jueves, 26 de febrero de 2015

PANEL SOLAR HÍBRIDO - TÉRMICO Y FOTOVOLTAICO

¿Cómo funciona el panel solar híbrido?

El panel solar híbrido, se basa en dos tecnologías ya existentes; la fotovoltaica y la solar térmica. Ambas tecnologías quedan fusionadas en una única unidad. De esta forma sobre un absorbedor de colector solar térmico se instalan las células fotovoltaicas con su cableado correspondiente. Todo lo demás del colector (circuito hidráulico, carcasa y cubierta transparente) permanece como en cualquier colector convencional.



Con esta disposición de lo elementos se logran 3 objetivos; obtener electricidad solar, obtener agua caliente sanitaria y mejorar el rendimiento del panel solar fotovoltaico. Cada uno de los objetivos se logra de la siguiente manera:

  • Obtener electricidad solar- Las células fotovoltaicas en el absorbedor convierten parte de la radiación solar en electricidad al igual que lo haría un panel solar convencional
  • Obtener agua caliente sanitaria- Cuando la radiación solar incide sobre un panel solar fotovoltaico, solo una pequeña parte de la misma de entre el 8% y el 15%, dependiendo del material de que se trate, se transforma en electricidad. La mayor parte de la radiación solar se transforma en calor, al igual que ocurre en cualquier cuerpo de color negro expuesto al sol. El panel solar híbrido aprovecha esa producción de calor del panel fotovoltaico para calentar agua como si fuera un colector solar térmico. Ese calor, por medio de un circuito hidráulico adecuado se evacua del panel y se almacena en un deposito termoaislado para su posterior uso.
  • Mejorar el rendimiento del panel solar fotovoltaico
  • La eficacia, expresada en el tanto por ciento con que un panel fotovoltaico transforma la energía solar en energía eléctrica, se determina en unas pruebas realizadas en una atmósfera controlada a 25 ºC que es cuando mayor es el rendimiento que se puede obtener de una célula fotovoltaica. A partir de ese punto, cuanto mas elevada sea la temperatura del panel, mas bajo será progresivamente su rendimiento.
En la exposición solar normal, un panel fotovoltaico suele alcanzar temperaturas bastante elevadas, muy por encima del valor óptimo y que pueden llegar a ser desde 20ºC hasta 30ºC o más por encima de la temperatura ambiente.

Es decir en un panel cuya eficiencia de conversión de luz solar a electricidad sea del 18%, cada grado por encima de 25ºC disminuye esa eficiencia un tanto por ciento

En el panel solar híbrido la parte térmica se encarga de mantener refrigerado el panel solar a una temperatura sensiblemente por debajo de la que alcanzaría de tratarse de un panel fotovoltaico sencillo y aproximándose más a su temperatura ideal de trabajo . De esta forma se mejora el rendimiento del panel fotovoltaico en como mínimo un 15%.

Otras ventajas del panel solar híbrido

El panel solar híbrido, por su configuración, además de producir agua caliente sanitaria y electricidad solar con un rendimiento mejorado en un mismo espacio, presenta otras ventajas.

Entre ellas se puede destacar la potencial reducción de costes en comparación a si de adquirieran los sistemas solares fotovoltaicos y térmico por separado. Hay que tener en cuenta, que los soportes y el anclaje del sistema híbrido son solo uno, por los dos que serían necesarios de adquirirlos por separado. Lo mismo ocurriría con muchos de los materiales que conforman los paneles solares y los colectores solares.

Otra de las ventajas es la relativa a la prolongación de la vida útil del panel fotovoltaico. Trabajando a una temperatura más óptima el material se degrada más lentamente y es capaz de trabajar a pleno rendimiento por más años.

Aplicaciones.

Como es lógico, el panel solar híbrido es especialmente apto para los casos en los que se requiera a la vez a ambos tipos de aprovechamiento solar. Sin embargo también puede ser especialmente útil cuando se requiera solamente la electricidad fotovoltaica, considerando que la parte térmica aportará una mejora al rendimiento del panel fotovoltaico, aunque no se haga un uso útil del calor obtenido. A continuación comentaremos con más detalle algunas de las aplicaciones que pueden ser las más interesantes:

Aplicación doméstica

En una vivienda, los paneles solares híbridos son especialmente útiles ya que aportarían agua caliente sanitaria y electricidad en unos niveles adecuados para el uso doméstico.

El esquema de la instalación es en todo igual al que sería con las dos instalaciones por separado teniendo como punto en común los paneles solares híbridos.

Huerta solar.

Otra aplicación muy interesante de los paneles solares híbridos estaría en las huertas solares y en las centrales fotovoltaicas en general. En este caso la parte solar térmica del panel sería solo empleada como refrigerante extrayendo el exceso del calor del panel solar y permitiéndole trabajar a su máximo rendimiento. El agua caliente resultante se podría aprovechar con alguna finalidad o hacerla enfriar por medio de algún disipador de calor o algún radiador. En principio, el gasto extra en estos componentes se compensaría con el mayor rendimiento que se obtendría de los paneles.

En el caso de contar con alguna fuente de agua fría próxima (río o lago), esta se podría emplear como fluido refrigerante para hacerla pasar por la parte térmica del panel híbrido.



La energía solar captada por el Panel Solar Híbrido, ¿Cómo se reparte entre el sistema fotovoltaico y Térmico?.

Como bien es sabido, el espectro de la radiación solar aprovechada, va desde el infrarrojo hasta el ultravioleta. Curiosamente los módulos fotovoltaicos funcionan mejor en la gama alta del espectro, es decir, entorno al ultravioleta. La radiación infrarroja no incrementa la producción de electricidad, más bien lo contrario, aporta calor, que es un efecto negativo para la eficiencia.

En los captadores térmicos, es precisamente el espectro entorno al infrarrojo el que contiene la energía que será aprovechada para generar calor, mientras que la radiación ultravioleta prácticamente no aporta nada.

Como puede deducirse de este razonamiento, cada sistema por si solo aprovecha solo una parte del espectro, mientras que unidos forman un conjunto que aprovecha un amplio rango de la energía que contiene la luz solar.
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