Beneficios de la energía solar en la agricultura

Son muchos los beneficios de la energía solar, tanto en el sector agrícola, como en cualquier otro sector. Es por este motivo por el cual se ha vuelto tan popular en los últimos años, incluso han surgido nuevos términos como energía agrovoltaica. Esta lo que busca es la máxima sinergia entre la energía fotovoltaica y la agricultura con instalaciones en terrenos de cultivo. Estos son los beneficios más destacados de la energía solar en la agricultura.

La energía solar en el campo llega más allá de la red eléctrica

La red eléctrica general no llega a todos los lugares, de eso no cabe duda. Hay enclaves en los que la topografía del terreno impide llevar a cabo instalaciones eléctricas, ya sea por los desniveles, así como por estar alejados del núcleo urbano o de las plantas eléctricas. Los paneles solares llegan a cualquier lugar, independientemente de lo remoto que esté, como ocurre en muchas áreas de cultivo o zonas aisladas donde puede ser necesario realizar una instalación de bombeo solar. Es el caso de las instalaciones solares aisladas para agricultura. Gracias a ellas puede autogenerarse electricidad en lugares donde no sería posible de otra forma y, por lo tanto, aprovecharla para el cultivo. Además, la utilización de baterías solares en la instalación —independientemente del tipo que sean— nos dará la oportunidad de poder hacer uso de la electricidad cuando llegue la noche y cuando las condiciones climatológicas disminuyan por la radiación.

Ahorro en la factura de la luz

Sin lugar a dudas, se trata de una de las ventajas más destacadas de la energía solar en la agricultura —y en cualquier otro sector—. Los paneles fotovoltaicos nos permiten reducir al máximo la factura de la luz de la red eléctrica ya que generan energía solar sin ningún coste gracias a la función de las células de los paneles solares y al efecto fotovoltaico. De esta forma, reduciremos la factura de la luz entre un 60% y un 80%, dependiendo del aprovechamiento que hagamos de la energía autogenerada. Además, en el sector agrícola donde el consumo de energía es muy elevado resulta una solución muy eficiente.

Aplicaciones de la energía solar en la agricultura

La energía solar cuenta con una gran cantidad de ventajas, como hemos explicado en el punto anterior, y eso nos permite así mismo disfrutar de ella en una gran cantidad de aplicaciones imprescindibles en el sector agrícola, como es el caso de la energía solar para riego agrícola que explicamos en este apartado. Lo vemos.

Energía solar para riego agricultura

Como es el caso de los kits para el bombeo solar. Estos generan electricidad de manera que puede ser utilizada como bomba de agua para el riego. El bombeo solar, independientemente del tipo de bomba, permite poner agua en movimiento de un punto a otro. Una instalación de bombeo solar satisface el consumo eléctrico que se necesita para poner en marcha este aparato. Los paneles solares transforman la radiación solar en energía y con la ayuda del variador de frecuencia o controlador esta se transmite a la bomba. Así se maximiza la inversión de la instalación, incluso puede ser instalada en lugares donde no llega la red eléctrica. La bomba impulsa el agua desde un depósito hasta la red de riego. Este tipo de energía solar para riego agrícola se ha popularizado enormemente en los últimos años y se ha convertido en una solución muy eficiente en todo tipo de países donde el clima lo permite.

Energía solar en el campo o energía agrovoltaica

La energía agrovoltaica (o energía agrofotovoltaica), como así se le conoce a este tipo de energía, permite aprovechar al máximo una superficie de terreno tanto para la obtención de energía solar, como para la plantación y cultivo de productos agrícolas. Pero, ¿cómo? La respuesta es muy sencilla, los paneles solares conviven con los cultivos. Esta forma de aprovechar el espacio favorece el autoconsumo fotovoltaico cubriendo fácilmente las necesidades de explotación. Además, la sombra que generan las placas solares puede resultar beneficiosa para algunos tipos de cultivos específicos. En los casos en los que no resulta beneficioso, el resultado sigue compensando teniendo en cuenta el ahorro que supone en la factura de la luz. De hecho, tal como afirman algunos estudios, como el publicado por la revista Nature, con que solo el 1% de todos los terrenos cultivables se dedicaran a la producción de electricidad solar sería posible compensar la demanda mundial de energía. Este método de aprovechamiento de la energía solar en terrenos de cultivo fue concebido por Adolf Goetzberger y Armin Zastrow en 1981. 

Para sistemas de climatización en invernaderos

La temperatura es un parámetro esencial a la hora mantener los cultivos en el interior de un invernadero. A veces se consigue de manera natural y en otras ocasiones es necesario hacer uso de dispositivos de climatización específicos. La energía solar, en estos casos, es muy recomendada ya que te permitirá ahorrar en la factura de la luz importantes cantidades. Además, también puede ser utilizada como energía agrovoltaica en los casos en los cuales se trabajan cultivos delicados a los cuales no puede darles sol de manera directa.

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Historia de la energía solar

El ser humano ha sentido desde siempre la llamada de la curiosidad y el astro rey ha sido uno de los que más intriga han despertado siempre. Tal es así que las primeras civilizaciones lo adoraban y lo consideraban como un dios, y es que según la mitología el Sol era considerada una deidad omnipotente. En el culto egipcio, por ejemplo, Horus era considerado el sol naciente, mientras que Ra era el sol de mediodía y Osiris el sol poniente o moribundo. En otras culturas como la romana se adoraba a dos tipos de soles y en civilizaciones como la azteca se construyeron varios templos en su honor para poder rendirle culto, incluso se practicaban sacrificios. Hoy en día, el sol ya no es considerado como un dios, sin embargo, somos muy conscientes de que no podemos vivir sin él y que gracias a este astro existe la luz, el calor y la energía en la tierra.

La forma de aprovechar esta energía se basa en la evolución que ha habido en las técnicas para hacerlo a lo largo de los años. De hecho, hablar de energía solar, quién la descubrió y orígenes como tal es un término ambiguo, ya que desde siempre el ser humano ha sabido la importancia que tiene este astro a la hora de producir calor e incluso proteger a las personas de los depredadores nocturnos. Los egipcios y los griegos, por ejemplo, ya utilizaban láminas de cobre o plata pulida para reflejar la luz del sol. Los romanos, por otro lado, hacían uso de materiales transparentes similares al cristal para poder aprovechar la energía solar pasiva –que es la que utiliza de forma directa la luz del sol, por ejemplo, para calentar–. Es de esta manera como han ido evolucionando los métodos y descubrimientos para aprovechar la energía solar hasta nuestros días, pudiendo encontrar placas solares de última generación y gran eficiencia que permiten sacarle el máximo rendimiento a la radiación solar para generar electricidad.

Energía solar: ¿Quién la descubrió?

Para responder al interrogante de quién descubrió la energía solar debemos remontarnos a los años 1838 y al físico francés Alexandre-Edmond Becquerel. El joven científico de tan solo 19 años se encontraba estudiando junto a su padre las Leyes de Faraday de la electrólisis a través de una pila electrolítica con electrodos de platino. El físico se dio cuenta de que la corriente eléctrica que producía esta pila se disparaba en uno de los electrodos. Esto tenía lugar justo en el momento en el que la luz solar entraba en contacto con ellos. Las investigaciones se popularizaron posteriormente, tras la publicación de su estudio titulado como Memorias de los efectos eléctricos producidos por la influencia de los rayos solares. Estas investigaciones dieron paso a otras nuevas y a que la energía solar pudiera ser aprovechada de manera más eficiente conforme pasaban los años.

Quién inventó la energía solar fotovoltaica: Charles Fritts y la primera placa solar

Por supuesto, cuando hablamos de la historia de la energía solar y su aprovechamiento hay que hacer mención a quién inventó la energía solar fotovoltaica que dio lugar a las placas solares actuales. El inventor del primer panel solar fue Charles Fritts (1850-1903). El neoyorkino fue capaz de inventar un dispositivo capaz de materializar el efecto fotovoltaico, que es lo que se conoce como la primera placa solar. Este rudimentario panel podía generar electricidad aprovechando la energía solar, una hazaña que dio paso al inicio de la historia fotovoltaica y a la evolución de los dispositivos –y a la gran variedad de los mismos– que podemos encontrar hoy en día. Si quieres saber más sobre la evolución de los paneles solares fotovoltaicos y sobre Charles Fritts, puedes consultar este artículo.

Otros inventos que han marcado la historia de la energía solar

Ahora que ya sabemos quién inventó la energía solar y quién fabricó los primeros paneles solares, es importante hacer mención a otros descubrimientos que marcaron la historia en el ámbito de la energía solar y que supusieron el comienzo de muchos sectores que hoy en día han evolucionado o derivado en otros gracias a ello. Estos son: 

• El cañón solar: Este invento de Arquímedes del año 214 a. C. fue utilizado de manera estratégica para reflejar la luz del sol y proyectarla en puntos inflamables de las naves romanas que querían invadir la ciudad griega de Siracusa. La concentración del calor provocó varios incendios que permitió abatir a los enemigos.
• Los invernaderos romanos: Los primeros invernaderos se idearon en la antigua Roma. Los mismos consistían en pequeños invernaderos portátiles que dejaban pasar la luz del sol para calentar el interior y que fueron utilizados en las temporadas en las que hacía más frío o en las noches, donde se metían las hortalizas para protegerlas.
• La desalinizadora de Wilson: Charles Wilson es otro de los grandes representantes de la historia de la energía solar. El inventor se encargó de diseñar y construir un sistema que facilitaba la extracción de agua salina de un pozo de cuarenta metros de profundidad en el desierto de Atacama en Chile. Este era capaz de operar por medio de un molino de viento, después, el agua era extraída y conducida hacia un embalse donde se recogía y almacenaba en cajones con un fondo negro y una tapa de cristal. Su relación con la energía solar se basa en que estas cajas eran expuestas al sol para facilitar la evaporación del agua que se almacenaba en un contenedor de agua potable. Además, el viento favorecía la condensación por ser frío y constante.

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Material de los paneles solares antiguos

La primera generación de paneles solares destacaban por utilizar una gran superficie de cristal simple en su fabricación. Concretamente, una capa sencilla de cristal con un diodo p-n que era capaz de generar energía eléctrica a partir de las fuentes de luz con longitudes de onda muy similares a las que llegan a la tierra mediante la radiación solar. Después comenzaron a utilizarse otro tipo de materiales (para las células fotovoltaicas de segunda generación), concretamente los depósitos epitaxiales muy delgados de semiconductores sobre obleas con concentradores. En el caso concreto del primer prototipo de célula solar fotovoltaica desarrollado por Charles Fritts se empleó capa de vidrio con una lámina de selenio entre dos capas metálicas —la superior de oro (muy fina) y la inferior de sustrato metálico de latón—.

¿De qué material son los paneles solares?

Los paneles solares están formados por células fotovoltaicas que interactúan entre sí para lograr el efecto fotovoltaico. El uso de un material u otro permite generar esa diferencia de cargas que al final se traduce en la corriente eléctrica y, aunque cada fabricante suele emplear una fórmula diferente, al final la mayoría de los materiales suelen ser de uso general para todas las placas. De hecho, la mayoría de las células fotovoltaicas de los paneles solares en la actualidad están fabricados con silicio cristalino, aunque no es el único material utilizado. Eso sí, existen diferentes tipos de silicio dependiendo de la calidad del panel solar y del rendimiento que ofrece. 

Paneles solares: ¿De qué material están hechos? Silicio monocristalino

El silicio monocristalino es el más eficiente que existe de todos (aunque también el más costoso). Este tiene un toque azul oscuro o negro uniforme, además presentan un patrón diferente con forma de pequeños diamantes blancos, ya que el silicio se corta de forma distinta (con forma de oblea). Se trata de una celda solar altamente eficiente que es utilizada en los paneles solares premium ya que ofrecen más potencia. 

Paneles solares: ¿De qué material están hechos? Silicio policristalino

El silicio policristalino es menos eficiente que el monocristalino, aunque resulta más económico. Este tiene un color azul intenso. El silicio policristalino o “silicio multicristalino”, como también se le conoce, es el más común y popular de todos debido a que el proceso de fabricación es más eficiente. Este involucra el fundido de silicio, entre otras.

Paneles solares: ¿De qué material están hechos? Silicio amorfo

En lo referente al material de los paneles solares hechos con silicio este es el más económico ya que la eficiencia es menor. Este se caracteriza por ser más fino y flexible que los otros —esto tiene como ventaja que los puede volver más resistentes que los de película gruesa—. Ahora bien, en proporción utiliza solo un 1% del silicio que contienen las celdas de silicio cristalino tradicionales.

Paneles solares: ¿De qué material están hechos? Telurio de cadmio

Otros de los materiales empleados en la fabricación de células fotovoltaicas finas es el telurio de cadmio. Este material de película fina es el único que ha rivalizado, de alguna manera, con las células de silicio monocristalino ya que resulta muy eficiente y es más barato de producir. Ahora bien, el inconveniente está en que el cadmio es un material tóxico, por lo que todavía hay incertidumbres con respecto a su uso y su reciclaje.

Paneles solares: ¿De qué material están hechos? Cobre, indio, galio y selenio (CIGS)

Las células fotovoltaicas CIGS son aquellas que están fabricadas con cobre, indio, galio y selenio. Se trata de la tercera tecnología más popular de uso convencional utilizado por el sector fabricante de paneles solares con células de película delgada. El material de estas células puede ser entre 80 y 160 veces más delgado.

Otros materiales de los paneles solares utilizados en su fabricación

Aparte del material propio de las células de los paneles solares se encuentran el resto de materiales que se utilizan para diseñar la estructura y soporte de las células. Si nos centramos en responder al interrogante de qué material son los paneles solares no podemos ignorar los que explicamos a continuación:

• Nitruro de silicio: Este material se utiliza en la mayoría de las células fotovoltaicas para ayudar a mejorar la eficiencia. De hecho, se aplica como un recubrimiento especial que ayuda a reducir la reflexión. El nitruro de silicio es un recubrimiento antirreflejante que absorbe más luz y vuelve la célula más eficiente. Este se aplica como una película sobre la celda y está disponible en diferentes espesores.
• Vidrio: El vidrio es un material muy utilizado en el diseño de los paneles solares. El mismo se encuentra por encima de las células solares de silicio convencionales. Además, con las tecnologías de película delgada las celdas suelen intercalarse entre dos paneles de vidrio.
• Cobre: El cobre está presente, sobre todo, en los cables e inversores que convierten la corriente continua en alterna, así como en otras piezas del panel solar.
• Plástico: Este material de los paneles solares se emplea principalmente para albergar cajas de conexiones que generalmente están ubicadas en la parte inferior del panel solar. 

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¿Cómo funcionan los paneles solares cuando no hay sol?

Como hemos explicado en varias ocasiones y hacíamos mención en la introducción, los paneles solares funcionan mediante el efecto fotovoltaico. Este tiene lugar cuando la luz que reciben separa los electrones de modo que se forma una carga positiva y una negativa en cada una de las células solares. Esto da lugar a una diferencia de potencial que genera la corriente eléctrica que puede ser aprovechada por la instalación eléctrica de la vivienda después de haber pasado por el inversor de corriente. Para que tenga lugar este fenómeno, como decíamos, es necesario que los paneles solares reciban luz. Ahora bien, no es necesario que los rayos de luz incidan directamente sobre ellos, ya que los paneles solares pueden seguir funcionando.

De hecho, los paneles solares funcionan con casi cualquier tipo de luz —incluso con la luz artificial—. Ten en cuenta que el funcionamiento de estos se basa en la capacidad que tienen de atraer las diversas longitudes de onda, incluidas las que logran atravesar las nubes o la nieve. Al responder al interrogante de qué pasa con los paneles solares cuando no hay sol, la respuesta es que siguen funcionando —aunque es posible que la eficiencia puede disminuir ligeramente—. Es por ese motivo que en los días de invierno o los días nublados la instalación solar seguirá funcionando.

¿Los paneles solares funcionan por la noche?

Ya hemos visto que si no hay sol funcionan los paneles solares, ahora bien, siempre y cuando reciban la radiación, aunque sea de manera indirecta —como en los días nublados e incluso durante los inviernos con nieve—. Ahora bien, cuando es de noche la cosa cambia. Los paneles solares necesitan la luz para poder funcionar, eso no significa que la instalación solar fotovoltaica no pueda funcionar por la noche. Siempre y cuando cuente con baterías —independientemente de que sea una instalación aislada o no— seguirá funcionando y abasteciendo de electricidad a la vivienda. Las baterías solares son la mejor alternativa para quienes no cuentan con acceso a la red eléctrica general —es decir, cuando se precisa de una instalación solar aislada— o para quienes prefieren autoabastecerse de energía por completo y no depender de ninguna suministradora del servicio —hay que tener en cuenta que el número de personas que se independizan, energéticamente hablando, cada vez es mayor teniendo en cuenta el elevado coste que ofrece las compañías eléctricas—.

Las baterías solares almacenan la energía sobrante que se ha generado a lo largo del día, lo que nos permite hacer uso de ella cuando la eficiencia de las placas solares disminuye o directamente cuando es nula. Por supuesto, la capacidad de carga depende de cada modelo, así como de la cantidad de baterías que se utilicen.

¿Cuántas horas duran las baterías de un panel solar?

Si no hay sol funcionan los paneles solares —sobre todo, gracias a la función de las baterías—, eso está claro. Ahora bien, cuánto tiempo suelen durar las baterías antes de descargarse por completo o de llegar a los límites mínimos recomendados. La respuesta depende de tres aspectos:

• Amperaje: El amperaje representa la intensidad de corriente eléctrica o caudal que puede suministrar la batería solar en cuestión.
• Voltaje: El voltaje es la diferencia del potencial con el que circula la corriente proporcionada por la batería.
• Velocidad de descarga de la batería: La velocidad de descarga implica que cuando esta es mayor, menor es la potencia que suministra la batería. La cantidad de amperios que puede suministrar el acumulador viene especificada en la descripción del producto en el formato C(X) —la (X) representa las horas de descarga—. Así pues, para una batería C5 el tiempo de descarga es de 5 horas y el amperaje suele rondar los 550 Ah, mientras que para una batería C120 el tiempo de descarga es de 120 horas y el amperaje de 1.300 Ah.

Teniendo todo esto en cuenta, y como generalización, las baterías solares suelen referirse a los tiempos de descarga en periodos que van desde las 100 hasta las 120 horas —lo que puede implicar una duración de 3 a 6 días dependiendo del uso de las mismas y de si reciben carga o no—.

¿Cuál es la temperatura ideal de los paneles solares?

Ahora que ya hemos respondido a cómo funcionan los paneles solares, y siguiendo en la misma línea de lo que explicábamos en el punto anterior, es importante aclarar la cuestión de la temperatura. Y es que no siempre una temperatura elevada significa que los paneles solares vayan a obtener la mayor eficiencia posible. De hecho, hay situaciones en las que las altas temperaturas pueden ocasionar el efecto contrario y provocar una pérdida de eficiencia. Es en el caso de los climas con temperaturas más altas de 30ºC es posible que la eficiencia se reduzca en un 10% —por supuesto, dependiendo de cada caso—.  La temperatura ideal de los paneles solares para que la producción de energía sea óptima debe rondar en torno a los 20º y los 25º C.

Al final existe una proporción entre el funcionamiento y el rendimiento de los paneles solares durante los meses de verano y de invierno. En verano las placas solares están sometidas a elevadas temperaturas, pero tienen como ventaja que la cantidad de radiación a la que están expuestas es mayor; y en invierno pasa lo contrario, la cantidad de radiación que reciben es menor, pero la temperatura es más adecuada. Ten en cuenta que en todos los casos y en todos los tipos de paneles diferentes la temperatura tiene un efecto directo en la eficiencia, así como en la producción final de los paneles solares.

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Cómo tuvo lugar el descubrimiento de la energía solar

El aprovechamiento del sol —o más bien de la energía que produce la radiación solar— es algo que se ha llevado a cabo desde siempre, ya sea para calentarse frente a las bajas temperaturas, así como para secar la ropa o incluso para estrategias tácticas. El sol es indispensable para la vida, es el que regula el ciclo del agua, la fotosíntesis y el que mantiene las temperaturas en el planeta. Se trata de un astro que ha sido venerado en prácticamente todas las civilizaciones, desde la egipcia hasta las celtas, los mayas, las fenicias y cualquier otra. Hoy en día se sabe que la energía solar era aprovechada tanto en Egipto como en Grecia mediante espejos cóncavos desde los cuales se concentraban los rayos solares.

Algunos escritos del siglo III a.C relatan cómo se hizo uso de la energía solar en la antigua Grecia con Arquímedes, concretamente durante la batalla de Siracusa que enfrentó a romanos y griegos. Los textos exponen que Arquímedes utilizó los espejos hexagonales hechos de bronce para reflejar los rayos de sol y concentrarlos en la flota romana con el fin de destruirla. Ahora bien, fueron los romanos quienes utilizaron el vidrio en las ventanas por primera vez para atrapar el calor de la luz solar en sus hogares, también quienes construyeron casas de cristal o invernaderos para facilitar las condiciones adecuadas con el fin de cultivar plantas exóticas o semillas que traían a Roma desde los lejanos confines del imperio. 

En cualquier caso, la utilización de la energía solar a fines prácticos no tuvo lugar hasta el siglo XVIII. En aquella época el científico suizo Horace-Bénédict de Saussure (1740-1799) inventó lo que se considera el predecesor de los colectores actuales para generar calor. Las investigaciones fueron continuadas por Augustin Mouchot (1825-1912) quien en 1868 creó los primeros sensores solares. El profesor de matemáticas presentó en la Exposición Universal que tiene lugar en París un receptor solar de 20 m², hecho que le hizo obtener una medalla de oro. Las investigaciones fueron continuadas por otros científicos como John Ericsson, Aubrey Eneas, Abel Pifre, Clarence Kemp, Frank Schuman y demás científicos, incluido el inventor del panel solar —como explicamos en el siguiente apartado—.

Quién fue el inventor del panel solar

Ahora que ya conoces más sobre la historia de la energía solar y su descubrimiento desde los orígenes de las civilizaciones, ya podemos responder al interrogante de quién fue el inventor del panel solar. Su nombre era Charles Fritts (1850-1903). El neoyorkino consiguió materializar el efecto fotovoltaico con un dispositivo que él mismo inventó y que se convirtió en el origen de las actuales placas solares fotovoltaicas. Esta hazaña fue publicada en un artículo de la American Journal of Science en 1883 con el nombre On a new form of selenium cell, and some electrical discoveries made by its use, que traducido al español significa Sobre una nueva forma de fotocélula de selenio. De hecho, las células solares fotovoltaicas fabricadas con silicio (como las actuales) son relativamente jóvenes y no comenzaron a utilizarse hasta pasados unos cuantos años. En cualquier caso, y como suele ocurrir, la verdadera proyección no tuvo lugar hasta 70 años después de Fritts, momento en el cual los Laboratorios Bell con el equipo formado por Alexander Graham Bell (fundador) y los especialistas Calvin Fuller, Daryl Chapin y Gerald Pearson desarrollaron la primera célula solar con un coeficiente de rendimiento del 6%.

El dispositivo de Charles Fritts fue el primero en generar electricidad aprovechando la energía del sol. Ahora bien, el potencial del sol —como hemos visto más arriba— no había pasado desapercibido hasta el momento. De hecho, en 1873 el ingeniero eléctrico Willoughby Smith se encargó de observar cómo funcionaba el selenio como semiconductor mientras experimentaba la construcción de cables telégrafos submarinos —algo que sirvió de inspiración al científico Charles Fritts—. Las investigaciones previas también fueron continuadas por el profesor de filosofía William Grylls Adams y su alumno Richard Evans Day que presentaron en la Royal Society el artículo titulado como La acción de la luz en el selenio (1877) y lograron construir una célula solar de selenio en un tubo de vidrio.

Y si nos remontamos unos años más atrás, observamos así mismo que el efecto fotovoltaico fue descubierto por el físico francés Alexandre Edmond Bequerel en 1838. El hallazgo tuvo lugar mientras experimentaba con unas baterías fabricadas con material galvánico. El físico descubrió que el voltaje aumentaba cuando había acción por parte de la radiación solar, sin embargo, fue incapaz de explicar lo que ocurría. Al final el trasfondo físico del efecto fotovoltaico fue estudiado y explicado por Albert Einstein en el año 1905.

La evolución de las células solares de Fritts hasta la fecha

Las células de selenio de Fritts fueron utilizadas en varias aplicaciones, como en sensores de luz para controlar el tiempo de exposición de cámaras fotográficas, incluso para suministrar energía a satélites espaciales de todo tipo. Ahora bien, en la actualidad el proyecto se ha convertido en una industria millonaria que, según las cifras del Banco Mundial, es capaz de facilitar el acceso a la electricidad a más de 840 millones de personas.

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Los principales aspectos positivos de la energía solar

Cada vez el mundo es más consciente de la gran cantidad de ventajas que tiene la energía solar, tanto a nivel particular como a nivel global. De hecho, tal como reflejan los datos oficiales, en una década —desde 2010 hasta 2021— la producción de energía solar ha aumentado más de un 5% en el país. Tan solo en 2021 en España la generación de energía solar fue del 8% de la energía total producida. Esto se traduce en una elevadísima cantidad de kWh al año. A continuación vemos cuáles son los principales aspectos positivos de la energía solar.

1. Supone un importante ahorro en la factura de la luz

Uno de los principales aspectos positivos de la energía solar es que nos ofrece un ahorro considerable en nuestra factura de la luz. Las placas solares pueden ayudarte a ahorrar entre un 50% y un 70% de la factura de la luz en función del consumo y del momento en el que se realice. Por supuesto, si la instalación solar es aislada y se dispone de baterías solares el ahorro será del 100% (eso sí, el precio aumenta de manera considerable teniendo en cuenta que las baterías son uno de los elementos más caros de la instalación).

2. Se amortigua rápidamente

Por lo general, la amortiguación de las placas solares se traduce en un máximo de 9 años, aproximadamente. Por supuesto, todo depende del uso de cada individuo, de hecho, el periodo medio de amortiguación suele ser más reducido (de unos 7 años). La amortiguación de la inversión se calcula en base a la cantidad que se ahorra en ese periodo de tiempo si se estuviera haciendo uso de manera exclusiva del servicio de la red eléctrica general. 

3. Larga vida útil de las placas solares.

Si se lleva a cabo un correcto mantenimiento y cuidado de las placas solares, la vida útil de estas piezas de la instalación solar fotovoltaica (o térmica) es de 25 a 30 años. Eso no significa que a partir de ese momento deje de funcionar de repente, lo que ocurre es que disminuirá progresivamente su rendimiento —generalmente, suelen mantener una producción de hasta el 70%—.

4. Es una energía limpia

El aprovechamiento y generación de electricidad o calor con las placas solares es un proceso totalmente verde y limpio. Esto quiere decir que no se generan gases contaminantes que aumentan el efecto de la capa de ozono, entre otras.

5. Es inagotable

La energía solar fotovoltaica es inagotable debido a que se trata de un recurso que se obtiene directamente de la radiación del sol. Según los estudios científicos se prevé que este astro se extinguirá en unos 5.000 millones de años.

6. Puede utilizarse para generar electricidad y para calentar agua

El principal aspecto positivo de la energía solar es su aprovechamiento para generar energía. Ahora bien ¿Qué tipo de energía se genera con ella? Lo más común es aprovechar las placas solares para transformar la radiación en electricidad y para la generación de calor para la calefacción del hogar y el agua caliente sanitaria (ACS).

7. Cada vez hay más prototipos con energía solar

Ya no solo se trata de las placas solares y de los distintos modelos que se fabrican, la energía solar se está abriendo hueco en la actualidad en una gran cantidad de objetos, vehículos y demás elementos que forman parte del día a día. Aunque la mayoría son prototipos, como el coche solar, se están sentando las bases para un futuro no tan lejano. 

8. Reduce la dependencia del exterior para este tipo de suministros

Otra de las ventajas de la energía solar es que reduce la dependencia del exterior (otros países) para poder aprovechar este tipo de energía producida en paneles solares. Hoy en día existen una gran cantidad de centrales con instalaciones solares fotovoltaicas en el país que ofrecen electricidad limpia y renovable.

9. Es la más barata de producir

Según los últimos estudios, la energía solar es la más barata de producir, sin duda, el precio está muy por debajo de los combustibles fósiles. De hecho, el coste de generar energía solar ha superado en cuanto a precio reducido se refiere a la energía eólica —que hasta el momento era la más barata—.

10. Disminuye el consumo de combustibles fósiles

Y por último, pero no menos importante, nos encontramos con la ventaja de que la energía solar nos permite reducir el consumo de combustibles fósiles para la generación de electricidad. Esta es una tendencia cada vez más pronunciada que está contemplada en el plan de eficiencia energética en el país, así como a nivel internacional en otros muchos países.

Aspectos positivos y negativos de la energía solar

En este artículo te hemos explicado cuáles son los aspectos positivos de la energía solar más destacados. En contrapartida, es importante hacer mención también a algunos aspectos negativos que debes considerar a la hora de llevar a cabo una inversión solar:

• No en todas las viviendas o localizaciones puede realizarse una instalación solar fotovoltaica.
• Supone una inversión considerable al principio (aunque mucho más económica que antaño, además puedes encontrar diferentes ayudas de financiación). Eso sí, entre los 7 y 9 primeros años la habrás amortizado y comenzarás a producir electricidad a coste cero.
• No es una energía constante, es decir, fluctúa durante el día, pero durante la noche no está disponible (a excepción, claro está, de que se cuente con baterías solares).
• Depende de las condiciones atmosféricas (el excesivo calor, humedad, nieve, o niebla pueden interferir en la productividad de las placas solares).

Como ves, los principales aspectos positivos y negativos de la energía solar van en función, principalmente, de las condiciones externas. Es importante recalcar, en cualquier caso, que la luz solar es muy abundante y que se puede aprovechar en prácticamente cualquier lugar mediante los paneles solares.

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Diferencia entre corriente continua y corriente alterna

Lo primero que hay que dejar claro es la diferencia entre corriente continua y corriente alterna. Se entiende por corriente continua a un flujo de corriente que se da en un solo sentido. Es decir, desde un polo a otro. Es la que podemos encontrar en pilas, baterías u otros aparatos de baja tensión eléctrica. La corriente alterna, por el contrario, es la que fluye en dos direcciones o sentidos. Lo que ocurre en este caso es que las cargas eléctricas cambian el sentido del movimiento de manera periódica. Sin entrar en muchos detalles, la corriente alterna es la que se utiliza para usos domésticos o industriales y la que se fabrica en las grandes centrales hidroeléctricas, térmicas y nucleares. Las placas solares de una instalación solar fotovoltaica producen corriente continua, ahora bien, para poder aprovecharse en la vivienda, el negocio o la oficina se transforme en corriente alterna.

¿Qué es un inverso solar y qué función tiene?

Y continuando con el punto anterior, para que la corriente continua pueda transformarse en corriente alterna es fundamental hacer uso de un inversor solar. Por lo general, todas las instalaciones solares fotovoltaicas cuentan con él —a excepción de aquellas en las que solo se emplean aparatos que utilizan energía solar—. El inversor solar convierte la energía que recoge de las placas solares en corriente alterna. Estos pueden ser de dos tipos, aislados o conectados a la red. En el caso de las grandes centrales hidroeléctricas, térmicas y nucleares el aparato que se emplea para llevar a cabo la transformación es el alternador.

Aparatos que funcionan con energía solar caseros: ¿Cuáles son los más comunes?

Hay que tener en cuenta que una instalación solar en una vivienda puede variar mucho de otra dependiendo de la potencia que genera cada una de ellas y de los aparatos que van a utilizar esta energía solar en cuestión. Estos son algunos de los aparatos que aprovechan la energía solar más comunes:

• Vitrocerámica
• El horno
• Microondas
• Cargadores
• Cámaras de seguridad
• Calentador de agua o termo eléctrico
• Aire acondicionado
• Nevera.
• Otros aparatos eléctricos.

Por supuesto, hay que prestar atención a la potencia que se contrate para poder abastecer uno o varios de los electrodomésticos y aparatos eléctricos mencionados. Es importante, así mismo, realizar un estudio para el autoconsumo fotovoltaico con el fin de averiguar si te conviene y qué posibilidades tienes de realizarla. Las empresas especializadas en la instalación de paneles solares se encargan de ello.

Aparatos que usan energía solar directa

Hay que tener en cuenta, a pesar de todo lo que hemos explicado hasta ahora, que algunos aparatos funcionan directamente con corriente continua. Es decir, con el tipo de corriente que se produce directamente en una instalación solar fotovoltaica sin inversor solar (o alternador de corriente). Estos son muy específicos y, por lo general, se trata de motores de maquinaria, aunque no son los únicos. Ten en cuenta, eso sí, que si haces una instalación sin inversor esta solo abastecerá de corriente a este tipo de aparatos, en caso contrario te arriesgas a una avería de los mismos. Estos son algunos de los aparatos que funcionan con energía solar directa más populares:

• Automóviles eléctricos.
• Sistemas de transporte subterráneo y ferrocarriles.
• Computadoras (aunque estas se alimentan con corriente alterna, en el enchufe de casa, internamente se transforma en corriente directa).
• Cualquier dispositivo que haga uso de baterías para funcionar.
• Motores de máquinas industriales (estas máquinas pueden contar con motores de excitación independiente, motores de excitación con derivación, motores con excitación en serie, motores con excitación compuesta de larga derivación y motores de excitación compuesta con corta derivación).

Ten en cuenta que, aunque puede parecer que algunos de estos aparatos que utilizan energía solar funcionan con corriente alterna, en realidad no es así. Es lo que ocurre con las computadoras que internamente transforman la corriente alterna en corriente continua, razón por la cual pueden funcionar con corriente continua directamente.

Inventos solares con autoabastecimiento eléctrico

Otro aspecto importante que debemos dejar claro en cuanto a los aparatos que usan energía solar directa son aquellos que ya cuentan con el mecanismo necesario para poder autoabastecerse por sí solos. En este último caso estaríamos hablando de los últimos inventos en el sector solar. Como es obvio, estos funcionan con corriente continua, puesto que no incluyen un inversor o alternador (como si utilizaran pilas, pero sin ellas). Los vemos: 

• Coches solares.
• Parkings autosostenibles.
• Aviones solares.
• Laptops solares.
• Barbacoas solares.
• Enchufes solares.
• Duchas solares.
• Bolsos solares.
• Cocinas solares.
• Mochilas solares.

Estos últimos inventos están abriendo camino a un futuro cada vez más sostenible, lo que supone una gran innovación para el sector energético y tecnológico. Por ahora, la mayoría de ellos son prototipos, es decir, todavía no se comercializan en el mercado, por lo que nos tocará esperar un poco para poder hacer uso de ellos. 

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A continuación, te explicamos cuál es el porcentaje de energía renovable en España y su uso en la actualidad. Así mismo, analizamos cuál es la energía renovable más utilizada en España, entre otros datos. ¡Sigue leyendo para más información! 

Energías renovables en España: datos de consumo nacional

En España, la mayor parte de la energía renovable que se produce se destina a generar electricidad. De hecho, según las estadísticas oficiales del año pasado (2021) la cuota de generación de energía renovable alcanzó un pico máximo de 46,7%, además la potencia instalada volvió a superar de nuevo a la no renovable. Desde 2009 hasta 2020 (últimas fechas para las cuales disponemos de datos) las cifras de las gráficas evolucionaron de manera favorable. Lo vemos con más detalle, a continuación:

• Consumo de energía renovable en España: Aunque de manera muy progresiva, desde 2009 hasta 2020 la evolución ha sido positiva. La diferencia del 2020 al 2019 es de 0,4 exajulios más —con un total de 0,77 exajulios, la cifra más alta hasta la fecha—. 
• Porcentaje de energía procedente de fuentes renovables en España: Desde 2004 hasta 2020 el porcentaje de energía procedente de fuentes renovables en el país ha aumentado progresivamente —a excepción del 2011 donde hubo un pequeño descenso—. Para el último periodo estudiado, el porcentaje de consumo bruto de energía proveniente de fuentes renovables fue del 21,2%.
• Demanda de energías renovables por tipo en España: Los datos para el año 2020 expresados en miles de toneladas equivalentes de petróleo se sitúan en 7 millones para el consumo de bioenergía o biomasa, 5 millones para biocombustibles sólidos, 4,8 millones para energía eólica, 2,6 para energía hidráulica y 2,2 millones para energía solar, entre otras.

Un poco de historia sobre el uso de las energías renovables en España

Las energías renovables, además de velar por el medio ambiente, suponen un gran valor económico para el país. En 2008, la aportación del sector renovable a la economía española era de un 0,67% del PIB —lo que supuso la creación de entre 120.000 y 200.000 puestos de trabajo—. Si lo comparamos con las cifras más recientes, podemos observar que en 2019 las renovables pasaron a representar un 1% del PIB nacional, con un crecimiento real del 15,6% en 2019 hasta alcanzar los 12.540 millones aportados al PIB —el año récord hasta la fecha para las renovables—.

Según la última edición del Estudio del Impacto Macroeconómico de las Energías Renovables en España, las exportaciones de energías renovables ascendieron en el mismo año a los 4.273 millones con un saldo exportador positivo de 1.118 millones. Además, nos encontramos con otro dato significativo y es que los ahorros en electricidad renovable, así como en renovables térmicas y en biocarburantes superaron los 8.702 millones en importaciones fósiles y los 1.017 millones en concepto de derechos de emisión. En 2020, como era de esperar, hubo una contracción debido a la crisis sanitaria, aunque se pudo pasar del 1,01% al 1,05% en la aportación del PIB. No obstante, los resultados reflejaron un descenso del 7,4%, con una aportación de 11.806 millones de euros en 2020. Es decir, el sector verde no fue ajeno a la crisis económica que se ha vivido y se sigue viviendo.

Hasta la fecha no existen más datos, aunque todo parece indicar que el porcentaje de aprovechamiento de energía renovable en España va en aumento. Y es que la aportación de energías renovables genera una gran cantidad de puestos de trabajo y reducciones de los gastos para los ciudadanos. Tal como explican desde las principales asociaciones, la transición energética es una realidad en España y ahora es el momento de apostar por ella, sobre todo debido al disparatado precio de la luz que aumentó de manera considerable durante el año pasado y todo indica que mantendrá esta tendencia.

Cuáles son las energías renovables más utilizadas en España

Según el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio en España las energías renovables que más contribuyen a la producción energética en España son la eólica, con un porcentaje total del 51%; la hidráulica, con un 36%; y la solar, con un 8%. Entre todas ellas producen el 40% aproximadamente de la demanda energética que tiene lugar en todo el país. Además, el fin principal de estas fuentes de energía es la generación de electricidad. Si nos basamos en el aprovechamiento de las mismas para la generación de electricidad nos encontramos que la energía eólica supone aproximadamente un 19% del consumo de electricidad anual. La energía hidráulica, producida por la acción de las corrientes de agua y mareas supone, por otro lado, un 14% de la electricidad que consumimos y la energía solar o fotovoltaica —la energía que mayor crecimiento ha experimentado en el país en las últimas décadas— representa más del 5% de la electricidad total, según los últimos datos oficiales. De hecho, ha habido días concretos en los cuales la demanda solar ha cubierto más del 62%.

España es un país abocado a una clara transición energética, además cuenta con una gran cantidad de recursos naturales que le dan la oportunidad de poder hacerlo. Ahora bien, hasta la fecha la mayoría de la energía primaria utilizada en el país sigue procediendo de la combustión de fósiles y sigue existiendo una gran dependencia energética de otros países.

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¿Cuándo se creó la primera célula fotovoltaica?

Como decíamos, el descubridor de la energía fotovoltaica fue Alexandre Edmon Bequerel en 1938, ahora bien, el creador de la primera célula fotovoltaica fue Charles Fritts en 1883. Estas primeras placas solares fueron fabricadas con selenio cubierto por una fina capa de oro y sus células tenían una tasa de conversión de energía del 1 al 2% cada una.

¿Cómo se transforma la energía solar fotovoltaica en energía eléctrica?

Para responder a este interrogante primero hay que entender de qué se compone un panel solar y cómo su estructura permite llevar a cabo la conversión de energía solar a eléctrica. El panel solar es una de las partes más importantes de la instalación fotovoltaica. Este se compone de una gran cantidad de celdas que varían en función de la potencia que ofrecen. Por ejemplo, un panel de 250 W (el más común) se compone de 60 células fotoeléctricas que se conectan en 6 filas de 10 células cada una. Cada una de las células es responsable de generar electricidad debido a los materiales con la que están fabricadas (por lo general, se obtienen unos 10 voltios por cada una de ellas). Estas están hechas de silicio cristalino (aunque también podemos encontrar algunos modelos fabricados con células de arseniuro de galio), dos materiales semiconductores que llevan a cabo esta conversión de energía solar a eléctrica.

Ahora bien, exactamente cómo pasa la energía solar a eléctrica. Lo primero que hay que saber es que el silicio por sí solo no genera energía, únicamente cuando se expone al sol. La razón por la cual es posible captar la energía solar y convertirla en electricidad es porque estas células están conectadas entre sí formando una especie de círculo —que es lo que conocemos como el panel solar—. El silicio de las células crea la carga positiva y negativa en los paneles solares debido a que estas están compuestas por millones de átomos que desprenden ambas cargas en función de la exposición al sol y su ubicación, creando de esta forma un campo eléctrico. La radiación que absorbe cada célula provoca un salto de electrones de una capa a otra, momento en el cual se genera la corriente eléctrica.

¿Qué es el efecto fotovoltaico?

Ahora que ya sabes cómo se puede convertir la energía solar en eléctrica a través de las placas solares vamos a ver con más detalle cómo se transforma la luz solar en energía eléctrica a través del efecto fotovoltaico y profundizando en detalles. Como decíamos más arriba, cuando el electrón salta de un lado a otro a través de los materiales semiconductores se crea la corriente —por cierto, para que esto sea posible la fuerza de la radiación debe ser siempre superior a 1,2 eV—. Esto es así debido a que los átomos sin electrones se quedan con un hueco que debe ser ocupado, es lo que se conoce como la carga eléctrica.  Las cargas eléctricas, siempre y cuando se generen de manera ininterrumpida, pueden ser extraídas y aprovechadas en beneficio propio. Ahora bien, para ello es necesario que haya un campo eléctrico. Este tiene lugar dentro de las células solares tradicionales debido a una unión en la cual se diferencian la zona con carga eléctrica negativa (por exceso de electrones) y la positiva (por falta de protones).

El campo eléctrico reparte los electrones en sentido contrario al de los huecos que van apareciendo. Cuando se libera el electrón este se impulsa de un lado a otro hasta llegar a los conductos de plata, siendo así finalmente aprovechado.

Tipos de células solares y cuáles son las que producen más energía

Como decíamos más arriba, el material principal con el cual se fabrican los paneles solares es el silicio. Ahora bien, hay varias formas de fabricarlos y no todos ofrecen el mismo rendimiento. El silicio puede ser policristalino, monocristalino y amorfo; de estas tres opciones la que más energía produce es la de monocristalino, pero también es la más cara. Hay que tener en cuenta que para diseñar los paneles solares con células monocristalinas se secciona el material en trozos con forma de cilindros, es decir, se obtienen piezas enteras y no se desperdicia material. Las células policristalinas, por el contrario, se fabrican fundiendo diversos vidrios de silicio. Ahora bien, aunque resulta menos rentable, es más fácil de producir y la diferencia no es tan elevada —de hecho, este es uno de los materiales más empleados en el proceso—. Y es que las células policristalinas o el polisilicio cumplen con un elevado rendimiento y una mayor eficiencia ligada al precio del material y fabricación.

¿Qué otros elementos influyen en la conversión de energía solar a eléctrica?

Existe otro elemento indispensable en la instalación solar fotovoltaica que cumple un papel imprescindible a la hora de responder al interrogante inicial de cómo se puede convertir la energía solar en eléctrica, este es el inversor. El inversor solar es un aparato que nos permite aprovechar la electricidad que se genera en los paneles solares de manera que no afecte a la instalación eléctrica de nuestro hogar, negocio o cualquier otro punto en el cual se encuentre la instalación. Este se encarga de transformar la corriente continua que se crea en los paneles solares en corriente alterna, permitiendo que esta pueda llegar a los componentes eléctricos o electrodomésticos del hogar sin que sean dañados —ya que la corriente que utilizan la mayoría de los aparatos es la alterna—. El inversor solar, en ocasiones, puede cumplir otras funciones, como la de inversor acumulador cargador.

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¿Cuáles son los tipos de energía solar? 

Como indicábamos en la introducción el ser humano es capaz de aprovechar la energía del sol de muchas maneras, en función de los tipos de energía solar, así como de la finalidad y de la tecnología utilizada. Y es que la energía solar es un tipo de energía que se obtiene a partir de la captación de la radiación solar, la cual puede encontrarse en forma de luz calor y de rayos ultravioletas. A continuación, hablamos de la energía solar térmica, tipos y características:

Energía solar tipos: Energía solar fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica es la más utilizada por las personas para aprovechar la energía del sol. Esta hace uso de la radiación solar para producir electricidad mediante la conversión fotovoltaica —o efecto fotovoltaico—. Entrando en detalles, la energía solar fotovoltaica utiliza una tecnología especial basada en la acción de los paneles solares fotovoltaicos. Estos se componen de células de silicio con varias capas conductoras que generan corriente eléctrica debido al desplazamiento de los electrones por el contacto con la radiación solar. Los paneles solares van conectados a otros elementos que forman parte de la instalación fotovoltaica, como son los inversores y los reguladores de carga, el cableado y las baterías —en caso de que se trate de una instalación solar fotovoltaica aislada—. El conjunto de estos elementos permite obtener electricidad, generar corriente continua y transformarla en corriente alterna, aprovechable en las viviendas y en el resto de las instalaciones. Es la mejor forma de hacer uso de la energía solar.

Energía solar tipos: Energía solar térmica

El ser humano es capaz de aprovechar la energía solar para generar calor. Esta forma de energía se utiliza de diferentes maneras, principalmente para la calefacción del hogar y para el agua caliente sanitaria. Esto es posible gracias a la acción de los paneles solares térmicos. Estos dispositivos funcionan de manera muy diferente a los fotovoltaicos, puesto que lo que hacen es absorber la luz a través de los captadores solares —o paneles solares térmicos— y concentrar la radiación con el fin de calentar un fluido que se encuentra en el circuito para la calefacción del hogar y del agua sanitaria. La energía solar térmica, por otro lado, puede ser aprovechada también para generar electricidad —tal como se hace en las centrales termosolares—. En este caso se aprovecha el calor para generar energía mecánica y esta última genera, a su vez, la electricidad. Las últimas novedades en el sector permiten almacenar dicho calor para transformarlo posteriormente en electricidad, sin necesidad de hacer uso de él de manera inmediata.

Energía solar tipos: Energía solar pasiva

Por último, pero no menos importante, está la energía solar pasiva. Ahora bien ¿En qué consiste este tipo de energía y cómo se aprovecha? Lo cierto es que la energía solar pasiva aprovecha la energía del sol sin necesidad de hacer uso de tecnología extra, como es el caso de los paneles solares mencionados en los dos casos anteriores. La energía solar pasiva se nutre de manera directa del calor y de la luz del sol mediante un diseño arquitectónico específico que mejora la iluminación natural de las viviendas a través de las fachadas, por ejemplo. También influye la utilización de los materiales, como los que absorben mejor el calor y los que son traslúcidos. Otra forma de aprovechar la energía solar pasiva es mediante la orientación de las viviendas o edificios, en general. En el momento de ser diseñados se estudia cuál es la mejor ubicación y posición para aprovechar la luz y la temperatura solar (en España, generalmente, con orientación al sur).

En qué tipo de energía se transforma la energía solar

Como hemos visto en el punto anterior, la energía solar se transforma en dos tipos de energía: electricidad y energía térmica. Ahora bien, también puede ser empleada para otros fines, como para generar energía mecánica —aunque hoy en día, esta se usa principalmente para generar electricidad—. Ahora bien, no es necesario que la energía solar sea transformada para poder ser aprovechada. Como ocurre con la energía solar pasiva, la radiación solar puede ser empleada para aclimatar e iluminar una vivienda a través de diseños arquitectónicos específicos, por ejemplo.

¿Cómo podemos aprovechar la energía del sol? Tipos de aprovechamiento de la energía solar

Ya hemos hablado de los tipos de aprovechamiento de la energía solar a lo largo del artículo, pero en este apartado vamos explicarte de manera clara cuáles son. Nos referimos a los paneles solares fotovoltaicos y a los paneles solares térmicos. Cada uno de ellos cumple con una función específica, aunque los más utilizados a día de hoy son los paneles solares fotovoltaicos para generar electricidad y ahorrar importantes sumas de dinero en la factura de la luz cada mes. Estos dispositivos han mejorado de manera considerable en los últimos años, abaratando los costes de fabricación y conservando la calidad, lo que ha hecho que se vuelvan mucho más asequibles. En SolarPlak contamos con una gran variedad de paneles solares fotovoltaicos, además en el catálogo de nuestra tienda online puedes encontrar diferentes kits de paneles solares que incluyen todos los componentes necesarios para llevar a cabo la instalación solar fotovoltaica. ¿Tienes dudas? Nuestro equipo puede ayudarte a encontrar la opción que necesitas y asesorarte en el proceso de compra. ¡Contacta con nosotros!

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