L'ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
Continguts
Introducció
És evident que no podem dependre sempre de l’energia produïda pels combustibles fòssils i nuclears, ja que aquests no són infinits i tenen un alt grau de contaminació. Per això cada cop més s’estan investigant diferents mètodes de produir energia a partir de fonts renovables d’una manera més eficient i sostenible.
Les plaques solars són una alternativa cada cop més viable i constantment s’estan estudiant maneres de fer-les més eficients i, per conseqüència, més competitives en el mercat de les energies.
Objectius
Els objectius d’aquest projecte són estudiar els avantatges i desavantatges de les plaques solars, quin tipus de placa és més sostenible segons el clima del país on es vulgui instal·lar i veure si és possibles que un habitatge sigui energèticament sostenible només amb l’energia que produeixen les plaques.
Què són les plaques solars?
Les plaques solars o panells solars són uns dispositius capaços de transformar l’energia en forma de radiació que reben del sol en energia elèctrica o energia tèrmica, depenent de si es tracten de panells fotovoltaics o panells tèrmics.
Existeixen diferents tipus de plaques solars, a continuació les passarem a veure i n’estudiarem les seves característiques.
Classes de plaques solars i característiques
Cristal·lines
Son les plaques formades per cristalls de silici. En podem trobar de dos tipus.
Monocristal·lines
Les plaques monocristal•lines estan formades per un únic cristall de silici pur. Degut aquest fet, tenen un cost econòmic elevat. Tot i això tenen un gran nombre d'avantatges. Com que estan fetes de silici pur tenen una vida útil relativament llarga, que ronda els 30 anys i amb una eficiència màxima del 25%. A més, funcionen correctament en condicions de poca llum. D'altre banda, però, s'ha de comentar que per a la producció d'aquest tipus de plaques es desaprofita un gran nombre de silici.
Policristal·lines
Les plaques policristal•lines estan fetes per silici fos i refinat, formant petits cristalls. Degut a aquest tipus de producció, el silici perd puresa i el cost final de la placa es molt econòmic en comparació a les plaques monocristalines. A més, aquest tipus de plaques tenen una gran resistència i estabilitat per estar al aire lliure, fet que fa que la seva vida útil oscil•li al voltant dels 25 anys. Tenen una eficiència menor que les monocristalines, sobre un 15-17%, i que en condicions excepcionals poden arribar al 20%.
Amòrfes
Aquestes plaques en comparació de les altres dues, estan fetes de silici no cristal•litzat. Tal i com ens diu el seu nom, aquestes plaques estan manufacturades per una capa fina d'amorf, fet que les converteix en les plaques menys costoses de fabricar, i menys eficients a la vegada. Es caracteritzen per la flexibilitat que tenen, s'adapten a qualsevol zona i treballen be a altes temperatures. El major desavantatge es la seva eficiència i vida útil, que ronda el 10% i els 15 anys. Una placa monocristal•lina pot generar quatre vegades més electricitat per metre quadrat que les plaques de capa fina.
Ús de les plaques solars fotovoltaiques en la societat
Tipus d'instal·lacions
Producte net
En diferents zones territorials del nostre país han aparegut instal•lacions de plaques fotovoltaiques gestionades per empreses o cooperatives per vendre la seva producció a la xarxes, reben el nom de horts o camps. La finalitat d’aquesta activitat és generar benefici per la pròpia empresa a través de l’energia solar.
Autoconsum en xarxes
Es tracta d'instal•lacions de particulars destinades a generar energia per consum propi, amb la condició d'abocar els seus excedents a la xarxes elèctrica quan es troba en sobreproducció, és a dir, quan en genera més del que gasta. En canvi quan consumeix més del que genera, n’extreu de la xarxes elèctrica provocant així una balança entre el que subministra a la xarxes i el que n’extreu. A final de mes si la balança és positiva se l’hi retornen diners i en cas contrari els ha d’abonar.
Autoconsum aïllat
També es tracta d'instal·lacions particulars destinades a generar energia per consum propi, però a diferencia del autoconsum en xarxes aquesta emmagatzema els seus excedents en bateries, requereix una infraestructura d’instal·lació més gran però segons les necessitats del particular pot arribar a ser més eficient. En cas de descàrrega de les bateries en determinats moments no s’arribarà a l'energia necessària per abarcar tots els element que la necessiten.
Posem per exemple que nosaltres ara com a usuaris ens volem desconnectar de la xarxa i ser autosuficients. A l'hora de comprar les plaques, no només hem de tenir en compte l'energia que poden produir. Hi ha moltes altres variables que hem de tenir en compte a l'hora de fer la instal·lació com per exemple: Les plaques solars han d'estar orientades al sud (ja que és on hi ha més hores de sol i per tant més energia generada) i que no hi hagi ombres d’altres edificis o arbres. A l'hivern no es produeix tanta energia com a l'estiu, ja que hi ha menys hores de sol. A més l'angle d'incidència del sol en les plaques no es l'optim ja que com que el sol no s'aixeca tant i va més pla els rajos de sol no arriben perpendicularment a la placa i no hi ha tant rendiment. També hem de tenir unes bateries amb suficient capacitat com per aguantar uns quants dies consecutius en els quals no tinguem llum solar per culpa del temps etc. Tots aquests problemes desapareixen quan estem connectats a la xarxa ja que podem vendre l'energia que ens sobra i fer-ne servir de la xarxa si no produïm tota la necessària però en alguns casos no es pot, ja que estem aïllats de qualsevol xarxa elèctrica o simplement no es vol. Això depèn de les necessitats de l'usuari.
Per calcular el cost d'una instal·lació d'autoconsum i independent en un habitatge espanyol hem de tenir en compte que:
El consum mitjà d’energia en un habitatge a espanya (2,71 persones) és de 3250 kWh l'any (270,83 kWh al mes). El més en que menys incidència solar hi ha és el desembre (la irradiació global diària rebuda pels mòduls solars és de 4,27 kWh/m2). Posem que la quantitat màxima de dies que podem aguantar sense rebre llum solar és de 5 dies.
Hem de calcular el nombre de plaques solars necessàries contant que disposem de la irradiació màxima que ens arriba al desembre, ja que si ho féssim en algun altre més, aleshores el desembre no disposaríem de suficient energia.
El preu aproximat per una instal·lació d'aquestes característiques seria de 19.000€. On les bateries són el component més car, seguides de les plaques solars en si i finalment hi ha l'inversor d'ona que ens permet convertir la corrent continua que proporcionen les plaques en alterna per fer servir a casa.
Segons el preu mitjà de la llum actualment, tardaríem 28 anys en amortitzar el cost total de la instal·lació.
Àmbit legal
Àmbit legal de les instal•lacions fotovoltaiques. Existeix una descompensació econòmica molt gran pel que fa l’ús de les plaques solars. El govern ha estudiat un nou decret aplicable a les instal•lacions fotovoltaiques que perjudica als particulars, es tracta del famós ”impost al sol”, és a dir, si una instal•lació genera energia per l’autoconsum com hem esmentat anteriorment no s’aplica aquest impost, però, si els excedents arriben a la xarxa s’aplica l’impost, el govern defensa la postura dient que cal un manteniment de la xarxa i coses per l’estil. Però qualsevol persona amb una mica de criteri sap que el govern actual de dretes és mes proper a les industries i les elits econòmiques que no pas a la defensa del medi ambient i a la sostenibilitat. D’aquesta manera indirectament els impostos generen una menor quantitat d’instal•lacions i per tant més clients per les elèctriques. Controlen les lleis sobre l’energia solar les elèctriques?
Aquests nous decrets van sorgir poques setmanes desprès de que l’empresa Tesla anuncies el llançament de les noves bateries més potents i barates, fet que provocaria una major instal•lació d’equips de bateries per guardar els excedents generats per les plaques, pel contrari també comportaria una menor producció de les elèctriques i per tant pèrdues en benefici. ÉS un altre factor que fa pensar que mantenen una estreta relació les elèctriques i el govern.
Amb aquestes noves mesures legals, la Unió Europea ha fet una previsió la qual ens diu que una instal•lació trigarà una mitjana de 30 anys en recuperar la inversió inicial. Desprès d’aquestes dades molts particulars de baix i mitjà poder adquisitiu no els hi surt rentable.
Impacte ambiental de les plaques solars fotovoltaiques
L'energia solar fotovoltaica és una energia molt poc perjudicial pel medi ambient. Les energies renovables, en general són netes i poc contaminants, en el cas de la solar fotovoltaica podem observar que té un gran nombre d'efectes positius sobre el medi ambient, fet que la fa ser una de les energies renovables més importants que hi ha mundialment.
El principal avantatge de l’energia solar fotovoltaica és l’obtenció d’energia elèctrica sense recórrer a cap tipus de combustió. Per tant, no es produeixen emissions contaminants a l'atmosfera que puguin afavorir l’efecte hivernacle o la pluja àcida. A més, podem dir que les alteracions topogràfiques que provoca són mínimes. Les plaques solars estan fetes de silici, un element que s'obté a partir de la sorra. La sorra és un material molt abundant i les quantitats que es requereixen per a la construcció d'aquestes són molt petites. També s'ha de comentar que el risc de corrosió del sòl és molt baix, ja que la majoria de plaques solars instal•lades a les cases solen ser sobre les teulades, fet que fa que el contacte amb el sòl sigui nul. Tot i això, encara que les plaques fossin col•locades al terra no presenten efectes negatius sobre el sòl. Per acabar, cal dir que les plaques solars fotovoltaiques produeixen energia elèctrica sense emetre cap tipus de soroll.
Tot i el gran nombre d'efectes positius que té l'ús de l'energia solar, no podem afirmar que el seu impacte ambiental sigui nul, també s'ha de comentar que té un inconvenient. El major inconvenient el trobem a l'hora de construir les plaques. Per a la fabricació de les plaques solars fotovoltaiques, es requereix l'ús de l'energia de fonts no renovables. Els combustibles fòssils emeten gasos a l'atmosfera que afecten directament a l'efecte hivernacle. S'estima que per cada KW/h que es produeix s'ha originat 50 grams de CO2 en el seu procés de fabricació. A part de la emissió de gasos, la fabricació de les plaques solars requereix treballar amb materials perillosos que generen substancies tòxiques. El silici que posseeixen les plaques solars es silici refinat i purificat, anomenat amb el sobrenom de polisilici. Per a fabricar aquest es crea tetraclorur de silici, un compost molt tòxic i perjudicial pel medi ambient.
El futur de l'energia solar fotovoltaica
En general, l'energia solar fotovoltaica es va popularitzar als anys 70. Des d'aquell moment, les energies renovables han anat augmentant notablement fins avui en dia. Centrant-nos especialment en la solar fotovoltaica ha experimentat un creixement més vertiginós, a finals del 2015 s'havien instal•lat aproximadament 230GW de potencia a tot el mon. Observant aquestes xifres es creu que aquest tipus d'energia renovable tindrà un paper important en el futur propé. Hi ha informes de Greenpeace que expliquen que l'energia solar fotovoltaica podrà subministrar electricitat a dos terços de la població mundial l'any 2030. I segons un estudi del Consell mundial de l'energia publicat el 2007, l'any 2100 el 70% de l'energia consumida serà d'origen solar.
Conclusions
Podem afirmar que l’energia solar és cada vegada una alternativa més viable a substituir les energies no renovables que utilitzem avui en dia, però encara falten molts anys fins que el 100% de l’energia s’obtingui de fonts renovables. Perquè això sigui possible, és necessari que els governs de tot el món decideixin invertir en aquesta classe d’energies i facilitin el seu us als ciutadans.
També hem vist que la majoria d’inconvenients de les plaques són indirectes, ja ve sigui en la seva construcció, en el transport o en el reciclatge, així que a part de seguir estudiant noves maneres de fer les plaques més rendibles també s’haurien de buscar alternatives en aquets aspectes.
Bibliografia
Empresa instal·lació plaques solars
Preu de la llum en l'actualitat