L'aprofitament de l'energia del Sol és gairebé tant vell a la Terra com la pròpia vida, de fet, la major part de l'energia que utilitzem els éssers humans prové, en darrera instància del Sol, a excepció, en tot cas, de l'energia geotèrmica i la nuclear. Els organismes fotosintètics són capaços d'aprofitar l'energia del Sol per a construir les seves estructures, i d'ells, la resta dels organismes vius del planeta aprofitem l'energia per aquests acumulada, en forma de biomassa, petroli, carbó. Fins i tot l'energia del vent, ocasionada pel desplaçament de masses d'aire a diferents temperatures, prové del Sol.

L'aprofitament de la llum solar per a la producció d'energia elèctrica, la que emprem per poder transportar des dels punts de generació fins els de consum final, es realitza a partir de les conegudes plaques fotovoltaiques.

La llum que incideix sobre la superfície de la placa fotovoltaica, de color fosc per poder captar una rang major de longituds d'ona, desplaça els electrons (de càrrega negativa) de determinats materials semiconductors (basats en el Silici, Gal·li, Cadmi o altres) deixant espais buits (que podem considerar amb càrrega positiva) que en desplaçar-se generen un diferencial de potencial (electricitat) que pot ser aprofitada, aquest efecte és conegut com efecte fotovoltaic, base de funcionament de les cel·les fotovoltaiques.

L'energia elèctrica generada per aquesta cel·la es diu que és continua, doncs a cada un dels extrems de la mateixa sempre tindrem el pol positiu, i a l'altre el negatiu, igual que succeeix en una pila o una bateria.

Quatre conceptes bàsic d'electricitat.

Per a dimensionar correctament una intal·lació d'aprofitament fotovoltaic i posar-la a treballar per nosaltres, cal tenir en compte quatre paràmetres:

• La Diferencia de potencial, Tensió o Voltatge, mesurat en Volts (V), que en el cas de les instal·lacions domèstiques subministrades per la xarxa elèctrica és de l'ordre de 230 V.
• La Intensitat, o Corrent, que mesurada en Ampers (A), és el nombre d'electrons que es mouen per un equip cada segon, per exemple per aconseguir el seu funcionament correcte
• La Potència, mesurada en Watts (W) o kilowatts (kW) que és el resultat de tenir en compte els dos paràmetres anteriors, definit com el producte de la Intensitat i el Voltatge, representa l'esforç derivat de fer passar els electrons per un equip en funcionament, per tant: W=V·A. La potència és el producte del voltatge per la intensitat.
• L'Energia és la Potència necessària per que l'equip funcioni cada segon, per tant, es mesura en kWh, sent el resultat de multiplicar la potència necessària pel temps que està funcionant.

Per exemple, el consum d'una bombeta de 5 W en funcionament, connectada a casa nostra durant una hora pot quedar definida per:

• Voltatge =230 V
• Intensitat = 5W/230V = 0,021 A = 21 mA (mil·liamperes)
• Potència = 5W
• Energia consumida = 5Wh

Corrent Alterna i Contínua

Les cel·les fotovoltaiques produeixen el corrent continu, en canvi la major part dels equips elèctrics dels habitatges funcionen amb corrent alterna, a la que es canvia la polaritat dels conductors 50 vegades per segon (50 Hz). Això és així per que, per evitar la pèrdua de càrrega en els fils conductors a llarga distància, és més convenient que la distribució de l'electricitat es faci en corrent alterna, malgrat que aquest fet la fa més perillosa. Molt equips elèctrics necessiten disposar d'un transformador, que en molts casos baixen el Voltatge, fins els 48 V, 24 V, 12 V o fins i tot meny; per tant molts dels equips de casa nostra estan perfectament adaptats a funcionar amb corrent contínua i es poden demanar als fabricants per a treballar a baix voltatge i corrent contínua, com és el cas dels LEDs.

En qualsevol cas, i donat que les instal·lacions fotovoltaiques han d'oferir electricitat en una forma que pugui ser injectada a la xarxa o consumida als habitatges, necessiten disposar d'un transformador especial, anomenat Inversor que permet subministrat l'energia elèctrica generada en Corrent Alterna (50 Hz) i a 230 V, de forma sincronitzada amb la resta de la xarxa amb la que es connecta.

Caracterització d'una instal·lació fotovotaica

Amb aquests conceptes ja podem entendre cóm funciona i què necessitem per dimensionar una instal·lació fotovoltaica:

• El Sol: que avui per avui surt cada dia, amb més o menys intensitat i que ens subministra els fotons necessaris per a incidir sobre ...
• La Cel·la Fotovoltaica, que es pot ajuntar amb altres per a formar una Placa fotovoltaica capaç de subministrar una potència màxima determinada, segons la quantitat de radiació solar rebuda, a un voltatge i intensitat que depenen d'aquesta radiació així com altres factors.
• L'Inversor per a transformar el corrent elèctric generat en condicions de funcionament o subministrament, i
• Finalment conèixer quanta energia necessitem, i és capaç de generar la nostra instal·lació.

La radiació solar rebuda a Catalunya es troba al voltant de 4,5 kWh/m². Per tant aquest és el màxim teòric que podríem aprofitar en una teulada.