Atès que l’escalfament global continua amenaçant el nostre medi ambient, no hi ha dubte que l’energia solar es convertirà en una forma d’energia renovable encara més important en el futur. Però, com funciona exactament?
El Sol té prou combustible per a impulsar el nostre sistema solar durant altres cinc mil milions d’anys.
Els diversos tipus de panells solars poden convertir aquesta energia en un subministrament interminable i convenient d’electricitat
Quanta energia podem obtenir del Sol?
Saber com funciona l’energia solar és increïble. Com a mitjana, cada metre quadrat de la superfície de la Terra rep 163 watts d’energia solar. En altres paraules, es podria col·locar un llum de taula molt potent (150 watts) en cada metre quadrat de la superfície de la Terra i il·luminar tot el planeta amb l’energia del Sol.
Però també hi ha un inconvenient. L’energia que envia el Sol arriba a la Terra com una mescla de llum i calor. Ambdues són increïblement importants -la llum fa créixer a les plantes i ens proporciona aliment, mentre que la calor ens manté prou calentes per a sobreviure-, però no podem utilitzar la llum o la calor del Sol directament per a fer funcionar un televisor o un cotxe.
Hem de trobar alguna manera de convertir l’energia solar en altres formes d’energia que puguem fer servir més fàcilment, com l’electricitat. I això és exactament el que fan les cèl·lules solars, que són les que expliquen com funciona l’energia solar.
Què són les cèl·lules solars?
Per a entendre com funciona l’energia solar hem de saber què són les cèl·lules solars.
Una cèl·lula solar és un dispositiu electrònic que capta la llum solar i la converteix directament en electricitat. És de la grandària del palmell de la mà d’un adult, té forma octogonal i és de color negre blavós.
Les cèl·lules solars solen agrupar-se per a formar unitats més grans anomenades mòduls solars, que al seu torn s’acoblen en unitats encara més grans conegudes com a panells solars, o es tallen en xips per a proporcionar energia a petits aparells.
Les cèl·lules d’un panell solar estan dissenyades per a generar electricitat, però mentre les cèl·lules d’una bateria produeixen electricitat a partir de substàncies químiques, les d’un panell solar generen energia capturant la llum solar.
A vegades es denominen cèl·lules fotovoltaiques perquè utilitzen la llum solar (“foto” ve de la paraula grega per a llum) per a produir electricitat (la paraula “voltaica” és una referència al pioner italià de l’electricitat Alessandro Volta).
Així funciona l’energia solar
Podem pensar que la llum està formada per diminutes partícules anomenades fotons, per la qual cosa un raig de llum solar és com una mànega groga brillant que dispara trilions i trilions de fotons cap a nosaltres.
Si es col·loca una cèl·lula solar en el seu camí, aquesta atrapa aquests fotons energètics i els converteix en un flux d’electrons, un corrent elèctric.
Cada cèl·lula genera uns pocs volts d’electricitat, per la qual cosa el treball d’un panell solar és combinar l’energia produïda per moltes cèl·lules per a crear una quantitat útil de corrent elèctric i voltatge.
Pràcticament, totes les cèl·lules solars actuals estan fetes de làmines de silici (un dels elements químics més comuns de la Terra, que es troba en la sorra), encara que, com veurem ben aviat, també es poden utilitzar altres materials.
Quan la llum del sol brilla sobre una cèl·lula solar, l’energia que transporta fa sortir electrons del silici. Aquests poden ser forçats a fluir per un circuit elèctric i alimentar qualsevol cosa que funcioni amb electricitat.
Com es fabriquen les cèl·lules solars?
El silici és el material amb el qual es fabriquen els transistors (petits interruptors) dels microxips, i les cèl·lules solars funcionen de manera similar. El silici és un tipus de material anomenat semiconductor.
Alguns materials, sobretot els metalls, permeten que l’electricitat flueixi a través d’ells amb gran facilitat; es denominen conductors.
Altres materials, com els plàstics i la fusta, no permeten que l’electricitat flueixi a través d’ells; es denominen aïllants.
Els semiconductors, com el silici, no són ni conductors ni aïllants: normalment no condueixen l’electricitat, però en determinades circumstàncies podem fer que ho facin.
Quanta energia podem produir amb les cèl·lules solars?
En teoria, una quantitat enorme. Oblidem de moment les cèl·lules solars i considerem la llum solar pura. Fins a 1.000 watts d’energia solar bruta arriben a cada metre quadrat de la Terra que apunta directament al Sol (aquesta és la potència teòrica de la llum solar directa del migdia en un dia sense núvols, amb els raigs solars disparant perpendicularment a la superfície de la Terra i donant la màxima il·luminació o insolació).
En la pràctica, una vegada corregida la inclinació del planeta i l’hora del dia, el millor que podem obtenir són uns 100-250 watts per metre quadrat en les latituds típiques del nord (fins i tot en un dia sense núvols).
Això es tradueix en uns 2-6 kWh al dia (depenent de si et trobes en una regió septentrional com el Canadà o Escòcia o en algun lloc més assolellat com Arizona o Mèxic).
Si multipliquem la producció de tot un any, aconseguim entre 700 i 2500 kWh per metre quadrat (700-2500 unitats d’electricitat). Les regions més càlides tenen clarament un potencial solar molt major: Orient Mitjà, per exemple, rep cada any entre un 50% i un 100% més d’energia solar útil que Europa.
Desgraciadament, les cèl·lules solars típiques només tenen un 15% d’eficiència, per la qual cosa només podem capturar una fracció d’aquesta energia teòrica: potser entre 4 i 10 watts per metre quadrat.
Per això els panells solars han de ser tan grans: la quantitat d’energia que es pot produir està, òbviament, directament relacionada amb la superfície que es pot cobrir amb cèl·lules. Per a autoproveir-se, serà necessari saber quanta electricitat necessites. D’aquesta manera es calcula la quantitat de panells solars que hauràs d’instal·lar.
Si estàs pensant a instal·lar panells solars en el teu habitatge o negoci, ara ja saps com funcionen. El següent pas és contactar amb Atlas Green Energy. T’indicarem tot el que has de saber sobre l’autoconsum domèstic o d’empresa i els panells solars.
