Com funcionen les plaques solars? Explicació clara i senzilla

Tothom sap que els panells solars converteixen la llum del sol en electricitat. Però com ho fan exactament? I què necessites a casa perquè l'energia arribi de la teulada a l'endoll? En aquesta guia t'expliquem el funcionament de les plaques solars fotovoltaiques de forma clara, sense tecnicismes innecessaris, perquè entenguis exactament què compres quan instal·les energia solar a casa teva.

L'efecte fotovoltaic: de llum a electricitat en 3 passos

El cor d'una placa solar és la cèl·lula fotovoltaica — una fina capa de silici (el mateix material dels xips dels ordinadors) que reacciona a la llum. El procés és sorprenentment senzill:

1. La llum del sol arriba al panell La llum solar està formada per partícules d'energia anomenades fotons. Quan els fotons arriben a la superfície del panell, travessen el vidre protector i impacten contra les cèl·lules de silici.
2. Els fotons alliberen electrons Dins la cèl·lula, el silici està tractat per tenir dues capes: una amb càrrega positiva i una amb càrrega negativa. Quan un fotó xoca contra un àtom de silici, allibera un electró. Això és l'efecte fotovoltaic (foto = llum, voltaic = electricitat).
3. El moviment d'electrons genera corrent elèctric Els electrons alliberats es mouen de la capa negativa a la positiva, creant un flux d'electricitat. Aquesta electricitat és en corrent continu (CC) — el mateix tipus que utilitza una pila. Per usar-la a casa, cal convertir-la a corrent altern (CA), cosa que fa l'inversor.

Què hi ha dins d'un panell solar

Un panell solar no és simplement una placa negra — és un sandvitx de capes, cadascuna amb una funció específica:

• Vidre temperat (davant): Protegeix les cèl·lules de la pluja, el vent i la pedra. Està dissenyat per deixar passar el màxim de llum.
• Cèl·lules fotovoltaiques: El nucli del panell. Un panell estàndard en conté entre 60 i 72, connectades en sèrie. Són les que converteixen la llum en electricitat.
• Capes d'encapsulament (EVA): Vinil transparent que protegeix les cèl·lules de la humitat i els raigs UV. Garanteix que durin 25-30 anys sense degradar-se.
• Làmina posterior (backsheet): Protecció per la part de darrere, normalment blanca per afavorir la refrigeració.
• Marc d'alumini: Dona rigidesa i permet fixar el panell a l'estructura de la teulada.
• Caixa de connexions i cables: A la part posterior, recull l'electricitat generada i la connecta als altres panells i a l'inversor.

Els 4 components d'una instal·lació solar a casa

Les plaques solars soles no fan res útil — necessiten un sistema complet per convertir la llum del sol en l'electricitat que fan servir els teus electrodomèstics. Aquests són els 4 components essencials:

1. Els panells solars (generador)

Són els que converteixen la llum en electricitat. Una instal·lació domèstica típica a Catalunya porta entre 10 i 14 panells de 400-450 W cadascun, que sumen entre 4 i 6 kWp de potència instal·lada. Ocupen entre 18 i 28 m² de teulada.

2. L'inversor (el cervell)

L'inversor converteix el corrent continu (CC) dels panells en corrent altern (CA) a 230 V i 50 Hz — el tipus d'electricitat que fan servir tots els endolls de casa. A més, l'inversor monitoritza la producció, optimitza el rendiment i, si és híbrid, gestiona la bateria. És el component més important després dels panells.

3. El comptador bidireccional

Registra quanta energia consumes de la xarxa i quanta hi aboques (els excedents). Gràcies al mecanisme de compensació d'excedents, la teva comercialitzadora et descompta de la factura l'energia que has generat i no has consumit. El comptador és el que fa possible aquest descompte.

4. La xarxa elèctrica (o la bateria)

Quan el sol no brilla (de nit, dies molt ennuvolats), agafes l'electricitat de la xarxa com sempre. I quan produeixes més del que consumeixes, l'excés va a la xarxa. Si tens bateria, pots emmagatzemar l'excés i fer-lo servir de nit, reduint encara més el consum de xarxa.

Tipus de panells solars: quin és millor?

Hi ha tres tipus principals de panells solars fotovoltaics. Per a ús residencial, la decisió és senzilla:

La resposta curta: per a casa, monocristal·lí. És el que instal·len el 90% dels instal·ladors a Catalunya. Produeix més electricitat per metre quadrat, té la millor garantia (25 anys de potència) i la diferència de preu amb el policristal·lí s'ha reduït tant que ja no justifica el menor rendiment.

Dins dels monocristal·lins, la tecnologia actual més estesa és la PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) i les variants TOPCon i HJT, que aconsegueixen eficiències encara superiors. No cal que et preocupis pel nom de la tecnologia — el que importa és la potència (W) i l'eficiència (%) que apareixen a la fitxa tècnica del panell.

Quanta electricitat produeix una instal·lació solar a Catalunya?

La producció depèn de tres factors: la potència instal·lada (kWp), la irradiació solar de la zona i les condicions de la teulada. A Catalunya, una instal·lació ben orientada produeix entre 1.350 i 1.600 kWh per cada kWp instal·lat cada any, segons la comarca.

Per saber exactament quanta energia produiria una instal·lació a casa teva, pots fer servir la nostra calculadora d'estalvi solar, que utilitza dades reals d'irradiació de la teva ubicació.

6 factors que afecten la producció dels panells

• Orientació: La millor orientació a Catalunya és cap al sud. Un panell orientat al sud-est o sud-oest perd un 5-10% de producció. Orientat a l'est o l'oest, perd un 15-25%.
• Inclinació: L'angle òptim a Catalunya és d'uns 30-35° respecte al pla horitzontal. Una teulada plana o molt inclinada perd rendiment, però rarament més d'un 10-15%.
• Ombres: L'enemic número 1. Una ombra parcial sobre un sol panell pot reduir la producció de tot el string (la fila de panells connectats en sèrie). Per això és important que l'instal·lador faci un estudi d'ombres abans d'instal·lar.
• Temperatura: Els panells funcionen millor quan fa fred i sol. Amb calor excessiva (per sobre de 25°C a la cèl·lula), el rendiment baixa un 0,3-0,5% per cada grau addicional. Per això a l'estiu produeixen molta energia (moltes hores de sol) però no al rendiment màxim.
• Brutícia: Pols, pol·len, calima i excrements d'ocells redueixen la producció un 3-7%. Una neteja periòdica (2-3 cops l'any) manté el rendiment.
• Edat dels panells: Els panells perden eficiència molt lentament: un 0,3-0,5% anual. Al cap de 25 anys, un bon panell encara produeix un 80-85% de la seva potència original.

Diferència entre fotovoltaica i tèrmica

Una confusió habitual: no és el mateix una placa solar fotovoltaica que un col·lector solar tèrmic:

• Plaques solars fotovoltaiques: Converteixen la llum en electricitat. Serveixen per alimentar electrodomèstics, llums, aire condicionat, carregador del cotxe elèctric… qualsevol cosa que vagi amb electricitat.
• Col·lectors solars tèrmics: Escalfen aigua directament amb la calor del sol. Serveixen per a l'aigua calenta sanitària (dutxa, rentaplats) i en alguns casos per a calefacció. Són més simples i barats, però només fan una cosa.

La majoria d'instal·lacions noves a Catalunya són fotovoltaiques, perquè l'electricitat generada es pot fer servir per a tot — inclòs escalfar aigua si connectes les plaques a un acumulador elèctric o una bomba de calor (aerotèrmia).

Preguntes freqüents