Paneles solares flexibles: reseña de las estructuras típicas, sus características y particularidades de conexión
La energía solar es una de las fuentes alternativas de electricidad más prometedoras y de más rápido desarrollo. Es un recurso ilimitado que se puede utilizar en cualquier lugar del planeta sin contaminar el medio ambiente. Reconozca que no estaría mal tener su propia fuente alternativa de electricidad.
Resulta que ahora es posible convertir la energía solar en electricidad directamente en su hogar. En lugar de paneles de marco voluminosos y frágiles, ahora se utilizan cada vez más los paneles solares flexibles. Pero, ¿cómo implementar esto en la práctica?
Lo ayudaremos a comprender la estructura de los paneles solares flexibles y su principio de funcionamiento. En nuestro artículo encontrará recomendaciones útiles para la selección e instalación de las estructuras. Y para facilitar la comprensión de la información, el artículo incluye fotografías y videos temáticos.
Contenido del artículo:
¿Qué son los paneles solares?
Para entender si los paneles flexibles son adecuados para usted para obtener electricidad, debe comprender la teoría.
¿Qué es un panel solar? ¿En qué se diferencia la estructura de los modelos flexibles de los demás? También es muy importante, antes de comprar, conocer las ventajas y desventajas específicas de este tipo de elementos solares.
Estructura y principios de funcionamiento de los paneles flexibles
El principio de funcionamiento de un panel solar se basa en el concepto de fotovoltaica. Como es sabido, la luz puede ser considerada tanto como una onda como un flujo de partículas (fotones). La capacidad de convertir la energía de los fotones en electricidad es la fotovoltaica.
Un semiconductor es un material que tiene una estructura atómica especial. Un semiconductor de tipo n tiene electrones sobrantes, mientras que los átomos de un semiconductor de tipo p carecen de ellos. Para fabricar una célula fotoeléctrica, se combinan dos tipos de materiales, formando una estructura de dos capas.
Los elementos fotovoltaicos individuales se agrupan en paneles. Los paneles pueden ser rígidos, con un marco metálico resistente. Actualmente existe una tendencia a aligerar la construcción de los paneles fotovoltaicos. Los paneles solares flexibles y ligeros están ganando popularidad.
El principio de funcionamiento de una batería solar se puede describir así:
- La luz solar incide en la superficie del elemento fotovoltaico desde el lado de la capa n.
- Los fotones chocan con los átomos del semiconductor, 'expulsando' electrones sobrantes.
- Los electrones libres se mueven hacia la capa p y entran en los átomos con deficiencia de partículas.
- Como resultado, la capa superior actúa como cátodo y la inferior como ánodo.
- Se genera corriente continua con la que se puede cargar fácilmente una batería.
Como semiconductor se utiliza silicio, selenio y muchos otros materiales más caros.
Para los paneles solares flexibles de película delgada también se utiliza un recubrimiento de polímero con conductores de aluminio. Esta estructura hace que los paneles sean sorprendentemente finos y ligeros.
Esta tecnología apenas comienza a desarrollarse, pero no hay duda de que tiene un gran futuro. Sin embargo, consideraremos los paneles flexibles en el sentido amplio de esta definición.
Se puede leer más sobre los principios de funcionamiento de los paneles solares siguiendo el enlace.
Ventajas de los elementos solares flexibles
Las ventajas de los paneles solares flexibles hacen que este método de generación de electricidad sea uno de los más prometedores:
- peso;
- tamaño;
- elasticidad;
- rendimiento;
- versatilidad;
- economía;
- sostenibilidad;
- facilidad de uso.
Los parámetros geométricos y físicos de los paneles, como el tamaño y el peso, son muy importantes, ya que para suministrar electricidad a una casa residencial completa se necesitará una gran cantidad de paneles. Al usar modelos pesados, puede ser necesario reforzar la estructura del edificio, lo que aumentará significativamente los costos de instalación.
El rendimiento de los paneles de silicio es bastante alto. Evaluar el coeficiente de eficiencia en este caso es difícil; los paneles semiconductores pueden convertir la luz en electricidad en un promedio del 20%.
Es decir, si la potencia de la radiación solar es de 200 W, se obtendrán aproximadamente 40 W de electricidad.
Los paneles solares amorfos flexibles son mucho más tolerantes al clima nublado que las estructuras rígidas comunes basadas en silicio.
A modo de comparación, un panel solar estándar en clima nublado solo puede funcionar al 10% de su capacidad, mientras que un panel flexible produce alrededor del 50% de los valores nominales.
La luz solar es un recurso gratuito e ilimitado. Es su indudable ventaja, y es en lo que se expresa la innegable economía de los paneles solares.
Además, este método de producción de energía es completamente ecológico, no afecta al medio ambiente ni lo daña. Además, al abandonar la popular alternativa a la energía solar (las centrales térmicas), la humanidad reduce el nivel de contaminación atmosférica.
Desventajas de los paneles solares de tipo flexible
Los paneles solares flexibles también tienen bastantes desventajas. En primer lugar, esta tecnología apenas se está desarrollando y aún no ha alcanzado su máximo potencial. En cuanto al rendimiento, los paneles amorfos flexibles son inferiores a los paneles rígidos policristalinos o monocristalinos.
En segundo lugar, la lámina delgada y la capa mínima de recubrimiento se deterioran relativamente rápido. La vida útil garantizada de estos paneles es de aproximadamente 3 años.
Después de esto, las células fotovoltaicas empiezan a estropearse gradualmente y necesitan ser reemplazadas.
Otras desventajas son comunes a todos los tipos de paneles solares:
- período de recuperación prolongado;
- alto costo;
- gran cantidad de equipos costosos, además de los propios paneles;
- dependencia de las condiciones climáticas.
Una placa flexible de unos 150 W cuesta aproximadamente 400 € o más, según el fabricante. 20 paneles, un conjunto de baterías y equipos adicionales costarán una suma considerable. Teniendo en cuenta el coste de 1 kWh de electricidad, le llevará varios años recuperar la inversión del sistema.
¿Dónde y cómo se utiliza la energía solar?
Los paneles flexibles se emplean en diferentes ámbitos. Antes de elaborar un proyecto de suministro energético para el hogar con estos paneles solares, averigüe dónde se utilizan y cuáles son las particularidades de su uso en nuestro clima.
Ámbito de aplicación de los paneles solares
La aplicación de los paneles solares flexibles es muy amplia. Se utilizan con éxito en la electrónica, la electrificación de edificios, la industria automotriz y aeronáutica, y en objetos espaciales.
En la construcción, estos paneles se utilizan para suministrar electricidad a edificios residenciales e industriales.
Los cargadores portátiles basados en elementos solares flexibles están disponibles para todos y se venden en todas partes. Los grandes paneles flexibles para turismo para obtener energía eléctrica en cualquier rincón del mundo son muy populares entre los viajeros.
Una idea muy inusual pero práctica es utilizar el pavimento de la carretera como base para paneles flexibles. Los elementos especiales están protegidos contra impactos y soportan grandes cargas.
Esta idea ya se ha implementado. La carretera 'solar' proporciona energía a las aldeas cercanas, sin ocupar ni un metro adicional de tierra.
Características de la aplicación de paneles amorfos flexibles
Aquellos que planeen comenzar a utilizar paneles solares flexibles como fuente de electricidad para su hogar deben conocer las particularidades de su funcionamiento.
Los paneles solares con base metálica flexible se utilizan allí donde se exige una mayor resistencia al desgaste de las mini centrales eléctricas:
Ante todo, a los usuarios les preocupa qué hacer en invierno, cuando el día es corto y la electricidad no alcanza para el funcionamiento de todos los aparatos.
Sí, en condiciones de clima nublado y días cortos, el rendimiento de los paneles disminuye. Es bueno cuando hay una alternativa en forma de posibilidad de cambiar al suministro eléctrico centralizado. Si no la hay, es necesario abastecerse de baterías y cargarlas en los días en que el clima sea favorable.
Una característica interesante de las baterías solares es que, al calentarse la célula fotoeléctrica, su eficiencia disminuye significativamente.
El número de días despejados al año depende de la región. Por supuesto, en el sur es más racional usar baterías flexibles, ya que el sol brilla más tiempo y con más frecuencia.
Dado que la Tierra cambia su posición con respecto al Sol durante el día, es mejor colocar los paneles de forma universal, es decir, en el lado sur con un ángulo de aproximadamente 35-40 grados. Esta posición será relevante tanto en las horas de la mañana y la tarde como al mediodía.
Instrucciones para la instalación de paneles solares en el tejado
Si ha decidido que los paneles solares flexibles basados en silicio amorfo son lo que necesita para suministrar electricidad a una casa particular, proceda a planificar los trabajos.
Seleccione el equipo adecuado y estime la cantidad aproximada de paneles. Luego, familiarícese con las reglas de instalación y el mantenimiento posterior de los elementos solares.
Pero recuerde que el uso de los análogos tradicionales de silicio poli y monocristalino sigue siendo mucho más productivo.
Paso #1. Cálculo de la cantidad de paneles
Cualquier trabajo comienza con un proyecto. Para diseñar, es necesario realizar los cálculos necesarios, a saber:
- consumo diario de electricidad;
- potencia total necesaria de las fotocélulas;
- capacidad de las baterías;
- número de paneles.
Lo más sencillo es calcular el consumo de electricidad. Para ello, debe tener en cuenta absolutamente todos los aparatos eléctricos que utiliza o que teóricamente podría utilizar.
Un ejemplo sencillo:
- refrigerador – 200 W;
- computadora – 300 W;
- televisor – 150 W;
- bombillas de bajo consumo – 5 unidades de 20 W cada una.
La potencia de cada aparato se indica necesariamente en su documentación o en su carcasa. Después de sumar todos los datos, obtenemos 750 W. En función de este valor, se selecciona un inversor – un dispositivo que convierte la corriente continua en alterna con la frecuencia necesaria.
Asegúrese de hacer un pequeño margen y elija un inversor de 0,5 kW más potente que el valor calculado. Es decir, para una potencia total de 0,75 kW, un dispositivo de no menos de 1,25 kW será adecuado.
Luego, es necesario seleccionar las baterías recargables. La capacidad de la batería (por ejemplo, 200 Ah) indica qué intensidad de corriente se suministrará a un voltaje dado durante una hora.
La capacidad necesaria se puede calcular dividiendo la potencia total de los consumidores por el voltaje de salida del panel solar. En nuestro ejemplo, usamos baterías de 12 voltios. 750 / 12 = 62,5 Ah.
Pero esta fórmula no es del todo correcta, ya que la mayoría de las baterías no se pueden descargar hasta 0. Hay una cierta limitación, por ejemplo, del 40%. Si el nivel de carga baja de eso, afecta significativamente la vida útil y la calidad de funcionamiento de la batería.
Este indicador también debe agregarse a la fórmula:
750 W / (12 V x 0,4) = 156,25 Ah.
Para lograr tal capacidad, se puede combinar en un sistema un grupo de 2 baterías de 100 Ah cada una.
La cantidad de paneles se calcula en función de la potencia del modelo seleccionado y de la región donde se instalarán. Es difícil exagerar la importancia de la región. Idealmente, debe encontrar los valores del nivel diario de radiación solar para su área. Para mayor precisión, se toma el valor mínimo del año, aproximadamente a finales de diciembre.
Multiplicando este indicador por el número de días calendario del mes, obtenemos la cantidad de kilovatios que corresponden a 1 m2 de panel solar flexible durante diciembre. Por ejemplo, en Moscú esto es 0,33x31=10,23 kW/m2, y en Sochi – 1,25x31=38,75 kW/m2. Este indicador se denomina cantidad de horas pico.
Luego, a partir de los hipotéticos 0,75 kW máximos consumidos por todos los aparatos simultáneamente, calculamos el consumo mensual promedio: alrededor de 25 kW. Durante el mes, nuestras baterías flexibles deben generar al menos 25 000 W, y mejor si se deja un pequeño margen y se redondea a 30 kW.
En consecuencia, por cada hora pico en Moscú se deberían obtener 30/10,23 = 2,93 kW. Si los paneles seleccionados tienen una potencia de 150 W, no es difícil calcular su cantidad: 2,93/0,15 = 20 unidades.
Tras estos sencillos cálculos, usted podrá seleccionar el inversor adecuado, el controlador, la batería y los propios paneles fotovoltaicos flexibles en la cantidad necesaria.
Paso #2. Reglas de instalación
La instalación de los elementos solares flexibles puede ser realizada por usted mismo.
Para ello, debe decidir dónde exactamente colocará sus paneles:
- en el techo del edificio;
- en la fachada de la casa;
- en una estructura independiente;
- esquema combinado.
La opción más popular es en el techo. Si la forma o configuración del tejado no lo permite, es mejor construir una estructura adicional sobre la que colocar las baterías. Esto es más costoso, pero si el techo está sombreado o es de difícil acceso, esta opción se vuelve racional.
Los elementos fotovoltaicos solares flexibles tienen una capa adhesiva resinosa en la parte inferior.
Basta con retirar la película protectora y pegar el panel en el lugar elegido. Por supuesto, antes de la instalación, la superficie debe limpiarse y lavarse.
Por un lado, el módulo del panel solar tiene 2 cables expuestos. Cada panel se coloca de modo que estos cables puedan luego unirse mediante un bus para la conexión en serie.
También recomendamos leer otro material nuestro, donde se describen detalladamente los esquemas de montaje y las formas de conexión de los paneles solares. Más información – aquí.
Paso #3. Mantenimiento del sistema después de la instalación
Después de instalar los paneles solares flexibles, será necesario cuidarlos y supervisarlos constantemente; de lo contrario, su eficiencia puede disminuir drásticamente. Lo principal es mantener los paneles limpios. El polvo, la suciedad, los excrementos de aves: todos estos factores reducen el rendimiento del sistema, ya que limitan la absorción de la luz solar por las fotocélulas.
Los paneles solares deben limpiarse a medida que se ensucian. Precisamente por eso no se recomienda colocarlos en lugares de difícil acceso en cubiertas complejas.
Si su sistema no puede ser mantenido por usted mismo, siempre puede encontrar a un profesional con la técnica y el equipo adecuados. Por supuesto, esto costará más.
Otro problema relevante para nuestras regiones es la nieve. En invierno, los paneles se cubren de nieve y dejan de funcionar. Es necesario limpiar constantemente la nieve, pero no de forma demasiado brusca, de lo contrario se puede dañar el equipo.
Conclusiones y video útil sobre el tema
Los videos y reseñas que analizan los paneles flexibles de fabricantes populares le ayudarán a tomar la decisión correcta. Podrá ver cómo se verá su casa después de la instalación del equipo, los especialistas le ayudarán a elegir la cantidad necesaria de paneles y revisarán las reglas de instalación.
¿Cómo están construidos los paneles solares flexibles y de qué están hechos?
Se puede instalar un panel flexible también en un apartamento en la fachada de un edificio de varios pisos, ¿por qué no?
Un poco más sobre la fabricación y las ventajas de los elementos flexibles:
Los paneles solares permiten volverse energéticamente independiente, sin tener que monitorear los precios de la gasolina y los servicios públicos. Si invierte una cantidad determinada una sola vez, usted podrá consumir energía de manera ilimitada para usar electrodomésticos, calefacción del hogar y recarga de la batería del vehículo eléctrico. Cada vez más personas están recurriendo a la energía alternativa, porque es el futuro.
Si tiene los conocimientos o la experiencia necesarios sobre el tema de nuestro artículo, por favor compártalos con nuestros lectores. ¿O quizás ha instalado usted mismo paneles solares? Cuéntenos cómo lo hizo. Puede acompañar sus comentarios con fotos.
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Aunque los paneles solares flexibles tienen desventajas, creo que son el futuro. La producción de energía de esta manera se desarrolla constantemente. Lo principal es que son fáciles de usar y de instalar. A diferencia de los colectores solares, no son voluminosos. Y en cuanto a la corta vida útil o la calidad del recubrimiento, todo eso se modernizará. Ya se han presentado prototipos extranjeros experimentales capaces de durar más de 10 años. Así que este segmento de la energía alternativa tiene excelentes perspectivas.
Instalamos paneles solares flexibles en una casa de campo. Los elegimos porque no ocupan mucho espacio, son ligeros, elásticos y fáciles de instalar. El ahorro es enorme; solo usamos el suministro eléctrico centralizado en invierno, y no todo el día, solo cuando se agota la carga de los paneles solares. Un “pero” – hay que cuidar constantemente los paneles, limpiarlos del polvo, ¡y en invierno también de la nieve!
¿Y usted en qué región vive? Tengo muchas ganas de probarlo, pero tengo dudas sobre su eficacia. Y otra pregunta – ¿cómo es la resistencia al impacto de los paneles flexibles? En los normales tienen vidrio protector, ¿y aquí?
Ya he formulado una pregunta sobre la eficiencia aquí. Usted puede guiarse por ella, teniendo en cuenta su latitud y la potencia de los paneles solares.
En cuanto a la resistencia al impacto, los fabricantes también lo han previsto todo. En particular, la marca alemana produce excelentes paneles solares CentroSolar S-Class Vision con una garantía de 30 años, que combinan cualidades de resistencia al impacto y conservación de la potencia no inferior al 87% durante todo el período de garantía. Este fabricante tiene videos de pruebas de choque que muestran cómo se prueban los paneles solares. Gracias a las tecnologías modernas, no teme ni al granizo grande.
Prueban los paneles según tres criterios: resistencia al vandalismo, carga mecánica y resistencia al granizo.
Buenos días. Tengo una pregunta, si es posible. En la superficie del panel hay una película protectora – ¿es necesario quitarla o no si el panel está en el exterior? ¿Y afecta la película al rendimiento del panel?