Energías Alternativas: Energía Solar

ENERGÍAS ALTERNATIVAS: ENERGÍA SOLAR

La energía solar es la energía obtenida mediante la captación de la luz y el calor emitidas por el Sol.

Desde que surgió se la catalogó como la solución perfecta para las necesidades energéticas de todos los países debido a su universalidad y acceso gratuito ya que, como se ha mencionado anteriormente, proviene del sol. Para los usuarios el mayor gasto se encuentra en el proceso de instalación del equipo solar. Sin embargo, con el tiempo este gasto es cada vez menor y no nos resulta raro ver en la mayoría de las casas las placas instaladas. La energía solar no contamina y su capacidad es directa y fácil de mantener.

La radiación solar que alcanza la Tierra puede aprovecharse por medio del calor que produce por medio de la absorción de la radiación, por ejemplo en dispositivos ópticos o de otro tipo. Es una de las llamadas energías renovables, particularmente del grupo no contaminante, conocida como energía limpia o energía verde, si bien, al final de su vida útil los paneles fotovoltaicos pueden suponer un residuo contaminante difícilmente reciclable el día de hoy.

La Tierra recibe 174 petavatios de radiación solar entrante desde la capa más alta de la atmósfera. Aproximadamente el 30% es reflejada de vuelta al espacio, mientras que el resto es absorbido por la nubes, los océanos y las masas terrestres. El espectro electromagnético de la luz solar en la superficie terrestre está ocupado principalmente por luz visible y rangos de infrarrojos con una pequeña parte de radiación ultravioleta. La radiación absorbida por los océanos, las nubes, el aire y las masas de tierra incrementan la temperatura de ésta. 

Se estima que la energía total que absorbe la atmósfera, los océanos y los continentes puede ser de 3.850.000 exajulios por año. La fotosíntesis captura aproximadamente solo un 0,08% de la energía recibida por la Tierra anualmente. La cantidad de energía solar recibida anualmente es tan vasta que equivale aproximadamente al doble de toda la energía producida jamás por otras fuentes de energía no renovables como son el petróleo, el carbón, el uranio y el gas natural.

Los sistemas fototérmicos convierten la radiación solar en calor y lo transfieren a los fluidos de trabajo. El calor se usa entonces para calentar edificios. agua, mover turbinas para general electricidad, secar granos o destruir deshechos peligrosos. Los  Colectores Térmicos Solares se dividen en tres categorías: 

• Colectores de baja temperatura: proveen calor útil a temperaturas menores de 65ºC mediante absorbedores metálicos o no metálicos para aplicaciones tales como calentamiento de piscinas, calentamiento doméstico de agua para baños, y en general para todas aquellas actividades industriales en que el calor de proceso no es mayor a 60º.
• Colectores de temperatura media: Son los dispositivos que concentran la radiación solar para entregar calor útil a mayor temperatura, usualmente entre los 100 y los 300ºC. Tienen el inconveniente de trabajar solamente con la componente directa de la radiación solar por lo que su utilización queda restringida a zonas de alta insolación.
• Colectores de alta temperatura: Operan en temperaturas superiores a 500ºC y se usan para generar electricidad y transmitirla a la red eléctrica, en algunos países estos sistemas son operados por productores independientes y se instalan en regiones donde las posibilidades de días nublados son remotas.

Los Sistemas Fotovoltaicos convierten directamente parte de la energía de luz solar en electricidad. Las celadas fotovoltaicas se fabrican principalmente con silicio, el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, el mismo material semiconductor usado en las computadoras. Cuando el silicio se contamina o se dopa con otros materiales de ciertas características obtiene propiedades eléctricas únicas en presencia de la luz solar. Los electrones son excitados por la luz y se mueven a través del silicio, esto es conocido como el efecto fotovoltaico y produce una corriente eléctrica directa. Estas celadas no tienen partes móviles, son virtualmente libres de mantenimiento y tienen una vida útil de entre 20 y 30 años.

Las celdas solares fueron comercializadas inicialmente en 1955. Las investigaciones iniciales en este campo se enfocaron al desarrollo de productos para aplicaciones espaciales, siendo su primera utilización exitosa en los satélites artificiales, sus principales características (simplicidad, bajo peso, eficiencia, confiabilidad y ausencia de partes móviles) las hicieron ideales para el suministro de energía en el espacio exterior. A la fecha las celdas que han alcanzado mayor grado de desarrollo son las de silicio cristalino, tecnología que predomina en el mercado mundial debido a su madurez, confiabilidad en su aplicación y sobre todo, a su vida útil que va de los 20 a los 30 años. Por otra parte las celdas de película delgada, entre ellas el silicio amorfo, han alcanzado cierto grado de popularidad debido a su bajo costo , sin embargo su baja durabilidad, debido a la degradación, las sitúa por debajo de las celdas cristalinas.

Los hornos solares son reflectores parabólicos o lentes construidos con precisión para enfocar la radiación solar en superficies pequeñas y de este modo poder calentar blancos a niveles altos de temperatura. Se han usado hornos solares para estudios experimentales hasta 3500ºC y se han publicado temperaturas superiores a 4000ºC. 

Los usos de la energía solar son los siguientes:

• Energía Solar Pasiva: Aprovecha el calor del sol sin necesidad de sistemas mecánicos
• Energía solar térmica: Es utilizada para producir agua caliente de baja temperatura para uso sanitario y calefacción
• Energía solar fotovoltaica: Es utilizada para producir electricidad  mediante placas de semiconductores que se alteran con la radiación solar
• Energía solar termoeléctrica: Es utilizada para producir electricidad con un ciclo termodinámico convencional a partir del fluido calentado a altas temperaturas 
• Energía Solar híbrida: Combina la energía solar con otras energías.

Otros usos más prácticos son:

• Huerta solar
• Central Térmica Solar como la que funciona en Salnúcar la Mayor (Sevilla)
• Cocina Solar
• Potabilización de agua
• Arquitecturasostenible
• Cubierta Solar