Diferencias entre energía solar fotovoltaica y térmica

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Tecnología, usos y ventajas de estos dos métodos basados ​​en energía solar

El sol es el más grande proveedor de energía. El desarrollo del mercado de energía renovable se basa, en gran medida, en ese hecho. La mayoría de las tecnologías verdes que actualmente operan, cosechan energía solar directa o indirectamente. Entre las fuentes indirectas de energía solar, eólica, geotérmica de baja entalpía (utilizada en sistemas de bomba de calor de origen terrestre) las mareas y las olas están siendo ampliamente utilizadas.
La fuente directa de energía solar consiste en rayos solares que alcanzan la atmósfera. Se pueden recolectar mediante dos tecnologías diferentes: energía solar fotovoltaica y sistemas solares térmicos.

Diferencias entre energía solar fotovoltaica y térmica

La diferencia principal entre la energía solar fotovoltaica y la energía solar térmica se puede encontrar en sus principios de trabajo. La energía térmica produce calor, mientras que la energía fotovoltaica genera electricidad. La energía solar fotovoltaica se basa en el efecto fotovoltaico, mediante el cual un fotón (la unidad básica de luz) que impacta sobre una superficie hecha de un material especial, genera la liberación de un electrón. La energía solar térmica, por otro lado, utiliza la luz solar para calentar un fluido (dependiendo de la aplicación en particular, puede ser agua u otro fluido).
El efecto fotovoltaico solo tiene lugar en un número reducido de materiales, llamados semiconductores (como silicio -monocristalino, policristalino y amorfo- y telururo de cadmio) que después de procedimientos químicos específicos, permiten la generación de una corriente eléctrica cuando se exponen a la luz. Esos semiconductores tienen la forma de capas delgadas que conforman el elemento central de las células solares, el elemento básico de un sistema fotovoltaico, que produce una corriente continua.

Sistema fotovoltaico.

Las células solares están integradas en estructuras más grandes conocidas como paneles solares, donde se pueden alcanzar los valores deseados de corriente y voltaje. Para los sistemas conectados a la red (que representan una gran parte del mercado) es necesario el uso de un inversor.
El principio de funcionamiento de los sistemas solares térmicos es mucho menos sofisticado, pero es útil para la generación de energía consumible. Consiste en el calentamiento directo de agua (u otros fluidos) por el calor del sol. Esa conversión de energía tiene lugar en diferentes dispositivos dependiendo del rango de temperaturas a las que se calienta el fluido de trabajo.
Los colectores de temperatura baja y media pueden ser paneles de placa plana o tubos de vacío. Los colectores de alta temperatura consisten en sistemas solares concentrados, como un canal parabólico, reflectores Fresnel, plato Stirling y torres solares.

Los usos de ambos sistemas de energía

Con respecto al uso de estas tecnologías, el primer paso es separar los sistemas solares domésticos pequeños de las plantas de energía, tanto en energía fotovoltaica como térmica.
En cuanto a las centrales eléctricas, los sistemas fotovoltaicos y térmicos comparten la producción de electricidad como su objetivo. Mientras que los sistemas fotovoltaicos generan esa electricidad directamente de la energía solar, los sistemas térmicos calientan un fluido (agua, aceite, aire, etc.) que funcionará con una máquina de vapor, una turbina de gas o similar. Esa electricidad se transfiere a la red, como AC y con el valor requerido de voltaje.
En el caso de las centrales fotovoltaicas, la capacidad de las más grandes supera los 500 MW, mientras que la de las centrales térmicas más grandes es inferior a 400 MW. Ambos tipos están experimentando un rápido crecimiento en muchas partes del mundo y se van desarrollando paulatinamente.

Sistema térmico.

Uso de instalaciones fotovoltaicas residenciales

Producen electricidad de CC directamente a partir de la energía solar. Hay dos tipos de sistemas fotovoltaicos residenciales: conectados a la red y “desconectados” o “autónomos”. Los primeros ofrecen la posibilidad de alimentar la red a través de un inversor. Los últimos están completamente dedicados al autoconsumo (iluminación, calefacción, calentamiento de agua, etc.) y requieren el uso de bancos de baterías para separar el consumo de la generación.

Uso principal de los sistemas térmicos solares residenciales

El uso principal es el calentamiento de agua. Suelen funcionar combinados con sistemas de calefacción central (gas o combustible) que comienzan a funcionar cuando la temperatura en el tanque de agua cae por debajo de un cierto valor. Por lo tanto, estos sistemas pueden proporcionar agua caliente durante todo el año, incluso en climas fríos. Alternativamente, los sistemas termodinámicos pueden calentar agua utilizando el compresor incorporado, en caso de que se agote toda el agua. De esta forma, puedes establecer un sistema independiente del uso de combustibles fósiles. Los sistemas solares térmicos también se pueden utilizar para la calefacción de espacios (esto es relativamente común en países como Suecia).

Algunas ventajas más importantes de la energía solar fotovoltaica

En cuanto a las plantas de energía, el diseño fotovoltaico es mucho más simple que el de la térmica. Una estación de energía fotovoltaica está formada por muchos paneles solares conectados en paralelo y en serie. Por otro lado, la generación de electricidad mediante tecnología solar térmica implica la transmisión de energía de un fluido caliente a un generador. Eso ha llevado a diseños diferentes y complejos, algunos de ellos mencionados anteriormente.
A menor escala, los sistemas fotovoltaicos son más versátiles que los sistemas térmicos, ya que pueden alimentar muchos aparatos (la energía solar térmica se limita al espacio y al calentamiento del agua). También tienen una vida más larga.

Algunas ventajas más importantes de la energía solar térmica

Su posibilidad de almacenar la energía generada, ya que las centrales térmicas no convierten la energía solar directamente en electricidad y los sistemas térmicos domésticos siempre incluyen un tanque de agua donde se puede almacenar el calor. Los sistemas fotovoltaicos, por el contrario, sufren de una intermitencia inherente que se deriva de los patrones de la luz solar. El almacenamiento de electricidad normalmente no se considera una opción, debido a las pérdidas de energía que lo hacen realmente ineficiente. Eso da como resultado un suministro de electricidad más uniforme y confiable por parte de las plantas térmicas.
La tecnología solar térmica para uso doméstico es mucho menos complicada que la energía solar fotovoltaica. Es importante señalar que la generación de energía para usos residenciales varía de sistemas térmicos a sistemas fotovoltaicos. Los paneles térmicos también son más eficientes en cuanto a espacio.

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