Las farolas solares

Cada vez es más habitual ver en nuestras autopistas, calles y jardines farolas alimentadas por energía solar. Estos dispositivos, que permiten emplear la energía solar local para iluminar las calles, empiezan ya a formar parte de nuestro paisaje urbano.

Varias son las razones que pueden explicar el importante crecimiento que está experimentando este tipo de iluminación:

– Por un lado los avances de la técnica, que logra paneles, baterías y luminarias cada vez más eficientes, lo que se refleja en modelos de farolas solares mejores y más accesibles.

-El continuo crecimiento urbanístico y de infraestructuras que choca con la creciente toma de conciencia de la urgencia de reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera. La opción de las farolas solares se ve como una manera de armonizar ambas tendencias.

-La alta fiabilidad de estos componentes y su reducido riesgo de averías resultan aspectos también atractivos.

-Las farolas solares tienen un nulo gasto eléctrico procedente de la red lo que, además de hacerlo económicamente interesante, ayuda a aliviar los con frecuencia sobrecargados sistemas de distribución eléctrica.

-Otro factor de gran importancia que hace que arquitectos e ingenieros opten cada vez más por estos elementos de iluminación alimentados por energía solar es que pueden llegar a ser más económicos en su instalación que las farolas convencionales. Las farolas solares son en si mismas más caras que las convencionales, sin embargo en instalaciones grandes, complejas y/o alejadas de núcleos urbanos puede resultar más interesante optar por farolas solares. Las farolas solares funcionan de manera autónoma siendo sólo necesario en su instalación la obra de anclaje en el suelo. En cambio las farolas convencionales requieren de la planificación e instalación de todo un sistema de interconexiones (zanjas, cableado, y dispositivos de transformación de la corriente) que elevan el coste mucho más allá del de la farola.

¿Como funcionan las farolas solares?

Las dispositivos de iluminación solar constituyen en si mismos pequeñas centrales fotovoltaicas. Durante el día capta la energía del Sol almacenándola en una batería para por la noche emplearla para encender las luminarias.

Esquema funcionamiento farolas solares

Esquema simplificado del funcionamiento de las farolas solares. Durante el día la radiación solar incide sobre el panel solar fotovoltaico que la transforma en energía eléctrica. Esta energía eléctrica se dirige hasta una batería donde queda almacenada para su posterior uso. Una vez que llega la noche, la energía almacenada en la batería sirve para encender las luminarias.

Componentes de las farolas solares

Paneles solares fotovoltaicos-

Elemento encargado de captar la energía del Sol y transformarla en electricidad.

Suelen ser claramente identificables por su posición destacada. Normalmente se colocan en lo alto de la estructura para así lograr una mayor captación de la energía solar. Los paneles deben estar siempre orientados hacia el ecuador terrestre y con la inclinación adecuada en función de la latitud (existiendo en este sentido varios criterios, siendo uno de ellos el consistente en inclinarlo el mismo numero de grados de la latitud + 5).

Los paneles solares son del todo similares a los empleados para otras aplicaciones fotovoltaicas, solo que adaptados en tamaño. Normalmente se emplean aquellos materiales semiconductores de mejor rendimiento de entre los que habitualmente se encuentran en el mercado (silicio monocristalino y policristalino).

Existen algunas variantes al modelo “clásico” de farola solar, como aquellos cuyo panel fotovoltaico se coloca sobre una estructura de seguimiento del movimiento del Sol para lograr una mayor captación de radiación, o aquellos que combinan la fuente fotovoltaica con otra eólica, opción muy apta para áreas de abundante viento.

Baterías

Elemento encargado de almacenar la energía captada por los paneles durante el día para emplearla en la noche en el encendido de las luminarias.

Aquí rigen los mismos principios que en el resto de las instalaciones de energía solar fotovoltaica, necesitándose baterías recargables que toleren una gran profundidad de descarga.

En las farolas, la ubicación de este componente depende del fabricante. Algunos la sitúan en una zona alta, bajo el panel o bajo la luminaria. De esta manera se reduce los posibles riesgos de su manipulación indebida. Esta colocación sin embargo también dificulta las operaciones de cambio y mantenimiento.

Otros fabricantes optan en cambio por colocarla en la parte baja donde es mas fácil manipularla para realizar reparaciones o reemplazos, sin embargo está más expuesta a que personas indebidas tengan acceso a ella.

La elección de uno u otro tipo depende de la finalidad y la función del área donde se vayan a colocar. En cualquier caso al funcionar estos componentes con una baja tensión de 12 voltios, el riesgo de accidentes graves es muy reducido.




Elementos de control (reguladores del encendido y apagado)

Optimizan y racionalizan la utilización de la energía almacenada. Se emplean para automatizar el encendido y el apagado de las luminarias evitando un gasto innecesario de luz consiguiendo además que se alargue la vida de los componentes. Esta regulación se consigue de dos maneras:

– Por medio de dispositivos programables que encienden y apagan las luminarias en función de la información introducida sobre las horas de salida y puesta del Sol cada día del año del lugar donde se va a colocar.

– Por medio de una pequeña célula fotoeléctrica que detecta el nivel de luminosidad natural ambiental. Cuando la célula detecta poca intensidad lumínica exterior (noche), enciende las luminarias, cuando la intensidad lumínica es alta (día), las apaga.

También habrá que prestar especial atención a los sistemas de apagado de seguridad de las luminarias. Cuando tras varios días nublados no se haya podido recargar la batería adecuadamente y esta se encuentre a un nivel de carga muy bajo debe existir este sistema que impida que las luminarias se prendan para evitar que la descarga de la batería continúe. Una excesiva descarga en la batería puede provocar que esta quede incapaz de recargarse y por lo tanto inservible. Este sistema debe asegurar asimismo que en el momento en que vuelva a haber suficiente Sol para recargar la batería el ciclo se restituya normalmente.

Entre las medidas de protección contra la excesiva descarga existen también mecanismos por los cuales en presencia de poca energía en la batería solo permite que se enciendan parte de los focos disponibles, reduciéndose así el consumo, antes de que se llegue al apagado total.

Elementos de iluminación

Elementos que transforman la energía almacenada en la batería en luz. En todos estos componentes se emplean luminarias eficientes para aprovechar al máximo la energía captada: lámparas fluorescentes, lámparas de sodio o LEDS, descartándose totalmente las bombillas incandescentes por ser grandes derrochadoras de energía.

Partes farola solar

Componentes de la farola solar

En la actualidad los diferentes fabricantes ofrecen una gran variedad de modelos de farolas fotovoltaicas, de distintos precios y potencias de acuerdo a las distintas necesidades o posibilidades que se puedan demandar. Muchos incluso ofrecen la posibilidad de fabricar farolas solares a la medida, ya sea en un diseño estético especifico o para cubrir unos determinados requerimientos que se salgan de lo usual.

Las farolas solares y su distinto rendimiento en las diferentes épocas del año.

Un factor muy a tener en cuenta por el comprador de una farola solar es la variabilidad de su rendimiento a lo largo del año.

El Sol no incide con la misma potencia en todas las estaciones del año, siendo siempre mayor la energía que recibe la superficie terrestre en verano que la que recibe en invierno y siendo también mayor la diferencia entre ambas estaciones conforme nos alejamos del ecuador.

grafica radiacion solar Madrid Mexico Londres

En esta gráfica se puede ver como la radiación es mucho más uniforme durante todo el año en las latitudes de los trópicos (México DF). En estas zonas las farolas fotovoltaicas ofrecerán un buen rendimiento durante todo el año. En cambio en las latitudes de clima templado (Madrid y Londres) se observa una gran variabilidad de radiación solar que llega a la superficie entre el verano y el invierno. Aquí las farolas ofrecerán un rendimiento desigual según la estación, llegándose el caso de que exista excedente de radiación en verano y déficit en invierno.

Así en áreas de clima templado (Europa, buena parte de Chile y Argentina) las diferencias de incidencia de energía solar entre el invierno y el verano son muy marcadas siendo mucho menos perceptibles en áreas tropicales y subtropicales (México, Centroamérica, Perú, Islas Canarias) donde el Sol es bastante fuerte durante todo el año.

Por otro lado también será necesario tener en cuenta las características climáticas locales, en concreto el número de días consecutivos en los que el cielo pueda permanecer nublado. ya que sólo la radiación solar directa (la que nos llega cuando no hay nubes que tapen el Sol) recarga eficazmente las baterías. Todos estos factores tendrán su reflejo en el rendimiento de las farolas.

Las farolas de menor potencia si pueden llegar a acusar esta variabilidad en la cantidad de energía del Sol que recibe la Tierra. Así mientras en momentos del año con gran radiación solar la farola puede funcionar a pleno rendimiento durante un buen número de horas, en invierno el número de horas y la potencia de la luz emitida por la farola puede verse sensiblemente reducido y en momentos especialmente desfavorables incluso interrumpido.

Estos factores afectarán en mucha menor medida a las farolas solares de mayor potencia las cuales pueden asegurar un suministro de luz mucho mas estable durante todo el año, si bien son las más costosas.

Habrá que considerar por tanto en la elección de una farola solar el uso que se le vaya a dar y el número de horas de luz que se le puede exigir, ya que puede ser posible que no sea necesario que permanezca encendida durante toda la noche, sino sólo las primeras horas, con lo que bastará con un modelo mas pequeño y más económico.

 Requisitos de debe tener un lugar para que se puedan instalar farolas solares fotovoltaicas

Dado que la farola solar es autónoma en su funcionamiento y no depende de la proximidad de la red eléctrica general son sólo tres los requisitos que ha de tener un emplazamiento para poder colocar una farola solar:

– Se deberá disponer de un lugar despejado donde se pueda asegurar que el Sol incide un número adecuado de horas al día evitándose que existan obstáculos próximos a la farola en su cara que mira hacia el ecuador (hacia el Sur en el hemisferio Norte, hacia el Norte en el hemisferio Sur). También se deberá tener en cuenta que la sombra que proyectan los objetos varia de tamaño en función de la estación en que nos encontremos, siendo máxima el primer día del invierno y mínima el primer día del Verano.

-Se debe disponer de un suelo donde se pueda fijar la farola de manera adecuada realizando una cimentización que ayude a que la farola pueda soportar erguida todo tipo de condiciones ambientales, en especial vientos fuertes de dirección al ecuador

– El lugar donde se coloque la farola solar no ha de soportar temperaturas extremadamente bajas (Varios grados bajo cero, en la precisión de este dato influye el nivel de carga de la batería), ya que existe el riesgo de la congelación del fluido del que están compuestos las baterías lo que terminaría por arruinarla.


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