Download Producción de células solares con aire comprimido de la mejor

las. Con un grosor de tan solo 180 µm,
los sofisticados y delicados discos de
silicio policristalino requieren un tratamiento extraordinariamente cuidadoso.
Las células apiladas se levantan con
aire comprimido para su transporte y se
aíslan protegiéndolas con un colchón
de aire. Muchos robots trabajan con
pinzas Bernoulli, por cuya superficie
de agarre circula aire comprimido a tan
alta velocidad que los discos de silicio
se aspiran por efecto del vacío producido. Huelga decir que el aire comprimido
empleado aquí debe estar exento de
partículas, aceite y humedad.
De la rodaja a la célula solar
Producción de células solares con aire comprimido de la mejor calidad
Electricidad solar
La empresa Q-Cells, fundada en 1999 y situada en el antiguo polígono industrial de Bitterfeld, es
un fabricante de técnica solar que en la actualidad se encuentra en el grupo que lidera su sector.
El aire comprimido imprescindible para la producción procede de una estación contratada
externamente (outsourcing) con compresores de tornillo seco y secadores Hybritec de Kaeser
Kompressoren.
Q-Cells está considerado en la actualidad como uno de los mayores fabricantes independientes de células solares
del mundo, con más de 2000 trabajadores. La empresa tiene su sede en Thalheim (un distrito dependiente de Bitterfeld-Wolfen). Aquí, en el «Sollar Valley»
de Sajonia-Anhalt, opera desde 2007 la
mayor línea de producción de células
solares de toda Europa. «Durante los
últimos años, el objetivo principal era
producir células solares con un grado
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de eficacia cada vez mayor, reduciendo
a la vez la cantidad de material utilizado. Ahora, se está dando más importancia a la reducción de los costos de
producción», explica Marko Gerstner,
jefe de gestión de las instalaciones de
Q-Cells.
Proceso de fabricación basado
en aire comprimido
A primera vista, en la nave de manufactura se percibe una actividad caótica: lí-
neas de producción en las que las células cuadradas se mueven sobre cintas,
desplazadas y apiladas una a una por
robots, desapareciendo en sistemas
automatizados de fabricación, entrando
en hornos de túnel y sumergiéndose
en baños químicos. Para que todo esto
funcione a la perfección, también es vital el suministro confiable de aire comprimido estable y de excelente calidad.
El aire comprimido se encarga básicamente de manipular estas frágiles célu-
Los discos o rodajas, suministrados,
llegan a la nave con un color gris marengo nada especial. Una vez superado
el control de recepción, un robot los lleva con pinzas neumáticas a un depósito resistente a ácidos. Mediante una
serie de baños químicos se limpian las
superficies y se acondicionan para el
revestimiento. Se lavan y secan en un
horno de difusión a cerca de 900 °C,
calentándose durante aproximadamente una hora en una atmósfera fosfórica.
Mientras tanto se forma en la célula
un campo eléctrico permanente. Esto
permitiría ya en principio transformar
la energía solar en corriente eléctrica.
Los fotones solares incidentes sobre la
célula pueden liberar electrones de los
átomos del disco que, debido a su carga en el campo eléctrico de la célula,
deben trasladarse, por lo que circula
una corriente eléctrica. Para poder utilizar la célula, se retira primero mediante
un decapante de plasma una parte de la
capa aplicada a los bordes de la célula,
para evitar que ahí se produzcan cortocircuitos. Tras eliminar una molesta película de silicato de fósforo que también
se forma en el horno, las células pasan
a un horno de revestimiento. En un plazo de 40 minutos consiguen su característica superficie de color azul oscuro. Esta capa antirreflejos permite que
penetre en la célula la mayor cantidad
posible de luz solar, aumentando así su
grado de eficacia. A continuación, en
un procedimiento de serigrafía, se dota
a las células de contactos frontales y
dorsales, así como de una superficie
de espejo en el reverso. Para optimizar
la seguridad de los contactos, estos se
sueldan a las células en otro horno a
cerca de 900 °C. Tras el control final
la célula solar está lista. Pese a la alta
regularidad de los procesos, las células
difieren en sus propiedades. Por eso en
un último paso se clasifican en 48 categorías diferentes. Estas sirven de base
para poder producir módulos solares
con unas características constantes.
Aire comprimido de gran calidad
para un producto de alta calidad
Para que los procesos sean muy constantes la calidad del aire comprimido
debe ser igualmente constante. Los dos
secadores combinados de la serie Hybritec DTI 667/901 garantizan el punto
de rocío estable de -40 °C del aire comprimido suministrado por los dos compresores de tornillo seco FSG 420 de
Kaeser, sin picos de conmutación y con
costos energéticos mínimos. En este
procedimiento de dos fases, un secador refrigerativo elimina primero la mayor parte de la humedad presente en el
aire comprimido, consumiendo para ello
poca energía. En un segundo paso, se
procede al secado final del aire frío saturado en un secador desecante. La saturación del aire frío entrante provoca una
carga especialmente elevada del medio
adsorbente, del que en consecuencia
no se necesita una gran cantidad. Los
depósitos adsorbentes no necesitan ser
de gran tamaño. Esto reduce igualmente el consumo de energía para la regeneración del agente secante, hasta un
50% en comparación con los secadores
desecantes convencionales. El control
de carga parcial estándar y el excelente
aislamiento térmico del equipo también
repercuten positivamente sobre el bajo
consumo eléctrico. Finalmente, la baja
carga mecánica y térmica de los componentes que conlleva el procedimiento
tiene como consecuencia no sólo una
Manipulación de los discos con aire comprimido (arriba y abajo izquierda); controles
individuales de módulos solares (abajo derecha)
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El truco para ahorrar
Hybritec: un secador rentable y eficiente
La excelente rentabilidad de los secadores Hybritec
se puede aprovechar ahora también para caudales
más bajos.
En Kaeser Kompressoren, la eficiencia
en la producción y la utilización del aire
comprimido es un tema clave. Por eso,
desde el inicio, el proveedor de sistemas de aire comprimido de Coburg dio
gran importancia al desarrollo de estaciones de aire comprimido de alta
eficiencia energética como elemento
importante de sus sistemas. Esto dio
lugar, por una parte, al desarrollo de
secadores refrigerativos de bajo consumo para puntos de rocío de hasta 3 °C
y, por otra, y por otra, a la creación los
primeros secadores refrigerativos y desecantes combinados de dos fases, durante la década de 1980, gracias a los
alta seguridad operativa, sino también
bajos costos de mantenimiento.
Estas ventajas convencieron al cliente, pues ya en 2009 Kaeser suministró los equipos de producción de aire
comprimido para la planta de Q-Cells
de Malasia. En 2010, la gerencia de la
empresa decidió que la línea de producción alemana V también debía utilizar la eficiente tecnología de Kaeser,
algo que se realizó con la producción
en marcha. «Supuso un verdadero desafío para todos los que intervenimos»
recuerda Ralf Gronau, jefe de proyectos
de venta de Kaeser. «Todo funcionó a
la perfección. También estamos plenamente satisfechos con la operación en
funcionamiento» confirma Marko Gerstner. Hasta el momento Q-Cells emplea
seis grandes secadores Hybritec, cuyos
bajos costos operativos durante el proceso de fabricación contribuyen a reducir el uso de la energía solar. Q-Cells
no tiene que preocuparse de nada que
tenga que ver con el air comprimido, ya
que éste siempre está disponible para
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las aplicaciones de manera confiable,
con la calidad requerida y a un precio
fijo. Kaeser Kompressoren opera la
estación a manera de servicio como
proveedor externo. Para el usuario esto
tiene la ventaja de que no se genera
ningún tipo de costos de inversión para
la producción del aire comprimido. Tan
sólo se tiene que limitar a facilitar las
salas necesarias para instalar la estación. Puesto que la operación y el
mantenimiento están externalizados,
Q-Cells puede concentrarse por completo en su objeto social sin necesidad
de contratar personal para gestionar un
medio de producción importante.
La técnica solar sigue siendo apasionante. En Q-Cells, 200 empleados investigan en su propio centro de desarrollo, el más grande del mundo, para
crear las células solares del mañana.
Estas serán más potentes, de uso más
flexible y, por tanto, más económicas.
También Kaeser se perfecciona de manera ininterrumpida. Así, recientemente
se han presentado los modelos de la
serie DTE, una nueva generación de
secadores combinados para caudales
de 12 y 16 m³/min: más potentes, más
compactos y extraordinariamente económicos.
cuales se reducía enormemente
el alto consumo energético específico propio del sistema utilizado por los
secadores desecantes sencillos.
Si los primeros secadores híbridos resultaban adecuados esencialmente
para altos caudales (a partir de 40 m³/
min aprox.), con el lanzamiento de los
secadores «Hybritec» comenzó un
proceso de «miniaturización» de esta
técnica, con el fin de hacerla rentable
también para flujos menores. Así, en la
actualidad también es posible conseguir
de manera confiable y económica puntos de rocío de -40 °C para flujos volu-
métricos de 12 a 16 m³/min, lo que abrirá horizontes completamente nuevos
para muchos usuarios. Esto permite dar
un nuevo giro al eslogan manifiesto de
Kaeser: Hybritec: más aire comprimido
seco con menos energía.
Autor: Klaus Dieter Bätz
Contacto: [email protected]
Nuevos secadores combinados Hybritec para
12 y 16 m³/min:
Equipo Terminal/Comunicación de datos DTE 120/192 y DCE
160/240
Consumen hasta un 67% menos de energía
Control para los secadores refrigerativo y desecante en carga
parcial
Alta seguridad operativa
Punto de rocío estable sin puntas de conmutación
Compactos: mínimo espacio de instalación
Conexión central por la parte superior
Prefiltro y filtro de polvo y drenaje de condensado Eco-Drain
estándar
Fácil acceso a cada punto de mantenimiento por la parte frontal
del equipo
Menor carga mecánica y térmica =
menor frecuencia de
mantenimiento
Autor: Klaus Dieter Bätz
Contacto: [email protected]
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