La energía solar fotovoltaica transforma la luz del sol en electricidad mediante módulos de silicio, una energía renovable clave para la electrificación y el desarrollo sostenible. Al generar potencia sin combustión, reduce la emisión de gases de efecto invernadero y contribuye a mitigar el cambio climático.
Su despliegue abarca desde sistemas en tejados residenciales y comerciales hasta grandes plantas fotovoltaicas en suelo, con paneles fotovoltaicos cada vez más eficientes. El precio por kWh ha bajado de forma sostenida gracias a mejoras en fabricación, escala y seguimiento del rendimiento, lo que aumenta el potencial de adopción en distintos entornos y sectores, tanto en España como en otros mercados como Estados Unidos.
¿Cómo funciona la energía fotovoltaica? – El Efecto Fotoeléctrico
La energía solar fotovoltaica se basa en el efecto fotoeléctrico: cuando la radiación del sol incide sobre un material semiconductor, como el silicio, se liberan electrones que pueden convertirse en electricidad utilizable.
- Radiación y fotones: la luz solar aporta energía en forma de fotones.
- Absorción en la célula: los fotones excitan electrones en la unión p-n del semiconductor.
- Pares electrón-hueco: el campo interno separa las cargas y genera una diferencia de potencial.
- Colección de corriente: los contactos metálicos extraen la corriente continua (CC) y la agrupan en los módulos que forman los paneles fotovoltaicos.
- Transformación: un inversor convierte la CC en corriente alterna (CA) sincronizada con la red, entregando potencia a las cargas o a la red eléctrica.
En términos prácticos, un sistema integra módulos, inversores y, opcionalmente, baterías. El inversor incorpora Maximum Power Point Tracking (MPPT), un seguimiento electrónico que ajusta tensión y corriente para extraer la máxima energía en cada instante. En instalaciones de suelo, las estructuras con seguimiento solar (uno o dos ejes) aumentan la captación. En tejados, se optimiza con orientación, inclinación y ausencia de sombras.
El rendimiento depende de la irradiancia, la temperatura del material, las pérdidas eléctricas y la calidad de fabricación. La suma de células produce un módulo, varios módulos forman un string y la combinación de strings configura generadores de mayor potencia, desde autoconsumo hasta grandes plantas fotovoltaicas.
La energía generada puede venderse a red, destinarse a autoconsumo, alimentar bombeo de agua o sistemas de señalización y telecomunicaciones en entornos remotos. Todo el proceso se monitoriza con dataloggers y SCADA para registrar tensión, corriente, emisión evitada de CO₂ y verificar el desempeño, contribuyendo a la electrificación y al desarrollo sostenible.
Historia de la energía solar fotovoltaica
El origen del efecto fotovoltaico tuvo lugar en 1838, cuando el físico francés Alexandre Edmond Becquerel descubrió durante uno de sus experimentos con pilas electrolíticas, que la luz solar podría generar electricidad. Años más tarde, en 1883, Charles Fritts fabricó el primer panel solar en Nueva York.
Para ello, construyó una célula solar fotovoltaica utilizando selenio recubierto con una capa delgada de oro. Aunque la capacidad de este dispositivo de generar electricidad era muy baja, se trata de un hito importante, porque sirvió para demostrar que los rayos del sol se podían utilizar para generar electricidad.
Sin embargo, el uso práctico de la energía solar se produjo mucho tiempo después, cuando la tecnología fotovoltaica se utilizó en aplicaciones espaciales, como en los satélites de comunicaciones de la NASA.
Componentes de un sistema fotovoltaico
Un sistema de energía solar fotovoltaica no se limita únicamente a los paneles fotovoltaicos. Para que la transformación de la luz solar en electricidad sea eficiente, segura y útil en distintos entornos, es necesario integrar varios componentes que trabajan de forma conjunta. A continuación, repasamos los principales elementos que conforman este proceso energético.
Los paneles solares
Los paneles solares fotovoltaicos están formados por módulos compuestos de células de silicio u otros materiales semiconductores que transforman la radiación solar en electricidad. Su fabricación puede ser monocristalina, policristalina o de capa fina, cada una con diferentes precios, rendimientos y aplicaciones. Los paneles se instalan en tejados, estructuras en suelo o sistemas móviles con seguimiento solar. La disposición y orientación influyen en la potencia generada y en el potencial de reducir las emisiones de CO₂.
En grandes plantas fotovoltaicas, miles de módulos se interconectan formando auténticos generadores capaces de abastecer a poblaciones enteras, contribuyendo a la electrificación y al desarrollo sostenible.
Los inversores solares
El inversor convierte la corriente continua (CC) de los paneles fotovoltaicos en corriente alterna (CA), apta para su uso doméstico, industrial o para la venta a la red. Existen inversores centrales, string y microinversores, cada uno con ventajas según el tamaño de la instalación.
Los modernos inversores integran funciones de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) y sistemas de monitorización para optimizar el proceso de generación y medir la emisión evitada. Además, permiten gestionar aplicaciones como bombeo solar en agricultura o sistemas de señalización en infraestructuras.
Los controladores de carga
El controlador de carga regula el flujo de energía entre los paneles fotovoltaicos, las baterías y el consumo. Evita sobrecargas o descargas profundas que puedan dañar los productos de almacenamiento.
Existen controladores PWM y MPPT, siendo estos últimos más eficientes al ajustar la tensión de los módulos al nivel óptimo. Son esenciales en instalaciones aisladas y en entornos rurales o remotos, donde garantizan la estabilidad del sistema y prolongan la vida útil de los equipos.
Los dispositivos de almacenamiento de energía
Las baterías permiten guardar la electricidad generada durante el día para usarla por la noche o en ausencia de sol. Pueden ser de plomo-ácido, litio o tecnologías emergentes. Su elección depende del precio, la potencia requerida y el tipo de aplicación.
El almacenamiento facilita la autonomía energética en viviendas, industrias y sistemas de señalización, y es clave para el equilibrio de grandes plantas fotovoltaicas. Además, reduce la dependencia de combustibles fósiles y acelera la electrificación de la población, alineándose con los objetivos de desarrollo sostenible tanto en España como en Estados Unidos.
Tipos de sistemas solares fotovoltaicos
Existen tres tipos de sistemas fotovoltaicos, y cada uno de ellos tiene sus propias características:
Sistema conectado a la red (on grid)
En este modelo, los paneles fotovoltaicos generan electricidad que se consume directamente en la vivienda, negocio o industria, y el excedente se inyecta a la red eléctrica. Gracias a la normativa vigente en países como España, es posible compensar la energía sobrante en la factura, lo que mejora el retorno de inversión. Este sistema no requiere baterías, por lo que el precio de instalación suele ser más bajo y resulta idóneo en entornos urbanos y en instalaciones sobre tejados.
Sistema fotovoltaico fuera de la red (off grid)
Está diseñado para lugares sin acceso a la red eléctrica, como zonas rurales, agrícolas o instalaciones de señalización en carreteras. Los paneles fotovoltaicos se combinan con baterías y generadores de respaldo para garantizar el suministro. Es muy utilizado en proyectos de bombeo solar, electrificación de comunidades aisladas o instalaciones en suelo alejadas de los núcleos de población. Su principal ventaja es la autonomía, aunque el precio inicial es mayor debido al sistema de almacenamiento.
Sistema fotovoltaico híbrido
Combina lo mejor de los sistemas On Grid y Off Grid. Permite usar la energía solar para el autoconsumo, almacenar el excedente en baterías y, en caso necesario, conectarse a la red o a generadores. Este tipo de sistema es especialmente útil en industrias y explotaciones agrícolas que necesitan un suministro continuo. Además, incrementa la seguridad energética y favorece la electrificación en entornos críticos, aportando flexibilidad frente a variaciones de precio de la electricidad.
Tipos de instalaciones solares fotovoltaicas
La versatilidad de la energía solar fotovoltaica permite implantar sistemas en distintos escenarios, desde pequeños hogares hasta grandes plantas fotovoltaicas. Estos son los principales tipos:
Instalaciones para autoconsumo residencial
Son sistemas instalados en tejados de viviendas unifamiliares o comunidades de vecinos. Suelen dimensionarse para cubrir el consumo eléctrico del hogar y pueden incluir baterías. Reducen el gasto energético y aumentan el valor del inmueble, contribuyendo además a la reducción de emisiones de CO₂.
Instalaciones para autoconsumo industrial y comercial
En España y en Estados Unidos cada vez más empresas apuestan por instalar paneles fotovoltaicos en cubiertas de fábricas, naves y oficinas. Este tipo de instalación ofrece gran potencia y permite amortizar el precio de la inversión gracias al alto consumo eléctrico del sector. Además, mejora la imagen corporativa al alinearse con objetivos de desarrollo sostenible y cambio climático.
Grandes plantas fotovoltaicas
Son proyectos a gran escala instalados sobre suelo, donde miles de módulos conforman auténticos generadores de electricidad. Su producción se destina principalmente a la venta en el mercado eléctrico. Estas plantas fotovoltaicas requieren importantes procesos de fabricación, instalación y sistemas de seguimiento solar para maximizar el rendimiento. Aportan un elevado potencial de electrificación de la población y son un pilar en la transición energética global.
Ventajas de la energía fotovoltaica
La energía fotovoltaica tiene ventajas para la sociedad, económicas y medioambientales.
Ventajas para el medio ambiente
Una de las principales ventajas es que la Fotovoltaica es una fuente de energía limpia y renovable al utilizar la luz solar como fuente de energía primaria, los sistemas fotovoltaicos no emiten gases de efecto invernadero ni contaminantes atmosféricos durante su operación.
Gracias a esto, se puede reducir la dependencia de los combustibles fósiles, reducir la huella de carbono y mitigar el efecto climático.
Ventajas económicas
La energía fotovoltaica tiene ventajas económicas: Los costes de producción de este tipo de energía han disminuido notablemente en los últimos años haciendo su instalación más accesible.
Asimismo, en el largo plazo, puede representar un ahorro energético importante para quienes la utilizan.
Por otro lado, la industria de la energía fotovoltaica genera empleo tanto en las fábricas productoras de los paneles como en la instalación de los mismos, estimulando el crecimiento económico del país.
También tiene ventajas económicas derivadas de la reducción de impuestos municipales como reducciones en el IBI de aquellas viviendas que instalan paneles fotovoltaicos.
Ventajas sociales
La energía fotovoltaica también aporta ventajas sociales. Una de las más importantes es que este tipo de energía se puede generar en cualquier lugar, lo que la convierte en una solución eficaz para las comunidades a donde no llegan las redes eléctricas tradicionales.
Además, como señalamos antes, la energía fotovoltaica puede contribuir a la creación de empleo y el desarrollo económico a nivel local.
La energía solar fotovoltaica en España: marco legal y potencial
En España, la energía solar fotovoltaica ha experimentado un fuerte impulso en los últimos años gracias a cambios regulatorios, reducción del precio de los paneles fotovoltaicos y una mayor conciencia frente al cambio climático. Este escenario ha generado un entorno favorable tanto para instalaciones de autoconsumo como para grandes plantas fotovoltaicas, que refuerzan la electrificación y el desarrollo sostenible del país.
Normativa y legislaciones: el RD 244-2019
El Real Decreto 244/2019 regula las condiciones administrativas, técnicas y económicas del autoconsumo en España. Entre sus puntos clave destacan:
- Elimina el llamado “impuesto al sol” y simplifica los trámites para pequeñas instalaciones en tejados.
- Permite la venta del excedente de electricidad a la red con compensación simplificada en la factura.
- Fomenta el autoconsumo compartido, lo que facilita que comunidades de vecinos o población en entornos urbanos puedan aprovechar la misma instalación.
Este marco ha impulsado el crecimiento de instalaciones en suelo y cubiertas, así como la aparición de nuevos productos y modelos de negocio ligados al autoconsumo y a la gestión de potencia.
Situación actual del mercado
El mercado español es uno de los más dinámicos de Europa. En los últimos años, la fabricación e importación de módulos ha crecido de forma notable, impulsada por la bajada de precios y la eficiencia en el proceso productivo. Tanto instalaciones residenciales como grandes plantas fotovoltaicas en suelo han incrementado la potencia instalada, situando a España entre los líderes europeos.
Además, los proyectos de autoconsumo industrial y comercial están en expansión, integrando soluciones de seguimiento, almacenamiento y gestión avanzada de la energía. Esto ha generado miles de empleos en fabricación, instalación y mantenimiento, con fuerte impacto positivo en la economía local y en la reducción de emisiones.
Subvenciones y ayudas
Existen diferentes programas de apoyo económico tanto a nivel nacional como autonómico. Entre los más relevantes se encuentran:
- Fondos europeos Next Generation EU: destinados a impulsar la electrificación y el autoconsumo en España.
- Programas autonómicos y municipales: reducciones fiscales en el IBI o bonificaciones en licencias urbanísticas para instalaciones en tejados.
- Incentivos para agricultura y bombeo solar: ayudas específicas para sistemas de bombeo y señalización en zonas rurales, lo que facilita la modernización del sector primario.
Estas medidas reducen el precio inicial de inversión, aceleran el retorno económico y aumentan el potencial de despliegue de la energía solar fotovoltaica en todo tipo de entornos.
Inconvenientes y desafíos de la energía solar fotovoltaica
La energía fotovoltaica también tiene desafíos e inconvenientes. El más importante de ellos tiene que ver con la disponibilidad de radiación solar, que puede verse afectada por la hora del día, la estación del año, la ubicación geográfica y las condiciones climáticas. Es decir, es una fuente de generación intermitente y no aporta firmeza al sistema eléctrico, no se puede saber con certeza la cantidad de kWh que producirá.
Por otro lado, están los costes de instalación de los sistemas fotovoltaicos, que si bien se redujeron significativamente con el paso del tiempo, siguen siendo importantes y pueden ser una barrera en muchos lugares.
Aplicaciones de la energía fotovoltaica
La energía fotovoltaica puede cubrir las necesidades de diferentes sectores como el residencial, o el industrial. Se puede utilizar para suministrar electricidad a edificios comerciales, oficinas y otros tipos de instalaciones.
Otra aplicación común tiene que ver con los sistemas agrícolas, ya que con ella se pueden alimentar los sistemas de riego, iluminación y refrigeración. Esto ayuda a reducir los costes de la energía, y promueve una producción agrícola más sostenible y respetuosa con el medio ambiente.
Suscríbete a nuestro boletín
y conoce todas las novedades del sector de la energía.