¿Qué es la energía solar ?
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La energía del Sol
El Sol es una gran central de fusión nuclear (como la mayoría de estrellas). Es una esfera de plasma compuesta por hidrógeno (73,46%), helio (24,85%) y otros elementos en menor cantidad como el oxigeno, carbono o el hierro entre otros. Su superficie se encuentra a una temperatura media de 5505 °C.
En su interior tienen lugar una serie de reacciones de fusión nuclear que producen una pérdida de su masa que se transforma en energía. Esta energía es liberada al exterior en forma de radiaciones electromagnéticas denominadas radiación solar. La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes que transportan energía de un lugar a otro.
Estas radiaciones solares transportan la luz y calor del Sol hacia nuestro planeta. La Tierra recibe aproximadamente 174.000 billones de vatios a través de la atmósfera. En la superficie terrestre y en condiciones normales, la potencia de irradiación solar equivale aproximadamente a 1000 W/m². Esta potencia puede variar mucho dependiendo de la zona del planeta.
Tipos de energía solar
Clasificación según la tecnología de transformación o el uso de la energía:
- Energía solar pasiva: Aprovecha la energía solar sin transformarla en otro tipo de energía y sin la necesidad de otros mecanismos para su aprovechamiento.
- Energía solar activa: para uso doméstico de baja temperatura (entre 35 °C y 60 °C), de media temperatura hasta los 300 °C y de alta temperatura que puede llegar hasta los 2000 °C. Esta última, se consigue con la concentración de los rayos solares mediante espejos, que los dirigen a un punto concreto.
- 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 termosolar de concentración: 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.
No renovable: Combustible fósil.
Energía eólico solar: Funciona con el aire calentado por el sol, que sube por una chimenea donde están los generadores.
Energía solar fotovoltaica
La energía solar fotovoltaica es una fuente de energía que produce electricidad de origen renovable. Se obtiene directamente a partir de la radiación solar mediante un dispositivo semiconductor denominado célula fotovoltaica, o bien mediante una deposición de metales sobre un sustrato denominada célula solar de película fina.
La energía fotovoltaica no emite ninguna emisión contaminante durante su funcionamiento, contribuyendo a evitar la acumulación de gases de efecto invernadero. Su principal inconveniente consiste en que su producción depende de la radiación solar, por lo que si la célula no se encuentra alineada perpendicularmente al Sol se pierde entre un 10-25 % de la energía que llega.
Componentes habituales para obtener energía fotovoltaica:
Paneles solares fotovoltaicos
Los módulos o paneles fotovoltaicos, más conocidos como placas solares, están formados por un conjunto de células fotovoltaicas que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos mediante el efecto fotoeléctrico. Las células se montan sobre un panel de plástico y se cubren con un vidrio de alta resistencia y antireflejante.
Muy frecuentemente este conjunto es enmarcado en una estructura de aluminio para que sea más resistente a las condiciones meteorológicas adversas y facilitar su anclaje a las estructuras de soporte. La electricidad que producen las placas solares es de corriente continua.
Actualmente las células más empleadas en los paneles fotovoltaicos son de silicio. Se puede dividir en tres subcategorías:
Las células de silicio monocristalino:
Están constituidas por un único cristal de silicio. Este tipo de células presenta un color azul oscuro uniforme. Son las más eficientes en la obtención de electricidad.
Las células de silicio policristalino:
Están constituidas por un conjunto de pequeños cristales de silicio, lo que explica que su rendimiento sea algo inferior al de las células monocristalinas. Se caracterizan por un color azul más intenso.
Las células de silicio amorfo:
Son células de silicio no cristalizado. Son menos eficientes que las células de silicio cristalino pero también menos costosas. Este tipo de células es, por ejemplo, el que se emplea en aplicaciones solares como relojes o calculadoras.
Inversores
La mayoría de aparatos eléctricos que utilizamos en casa o en las industrias funcionan con corriente alterna. El inversor es el encargado de transformar la corriente eléctrica continua que producen los paneles solares en corriente alterna. Una vez transformada podemos inyectarla en la red eléctrica (para venta de energía) o bien en la red interior de nuestra vivienda o empresa (para autoconsumo).
Seguidores solares
Son dispositivos que van siguiendo automáticamente la orientación del Sol. El uso de seguidores a uno o dos ejes permite aumentar considerablemente la producción solar, en torno al 30 % para los primeros y un 6 % adicional para los segundos.
Cableado
Para poder transportar la corriente eléctrica de los paneles solares al inversor y de éste a la red es necesario el uso de cableado específico para este tipo de instalaciones. Su configuración y diseño es importante para determinar la máxima caída de tensión y la intensidad máxima admisible de la instalación.
Energía solar e hidrógeno verde
Como explicamos en nuestra anterior entrada acerca del hidrógeno verde, actualmente el método más utilizado para poder obtener hidrógeno H² es la electrólisis. En este método es necesario el consumo de energía eléctrica para poder convertir el agua en hidrógeno y oxígeno gas.
Para que este hidrógeno pueda ser catalogado como «verde» es necesario que la energía eléctrica utilizada en el proceso provenga de fuentes de energía renovable, libres de emisiones de CO² a la atmósfera.
En este sentido y como has podido leer en este artículo, la energía solar con su enorme potencial tiene un papel fundamental. El aprovechamiento de esta energía renovable está en constante aumento, gracias a la investigación y constante desarrollo de nuevos materiales para conseguir paneles solares fotovoltaicos cada vez más baratos y eficientes.
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