Breve información sobre las ventajas y desventajas de la energía solar

En nuestro día a día utilizamos con frecuencia muchos aparatos eléctricos y electrónicos, como teléfonos móviles, ventiladores, neveras, luces eléctricas, aparatos de aire acondicionado, ordenadores, instrumentos industriales, máquinas, etc. Todos estos componentes o aparatos eléctricos y electrónicos necesitan una fuente de alimentación eléctrica para su funcionamiento.

Para proporcionar suficiente energía y alcanzar la demanda de carga, hay diferentes formas de generar la energía eléctrica utilizando diferentes fuentes de energía, como la energía solar, la energía térmica, la energía eólica, la energía nuclear, etc. En este artículo, hablaremos de la energía solar y de las ventajas e inconvenientes del sistema de energía solar utilizado para la generación de energía eléctrica.

Energía solar

La luz y el calor radiantes del Sol se aprovechan para proporcionar energía solar. Para esta energía solar se utilizan tecnologías en evolución como la electricidad solar térmica, la arquitectura solar, la calefacción solar y la energía solar fotovoltaica. Según la forma de captar, convertir y distribuir la energía solar, estas tecnologías solares se clasifican en dos tipos: solar activa y solar pasiva. La energía eléctrica generada a partir de la energía solar se denomina energía solar.

La energía solar utilizada directamente para calentar el agua de las piscinas, la iluminación diurna, el secado de la ropa, etc., sin dispositivos intermedios ni convertidores, se denomina Energía Solar Pasiva.

La energía solar que se utiliza indirectamente para suministrar energía a los dispositivos consumidores de energía después de procesarla a través de los dispositivos intermedios, como los paneles solares o las células fotovoltaicas para convertir la energía solar en energía eléctrica, se denomina energía solar activa.

Proceso de conversión de la energía solar

La energía solar se convierte en energía eléctrica, lo que se denomina energía solar, y este proceso de conversión se lleva a cabo mediante el uso de paneles solares, regulador de carga, batería e inversor.

Paneles solares

Los paneles solares o células fotovoltaicas se utilizan para la conversión de la luz (energía solar) en corriente eléctrica (DC) utilizando el efecto fotovoltaico. Este sistema puede denominarse Sistema de Energía Solar. Los paneles solares son módulos inflexibles hechos de silicio o de silicio cristalino en forma de oblea.

Las células fotovoltaicas se clasifican en dos tipos: policristalinas y monocristalinas. Varias células fotovoltaicas se interconectan para formar un módulo y un conjunto de estos módulos se denomina panel solar.

Sistema de baterías

El sistema de baterías consiste en una batería eléctrica secundaria o recargable. Hay dos tipos de baterías, como las de plomo y las de célula de gel de ciclo profundo.

La batería se utiliza para almacenar energía durante el día, mientras que los paneles solares generan energía y pueden utilizarse por la noche mediante un inversor.

Regulador de carga

El controlador de carga se utiliza para activar o desactivar la carga y la carga. Se utiliza principalmente para proteger la batería de las condiciones de sobrecarga y subcarga.

Durante el día, el controlador conmuta la batería para almacenar la energía generada por los paneles solares y, durante la noche, suministra energía a la carga a través de un inversor.

Inversor

El inversor se utiliza para convertir la corriente continua en corriente alterna, y luego para suministrar corriente alterna a las cargas.

Como muchas cargas, que utilizamos con frecuencia, requieren alimentación de CA, es necesario convertir la CC en CA. La energía almacenada en la batería está en forma de CC, que también se puede convertir en CA utilizando un inversor en el sistema.

Importancia de la energía solar

Hay diferentes tipos de fuentes de energía con las que podemos generar energía eléctrica, pero en este proceso de generación de energía eléctrica hay que tener en cuenta muchas cosas como la contaminación, el coste, la eficiencia, la energía renovable o no renovable utilizada para la generación de energía, etc. Aquí hay que tener en cuenta la importancia de la energía solar para producir electricidad y así conservar las fuentes de energía no renovables como el carbón, el petróleo, otros combustibles fósiles y también.

La energía solar no sólo se utiliza para la generación de electricidad, sino que también es utilizada por las plantas para la producción de la clorofila verde y el alimento en las plantas mediante la fotosíntesis - lo imprescindible para la supervivencia de las plantas.De las ventajas de la energía solar y de los proyectos de energía solar que se comentan a continuación en este artículo podemos entender la importancia de la energía solar.

Ventajas y desventajas de la energía solar

Aunque la energía solar tiene numerosas ventajas, también tiene algunas desventajas que se enumeran a continuación:

Ventajas

La energía solar es un recurso gratuito y renovable para generar electricidad, pero requiere colectores y algunos otros equipos para la conversión de la energía solar en energía eléctrica.

• Las células solares utilizadas para la generación de energía no provocan ruido, mientras que los generadores o turbinas de otros métodos provocan contaminación acústica.
• No causa mucha contaminación en comparación con otros métodos de generación de energía, como una central térmica, una central nuclear, etc.

• Las células solares no constan de piezas móviles y, por tanto, requieren poco mantenimiento para su funcionamiento.

• Puede utilizarse en zonas remotas para generar y utilizar la energía en esa localidad, donde la transmisión de la electricidad es demasiado cara.

• La energía solar ofrece seguridad energética al evitar el sistema eléctrico general en el que existe la posibilidad de robo de energía.

• En general, las calculadoras y algunos dispositivos electrónicos de bajo consumo pueden alimentarse con energía solar de forma eficaz.

• La energía solar puede producir el 50% de la energía necesaria para la casa instalando los paneles solares.

• En el uso a largo plazo de la energía solar, la inversión en la instalación de energía solar puede recuperarse al máximo, ya que la energía solar es gratuita.

• Es una fuente de energía renovable e infinita en comparación con otras fuentes de energía limitadas, como la energía nuclear, el carbón, etc., cuya duración se estima en 30 o 40 años.

• Puede considerarse como una fuente de energía creadora de empleo; si una vez que se inicie la instalación o construcción de centrales solares, entonces ofrecerá más oportunidades de trabajo para muchos estudiantes de ingeniería.

La figura anterior muestra que la energía solar generada por los paneles solares del tejado de una casa puede utilizarse para fines domésticos, como la lavadora, etc., y la energía restante puede venderse a la red para obtener una remuneración por la exportación de electricidad.

Desventajas

El coste de instalación de los paneles solares para utilizar la energía solar es muy caro, y las inversiones iniciales sólo pueden cubrirse tras su utilización a largo plazo (muchos años).

• La generación de energía solar depende totalmente de la luz solar que incide en los paneles solares y que a su vez depende de las condiciones climáticas.
• La energía solar se puede aprovechar en un periodo limitado, ya que la luz solar sólo está disponible durante el día y los días soleados; por tanto, sólo se puede generar energía en un periodo de tiempo limitado y la energía se tiene que guardar en baterías para su uso posterior.
• Las baterías utilizadas para almacenar la energía solar son muy costosas, de gran tamaño y deben ser sustituidas de vez en cuando.
• La eficiencia del sistema de energía solar (conversión de la energía solar en energía eléctrica) es de alrededor del 22% y para mejorarla se necesitan grandes superficies para captar más luz solar y producir la electricidad adecuada.

Proyectos de energía solar

Hay muchos proyectos eléctricos y electrónicos basados en la energía solar, como un simple calentador de agua solar, y a continuación se enumeran algunos proyectos junto con sus objetivos. La concienciación masiva entre individuos e instituciones sobre las ventajas y desventajas de la energía solar ha hecho que empiecen a diseñar y desarrollar nuevos proyectos avanzados de energía solar. Los nuevos proyectos avanzados e innovadores incluyen el panel solar de seguimiento, la farola solar basada en Raspberry Pi, el controlador de carga de energía solar, el sistema de medición de energía solar y muchos otros proyectos de microcontroladores basados en la energía solar.

Farola solar basada en Raspberry Pi

El objetivo principal de este proyecto es diseñar farolas basadas en LED con control de intensidad automático utilizando energía solar o células fotovoltaicas con la placa Raspberry Pi. Los paneles solares se utilizan para la conversión de la energía solar en energía eléctrica y esta energía eléctrica se utiliza para cargar las baterías mediante un circuito de control de carga.

La intensidad de la luz se controla para ahorrar energía durante las horas de baja densidad de tráfico (generalmente a última hora de la noche). La técnica PWM está integrada en la placa Raspberry Pi, como se muestra en el diagrama de bloques, para ahorrar energía solar proporcionando diferentes intensidades en diferentes momentos.

Controlador de carga de energía solar

La intención principal del proyecto del Controlador de Carga Solar es almacenar energía eléctrica en baterías, obtenida mediante la conversión de la energía solar en energía eléctrica o fotovoltaica, durante el día y utilizar esta energía almacenada durante la noche. Se utiliza un conjunto de op-amps como comparadores para controlar la tensión del panel y la corriente de carga, como se muestra en el diagrama de bloques.

Se utilizan diferentes tipos de LEDs para indicar las condiciones de carga insuficiente, sobrecarga y descarga profunda. El MOSFET se utiliza como interruptor semiconductor de potencia para cortar la carga en condiciones de batería baja o sobrecarga. Si la batería está totalmente cargada, la energía solar se desvía a la carga ficticia mediante un transistor.

Hay muchos científicos, instituciones y personas que investigan para mejorar la eficiencia del sistema de energía solar. Puedes compartir algunas ventajas y desventajas más de la energía solar que conozcas en la sección de comentarios para fomentar el uso de la energía solar renovable. Para obtener más ayuda técnica en relación con la energía solar y los proyectos basados en la energía solar, publica tus preguntas, comentarios e ideas de proyectos de energía solar para poner en práctica utilizando el microcontrolador.

Créditos de las fotos: