast, Bucephala, BuenaGente, Cadignacio, Camilo, Carmin, Chico512, Cobalttempest,Colonmanizalito, Coppelius, Ctrl Z, David0811, Davius, Diegusjaimes, Dorieo, Eamezaga, Edmenb, Eduardosalg, Emijrp, Ezarate, Fanshone, Farisori, Fixertool, Flameon, Foundling,Franciscolasrozas, Furado, Gaius iulius caesar, Ganon, Greek, Grillitus, Guanxito, Guay, HUB, Halfdrag, Helmy oved, Henrik hastalamuerte, Hidoy kukyo, Humberto, HuterD, Igna,Ing.fabian.lopez, IngenieroLoco, Inuyasha1111, Isha, J. A. Gélvez, JABO, JAQG, Jarisleif, JaviMad, Jcaraballo, Jkbw, JorgeGG, Josemiburgos, Kordas, Kved, Laura Fiorucci, Lobo azul,Loco085, Locos epraix, Lucien leGrey, Luis1970, Lunatiko, MARC912374, Macarrones, MadriCR, Magister Mathematicae, Maki Cuadra, Maldoror, MarcoAurelio, Matdrodes, Mercenario97,MiguelAngelCaballero, MiguelMTN, Mocu, Monicorne, Montgomery, Moriel, Mortadelo2005, Muro de Aguas, Máximo de Montemar, Netito777, NicolasAlejandro, Nicop, Nioger, Nixón,Nudecline, Opereznavarro, Ortisa, Oscarpez, Osepu, PACO, Pan con queso, Petaremanda, Petruss, Poco a poco, Pólux, Racso, Retama, Ricardogpn, Rojasyesid, Rosarinagazo, Rosarino,Rubpe19, Saloca, Sanbec, Sauron, Savh, Sergio Andres Segovia, Snakeyes, Sonrisitas2806, Soybostero93, SuperBraulio13, TDJ RPD, TamarindoKUACK!, Tano4595, Taty2007, Technopat,Tirithel, Tomatejc, Tortillovsky, Triku, Ty25, UA31, UserExecutor, Valentin estevanez navarro, VanKleinen, Vic Fede, Vitamine, Waka Waka, Érico Júnior Wouters, 733 ediciones anónimas

Electricidad renovable  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=63402218  Contribuyentes: Allforrous, Atila rey, Diamondland, Kaidok2001, Mac, Nopetro, Nudecline, Qyumy

Energía solar  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=63412532  Contribuyentes: -jem-, 3coma14, 4lex, Abarrera, AchedDamiman, Airunp, Aitoreiz, Aitorzubiaurre, Akhran,Alex&seba, Alexenergy, Alfredobi, Alvaro qc, Amadís, Ambil, Angel GN, Arrt-932, Aseretto, Açipni-Lovrij, Baiji, Banfield, Bcoto, Beagle, Belb, BuenaGente, Cacatuavolante, Caiman7,Camilo, Carmin, Chingados, Chuck es dios, Cobalttempest, CommonsDelinker, Culosucio, Czajko, David0811, Daviid82, Davius, DerHexer, Diamondland, Dianai, Diegusjaimes, Dossier2,Echani, Eduardosalg, Elabra sanchez, Emijrp, Ensada, Erfil, FAL56, Fanattiq, Felipealvarez, Forza4, Foundling, FrancoGG, Freddycus, Furado, Gaby turunen, Gaijin, Gaius iulius caesar,Gallowolf, Grajimgar, HUB, Halfdrag, Herero, Hoo man, Houseremix007, Hprmedina, Humberto, INDISECT, Iago Pillado, Igna, Ignacio Icke, Ilenoxkaos, Ingolll, Isabelh, Isha, J. A. Gélvez,JMCC1, Jarisleif, Jarke, Javierito92, Javiermares, Jbur777, Jcaraballo, Jebba, Jkbw, Jlnieto, Joselarrucea, Juan2035, Julimortx, Jumanji, Kaidok2001, Karshan, LP, Lampsako, Laura Fiorucci,Leonpolanco, Letxau, Loserup, Lrgonzalez, Lucien leGrey, Luis1970, MARC912374, Mac, Machucho2007, Mafores, Magister Mathematicae, Maldoror, Maleiva, Manuelt15, Maor X,MarcoAurelio, Marianela43, Mario modesto, Matdrodes, McMalamute, Mcmartin, Mel 23, Mjsoto, Montgomery, Moriel, Muro de Aguas, Mushii, NACLE, Netito777, Nioger, Nixón, Nopetro,Noventamilcientoveinticinco, Nudecline, Obelix83, Olivares86, Ordenador.cl, Oscares, Owneder, Oximoron2007, Papix, PatriSGijon, PeiT, Peter75, Petruss, PhJ, Pipenacho, Poco a poco,Pownerus, Prometheus, Pólux, Raulshc, Ravave, Retama, Risoto2000, Roberpl, Rondador, RoyFocker, Rufflos, Rutrus, SMSSOLAR, Sabbut, Saecsaenergia, Santiperez, Satanás va de retro,Savh, ScRiiNteR, Seba321dinator, Sebrev, Sigmanexus6, Simeón el Loco, SolarSoft, Soulshine, SuperBraulio13, TArea, Tano4595, Technopat, Teles, Tirant, Tirithel, Togo, Tostadora, Triku,Txo, Vicoexport, Vitamine, Wikisol, Wilfredor, Wricardoh, Xuankar, Yeza, Youssefsan, Zeno Gantner, ZrzlKing, 769 ediciones anónimas

Radiación solar  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=62335661  Contribuyentes: 3coma14, Acratta, Aguilar1080, Airunp, Alefisico, Alhen, Amirapuato, Andreasmperu,Angelito7, Anonimosanhueza, Açipni-Lovrij, Camilo, Castroteba, Charlitos, Comae, Cookie, Czajko, Daimon00, Davius, Diegusjaimes, Dodo, Edslov, Fev, Gaeddal, Greek, Helmy oved,Hprmedina, Humberto, Interscope, J. A. Gélvez, Jcaraballo, Jkbw, Jmcalderon, Joseaperez, Jynus, KnightRider, Krysthyan, Laura Fiorucci, Leonpolanco, Luis29 negro, MadriCR, Manwë,Maose, Marctaltor, Matdrodes, Mercenario97, Mortadelo2005, Muro de Aguas, PACO, Petruss, Poco a poco, Pólux, Rosarinagazo, RoyFocker, RubiksMaster110, SuperBraulio13, Tano4595,Technopat, UA31, Urdangaray, Vitamine, Xenoforme, Xexito, Xgarciaf, 242 ediciones anónimas

Energía solar térmica  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=63493418  Contribuyentes: Abdelwofi, Abece, Aiguasol, Airunp, Anonimosanhueza, Antonorsi, Antur, Baiji, Bedwyr,Bucephala, Cachogaray, Chingados, Cobalttempest, Cookie, Danosa, Daviid82, Davius, Diamondland, Diegusjaimes, Digigalos, Dossier2, Edc.Edc, Eduardosalg, Elabra sanchez, Eleniel, Errorde inicio de sesión, Fixertool, HUB, Hprmedina, Igna, Jkbw, Jlnieto, JordiG, Joselarrucea, Juan2035, Jweigand, Laura.catalan, Leugim1972, Linegen, Lucien leGrey, Mac, Magnus Colossus,ManuelGR, MarcoAurelio, Matdrodes, Miguel.baillon, Mjsoto, MontanNito, Moriel, Mpeinadopa, Muro de Aguas, Mutari, NACLE, Nihilo, OI.allende, Oirames, Ouveo, Padipeco, Paola.afp,Paulos, Perez7, Poco a poco, Prometheus, Pólux, Roberpl, RoyFocker, Rufflos, SMSSOLAR, Saloca, Santiago Garcia Garrido, Savh, Spirit-Black-Wikipedista, Tano4595, Technopat, Teles,Walter closser, Watti, WeserStrom, Wikiléptico, Wikiseldon, Yeza, 244 ediciones anónimas

Energía solar fotovoltaica  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=63575679  Contribuyentes: 4lex, Alvaro qc, Amorde2, AndreesLeal, Angel GN, Angelito7, Angelo.Muratore, Are16, Atreyu Green, Açipni-Lovrij, BL, Baiji, Banfield, CARLOSAMD, Carmin, Chingados, Cobalttempest, Comakut, CommonsDelinker, Cookie, Dangal28, Diamondland, Diegusjaimes, Dodo,Dsuarez, Dyon, Echani, Emijrp, Er Komandante, Erfil, Exerbio, Faras, Fnuno, Franciscolasrozas, Frutoseco, Gaius iulius caesar, Ganímedes, Greevil, Grillitus, HUB, Hberg, Ingolll, Isabelh, Isha,Itnas19, J. A. Gélvez, JGUIMER, Jarke, Javierito92, Jepuente, Jesus orlando guerrero e., Jkbw, Jlnieto, Joselarrucea, Jsanchezes, Juan2035, Jugones55, Jumanji, Kaidok2001, Karshan, Kved,Lacrimalqwerty, Laura Fiorucci, Laura.catalan, Leonpolanco, Leugim1972, Llull, Locos epraix, Loqu, Lucien leGrey, MValles, Mac, Machucho2007, Makete, Maldoror, Manuel GonzálezOlaechea y Franco, Manwë, Matdrodes, MercurioMT, Militar11, Mjsoto, MontanNito, Moriel, Mpeinadopa, Muro de Aguas, Mushii, Netito777, Nopetro, Nuclearyeah, Nudecline, Ortisa,P4K1T0, PACO, Pablo2garcia, Paccus2, Pacorrus, Pan con queso, Peter75, Petronas, Petruss, Poco a poco, Ppfk, Pribylova, Prometheus, Raulshc, Ricardogpn, Richy, Rosarino, RoyFocker,Rαge, Sageo, Savh, Schuback, Seewolf, Sertrevel, SolarSoft, SrMico, SuperBraulio13, TArea, Taichi, Tano4595, Technopat, Teles, Tikobcn, Tirithel, Tostadora, Triku, Txo, Uncorreotemporal,Vicentesalasmerino, Wadim, Wikipedianeck, Yeza, Youssefsan, Yrithinnd, 371 ediciones anónimas

Autoconsumo fotovoltaico  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=63105797  Contribuyentes: Aiurdin, Cheveri, Edmenb, Leonpolanco, Maleiva, Prometheus, Rickynoram, Shanti2,1 ediciones anónimas

Célula fotoeléctrica  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=62580841  Contribuyentes: 3coma14, Alhen, CF, Cookie, Countblack, David28wiki, Diegusjaimes, Digigalos, Dodo,Dvelasquez, Edc.Edc, Enano13, FAL56, Gonis, HG Alvarez, HUB, Hack-Master, J. A. Gélvez, Jkbw, José ciborg, Juanjfb, Kaprak, Larissa ortiz, Linegen, Luislezc, Mac, MadriCR, Matdrodes,Nachosan, Nihilo, Ninovolador, NoeHernandez767, Nous, OI-B-i.fernandez02, Ortisa, Osvaldo Spoltore, Oxartum, Petruss, Poc-oban, Prometheus, Railmu1, Rak1988, Ramod, Rastrojo,Rosarino, Sanbec, Savh, Soulshine, Stego, Strojarka, SuperBraulio13, Tafol, The Bear That Wasn't, Xuankar, conversion script, 95 ediciones anónimas

Semiconductor  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=63180482  Contribuyentes: .José, 2001:1388:1444:5171:9D2:A71C:4FF5:C694, Acratta, Airunp, Ale flashero, Alexav8,Allforrous, Anusky, Arturion, Açipni-Lovrij, Baiji, Beto29, BlackBeast, Camilo, Cookie, Coticoticoticoti, Cris Dav CDVS, DISELEC, Diegusjaimes, Dodo, EL Willy, Emiduronte, ErServi,Fernando Estel, FrancoGG, GermanX, Gug, Götz, HHahn, Hidoy kukyo, Humberto, Humbertow, Indurilo, Internete, Isha, J. A. Gélvez, JMPerez, Jkbw, Jorgext, Klystrode, Kordas, Kved,Lanjoe9, Laura Fiorucci, Leonpolanco, Lnieves, Lucien leGrey, Machineman, Mafores, Mar del Sur, Matdrodes, Matiasasb, Mecamático, Mercenario97, Mister, Moriel, Murphy era un optimista,Nachosan, Netito777, Nicop, Opinador, Ortisa, PACO, Pan con queso, Petruss, Poco a poco, Prometheus, Pólux, Raulshc, Ricardogpn, Rodrigo257, Sauron, Savh, Sebrev, Snakeyes,SuperBraulio13, Superhori, Superzerocool, Switcher6746, Tano4595, Technopat, Tirithel, Tortillovsky, Troodon, UAwiki, Urdangaray, Uruk, Varusso, Vitamine, Xenoforme, Xuankar,Youssefsan, 342 ediciones anónimas

Balance neto  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=63286796  Contribuyentes: Aiurdin, Alex299006, Andresdamian, Arenasesion, Diamondland, Gargamella, Grillitus, GustavoParker, Kardrak, Laura Fiorucci, Mac, Meltryth, Mion, Netito777, Nopetro, Prometheus, Registreernu, Robespierre, Slastic, Tano4595, Taty2007, Technopat, 16 ediciones anónimas

Panel fotovoltaico  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=63574284  Contribuyentes: Alfredobi, Alvaro qc, Angelito7, ArgosPerroDeOdiseo, Baiji, Bartges90, Basti-basti-bkn,Camilalda, Carlukas, Cobalttempest, CommonsDelinker, DSP-user, David28wiki, Diamondland, Digigalos, Djesux, Grocafort, Gustronico, HUB, Hispalois, Italo, J. A. Gélvez, JGInternational,JMPerez, Jatrobat, Jgaray, Jkbw, Jorge 2701, Joselarrucea, Juanjfb, Kaprak, Leonpolanco, Leugim1972, Lluvia, MARC912374, Mac, Mafores, Makete, Matdrodes, Mcapdevila, Mister, Mjuarez,NaSz, Nasil, Nioger, Nudecline, Orlodrim, Oximoron2007, Petronas, Pitufo.Budista, Poco a poco, Ppfk, Prometheus, Pólux, Quiquecd, Rafael Gálvez, Raulshc, Ricardogpn, Rodhos,Rosarinagazo, Rαge, Sergiportero, Shalbat, Shavetarin, Simeon87, Soulshine, SuperBraulio13, Tano4595, Technopat, The Final Stage, Thunderbird2, Uploader311, Warut, Xuankar, Yeza,YonDemon, Yrithinnd, Zenhomeenergy, す け, 210 ediciones anónimas

Inversor fotovoltaico  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=61637346  Contribuyentes: MontanNito, Sergiportero, SuperBraulio13, Technopat, Vicentesalasmerino, 10 edicionesanónimas

Conversión fotovoltaica  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=28462607  Contribuyentes: Czajko, Matdrodes, Ortisa, Tano4595

Almacenamiento de energía  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=62845271  Contribuyentes: Digigalos, Ingolll, Jgaray, Jjvaca, Jorgelrm, Leonpolanco, Petronas, Powerencounter,Proximo.xv, Roberpl, Sabbut, Taichi, Tamorlan, Tano4595, Technopat, UA31, Yavidaxiu, 36 ediciones anónimas

Fuentes y contribuyentes del artículo 147

Batería (electricidad)  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=62942514  Contribuyentes: 3coma14, Airunp, Aitorzubiaurre, Albireo3000, Aleixdiz, Alhen, AnselmoSturla, Antur,Antón Francho, Armando-Martin, Açipni-Lovrij, BL, Balderai, Banfield, BelegDraug, Biasoli, Bs1126, C'est moi, Camilo, Cmx, Cobalttempest, Coppelius, Cordwainer, Csoliverez, Ctrl Z,Dangelin5, David0811, Davius, Diegusjaimes, Digigalos, Dodo, Dorieo, Dreitmen, Eacg91, Eamezaga, ElAbuelo, Espinoza69, Fernando Estel, Floppy3, Fnuno, Folkvanger, Fvelop, GreexD,Grillitus, Gruschenko, Gunner 1, Gustronico, HUB, Harpagornis, Helenio, Hforzrto0, Hprmedina, Humberto, Igna, Ignacio Icke, Isha, Itnas19, Javierito92, Jkbw, Jorge2r, Jorgechp, Jorgelrm,Joselarrucea, Jurgens, Koldobika, KundaliniZero, Kved, Laura Fiorucci, Leonpolanco, Lucien leGrey, MSDJHERO, Mac, Macrad, Mansoncc, Manwë, MarcoAurelio, Marcoarias, Markoszarrate,Matdrodes, Matetano, Megazilla77, Mel 23, Mikeliusdelanus, Mjg88, Muro de Aguas, Mutari, Nnacho33209, Numbo3, Ortisa, Otto Perdomo, PACO, Pacomi, Paintman, Panypeces, Petronas,Platonides, Poco a poco, Pólux, Raul.lara, Rootor, Rosarino, Rubpe19, Sargentgarcia89, Savh, Seba24000, Secuela, Snakeyes, SuperBraulio13, Taichi, Tano4595, Technopat, Tengounnombre,Tirithel, Triku, Tuwariq, UA31, VanKleinen, Varano, Veltys, Victoria84, Vitamine, Vubo, White Master King, Wikielwikingo, Wikiléptico, Wricardoh, Xaviermdq, Xenoforme, Xuankar,Z80user, Zeedhra, 422 ediciones anónimas

Batería recargable  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=60151354  Contribuyentes: Acratta, Armando-Martin, Diamondland, Gonso6gonso, Hforzrto0, Joselarrucea, Mac,Mcapdevila, Nopetro, Rosarino, Technopat, Wikielwikingo, 7 ediciones anónimas

Celda electroquímica  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=62483506  Contribuyentes: Armando-Martin, Açipni-Lovrij, Götz, Hazmat2, Jkbw, Mcapdevila, Obelix83, Tigerfenix,Veon, 18 ediciones anónimas

Cargador de baterías  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=62101178  Contribuyentes: Albertosignes, Arzael, Caca3, Carlesmr, Diamondland, Götz, HUB, Igna, Klimbermann,MaryMozqueda, Mcapdevila, Mpeinadopa, Olaya mateo, Pau la, Philmarin, Savh, Shooke, Trikipondio, 35 ediciones anónimas

Regulación de carga  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=59896363  Contribuyentes: Banfield, Ebraminio, Lobillo, Raulul, Renacimiento, Sonett72, Triku, Xuankar, 4 edicionesanónimas

Convertidor DC a DC  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=57795449  Contribuyentes: Airunp, Gaijin, Joseygnacyo, Klystrode, Manuel Trujillo Berges, Matdrodes, 12 edicionesanónimas

Corriente continua  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=63543142  Contribuyentes: -jem-, .Sergio, AlfonsoERomero, Angus, Antur, Baronsamedi, Beto29, BlackBeast, Carmin,Charlitos, Correogsk, Cratón, DISK548, Dangelin5, David0811, DerKrieger, Diegusjaimes, Dionisio, Dodo, Edslov, Egaida, Elriki, EmilioValdivia, Foundling, Gabriel Tobar, Gaijin, Gusgus,HUB, Humberto, Inri, JABO, JaviMad, Jkbw, Josemontero9, Juliancolton, Kokoo, Kved, Laura Fiorucci, Leonpolanco, Locos epraix, Magister Mathematicae, Maldoror, Manuel Trujillo Berges,Matdrodes, Moriel, Mpeinadopa, N0kken, NaSz, Nicoguaro, OLM, Ortisa, Oscar 27, PACO, Pan con queso, Poco a poco, Pólux, Ralgis, Rosarinagazo, Rubpe19, Sabbut, Sanbec,SanchoPanzaXXI, Snakeyes, Technopat, Tirithel, Triku, Tubet, Urdangaray, Wikiléptico, Xuankar, Érico Júnior Wouters, 227 ediciones anónimas

Regulador de tensión  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=62338970  Contribuyentes: BetoCG, BuenaGente, Cesar Eduardo Ballesteros Aguirre, Cobalttempest, Diegusjaimes,Dreitmen, Dyvci, ECAM, Ebraminio, Electrodan, Erfil, Fernandocasar, Futur diesel, G.D.H.M., Gelpgim22, Gusgus, Götz, Ingolll, Isha, Janee, JaviMad, Karlox, Kved, Loco085, Mafores,Maldoror, Manuel Eslocum, Matdrodes, Mdossantos, Millars, Moleculax, Moonkey, Muro de Aguas, Rojasyesid, RoyFocker, Solarpinto, Solfeo957, Sonett72, Sonik, Tarantino, Vatelys, VicFede, 72 ediciones anónimas

Fuentes de imagen, Licencias y contribuyentes 148

Fuentes de imagen, Licencias y contribuyentesArchivo:TPES outlook.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:TPES_outlook.jpg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: FlickreviewR, MasaquiArchivo:TPES 2010 estimate.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:TPES_2010_estimate.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0  Contribuyentes:User:MasaquiArchivo:Pristina SubStation-02 2004.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Pristina_SubStation-02_2004.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0Unported  Contribuyentes: AnRo0002, Stunteltje, TKB, WikipediaMaster, Zen 38, 1 ediciones anónimasArchivo:Electricity consumption per country map.PNG  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Electricity_consumption_per_country_map.PNG  Licencia: GNU FreeDocumentation License  Contribuyentes: MilFlyboy, Roke, WikipediaMasterArchivo:Commons-logo.svg  Fuente: 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http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Koelkast_open.jpg  Licencia: GNU Free Documentation License  Contribuyentes: Maksim, Santosga,SmurrayinchesterArchivo:High voltage warning.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:High_voltage_warning.svg  Licencia: Creative Commons Attribution-Sharealike 2.5 Contribuyentes: User:DuesentriebArchivo:Eletroposto6.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Eletroposto6.jpg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: AndricosArchivo:Gemasolar.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Gemasolar.jpg  Licencia: Free Art License  Contribuyentes: Martafalvarez, Tetris L, 4 ediciones anónimasArchivo:Wind-turbine-icon.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Wind-turbine-icon.svg  Licencia: GNU Free Documentation License  Contribuyentes: LukipukArchivo:Breakdown of the incoming solar energy.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Breakdown_of_the_incoming_solar_energy.svg  Licencia: CreativeCommons Attribution-Sharealike 3.0  Contribuyentes: Original uploader was User A1 at en.wikipediaArchivo:Solar Panels.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Solar_Panels.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution 2.0  Contribuyentes: Apalsola, FlickrLickr,FlickreviewR, JackyR, Saibo, Tetris L, VIGNERON, WstArchivo:Helios in flight.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Helios_in_flight.jpg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: NASAArchivo:Solar land area.png  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Solar_land_area.png  Licencia: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported Contribuyentes: Mlino76Archivo:Solar irradiance spectrum 1992.gif  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Solar_irradiance_spectrum_1992.gif  Licencia: Public Domain  Contribuyentes:Adoniscik, Eno, Luis Fernández García, Pieter Kuiper, Rodolfo HermansArchivo:Solar Spectrum.png  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Solar_Spectrum.png  Licencia: desconocido  Contribuyentes: Adoniscik, Bender235, Dragons flight,Josette, Nick84, Pieter Kuiper, Trijnstel, Túrelio, 10 ediciones anónimasArchivo:Solar panels, Santorini.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Solar_panels,_Santorini.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported Contribuyentes: Stan ZurekArchivo:Thermal-solar.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Thermal-solar.svg  Licencia: Creative Commons Attribution-Share Alike  Contribuyentes: 1-1111,Avron, Inkwina, Rocket000, Tetris L, 8 ediciones anónimasArchivo:Calefon solar termosifonico compacto.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Calefon_solar_termosifonico_compacto.jpg  Licencia: Creative CommonsAttribution-Share Alike  Contribuyentes: CachogarayArchivo:Solar Evaporation Ponds, Atacama Desert.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Solar_Evaporation_Ponds,_Atacama_Desert.jpg  Licencia: Public Domain Contribuyentes: This image was taken by the NASA Expedition 19 crewArchivo:Auroville Solar Bowl.JPG  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Auroville_Solar_Bowl.JPG  Licencia: Attribution  Contribuyentes: Original uploader wasMrshaba at en.wikipediaArchivo:Four-solaire-odeillo-02.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Four-solaire-odeillo-02.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported Contribuyentes: User:WardenArchivo:Solar Array.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Solar_Array.jpg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: ArséniureDeGalliumArchivo:Solarpipe-scheme.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Solarpipe-scheme.svg  Licencia: Creative Commons Attribution-Sharealike 2.5 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[[User:]]Archivo:Ombrière SUDI - Sustainable Urban Design & Innovation.jpg  Fuente:http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Ombrière_SUDI_-_Sustainable_Urban_Design_&_Innovation.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0  Contribuyentes:User:TatmoussArchivo:ROSSA.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:ROSSA.jpg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Penyulap, Ras67, 1 ediciones anónimasArchivo:Solar cell.png  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Solar_cell.png  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Hidaspal, JackyR, TdangkhoaArchivo:SolarGIS-Solar-map-Spain-es.png  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:SolarGIS-Solar-map-Spain-es.png  Licencia: Creative Commons Attribution-Sharealike3.0  Contribuyentes: Auntof6, Elekhh, Rillke, SolarSoft, W!B:Archivo:Façana Fotvoltaica MNACTEC.JPG  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Façana_Fotvoltaica_MNACTEC.JPG  Licencia: Public 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Gracia Fajardo, escudo de Manualde Imagen Institucional de la Administración General del EstadoArchivo:Flag of France.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_France.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: (en inglés)Archivo:Flag of Belgium (civil).svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Belgium_(civil).svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Bean49, DavidDescamps, Dbenbenn, Denelson83, Evanc0912, Fry1989, Gabriel trzy, Howcome, IvanOS, Ms2ger, Nightstallion, Oreo Priest, Ricordisamoa, Rocket000, Rodejong, Sir Iain, ThomasPusch,Warddr, Zscout370, 4 ediciones anónimasArchivo:Flag of Australia.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Australia.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Ian FieggenArchivo:Flag of the United Kingdom.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_the_United_Kingdom.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Original flagby James I of England/James VI of ScotlandSVG recreation by User:Zscout370Archivo:Flag of the Czech Republic.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_the_Czech_Republic.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: specialcommission (of code): SVG version by cs:-xfi-. 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The color of the Magen David and thestripes of the Israeli flag is not precisely specified by the above legislation. The color depicted in the current version of the image is typical of flags used in Israel today, although individual flagscan and do vary. The flag legislation officially specifies dimensions of 220 cm × 160 cm. However, the sizes of actual flags vary (although the aspect ratio is usually retained).Archivo:Flag of Ukraine.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Ukraine.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Created by: Jon Harald Søby, colors byZscout370Archivo:Flag of Austria.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Austria.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: User:SKoppArchivo:Flag of Portugal.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Portugal.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Columbano Bordalo Pinheiro (1910;generic design); Vítor Luís Rodrigues; António Martins-Tuválkin (2004; this specific vector set: see sources)Archivo:Flag of the Netherlands.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_the_Netherlands.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Zscout370Archivo:Flag of the Republic of China.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_the_Republic_of_China.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: 555,Abner1069, Bestalex, Bigmorr, Denelson83, Ed veg, Gzdavidwong, Herbythyme, Isletakee, Kakoui, Kallerna, Kibinsky, Mattes, Mizunoryu, Neq00, Nickpo, Nightstallion, Odder, Pymouss,R.O.C, Reisio, Reuvenk, Rkt2312, Rocket000, Runningfridgesrule, Samwingkit, Sasha Krotov, Shizhao, Tabasco, Vzb83, Wrightbus, ZooFari, Zscout370, 75 ediciones anónimasArchivo:Flag of Slovenia.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Slovenia.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: User:Achim1999Archivo:Flag of South Africa.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_South_Africa.svg  Licencia: desconocido  Contribuyentes: Adriaan, Anime Addict AA,AnonMoos, BRUTE, Daemonic Kangaroo, Dnik, Duduziq, Dzordzm, Fry1989, Homo lupus, Jappalang, Juliancolton, Kam Solusar, Klemen Kocjancic, Klymene, Lexxyy, Mahahahaneapneap,Manuelt15, Moviedefender, NeverDoING, Ninane, Poznaniak, Przemub, Ricordisamoa, SKopp, Sarang, SiBr4, ThePCKid, ThomasPusch, Tvdm, Ultratomio, Vzb83, Zscout370, 35 edicionesanónimasArchivo:Flag of Mexico.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Mexico.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Alex Covarrubias, 9 April 2006 Basedon the arms by Juan Gabino.Archivo:Flag of Brazil.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Brazil.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Brazilian GovernmentArchivo:Flag of Luxembourg.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Luxembourg.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: User:SKoppArchivo:Flag of Sweden.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Sweden.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: User:Jon Harald SøbyArchivo:Flag of Denmark.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Denmark.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: User:MaddenArchivo:Flag of Malaysia.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Malaysia.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Achim1999, Ah Cong Strike,AnonMoos, Arteyu, Avala, Cycn, DarknessVisitor, Duduziq, Er Komandante, Fibonacci, Fred J, Fry1989, Herbythyme, Homo lupus, Juiced lemon, Klemen Kocjancic, Ludger1961, Morio, Nick,Reisio, Rocket000, SKopp, Sarang, Tryphon, VAIO HK, Zscout370, 白 布 飘 扬, 20 ediciones anónimasArchivo:Flag of Finland.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Finland.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Drawn by User:SKoppArchivo:Flag of Cyprus.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Cyprus.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: User:Vzb83Archivo:Flag of Norway.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Norway.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: DbenbennArchivo:Flag of Argentina.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Argentina.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Government of Argentina (Vectorgraphics by Dbenbenn)Archivo:Flag of Turkey.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Turkey.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: David Benbennick (original author)Archivo:Energiepark Lauingen Gehrlicher Solar AG.JPG  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Energiepark_Lauingen_Gehrlicher_Solar_AG.JPG  Licencia: PublicDomain  Contribuyentes: Sawu12Archivo:Juwi PV Field.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Juwi_PV_Field.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0  Contribuyentes: JUWIGroupArchivo:Flag of Thailand.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Flag_of_Thailand.svg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Zscout370Archivo:Müllberg Speyer - 2.JPG  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Müllberg_Speyer_-_2.JPG  Licencia: Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Contribuyentes: User:Claus AbleiterArchivo:Nellis AFB Solar panels.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Nellis_AFB_Solar_panels.jpg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: USAFArchivo:Best Research-Cell Efficiencies.png  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Best_Research-Cell_Efficiencies.png  Licencia: Public Domain  Contribuyentes:AptevaArchivo:Solar-crop.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Solar-crop.jpg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: White House Photographer Jesse LeeFile:SolarFachwerkhaus.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:SolarFachwerkhaus.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Germany Contribuyentes: TúrelioArchivo:Conexion a red autoconsumo energia electrica.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Conexion_a_red_autoconsumo_energia_electrica.jpg  Licencia:Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0  Contribuyentes: User:Shanti2Archivo:4inch poly solar cell.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:4inch_poly_solar_cell.jpg  Licencia: GNU Free Documentation License  Contribuyentes: Denniss,JackyR, Nosferatu it, Rogilbert, WstFile:Celula fotovoltaica.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Celula_fotovoltaica.svg  Licencia: Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0  Contribuyentes:User:TafolArchivo:CellStructure-SiCrystal-eng.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:CellStructure-SiCrystal-eng.jpg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes:CellStructure-SiCrystal-eng.PNG: S-kei derivative work: Ortisa (talk)Archivo:Solar-cell-polycrystalline.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Solar-cell-polycrystalline.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0Unported  Contribuyentes: User:Warden, User:Warden

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