Què són i per a què serveixen?
Les plaques fotovoltaiques són dispositius que transformen la radiació solar visible en energia elèctrica gràcies a l’efecte fotoelèctric.
Les instal·lacions solars fotovoltaiques generen electricitat de baixa tensió de manera neta i renovable. Aquestes instal·lacions poden funcionar de manera aïllada (amb acumuladors o bateries) o bé interconnectades a la xarxa elèctrica, tant per l’autoconsum (per reduir la factura elèctrica) com per a la producció elèctrica (venda d’energia al sector majorista d’electricitat).
Funcionament
Les plaques fotovoltaiques estan formades per un conjunt d’unitats bàsiques anomenades cèl·lules fotovoltaiques. Aquestes cèl·lules estan constituïdes per un semiconductor format per la unió de dos discs de silici pur que han estat dopats amb elements que li donen característiques oposades: un disc dopat amb bor (capa P) té dèficit (espais lliures) d’electrons quan hi incideix la llum, mentre que l’altre disc, dopat amb arseni (capa N) hi ha un excés d’ electrons .
Quan la llum solar incideix sobre la cèl·lula, en la zona de contacte entre la capa P- N es produeix la difusió d’electrons de la capa N cap a la capa P. Uns contactes elèctrics canalitzen aquest moviment d’electrons de manera que es genera un corrent elèctric continu.
Una cèl·lula solar genera voltatges molt petits (dècimes de volt) i una potència màxima de 1 o 2 watts. Per tal d’aconseguir tensions més elevades es connecten en sèrie diverses cèl·lules, constituint el que anomenem placa o panell fotovoltaic.
Actualment hi ha panells que proporcionen 900 W en condicions òptimes. Les instal·lacions fotovoltaiques assoleixen potències considerables connectant diversos panells, ja sigui en sèrie ( es sumen les tensions i es manté la intensitat), ja sigui en paral·lel ( es sumen les intensitats i es manté la tensió) o bé en configuracions mixtes.
Altres components de les instal·lacions fotovoltaiques
Inversors de CC/CA
És l’element encarregat de transformar el corrent continu (CC) produït pels panells fotovoltaics en corrent altern (CA) de les mateixes característiques de tensió i freqüència de la xarxa elèctrica (230 V)Punt de connexió
Punt de connexió
És el punt on s’interconnecta la instal·lació fotovoltaica amb la xarxa elèctrica. Les instal·lacions generadores de venda d’energia han d’implementar un comptador d’energia injectada a la xarxa elèctrica.
Proteccions contra sobretensions (varistors)
El protector de sobretensions (varistor) és un element de protecció que està destinat a protegir la instal·lació, principalment, contra les sobretensions transitòries d’origen atmosfèric.
Importància d’una correcta orientació
Per a un màxim aprofitament de l’energia del sol és clau que els raigs incideixin perpendicularment sobre la placa fotovoltaica. Donat que el sol es va movent (aparentment) durant tot el dia, des que surt fins que es pon, l’ideal seria que la placa fotovoltaica seguís el moviment del sol. Per motius tècnics i econòmics la solució més habitual és deixar la placa en una posició fixa. Però… quina ha de ser aquesta posició?
Podem descompondre el moviment del sol en dos eixos:
clica per veure-ho més gran
- azimut: moviment horitzontal del sol (esquerra-dreta, est-oest..).
En aquest cas la posició de la placa és clara: ha d’estar encarada al sud, que és el moment del dia en el que el sol està més alt i té la màxima intensitat. - declinació: moviment vertical del sol (dalt- baix; alçada del sol sobre l’horitzó)
L’alçada màxima del sol sobre l’horitzó va variant al llarg de l’any: a l’hivern es troba molt baix, i en canvi a l’estiu es troba molt alt. Caldria buscar un punt mig, que correspondria a l’alçada màxima del sol a l’horitzó dels equinoccis de primavera o de tardor. Aquesta alçada correspon a la latitud del lloc. Caldria inclinar la placa fotovoltaica fins a aquesta posició ( uns 42 º en el nostre cas)
En resum, la posició correcta de les plaques seria: orientades cap al sud i inclinades el mateix valor de la latitud del lloc on s’han d’instal·lar.
Referències i enllaços
- Activitats del Camp d’Aprenentatge relacionades:
- Wikipedia Panel fotovoltaico
- Messeguer, Conrad. “L’estel daurat. L’energia solar” . Biblioteca de la classe 6. Editorial GRAÓ
- Tudel, Marta i altres “Energia solar fotovoltaica” Col·lecció Quadern Pràctic 4. Institut Català de l’Energia. Generalitat de Catalunya
