Partes de una instalación de alta concentración fotovoltaica HCPV

Ya vimos en una nota anterior cómo es el principio de funcionamiento de los sistemas de alta concentración fotovoltaica HCPV. Ahora veremos en detalle las partes que conforman los sistemas HCPV, ya que cuentan con una serie de elementos que cumplen con funciones especificas.

Uno de los más importantes, lo representan los elementos concentradores de la radiación solar. Estos pueden ser o espejos concéntricos o bien de lentes con efecto lupa (llamados lentes fresnel) que concentran la luz solar hacia la celda fotovoltaica. Los factores de concentración que pueden alcanzar estos elementos van desde las 500, 1000 o incluso hasta las 2000 veces la radiación.

 

Otro elemento muy importante lo representa la celda fotovoltaica. En el artículo anterior hablábamos que los investigadores al encontrarse con que necesitaban menos área de celdas, en comparación al sistema fotovoltaico tradicional, podían invertir en una mejor calidad de material fotovoltaico. Para esta tecnología la celda fotovoltaica está compuesta de dos o tres capas de diferentes materiales químicos (por ejemplo GaInP/GaInAs/Ge) que cada uno de ellos captura un espectro electromagnético diferente. El resultado es que la conjunción de las tres capas realiza un aprovechamiento más efectivo de la energía solar, traduciéndose en un mayor porcentaje de conversión solar. Por otra parte, estas celdas son ubicadas en el eje focal de los elementos reflectantes o en el punto de concentración de las lentes para optimizar ese aprovechamiento.



Otro de los elementos que forman parte de esos sistemas de alta concentración, es que poseen un disipador del calor. Esto se debe a que la alta concentración de la radiación solar produce que los paneles alcancen unas muy elevadas temperaturas. Aunque la tecnología de celdas solares de los sistemas de concentración no sufre la elevada degradación en su rendimiento de las de silicio de la fotovoltaica convencional con las temperaturas altas, también resulta necesario evacuar el exceso de calor. Para ello se acoplan a la célula fotovoltaica láminas de cobre y aluminio que disipan el exceso de calor.

Quizás una de las desventajas de este sistema, sea el hecho que al tratarse de un sistema concentrador, necesitan poseer un sistema de seguimiento solar. Esta tecnología, para poder concentrar ópticamente la radiación solar, requiere que el panel se mantenga en perpendicular al sol en todo momento. Por eso, los paneles con esta tecnología requieren sistemas de seguimiento solar de dos ejes que realicen un seguimiento constante del sol en su movimiento por el cielo. Estos sistemas suelen contar con dos ejes de movimiento, uno para seguir el sol en un desplazamiento aparente de este a oeste y otro para hacerlo en altura. No obstante existe algún ejemplo cuyo sistema de seguimiento sólo cuenta con un eje vertical, como se verá más adelante. Lamentablemente los sistemas de seguimiento solar, resultan muy costosos.

 

Por otra parte en muchos casos, estos sistemas tienen los inversores de corriente integrados en el propio sistema de seguimiento. Se trata de un equipo común a todos los sistemas fotovoltaicos y es el encargado de transformar la corriente continua producida en los paneles, en alterna adecuada para su transporte y distribución.

 

La tecnología HCPV, para poder ser usada con éxito, requiere de un clima con abundante radiación solar directa, es decir con poca presencia de nubes a lo largo del año. Según datos de algunos fabricantes, a partir de índices de radiación anual de aproximadamente 1500 Kwh/m2/año, resulta más interesante la tecnología fotovoltaica de concentración que la convencional (porque se entiende que para alcanzar ese nivel, se requerirá un número suficiente de horas de radiación solar directa). Las zonas del planeta óptimas para ello serán los desiertos tropicales, como el Sahara, Oriente Medio, el Calahari, el de Arabia, Australia, el de Atacama o el de Sonora. Fuera de estos emplazamientos óptimos, también resultan adecuadas otras zonas como California, el sur de Europa, el norte y sur de África y en general las zonas intertropicales a excepción de las áreas selváticas ecuatoriales. Segun este principio, en el resto del mundo, la tecnología fotovoltaica convencional resulta más interesante.

 

La tecnología fotovoltaica de concentración no funciona en días nublados ya que aunque las células fotovoltaicas funcionan con radiación indirecta, la presencia de este material en un panel HCPV es tan reducida que, con los reflectores fuera de juego ya que no pueden concentrar este tipo de luz, la cantidad de electricidad que produce es mínima.

 

La mayoría de los fabricantes venden sistemas modulares escalables (panel más sistema de seguimiento e inversor) que permiten configurar un sistema solar de alta concentración desde una decena de KW hasta varios megawatios. En general, este nivel de potencias suelen exceder los requerimientos eléctricos de un hogar convencional, además el equipo es de muy difícil integración en un medio urbano. En ese sentido, pensamos que la fotovoltaica convencional resulta más versátil y flexible para aplicaciones domésticas. Quizá en comunidades de vecinos con instalación comunitaria en climas adecuados pueda ser más conveniente el uso de la fotovoltaica concentrada. Donde esta tecnología puede alcanzar su mejor utilidad es, siempre dentro del clima adecuado, en aplicaciones industriales o en centrales de producción eléctrica.

 

Actualmente, existen algunas centrales de producción en el mundo, aunque casi ninguna llega, por el momento , al megawatio de potencia. Muchas de ellas son en plantas de experimentación, destacando entre ellas la del ISFOC (Instituto de Sistemas Fotovoltaicos de Concentración) en Puerto Llano y en Almoguera, en España o varias otras realizadas en Estados Unidos. Algunas otras centrales ya cumplen con una función fuera de la investigación como algunas realizadas en China, Marruecos, Jordania o Italia.

La energía solar fotovoltaica HCPV esta aún poco expandida, aunque parece muy prometedora. Habra que esperar pues, a ver como evoluciona esta tecnología y que grado de difusión puede llegar a alcanzar en un futuro próximo.

Fuente: www.sitiosolar.com

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