La conversió
fotovoltaica es basa en l’efecte fotoelèctric, es a dir, la
transformació directa de l’energia lumínica que prové del Sol en
energia elèctrica.
Quan un determinat material és il·luminat amb la part visible de
l’espectre solar, part dels electrons que configuren els seus àtoms
absorbeixen l’energia dels fotons de la llum, alliberant-se així de les
forces que els lliguen al nucli i adquirint llibertat de moviment.
Aquest espai que ha deixat l’electró tendeix a atraure qualsevol altre
electró que estigui lliure. Per a convertir aquest moviment d’electrons
en corrent elèctrica es necessari direccionar el moviment dels
electrons creant un camp elèctric en el sí del material.
1- Captador solar fotovoltaic 2- Regulador de carga 3- Bateries 4- Inversor de corrent 5- Il·luminació
Aplicacions
Instal·lacions autònomes
Per a emplaçaments que no tenen accés a la xarxa elèctrica
convencional, les instal·lacions fotovoltaiques autònomes són una opció
per proveir el servei elèctric de manera fiable, segura i respectuosa
amb el medi ambient.
Aquestes instal·lacions permeten oferir un servei elèctric, tant a
corrent contínua (normalment 12 a 24V) com a corrent alterna
(utilitzant un inversor) equivalent al de la xarxa elèctrica de
distribució pública (220V 50 Hz).
Una instal·lació fotovoltaica autònoma pot cobrir el 100% de les
necessitats elèctriques d’un emplaçament, encara que pot acompanyar-se
d’un sistema de suport convencional com ara un grup electrogen.
Tanmateix, un consum energètic responsable per part de l’usuari és
essencial per aprofitar al màxim la instal·lació solar, per això és
convenient utilitzar electrodomèstics de baix consum i alt rendiment i
incorporar actituds d’estalvi energètic.
Els principals components d’una instal·lació solar fotovoltaica autònoma són:
- Camp fotovoltaic: que capta la radiació solar i la transforma en electricitat a corrent continu.
- Bateries o acumuladors: que emmagatzemen
l’energia produïda durant les hores de radiació solar, i permeten
disposar-ne durant les 24 hores del dia i en dies d’escassa radiació.
- Regulador de càrrega i bateries: és un equip
electrònic encarregat de protegir les bateries de descàrregues i
sobrecàrregues. En el cas de sobrecàrrega el regulador posa les plaques
en curtcircuit i talla el pas de corrent a les bateries, En el cas de
descàrrega avisa al consumidor amb una alarma o bé talla el
subministrament si el consum continua.
- Ondulador o inversor: transforma el corrent
continu (12 o 24V) generat per la instal·lació fotovoltaica en corrent
altern (220V i 50Hz) per poder utilitzar els aparells de consum.
Les aplicacions més comuns d’aquestes instal·lacions són:
- Electrificació d’habitatges allunyats de la xarxa elèctrica
- Aplicacions agrícoles i ramaderes: bombejament d’aigua, sistemes de reg, il·luminació d’hivernacles i granges, etc
- Senyalització i comunicacions: navegació aèria i marítima, senyalització de carreteres, repetidors, etc
- Enllumenat públic: carrers, monuments, parades d’autobús, etc
- Sistemes de depuració d’aigües
Instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica
Una instal·lació connectada a la xarxa elèctrica és aquella que aboca l’energia que genera a la xarxa de distribució.
Els principals components d’una instal·lació connectada són:
- Camp fotovoltaic: que capta la radiació solar i la transforma en electricitat a corrent continu. - Ondulador o inversor:
com les plaques fotovoltaiques generen corrent i tensió contínua, s’ha
de convertir en corrent alterna per poder-la abocar a la xarxa
elèctrica de distribució. L’inversor és l’equip que realitza aquesta
transformació. - Proteccions:
equips que desconnecten la instal·lació en el cas de no detectar tensió
a la xarxa, en el cas de pèrdua d’aïllament, o al detectar qualsevol
altre funcionament. Altres proteccions, a més de les de tensió i
freqüència, són els diferencials i els magnetotèrmics. Els diferencials
protegeixen contra contactes directes, i els magnetotèrmics protegeixen
el sistema contra sobrecàrregues, evitant així que es faci malbé el
cablejat o els equips. - Comptadors de compra-venda:
s’encarrega de quantificar l’energia bruta que s’ha abocat a la xarxa
elèctrica i la que s’ha consumit en la pròpia instal·lació fotovoltaica
per així, poder facturar a la companyia elèctrica l’energia neta que
finalment s’ha abocat. - Comptador d’entrada de l’habitatge o emplaçament: comptabilitza l’energia que es consumeix a l’habitatge, local, etc independentment de la instal·lació fotovoltaica.
Actualitat de l´ E.S.F. a Catalunya
S’estima que, a finals de l’any 2004, a Catalunya hi ha instal·lada una
potència total de les instal·lacions fotovoltaiques de 3.539 kWp, dels
quals 2.469 kWp són instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica i
1.070 kWp són aplicacions aïllades.
Pel que fa, en la evolució de les instal·lacions solars fotovoltaiques
es poden distingir dues etapes ben diferenciades. Una primera, des de
mitjans dels anys 70 fins l’any 2000, on fonamentalment s’han anat
realitzant instal·lacions aïllades de la xarxa elèctrica en l’àmbit de
l’electrificació rural, de manera continuada però més significativa en
la dècada dels noranta, gràcies als programes institucionals
d’electrificació rural i de demostració d’aquesta tecnologia.
Posteriorment, a partir de l’any 2000, es produeix un salt significatiu
en la potència instal·lada anualment, en entrar en funcionament de
forma significativa instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica,
degut al desenvolupament d’una normativa favorable tant pel que fa a la
connexió d’aquests sistemes a la xarxa elèctrica com per les primes
econòmiques que poden cobrar els usuaris per la seva producció.
La situació actual del mercat es caracteritza per un augment de
l’activitat, tant pel que fa al nombre d’instal·lacions realitzades com
al nombre d’empreses del sector.
Les estimacions realitzades situen les vendes en uns 2.000 kWp per any de potència fotovoltaica.
El futur de l´ E.S.F. a Catalunya
Les previsions de creixement de l’energia solar fotovoltaica segons els
resultats previstos al Pla de l’energia de Catalunya 2006-2015 són
d’arribar als 100 MWp instal·lats l’any
Instal·lacions fotovoltaiques connectades a la xarxa elèctrica
La bona acceptació d’aquesta tecnologia per part de la societat i el
fet que s’hagi convertit en un element que contribueix a la
conscienciació vers la utilització racional de l’energia i la
utilització de les energies renovables en general, fa preveure una
implantació important especialment en edificis d’ús com ara:
- Sector docent
- Sector turístic
- Sector esportiu
- Grans superfícies comercials i benzineres
- Zones industrials
Però a més de la normativa i incentius que afavoreixen les
instal·lacions als edificis, les primes per la incorporació a la xarxa
elèctrica de l’energia produïda també fan possible econòmicament les
anomenades granges solars amb potències de l’ordre del MWp. Suposant un
manteniment del nivell de primes actual, s’espera un fort creixement
dels parcs solars de forma que es preveu situar la potència instal·lada
d’aquests sistemes fins a 47.000 kWp l’any 2015.
La segona contribució més important és la del sector terciari amb
25.000 kWp nous instal·lats previstos per l’any 2015. Aquest sector es
veurà obligat pel Código Técnico de la Edificación i pel futur decret
d’ecoeficiència a instal·lar energia solar fotovoltaica als edificis de
nova construcció, on la grandària de la instal·lació variarà segons el
tipus d’ús de l’edifici, la zona climàtica on s’ubica i els metres
quadrats de construcció de l’edifici.
El segueix molt de prop el sector domèstic on, si bé no es veu obligat
per cap ordenança ni pel Código Técnico de la Edificación, si s’estima
l’increment de 13.000 MWp per l’any 2015, gràcies a la creixent
implicació de la societat i a la compensació econòmica amb primes per
la venda d’electricitat fotovoltaica.
Els estrictes criteris econòmics del sector industrial, per la seva
banda, fan preveure una feble penetració, de forma que l’any 2015
s’assoleixi una potència al voltant dels 10.000 kWp.
Instal·lacions fotovoltaiques autònomes
D’altra banda es preveu la consolidació dels sistemes fotovoltaics
autònoms per a assegurar un servei energètic de qualitat a petits
nuclis de població i habitatges aïllats distants de la xarxa elèctrica,
tot contribuint al reequilibri territorial de Catalunya. Mitjançant
aquestes instal·lacions fotovoltaiques s’espera proveir al voltant de
1.300 usuaris amb una potència total de 5 MWp. L’objectiu de les
aplicacions fotovoltaiques autònomes coincideix amb el potencial
identificat, ja que es pressuposa que en el període fins l’any 2015 es
cobriria la demanda d’electrificació detectada que no es pot cobrir
mitjançant les actuacions previstes en electrificació rural
convencional mitjançant línies elèctriques (Pla d´electrificació rural
de Catalunya).
Instal·lacions solars termoelèctriques
També s’ha de tenir en compte l’evolució dels aprofitaments solars
termoelèctrics en el futur. Aquesta tecnologia ha evolucionat
ràpidament en els darrers anys i el nou marc retributiu fixat amb el RD
436/2004 fa aquests aprofitaments atractius des del punt de vista
econòmic.
S’han posat en marxa instal·lacions de demostració i de recerca
d’aquesta tecnologia en diversos països, principalment als Estats
Units, amb una potència instal·lada de 354 MW, però l’Estat espanyol,
gràcies a la Plataforma Solar d’Almeria i a la indústria solar que ha
desenvolupat, és en aquests moments, un país capdavanter.
Catalunya té uns nivells de radiació inferiors als dels emplaçaments
actuals, però hi ha ubicacions en el nostre territori que s’apropen
força als nivells de radiació necessaris. Cal preveure en els propers
anys la construcció d’alguna central solar termoelèctrica a Catalunya.
Aquesta instal·lació situaria a Catalunya en una posició avançada en
aquesta tecnologia i permetria participar en l’evolució d’aquesta
tecnologia a les universitats, centres de recerca, investigadors,
tecnòlegs, empreses, etc. de Catalunya.
