Generadores fotovoltaicos: de los satélites artificiales a su empleo terrestre

El tema de la energía solar, como fuente de aprovechamiento humano saltó a la opinión pública en el año 1973, con ocasión de la crisis del petróleo. La gran ventaja que ofrece, comparada con las fuentes convencionales de obtención de energía, es su carácter inagotable, a lo que se une su limpieza de obtención y su disponibilidad descentralizada. Sin embargo, sus inconvenientes principales son la escasa densidad de energía, aproximadamente un kilovatio por metro cuadrado como máximo, factor en el que inciden considerablemente las influencias atmosféricas, el ritmo de cada día y de las estaciones del año.La clave del problema radica, pues, en el desarrollo de técnicas que permitan la máxima obtención de energía con la menor inversión posible. Ya a principios de los años sesenta los centros de investigación de AEG-Telefunken comenzaron a desarrollar sistemas de obtención de energía a base de generadores solares, para ser empleados en la navegación espacial, tanto en satélites tripulados como en los no tripulados. Esa fue la base de una investigación que hoy ha permitido desarrollar ya a nivel industrial generadores terrestres mediante el desarrollo de células solares, a base de material no convencional de silicio, con una eficacia superior al 10%. ¿Cómo ha sido posible la creación de es tos sistemas?

«Los diversos subsistemas de células solares -informa el doctor ingeniero Eckehard Schmidt, jefe del departamento de investigación de Navegación espacial y nuevas tecnologías, de los citados laboratorios de investigación de Telefunken, en Alemania- están construidos, mecánica y eléctricamente, en forma de módulos generadores, y transforman la energía de la radiación del sol en tensión eléctrica continua. La cesión específica de potencia del generador solar depende tanto de la estructura material de las células solares como también de los parámetros de servicio, de la temperatura y las condiciones del medio ambiente. Las exigencias específicas de los consumidores respecto a potencia, tensión, corriente e impedancia se cumplen por un sistema electrónico más o menos sencillo, para la preparación de la energía. »

Los primitivos proyectos de vanguardia en el campo de utilización de la energía solar tales como los generadores solares empleados en la histórica sonda solar Helios o en el satélite de comunicaciones de potencia más fuerte hasta ahora, Hermes, ya daban una capacidad de 1.3 kilovatios. En el futuro las estaciones espaciales requerirán decenas de kilovatios en su funcionamiento, obtenidos a través de la utilización de energía solar, cada vez a un costo más reducido. Para ello se van a construir sistemas estandarizados de suministro de energía conectando células solares formando magnitudes adecuadas en módulos.

Países meridionales

Pero lo cierto es que toda aquella tecnología comenzada a desarrollar para responder a las necesidades de la navegación espacial ha permitido la creación de instalaciones perfectamente válidas para su empleo terrestre. El grado de eficacia logrado, así como el volumen de construcción, fiabilidad y gastos de conservación ha hecho posible el desarrollo industrial de generadores solares capaces de atender la demanda de comunidades rurales, enlaces de comunicaciones, agricultura, economía hidráulica, etcétera.

El gran problema del generador es la recepción mínima de energía en diciembre -un 10%- en comparación con el máximo del año, mayo. La proporción aumenta según nos acercamos al ecuador, dándose un 30% en el sur de España y un 90% en el ecuador. Esto cualifica claramente la tecnología lograda como excepcionalmente útil para países meridionales.

Conservación y aplicaciones

La duración de este sistema transformador de energía es casi ilimitada. Para garantizar esa conservación se deben encapsular adecuadamente los contactos metálicos y los empalmadores de los módulos, protegiéndolos de ese modo de la humedad y el oxígeno. Además es necesaria una determinada protección de la superficie transparente, sobre todo ante una erosión mecánica demasiado fuerte. Al contrario de los sistemas convencionales, la conservación se limita a limpieza periódica, y no necesita ninguna infraestructura de apoyo para la conservación y la reparación, con respecto a dispositivos especiales o personal adiestrado.

Toda esta serie de propiedades especiales de los generadores fotovoltaicos solares les convierte en muy útiles en estaciones de mediciones terrestres y marítimas, instalaciones técnicas de comunicaciones, instalaciones de señalizaciones técnicas de tráfico, militares, así como sistemas autárquicos de suministro de energía.

En el margen inferior de potencia, desde unos vatios hasta un kilovatio, son de interés especialmente pequeñas estaciones meteorológicas, boyas oceanográficas, instalaciones de radio con servicio descentralizado y automático, estaciones receptoras terrestres, señales de tráfico, así como radiofaros terrestres y marítimos, con inclusión de las boyas señalizadoras.

La sencillez de los sistemas de suministro de corriente necesarios para estas instalaciones permite frecuentemente la conexión directa del generador solar con un acumulador. Después de que algunos sistemas de prueba, para consumidores apartados, se encuentran ya en servicio durante más de veinte años con éxito, toca hablar de la construcción de instalaciones inferiores a cien vatios de potencia. En este ámbito de potencia, hoy en día, se encuentran compitiendo ampliamente ya con los sistemas convencionales. Sin embargo, un abaratamiento de los costes de los generadores solares producirá una fuerte ampliación de este ámbito de potencia.

En suma, los generadores solares de tipo fotovoltaico ofrecen una ilimitada perspectiva de aplicación práctica a un nivel tan inmediato que sus posibilidades de mercado han comenzado a ser un hecho.