Planta fotovoltaica: ¿Qué es y cómo funcionan estas instalaciones?

La humanidad busca incesantemente fuentes alternas y rápidas de energía con la finalidad de satisfacer la creciente demanda a nivel mundial. Una solución alternativa y eficiente lo representa un tipo de central eléctrica llamada planta fotovoltaica. Una productora de energía a partir de la radiación solar, catalogada como “electricidad renovable”. Debido a su creciente importancia en el mercado energético, queremos decirte qué es, cuáles son sus componentes, cómo se construyen y cómo funcionan, sus grandes ventajas y sus inconvenientes o desventajas.

¿Qué es una planta fotovoltaica?

Una planta fotovoltaica es un tipo de central eléctrica que permite transformar los rayos solares en energía eléctrica aprovechable. Su principio fundamental es la transformación de la energía fotovoltaica proveniente del sol a través de células de silicio. Es una de las energías más limpias que existe y en la actualidad se ha establecido como el tercer tipo (renovable) en importancia. Además, no hay una diferencia fundamental de la energía producida por estas plantas con respecto a la tradicional, más que la fuente de la que proviene.

Lo mejor de las plantas fotovoltaicas es que se pueden implementar a pequeña o gran escala. En el primer caso, sirve para alimentar pequeñas unidades de consumo (como casas o aparatos eléctricos). A gran escala, son excelentes alternativas de producción energética poblacional con casi ningún elemento contaminante. La planta más potente de este tipo se encuentra en India (Bahdla), con una producción de 2.245 MW y tuvo un costo de 1.200 millones de euros. La más grande, cuenta con más de 53 km cuadrados, y también está en India (Pavagada).

Componentes de una central fotovoltaica

Todas las partes que conforman una planta fotovoltaica son importantes para poder captar eficientemente energía solar y transformarla en energía eléctrica. El primer componente de todos, son las celdas o células fotovoltaicas montadas sobre estructuras especializadas. Fabricadas con silicio, EVA, vidrio y termoplástico, esta conformación permite que el semiconductor realice el proceso o efecto fotovoltaico de producción de energía. Adicionalmente, tenemos la torre de meteorología, que es una estructura fundamental para el control y análisis de las condiciones meteorológicas. Permite determinar la cantidad de radiación solar recibida o se prevé recibir.

La energía producida por las celdas es transportada a través de cableado para corriente continua. Los cables permiten llevar la energía continua desde las celdas hasta los armarios de inversión. Que se conforman por conductores polarizados, es decir, uno es positivo y el otro es negativo. El armario de corriente continua es donde se recibe la corriente de las celdas, además de contener elementos de protección. Son indispensables para proteger los componentes electrónicos en caso de fallos o sobretensiones, entre otros.

Del armario parten cables que alimentan el inversor fotovoltaico, encargado de convertir la corriente continua en alterna, que es la que se usa en las redes de transporte, distribución y consumo. Es un elemento catalogado como eficiente y de alta seguridad. Una vez transformada la corriente, pasará al centro de transformación. Aquí, la energía alterna (del inversor) se adecúa con la intensidad y voltaje requerido para su transporte y consumo. El último componente es la sala de control (o SCADA), donde se verifica el funcionamiento de toda la central.

¿Cómo se construye una planta fotovoltaica?

El primer aspecto a considerar en la proyección y construcción de una planta fotovoltaica, es su emplazamiento. En este punto, no solo influyen los factores de espacio, sino también las horas efectivas de radiación solar. Estimaciones del sector colocan una producción de 50 MW de energía eléctrica por cada 100 hectáreas de terreno. Otro aspecto del proyecto de desarrollo, es el trámite burocrático de autorización ante los organismos competentes. Se debe adicionar el estudio de impacto ambiental y de seguridad y salud.

Una vez considerados y aprobados los aspectos de emplazamiento, proyección y tramitación de autorizaciones, comienza la construcción de los módulos de celdas. Son estructuras metálicas y motorizadas, apoyadas con precisión sobre las que se colocan las celdas fotoeléctricas. Los módulos son motorizados para que la celda se mueva al mismo tiempo que las demás, garantizando su enfoque perpendicular al sol. Para todo lo anterior es necesario un proceso previo de preparación de terreno y ubicación a través de sistemas de posicionamiento GPS.

Hasta ahora, hemos hablado de lo que se ve, sin embargo, hay partes de la construcción que tienen mayor trabajo y no se ven. Una de ellas es la instalación y canalización del cableado de corriente continua, actividad que procede a la instalación de las celdas. A la par, debe considerarse construir las instalaciones civiles de importancia, como la torre de meteorología y el centro de inversión y transformación. Por último, terminada la construcción de celdas e infraestructura, se requiere un tiempo prudencial para la prueba y puesta a punto de todos los elementos.

¿Cómo funciona una central fotovoltaica?

Vamos a revisar en este punto cómo funciona una central o planta fotovoltaica de grandes dimensiones. El primer paso es convertir la energía solar (o fotones) en energía eléctrica de tipo continua. Un proceso que se realiza a través de los campos de células fotoeléctricas, hechas con silicio. Este semiconductor es eficiente para facilitar el efecto de conversión fotoeléctrica. La eficiencia de estas celdas dependerá principalmente de las condiciones meteorológicas, ya que la radiación solar no es constante.

La corriente continua emitida por las celdas fotovoltaicas, debe ser transformada en corriente alterna para su consumo. Para esto, entra en funcionamiento un componente denominado inversor de corriente, cuya función es de transformación. Una vez transformada, la energía alterna debe ser adecuada para cumplir las condiciones de suministro. Por tanto, deberá pasar por un armario de corriente alterna donde serán adaptados los factores de intensidad y tensión. Este es el último paso antes de ser enviada la corriente a través de la red de suministro eléctrico.

Ventajas de este tipo de plantas

Una de las ventajas más importantes de las plantas fotovoltaicas, es lo limpia que se produce esta energía. No hay desprendimiento de partículas que puedan generar contaminación alguna, así como ruidos molestos. Además, la fuente de donde proviene esta energía es gratuita y técnicamente ilimitada. En cuanto a los costes e inversión, resulta muchísimo más económica que otras soluciones de producción de energía. De igual manera, el mantenimiento de estas plantas es mucho más sencillo y su fabricación es sostenible.

Desventajas más importantes

Pero no todo es favorable en este tipo de centrales. Las plantas fotovoltaicas requieren de una gran cantidad de espacio para producir cantidades aceptables de energía. Si las celdas no se alinean perpendicularmente, se pierde entre 10 y 25% del total aprovechable de energía del sol. Además, su producción dependerá de qué tan intenso o soleado sea el día. Por último, como central eléctrica, es muy difícil almacenar la energía, lo que puede terminar por afectar el ecosistema circundante.