Sistemas fotovoltaicos - metales pesados en módulos solares

Existe un gran interés por los sistemas fotovoltaicos para generar su propia energía con el fin de contrarrestar la subida masiva de los precios del gas y el petróleo. La independencia del suministro de gas y petróleo de Rusia también es un motivo para muchas personas debido a la actual guerra en Ucrania.

Los sistemas fotovoltaicos generan energía renovable. Sin embargo, poca gente se da cuenta de que los módulos solares de estos sistemas contienen metales pesados que pueden tener un impacto significativo en el medio ambiente. Con la “transición energética” exigida políticamente, las principales fuentes de energía fósiles y perjudiciales para el clima, como el gas, el petróleo y el carbón, deben sustituirse cada vez más por energías renovables. Las energías renovables incluyen principalmente la fotovoltaica, la eólica, así como el biogás y la hidroeléctrica. La energía fotovoltaica, que utiliza la radiación solar para generar energía también puede poner fin a la fuerte dependencia de los combustibles fósiles. En cuanto a las energías renovables, la fotovoltaica es una tecnología importante en la que Alemania ha desempeñado un papel decisivo.

Ampliación de los sistemas de recuperación de energía

Para cubrir en la medida de lo posible las necesidades energéticas de Alemania a partir de energías renovables (ER), debe seguir ampliándose la capacidad fotovoltaica en Alemania. Para cumplir el objetivo provisional para el año 2030 de la EEG 2021 (Ley de Energías Renovables), la cuota de energías renovables debe cubrir ya el 65% del consumo bruto de electricidad.

Las nuevas instalaciones solares fotovoltaicas se encuentran entre las tecnologías de energías renovables más favorables. En 2020, la fotovoltaica cubrirá en torno al 9,2% del consumo bruto de electricidad en Alemania. Todas las energías renovables representaban el 45% del consumo bruto de electricidad. A finales de 2020 había dos millones de sistemas fotovoltaicos. Después de la energía eólica, la fotovoltaica representa la segunda mayor parte de la generación total de electricidad renovable en Alemania.

Sistema de energía solar

El sistema fotovoltaico (sistema FV o generador solar) es un sistema de energía solar. En el sistema fotovoltaico, las células solares convierten la radiación solar en energía eléctrica en energía eléctrica. Esta conversión de energía se conoce como fotovoltaica.

Para esta conversión se utiliza el efecto fotoeléctrico de las células solares, que están conectadas a los módulos solares. La energía generada puede utilizarse directamente. A continuación, la electricidad se almacena en baterías o se alimenta a las redes eléctricas. La tensión continua generada se convierte en tensión alterna antes de inyectarla en la red. La potencia nominal de los sistemas de tejado domésticos es de un solo dígito de kilovatios, mientras que la de los sistemas de tejado comerciales puede ser de megavatios. Además, la energía solar generada durante el día también puede utilizarse por la noche si se optimiza su almacenamiento. La generación de energía solar está sujeta a fluctuaciones diarias y anuales, así como a influencias meteorológicas.

La energía fotovoltaica también se utiliza para aplicaciones móviles y sin conexión a una red eléctrica como sistemas autónomos. Esto se utiliza, por ejemplo, para el funcionamiento de satélites, vehículos solares o aviones solares. Otros ejemplos son los sistemas solares para acampadas, las luces solares, las vallas eléctricas para pastos y las máquinas expendedoras de tickets de aparcamiento.

Formas de inversión

Sistema de techo

El tipo más común de sistema fotovoltaico es el de tejado. La instalación de un sistema sobre tejado suele ser más sencilla y barata que la de un sistema en el tejado. En este caso, el edificio soporta la subestructura del sistema fotovoltaico. Los módulos solares fijados a la subestructura deben alinearse de modo que se garantice el mayor rendimiento energético posible o constante durante todo el año. Para obtener un rendimiento energético máximo el tejado debe estar orientado al sur y tener un ángulo de inclinación de entre 30 y 45 grados. En el caso de tejados inclinados, no es necesaria una subestructura para alinear las superficies solares, pero esta inclinación del tejado no suele ser ideal para el rendimiento energético.

Sistema en el tejado

Con este tipo de sistema, la instalación fotovoltaica sustituye partes de la envolvente del edificio. Por tanto, sustituye parte del revestimiento de la fachada o del tejado. Estos sistemas integrados en los edificios suelen estar menos ventilados, lo que reduce la eficacia del sistema.

Sustancias nocivas para el medio ambiente

Los módulos solares de la mayoría de los sistemas fotovoltaicos suelen estar contaminados con sustancias solubles en agua que se lavan con la lluvia. En los sistemas fotovoltaicos se encuentran diversos contaminantes, como metales pesados en compuestos de plomo y cadmio. Éstos se utilizan como semiconductores.

Estos metales pesados pueden salir de los módulos durante un largo periodo de tiempopor lixiviación. Esto ocurre sobre todo si el cristal de la cubierta está roto, las juntas de los bordes están dañadas o los módulos se han desmontado. Por esta razón, estos módulos fotovoltaicos dañados no deben eliminarse simplemente con los residuos residuales o en vertederos, sino a través de una empresa de eliminación certificada. Los módulos dañados tampoco deben exponerse a la intemperie durante largos periodos de tiempo.

En 2006, la Unión Europea prohibió el uso de metales pesados tóxicos en la Directiva RoHS para la industria eléctrica. Esto se aplica en particular a las soldaduras que contienen plomo, muy utilizadas en los sistemas fotovoltaicos. Hasta la fecha, sin embargo, los módulos fotovoltaicos han estado exentos de esta normativa.

La mayoría de los sistemas fotovoltaicos del mundo se basan en la tecnología del silicio. También hay sistemas que utilizan tecnologías de capa fina con semiconductores de telururo de cadmio o arseniuro de galio. Los módulos solares basados en perovskita también están contaminados con sustancias nocivas. Contienen plomo, un metal pesado perjudicial para el medio ambiente, y son menos duraderos. La mayoría de las tecnologías de módulos solares tienen bandas de soldadura que contienen plomo en la soldadura. Sólo los módulos fabricados con silicio amorfo están libres de contaminantes, siempre que no se utilicen cintas de soldadura que contengan plomo. Según los investigadores, las soldaduras que contienen plomo podrían sustituirse por compuestos sin plomo.

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Sistemas fotovoltaicos: Respuestas a las preguntas más frecuentes

1. ¿Cuál es la eficacia de los métodos actuales de reciclaje de módulos solares?

Algunos procesos pueden recuperar una gran proporción de metales pesados, mientras que otros son menos eficaces.

2. ¿Existen normas legales para la manipulación de metales pesados?

Existen normativas para la manipulación de sustancias perjudiciales en los módulos solares. En muchos países, los fabricantes de módulos solares deben garantizar que sus productos puedan eliminarse o reciclarse de forma segura.

3. ¿Qué pueden hacer los individuos para minimizar el problema de los contaminantes?

Para minimizarlo, los consumidores pueden optar por módulos solares que contengan menos metales pesados nocivos. También asegurándose de que sus módulos viejos se reciclan adecuadamente.

4. ¿Existen alternativas que no contengan metales nocivos?

Existen varias alternativas. Algunos fabricantes están trabajando en el desarrollo de módulos solares que no requieran el uso de sustancias perjudiciales como el plomo y el cadmio.

Fuentes:

www.bmwk.de/Redaktion/DE/Dossier/erneuerbare-energien.html

www.ise.fraunhofer.de/de/veroeffentlichungen/studien/aktuelle-fakten-zur-photovoltaik-in-deutschland.html

www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/studies/aktuelle-fakten-zur-photovoltaik-in-deutschland.pdf

www.iswa.uni-stuttgart.de/ch/dokumente/Forschung_CH/2017_Projekt_Schadstoffe_Uni_Stuttgart_Abschlussbericht.pdf

www.pv-magazine.de/2020/01/16/schaedliches-blei-in-der-photovoltaik-gibt-es-nachhaltige-alternativen/

www.solaranlage.eu/photovoltaik/photovoltaikanlage

www.welt.de/wirtschaft/article176294243/Studie-Umweltrisiken-durch-Schadstoffe-in-Solarmodulen.html