El calor y la luz del Sol pueden ser aprovechados por el ser humano para generar energía solar o fotovoltaica. Esta técnica ha sido utilizada desde el principio de los tiempos. Muchas civilizaciones no solo veneraron al astro rey, sino que entendieron que puede ser una fuente de energía.
Este tipo de generación de electricidad es obtenida de la radiación electromagnética procedente del Sol. Actualmente, la energía solar es uno de los tipos de energías renovables más conocidos y explotados, si bien existen otras energías, como la eólica, que vienen con bastante fuerza.
Los intentos por conseguir un planeta que aproveche sus recursos naturales y minimice los daños medioambientales es ya un hecho desde hace varios años. En este artículo analizamos a profundidad todas las implicaciones de la energía solar, así como sus ventajas y desventajas.
Tabla de contenidos
¿Qué es la energía solar?
La energía solar es aquella producida por la luz y el calor del Sol. Este tipo de energía puede ser eléctrica o termosolar.
La energía eléctrica es la más conocida en el mundo entero. En palabras simples es el movimiento de electrones a través de un conductor eléctrico. Por otra parte, la termosolar es aquella que aprovecha el calor del Sol. En general, la energía solar utiliza paneles fotovoltaicos.
En la década de los 50 fue cuando se uso avanzó hasta llegar a la actualidad. Ahora es considerada como una alternativa para el uso de combustibles fósiles.
Actualmente este mercado está en alza porque puede ser rentable a largo plazo. Según estadísticas de un estudio de PV Market Alliance (PVMA), se espera un aumento de alrededor del 20 % en los próximos dos años.
Los investigadores están siendo bastantes entusiastas con este tema. De hecho, ven en el Sol un aliado fundamental, ya que según estimaciones de la NASA a este astro le queda unos 6,500 millones de años de vida, un tiempo en el que sin duda la energía solar evolucionará hasta ser lo suficientemente competitiva.
Si se llega a explotar todo su potencial la humanidad no tendrá que preocuparse por los daños al planeta, ni por el agotamiento de los recursos.
Características de la energía solar
Es 100 % natural. No intervienen procesos químicos ni contaminantes.
No genera gases de efecto invernadero.
Se puede considerar como una fuente infinita de energía. Solo la desaparición del Sol podría afectar. Algo que no está previsto que suceda en un período corto.
Es una alternativa a otros tipos de energía. Principalmente la que utiliza combustibles fósiles.
Puede ser instalada desde grandes plantas hasta sistemas unifamiliares.
Apta para zonas de difícil acceso o campos. De igual forma, es útil en ambientes urbanos.
¿Cómo se produce la energía solar?
La energía solar se produce gracias a la radiación del Sol. Esta energía se puede producir de dos formas. La primera es a través de sistemas solares fotovoltaicos. La segunda es a partir de sistemas solares térmicos o termodinámicos. En este proceso participan receptores que alcanzan temperaturas de hasta 1 000 ºC.
Esta energía se obtiene a través del efecto fotovoltaico. Es decir, se genera una corriente eléctrica cuando la radiación del Sol impacta sobre una célula fotoléctrica que produce una diferencia de energía y los electrones empiezan a generar electricidad.
En este proceso intervienen paneles de distintos tipos.
Tipos de paneles solares
Fotovoltaicos
Inicialmente eran utilizados para que los satélites geoestacionarios tuvieran electricidad, pero hoy son empleados como una generación eléctrica alternativa.
Entre sus características se encuentra su aspecto modular, el cual permite que se construya paneles en suelos o tejados. Pueden ser instalados en casi cualquier lugar. Absorbe fotones y libera electrones. El dispositivo semiconductor recibe el nombre de celda o célula fotovoltaica, elaborada de materiales como silicio monocristalino, policristalino o amorfo.
Puede ser de dos tipos:
Central fotovoltaica: Se vierte a la red eléctrica la energía producida por los paneles. Sus elementos básicos son transformadores, inversores y los grupos de celdas fotovoltaicas.
Generador con autoconsumo: La energía es consumida por el propio productor y lo restante es vertido a la red. Se ubican en lugares remotos o en lugares donde las personas quieran generar su propia electricidad. Para su funcionamiento requieren de baterías y reguladores.
Térmicos
A través de la energía térmica trabajan para calentar el agua. Incluso en los días más fríos puede garantizar el suministro de agua caliente.
Tiene una vida útil de 10 años y una eficiencia estimada en el 90 %. Puede ser de dos tipos:
Captador de tubos vacíos: Permite optimizar el calentamiento del agua con pérdidas de temperatura muy reducidas.
Captador plano: Es un conjunto de tubos bajo vidrio en el interior del panel solar. Su uso es más frecuente y, a diferencia del anterior, su costo es más bajo. Sin embargo, puede llegar a ser menos eficiente.
Termodinámicos
Su principal uso es el de producir agua caliente o fría sanitaria. Se utiliza en viviendas unifamiliares o en centros deportivos. Este sistema utiliza fluidos refrigerantes ecológicos y puede interactuar con los líquidos, sin importar las condiciones climatológicas.
En palabras más sencillas, las placas termodinámicas absorben el calor del ambiente exterior y lo transforman.
Usos de la energía solar
Cuando este tipo de energía empezó a entrar en discusión, muchos se preguntaron para qué sirve la energía solar. Al principio hubo incrédulos quienes veían imposible el proceso de transformar los rayos del Sol. Pero lo cierto es que puede ser de gran ayuda tanto para las industrias como para los hogares.
Algunos de los usos de la energía solar son:
El uso más extendido es la producción de electricidad mediante las plantas termosolares de potencia eléctrica.
Es una opción probada y rentable para el calentamiento de agua de uso residencial. También pueden funcionar en hoteles, centros deportivos, etc.
Es utilizada por productores agrícolas, quienes colocan sus productos bajo colectores solares. El propósito es lograr el secado de este tipo de productos. El secado es más rápido y se evita que sufra daños por la lluvia o insectos.
El calor solar se puede utilizar para destilar el agua salada. Por supuesto, este uso aún se puede considerar en proceso experimental. Pero todo apunta a que dentro de unos años será tendencia.
Utilizando módulos solares se le puede dar energía a estaciones meteorológicas remotas, antenas de comunicación y bombeo de agua en zonas rurales.
Ventajas y desventajas de la energía solar
Beneficios de la energía solar
No se agotan las reversas de petróleo y gas. De hecho, su utilización pasaría a segundo plano.
Protege el medio ambiente al no ser contaminante ni producir emisiones de dióxido de carbono en la atmósfera.
Los paneles solares son extremadamente silenciosos.
Contribuye a los tres objetivos principales establecidos por la Unión Europea, durante el Marco de Clima y Energía 2030. Estos incluyen mejorar los niveles de eficiencia energética, reducir la cuota de energías renovables y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Puede ser una opción para que algunos países disminuyan la dependencia eléctrica.
Es versátil. Por lo cual se puede adaptar a diferentes circunstancias.
Está disponible a nivel global. Ningún país, sector o región del mundo quedará sin explotar esta forma de energía. Lo que sí puede existir es variaciones en su intensidad.
En países como España los paneles solares son fáciles de conseguir, tiendas como IKEA se plantean venderlas. A pequeña y gran escala.
Reduce los costos de energía.
Permite el desarrollo de tecnologías propias. Además, contribuye al crecimiento económico de las regiones al generar fuentes de empleo. Principalmente durante la fase de construcción e instalación de los paneles solares.
Este tipo de energía, al igual que la eólica, puede ser intermitente.
Desventaja de la energía solar
Aunque ha aumentado su producción, sigue siendo baja. Para lograr un cambio significativo se necesita de un esfuerzo mayor.
El rendimiento de los paneles solares depende de la ubicación.
La compra de los materiales suele requerir un gran capital para su instalación.
De igual forma, se pueden encontrar problemas derivadas de factores astronómicos.
Los mismos problemas se pueden hallar por dificultades geográficas. Según la latitud, el ángulo de incidencia es distinto.
Los materiales utilizados para la fabricación de paneles fotovoltaicos pueden dejar desechos tóxicos.
Las zonas desérticas pueden experimentar variaciones en sus sistemas ecológicos, los cuales son especialmente frágiles en esta zona.
En regiones áridas puede provocar escasez en el agua. El uso indiscriminado para la limpieza de los diferentes elementos de las instalaciones puede afectar los pozas o acuíferos.
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Tipos de energía solar
Energía solar activa
Emplea sistemas que permiten aprovechar la radiación solar. Se utiliza mayormente para la obtención de agua caliente sanitaria. Además, es empleada en la calefacción. En este caso, los paneles no son fijos, sino pueden ajustarse para optimizar su rendimiento. Sus temperaturas pueden ir desde 35 °C hasta 2000 °C.
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Energía solar pasiva
Su principal ventaja es que no necesita de ningún mecanismo complicado. Se caracterizan por sus bajos costos. Aunque algunos expertos suelen afirmar que no son recomendables para uso constante. Son empleados para activar pequeños sistemas como puertas o interruptores.
Energía solar térmica
La energía del Sol se concentra en un solo lugar para generar vapor. Esto hace que se encienda una turbina conectada a un generador eléctrico. Existen tres tipos de energía solar térmica:
Baja temperatura: Es el caso de instalaciones en viviendas. Trabajan con temperaturas menores de 65 °C.
Temperatura media: Se obtienen temperaturas entre los 100 y 300 °C.
Altas temperaturas: Se trabaja con temperaturas por encima de los 500 ºC.
Energía solar fotovoltaica
Esta fuente de energía produce electricidad de origen renovable. A través de redes de distribución se usa para producirla a gran escala. Después de las energías hidroeléctrica y eólica, la energía solar fotovoltaica es la tercera fuente de energía renovable.
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Energía termosolar de concentración
Este tipo de energía es aquella que concentra sobre una superficie pequeña una gran cantidad de luz utilizando espejos o lentes. A partir de un aceite térmico, se utiliza para producir electricidad con un ciclo termodinámico convencional.
Energía solar híbrida
Las combinaciones de la energía solar híbrida son variadas. Sin embargo, las más comunes son las que utilizan energía solar y eólica. Así como las que combina la solar con el diésel, siendo esta combinación la menos frecuente.
Se emplea primordialmente cuando las horas del día no son óptimas o el rendimiento no es el esperado. Lo bueno de este tipo de energía solar es que se puede conectar a una red eléctrica convencional, con lo cual no se arriesga a la implementación de una red 100 % solar de autoconsumo. Se puede dividir en renovable y no renovable.
Ejemplos de energía solar: a la vista de un futuro energético
Coches solares
Los desarrolladores buscan que los coches solares sean una opción frente a los coches eléctricos. Estos coches básicamente funcionarían mediante células fotovoltaicas que convierten la energía del Sol en electricidad. Esta se encargaría de alimentar el motor del mismo. La compañía holandesa Lightyear prevé entregar los primeros coches para el año próximo.
Aunque las dudas que quedan es sobre su eficiencia según la intensidad del Sol, el clima o los viajes de noche. De momento lo que se sabe es que tendrá cinco metros cuadrados de células solares integradas en un vidrio de seguridad.
Otra empresa que apuesta por la utilización de este tipo de coches es Toyota. Su poder de generación de energía es de 860 watios. Además, una combinación de paneles solares ultraeficientes en varias partes del vehículo.
Mochilas solares
Sunload y A-Solar son los fabricantes que se han atrevido a innovar en cuanto al tema. Las mochilas solares cuentan con paneles instalados que convierten los rayos del Sol en electricidad. La idea es que los usuarios puedan usarlo para cargar sus dispositivos móviles cuando lo necesiten.
Su funcionamiento tiene un gran rendimiento. Por ejemplo, cada hora de Sol puede proporcionar dos horas de uso de un teléfono inteligente.
SunShower
Es una ducha diseñada por la firma neozelandesa S.P.U.D. Su principal inconveniente es que solo debe ser utilizada en ambiente exterior. Sin embargo, su concepto es tan novedoso que ha captado el interés rápidamente.
Esta ducha contiene un panel solar a un costado del grifo mediante el que recolecta la energía del Sol para transformarla en agua caliente.
Parking autosostenible
También conocido como e-Parking. Al principio fue concebido como un espacio para recargar los coches eléctricos. Pero en los últimos tiempos se han transformado y ahora las instalaciones cuentan con un sistema de placas fotovoltaicas. Esto con el propósito de que sea un lugar con energía autosustentable.
Enchufe solar
Convierte la energía solar en energía eléctrica para aprovecharla en la vida diaria. El concepto es bastante sencillo, es una opción para cargar diferentes gadgets. Se recarga colocándolo directamente sobre la luz solar.
Portátil solar
Carga la batería de tu portátil ya no será un problema. La empresa WeWi Telecommunications ha diseñado un portátil capaz de cargarse con el Sol. En dos horas recibiendo esta energía directa puede rendir 10 horas en uso, gracias a sus celdas solares.
Riego de plantaciones
Por su parte, el riego de plantaciones se puede ver beneficiado. El empleo de bombas solares facilita el ahorro del agua. Existen dos tipos que pueden ser utilizados en este momento. Uno de ellos es por riegos automatizados mediante paneles solares. Mientras que el otro es a través de movimiento pivot mediante energía fotovoltaica.
Cocina solar
Desde 1767 se han usado las cocinas solares, solo que en los últimos tiempos su uso se ha extendido. Estas cocinas se utilizan para potabilizar agua, derretir cera para velas, descongelar alimentos o fabricar jabón.
Existen dos tipos. Uno de ellos son los hornos solares, es una caja cerrada con una tapa transparente. Cuya temperatura puede llegar a 120 º C. La otra forma es una antena parabólica recubierta por dentro por material reflectante que concentra todo el calor en un foco, donde se coloca la olla.
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Palabras finales
La humanidad está experimentando procesos que demandan ser más amigables con el medio ambiente. El reto está en explorar todas esas capacidades para tomar la iniciativa de transformar todo el proceso de generación de electricidad.
La energía solar ha tenido un crecimiento exponencial en los últimos tiempos. Se están buscando nuevas formas de reducir el costo de las celdas para mejorar su eficiencia.
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No es una moda pasajera o una tendencia. Los expertos destacan que los cambios son urgentes. Se necesita empezar a utilizar la energía renovable con mayor contundencia. De ahí que las organizaciones busquen la expansión de esta energía para el año 2030.
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