¿Qué es la energía solar y cómo se aprovecha?
La energía solar es la que llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética procedente del Sol, en donde es generada por un proceso de fusión nuclear.
En el Sol se producen constantemente reacciones nucleares de fusión: los átomos de hidrógeno se fusionan dando lugar a un átomo de helio, liberando una gran cantidad de energía. La pequeña parte que llega a la Tierra, es además parcialmente reflejada hacia el espacio exterior por la presencia de la atmósfera terrestre.
La energía solar es la que llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética procedente del Sol, en donde es generada por un proceso de fusión nuclear
La energía solar llega a la superficie de la Tierra por dos vías diferentes:
- Incidiendo sobre las áreas iluminadas (radiación directa).
- Por reflexión de la radiación solar absorbida por el aire y el polvo atmosférico (radiación difusa).
La primera es aprovechable de forma directa. Los colectores planos y las células fotovoltaicas aprovechan la segunda, en alguna medida.
Ventajas
Las ventajas de la energía solar son:
- Es una fuente energética inagotable a escala humana y no contaminante.
- Mediante tecnologías que logran su concentración, se pueden alcanzar temperaturas de hasta 3.000 ºC, que en principio permiten poner en marcha ciclos termodinámicos de alto rendimiento.
La energía solar que llega a la Tierra es gratuita, pero su transformación en energía útil es muy costosa y, en muchos casos, está en fase de experimentación
Inconvenientes
Los inconvenientes de esta fuente de energía son:
- No puede ser almacenada, por lo que tiene que ser transformada inmediatamente en otra forma de energía (calor, electricidad, biomasa o bombeo de agua a los embalses).
- Su aprovechamiento exige disponer de sistemas de captación que ocupan grandes superficies de terreno y algunos de sus principales componentes son muy costosos.
- Es discontinua y aleatoria por la variabilidad de la insolación. No garantiza el suministro energético continuo, pero sí puede resultar una importante ayuda para disminuir el empleo de otras energías contaminantes.
Por tanto la energía solar que llega a la Tierra es gratuita, pero su transformación en energía útil es muy costosa y, en muchos casos, está en fase de experimentación.
El aprovechamiento de la energía solar puede hacerse por dos vías: térmica y fotovoltaica
Energía solar térmica
Transforma la energía proveniente del Sol en energía calorífica. Esta transformación puede darse a baja, media y alta temperatura. La transformación a baja temperatura se emplea, generalmente, para calefacción doméstica, climatización de locales, calentamiento de agua en hospitales, piscinas.... Se utilizan unos colectores planos que alojan un circuito con un fluido que absorbe la radiación solar y lo transmite en forma de calor al sistema de calefacción. Estos sistemas aprovechan la energía solar a temperaturas que oscilan entre 35 ºC y 90 ºC, siendo actualmente la principal aplicación de la energía solar térmica en España.
En las instalaciones que trabajan a media temperatura, entre 90 ºC y 200 ºC, utilizan un conjunto de colectores de concentración de distintas formas:
- Cilíndrico-parabólica: recogen la energía solar y la transmiten a un fluido (aceite térmico) en forma de calor.
- Heliostatos: formados generalmente por espejos orientables de forma que la radiación incidente sea reflejada en un punto fijo. Las aplicaciones de este tipo de instalaciones son fundamentalmente industriales.
Las instalaciones a alta temperatura son las centrales termoeléctricas con temperaturas superiores a 400 ºC. Están formadas por una amplia superficie de heliostatos sostenidos por soportes que reflejan la radiación solar y la concentran en un pequeño punto receptor. Este receptor transmite la radiación solar en forma de calor a un fluido (agua, aire, metales líquidos) que circula por un circuito primario. En un generador de vapor se transmite esa energía a un segundo circuito, produciendo el vapor de agua capaz de accionar un grupo turbina- alternador productor de la energía eléctrica. El rendimiento de estas instalaciones es aproximadamente del 20%.
Energía solar fotovoltaica
Los sistemas solares fotovoltaicos están formados por un conjunto de células solares o fotovoltaicas dispuestas en paneles que transforman directamente la energía solar en energía eléctrica.
La luz solar transporta la energía en forma de un flujo de fotones. Cuando estos fotones inciden en determinado tipo de materiales y bajo ciertas condiciones, provocan una corriente eléctrica. Es lo que se conoce como efecto fotovoltaico.
Las células solares o fotovoltaicas son pequeños elementos fabricados con un elemento cristalino semiconductor dopado, silicio-germanio (Si-Ge). Al incidir sobre ellas, los fotones producen un movimiento de electrones en el interior de la célula y aparece entre sus extremos una diferencia de potencial que los convierte en un pequeño generador eléctrico. El coste actual de estas células es muy elevado, su rendimiento es bajo (10-15%) y su fabricación muy contaminante.
El desarrollo de estos sistemas está ligado a la técnica de los satélites artificiales. En una primera etapa, debido a la fiabilidad de su funcionamiento, su reducido peso y sus escasas necesidades de mantenimiento, estos sistemas fueron utilizados para cubrir las necesidades energéticas de los satélites.
El desarrollo tecnológico se empeña en mejorar el rendimiento de estos sistemas y reducir su coste hasta hacerlos económicamente viables.
