ENERGÍA SOLAR
La energía solar es la energía obtenida a partir del
aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol.
La radiación solar que alcanza la Tierra ha sido
aprovechada por el ser humano desde la Antigüedad, mediante diferentes
tecnologías que han ido evolucionando con el tiempo desde su concepción. En la
actualidad, el calor y la luz del Sol puede aprovecharse por medio de
captadores como células fotovoltaicas, helióstatos o colectores térmicos, que
pueden transformarla en energía eléctrica o térmica. Es una de las llamadas
energías renovables o energías limpias, que puede hacer considerables
contribuciones a resolver algunos de los más urgentes problemas que afronta la
Humanidad.1
Las diferentes tecnologías solares se clasifican en
pasivas o activas en función de la forma en que capturan, convierten y
distribuyen la energía solar. Las tecnologías activas incluyen el uso de
paneles fotovoltaicos y colectores térmicos para recolectar la energía. Entre
las técnicas pasivas, se encuentran diferentes técnicas enmarcadas en la
arquitectura bioclimática: la orientación de los edificios al Sol, la selección
de materiales con una masa térmica favorable o que tengan propiedades para la
dispersión de luz, así como el diseño de espacios mediante ventilación natural.
En 2011, la Agencia Internacional de la Energía se
expresó en los siguientes términos: "el desarrollo de tecnologías solares
limpias, baratas e inagotables supondrá un enorme beneficio a largo plazo.
Aumentará la seguridad energética de los países mediante el uso de una fuente
de energía local, inagotable y, aun más importante, independendiente de
importaciones, aumentará la sostenibilidad, reducirá la contaminación,
disminuirá los costes de la mitigación del cambio climático, y evitará la subida
excesiva de los precios de los combustibles fósiles. Estas ventajas son
globales. De esta manera, los costes para su incentivo y desarrollo deben ser
considerados inversiones; deben ser realizadas de forma sabia y deben ser
ampliamente difundidas".1
La fuente de energía solar más desarrollada en la
actualidad es la energía solar fotovoltaica. Según informes de la organización
ecologista Greenpeace, la energía solar fotovoltaica podría suministrar
electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030.2
Actualmente, y gracias a los avances tecnológicos, la
sofisticación y la economía de escala, el coste de la energía solar
fotovoltaica se ha reducido de forma constante desde que se fabricaron las
primeras células solares comerciales,3 aumentando a su vez la eficiencia, y su
coste medio de generación eléctrica ya es competitivo con las fuentes de
energía convencionales en un creciente número de regiones geográficas,
alcanzando la paridad de red.4 5 Otras tecnologías solares, como la energía
solar termoeléctrica está reduciendo sus costes también de forma considerable.
RADIACCION
SOLAR
Aproximadamente la mitad de la energía proveniente del
Sol alcanza la superficie terrestre.
La Tierra recibe 174 petavatios de radiación solar
entrante (insolación) desde la capa más alta de la atmósfera.6 Aproximadamente
el 30% es reflejada de vuelta al espacio mientras que el resto es absorbida por
las 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. 7
La potencia de la radiación varía según el momento del
día; las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. Se puede
asumir que en buenas condiciones de radiación el valor es de aproximadamente
1000 W/m² en la superficie terrestre. A esta potencia se la conoce como
irradiancia.
La radiación es aprovechable en sus componentes directa y
difusa, o en la suma de ambas. La radiación directa es la que llega
directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La
difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples
fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes y el
resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede
reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que no es posible
concentrar la luz difusa que proviene de todas las direcciones.
La irradiancia directa normal (o perpendicular a los
rayos solares) fuera de la atmósfera, recibe el nombre de constante solar y
tiene un valor medio de 1366 W/m² (que corresponde a un valor máximo en el
perihelio de 1395 W/m² y un valor mínimo en el afelio de 1308 W/m²).
La radiación absorbida por los océanos, las nubes, el
aire y las masas de tierra incrementan la temperatura de éstas. El aire
calentado es el que contiene agua evaporada que asciende de los océanos, y
también en parte de los continentes, causando circulación atmosférica o
convección. Cuando el aire asciende a las capas altas, donde la temperatura es
baja, va disminuyendo su temperatura hasta que el vapor de agua se condensa
formando nubes. El calor latente de la condensación del agua amplifica la convección,
produciendo fenómenos como el viento, borrascas y anticiclones. 8 La energía
solar absorbida por los océanos y masas terrestres mantiene la superficie a 14
°C.9 Para la fotosíntesis de las plantas verdes la energía solar se convierte
en energía química, que produce alimento, madera y biomasa, de la cual derivan
también los combustibles fósiles.10
FLUJO
SOLAR ANUAL Y CONSUMO DE ENERGÍA HUMANO
Solar 3.850.000 EJ11
Energía
eólica 2.250
EJ12
Biomasa 3.000 EJ13
Uso
energía primario (2005) 487 EJ14
Electricidad (2005) 56,7
EJ15
Se estima que la energía total que absorben la atmósfera,
los océanos y los continentes puede ser de 3.850.000 exajulios por año.11 . En
2002, esta energía en un segundo equivalía al consumo global mundial de energía
durante un año.16 17 La fotosíntesis captura aproximadamente 3.000 EJ por año
en biomasa, lo que representa solo el 0,08% de la energía recibida por la
Tierra.13 La cantidad de energía solar recibida anual es tan vasta que equivale
aproximadamente al doble de toda la energía producida jamás por otras fuentes
de energía no renovable como son el petróleo, el carbón, el uranio y el gas
natural.
ENERGÍA
SOLAR FOTOVOLTAICA.
Paneles
solares fotovoltaicos
La energía solar fotovoltaica consiste en la obtención de
electricidad (de ahí que se denomine electricidad solar)directamente a partir
de la radiación solar mediante un dispositivo semiconductor denominado célula
fotovoltaica, o una deposición de metales sobre un sustrato llamada célula
solar de película fina.
Este tipo de energía se usa para alimentar innumerables
aparatos autónomos, para abastecer refugios o casas aisladas y para producir
electricidad a gran escala para redes de distribución. Debido a la creciente
demanda de energías renovables, la fabricación de células solares e
instalaciones fotovoltaicas ha avanzado considerablemente en los últimos años.
Los rendimientos típicos de una célula fotovoltaica de
silicio policristalino oscilan entre el 14%-20%. Para células de silicio
monocristalino, los valores oscilan en el 15%-21%.18 19 Los más altos se
consiguen con los colectores solares térmicos a baja temperatura (que puede
alcanzar un 70% de rendimiento en la transferencia de energía solar a térmica).
Los paneles solares fotovoltaicos no producen calor que
se pueda reaprovechar -aunque hay líneas de investigación sobre paneles
híbridos que permiten generar energía eléctrica y térmica simultáneamente. Sin
embargo, son muy apropiados para proyectos de electrificación rural en zonas
que no cuentan con red eléctrica, instalaciones sencillas en azoteas y de
auto-consumo fotovoltaico.
El auto-consumo fotovoltaico consiste en la producción
individual a pequeña escala de electricidad para el propio consumo, a través de
los paneles solares. Ello se puede complementar con el balance neto. Este
esquema de producción, que permite compensar el consumo eléctrico mediante lo
generado por una instalación fotovoltaica en momentos de menor consumo, ya ha
sido implantado con éxito en muchos países. Fue propuesto en España por la
asociación fotovoltaica ASIF para promover la electricidad renovable sin
necesidad de apoyo económico adicional.20 El balance neto estuvo en fase de
proyecto por el IDAE.21 y ha sido recogido en el Plan de Energías Renovables
2011-202022 y el Real Decreto 1699/2011, de 18 de noviembre, por el que se
regula la conexión a red de instalaciones de producción de energía eléctrica de
pequeña potencia.23
Para incentivar el desarrollo de la tecnología con miras
a alcanzar la paridad de red -igualar el precio de obtención de la energía al
de otras fuentes más económicas en la actualidad-, existen primas a la
producción, que garantizan un precio fijo de compra por parte de la red
eléctrica. Es el caso de Alemania, Italia o España. Este esquema de incentivos
ya ha dado sus frutos, logrando que los costes de la energía fotovoltaica se
sitúen por debajo del precio de venta de la electricidad tradicional en un
número creciente de regiones.
Según un estudio publicado en 2007 por el World Energy
Council, para el año 2100 el 70% de la energía consumida será de origen
solar.24 Según informes de Greenpeace, la fotovoltaica podrá suministrar
electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030.25
Por otro lado, algunos países, como es el caso de
Tokelau, no cuentan con mix eléctrico, ya que obtienen toda la electricidad que
necesitan del sol-26
Instalaciones
energía solar fotovoltaica Colombia
ENERGREENCOL es un proveedor global en instalaciones y
soluciones de energía solar para sitios remotos, sistemas de energía solar para
la industria y las telecomunicaciones que hace posible que las compañías de
servicios públicos y las industrias aumenten su eficiencia, reduciendo su
impacto ambiental.
ENERGÍA
SOLAR TÉRMICA
Participantes en un taller sobre sostenibilidad en
Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Campus Ciudad de
México examinen panales solares en un edificio del campus
Los sistemas fototérmicos convierten la radiación solar
en calor y lo transfieren a un fluido de trabajo. El calor se usa entonces para
calentar edificios, agua, mover turbinas para generar electricidad, secar
granos o destruir desechos peligrosos. Los Colectores Térmicos Solares se
dividen en tres categorías:
Colectores de baja temperatura. Proveen calor útil a
temperaturas menores de 65 °C mediante absorbe-dores metálicos o no metálicos
para aplicaciones tales como calentamiento de piscinas, calentamiento doméstico
de agua para baño y, en general, para todas aquellas actividades industriales
en las que el calor de proceso no es mayor de 60 °C, por ejemplo la
pasteurización, el lavado textil, etc.
Colectores de temperatura media. Son los dispositivos que
concentran la radiación solar para entregar calor útil a mayor temperatura,
usualmente entre los 100 y 300 °C. En esta categoría se tiene a los concentradores
estacionarios y a los canales parabólicos, todos ellos efectúan la
concentración mediante espejos dirigidos hacia un receptor de menor tamaño.
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. Existen en tres tipos
diferentes: los colectores de plato parabólico, la nueva generación de canal
parabólico y los sistemas de torre central. Operan a temperaturas superiores a
los 500 °C y se usan para generar electricidad (electricidad termo-solar) 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 o escasas.
TECNOLOGÍA
Y USOS DE LA ENERGÍA SOLAR
Imagen del prototipo Helios, avión no tripulado de la
NASA propulsado mediante energía solar fotovoltaica.
Estación de carga en Río de Janeiro atendiendo versiones
modificadas del Toyota Prius y del Honda Insight. Esta estación utiliza electricidad
renovable de origen solar.
CLASIFICACIÓN
POR TECNOLOGÍAS Y SU CORRESPONDIENTE USO MÁS GENERAL:
Energía
solar activa: para uso de baja temperatura (entre 35 °C y
60 °C), se utiliza en casas; de media temperatura, alcanza los 300 °C; y de
alta temperatura, llega a alcanzar los 2000 °C. Esta última, se consigue al
incidir los rayos solares en espejos, que van dirigidos a un reflector que
lleva a los rayos a un punto concreto. También puede ser por centrales de torre
y por espejos parabólicos.
Energía
solar pasiva: Aprovecha el calor del sol sin necesidad de
mecanismos o sistemas mecánicos.
Energía
solar térmica: Es usada para producir agua caliente de baja
temperatura para uso sanitario y calefacción.
Energía
solar fotovoltaica: Es usada para producir electricidad
mediante placas de semiconductores que se alteran con la radiación solar.
Energía
solar termoeléctrica: Es usada para producir electricidad con
un ciclo termodinámico convencional a partir de un fluido calentado a alta
temperatura (aceite térmico).
Energía
solar híbrida: Combina la energía solar con otra energía.
Según la energía con la que se combine es una hibridación:
Renovable:
biomasa, energía eólica.27
No
renovable: Combustible fósil.
Energía
eólico solar: Funciona con el aire calentado por el sol,
que sube por una chimenea donde están los generadores.
La instalación de centrales de energía solar en la zonas
marcadas en el mapa podría proveer algo más que la energía actualmente
consumida en el mundo (asumiendo una eficiencia de conversión energética del
8%), incluyendo la proveniente de calor, energía eléctrica, combustibles
fósiles, etcétera. Los colores indican la radiación solar promedio entre 1991 y
1993 (tres años, calculada sobre la base de 24 horas por día y considerando la
nubosidad observada mediante satélites).
Otros usos de la
energía solar y ejemplos más prácticos de sus aplicaciones:
Huerta solar.
Central térmica
solar, como:
la que está en
funcionamiento desde el año 2007 en Sanlúcar la Mayor (Sevilla), de 11 MW de
potencia que entregará un total de 24 GWh al año. y la de Llanos de Calahorra,
cerca de Guadix, de 50 MW de potencia. En proyecto Andasol I y II.
Potabilización de
agua.
Cocina solar.
Destilación.
Evaporación.
Fotosíntesis.
Secado.
Arquitectura
sostenible.
Cubierta Solar.
Acondicionamiento y
ahorro de energía en edificaciones.
Calentamiento de
agua.
Calefacción
doméstica.
Iluminación.
Refrigeración.
Aire acondicionado.
Energía para
pequeños electrodomésticos.
CONCLUSIÓN
La energía solar es la energía obtenida a
partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol.
PAGINAS
http://www.youtube.com/watch?v=Y6BTu1Wwods
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