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Paneles de energía
solar fotovoltaica

Instalación de energía solar térmica

Planta de energia solar
Termoeléctrica

¿Qué es la energía solar?

La energía solar es la energía que proviene del Sol y que podemos captar gracias a la radiación solar. Esta fuente de energía representa la principal fuente energética en la Tierra. Debido a que és una fuente inagotable se la considera una energía renovable.

¿Qué es la energía solar?

A partir de esta energía se deriva muchas otras fuentes de energía como por ejemplo:

  • La energía eólica, que aprovecha la fuerza del viento. El viento se genera cuando el Sol calienta grandes volúmenes de aire.
  • Los combustibles fósiles, que provienen de descompuestos orgánicos. Los descompuestos orgánicos fueron, en gran parte, plantas que realizaban la fotosíntesi.
  • La energía hidráulica, que aprovecha la energía potencial del agua. Si la radiación solar no sería posible el ciclo del agua.
  • La energía procedente de la biomasa, que una vez más, es fruto de la fotosíntesis de las plantas.

Las únicas excepciones son la energía nuclear, la energía geotérmica y la energía de las mareas. Se puede utilizar directamente con fines energéticos para producir calor o electricidad con varios tipos de sistemas.

Desde el punto de vista energético, es una energía alternativa a los combustibles fósiles clásicos, se considera una energía renovable. La energía solar puede explotarse de manera apropiada a través de diferentes tecnologías y para diferentes propósitos, incluso si en las versiones tecnológicas que no incluyen almacenamiento energético.

Ejemplos de energía solar

Algunos ejemplos de aprovechamiento de la energía solar son los siguientes:

  • Instalaciones con placas fotovoltaicas para generar energía eléctrica. Estas instalaciones se utilizan en viviendas, refugios de montaña etc.
  • Centrales fotovoltaicas. Son grandes extensiones de placas fotovoltaicas cuyo objetivo es generar electricidad para suministrar en la red eléctrica.
  • Coches solares. Convierte la radiación solar en electricidad para accionar un motor eléctrico.
  • Cocinas solares. Si sistemas para concentrar la radiación en un punto para elevar la temperatura y poder cocinar.
  • Sistemas de calefacción. Con la energía solar térmica se puede calentar un fluido que se puede utilizar en un circuito de calefacción.
  • Climatización de piscinas.

Tipos de energía solar

Existen tres tipos de energía solar:

  • Energía solar fotovoltaica. Gracias a un efecto físico, la radiación del Sol se puede generar una corriente eléctrica. Es por lo tanto, una forma de convertir este recurso en electricidad.
  • Energía solar térmica. Este sistema aprovecha la capacidad calorífica del Sol. La radiación solar se convierte en energía térmica para calentar un fluido que se puede utilizar para calefacción, agua caliente sanitária. En las centrales termosolares se genera vapor y, posteriormente, electricidad.
  • Energía solar pasiva. Este es un recurso para aprovechar el calor solar sin utilizar recursos externos. Los arquitectos pueden orientar las casas, decidir donde ponen ventanas teniendo en cuenta por dónde se recibirá la radiación solar.

¿Cómo se produce la energía solar?

Desde un punto de vista físico la energía solar se produce en el Sol mediante una sucesión de reacciones nucleares. Cuando esta energía nos llega a la Tierra, la podemos aprovechar de muchas maneras:

  • Mediante paneles solares con células fotovoltaicas. Los paneles fotovoltaicos están compuestos por un material que al recibir la luz directamente se ionizan y liberan un electrón. Con la suma de varios electrones se genera una corriente eléctrica y electricidad.
  • Mediante colectores solares. Los colectores solares están diseñados para convertir la radiación solar en energía térmica. Su propósito es calentar un fluido que circula por dentro. En este caso, no tenemos electricidad pero tenemos un fluido a una alta temperatura que se puede aprovechar en muchas aplicaciones.
  • Energía solar pasiva. Los sistemas de energía solar pasiva se caracterizan por el aprovechamiento de la energía solar si ningún tipo de aportación energética externa. Por ejemplo, los diseños arquitectónicos que permiten al máximo la radiación solar en invierno y que evitan el exceso de calor en verano.

Cuando hablamos de energía solar nos referimos a la energía eléctrica o térmica que se ha generado mediante la radiación solar.  Sin embargo, desde un punto de vista físico, la energía solar se produce en el Sol. En el Sol se generan millones de reacciones nucleares liberando una cantidad enorme de energía que nos llega a nosotros en forma de ondas electromagnéticas.

¿Qué son los paneles y los módulos solares?

El término paneles solares se usa para ambos métodos (fotovoltaica y térmica). De todos modos, el diseño es sensiblemente diferente dependiendo para qué tipo de tecnología solar se va a utilizar:

El panel solar térmico utiliza rayos solares para calentar un líquido con características especiales, contenido en su interior, que transfiere calor, a través de un intercambiador de calor, al agua contenida en un tanque de almacenamiento. En estos casos la termodinámica juega un papel fundamental.

El panel fotovoltaico explota las propiedades de elementos semiconductores particulares para producir energía eléctrica cuando es sometido a la radiación solar. Gracias al denominado efecto fotovoltaico la exposición solar provoca el movimiento de electrones de un componente (normalmente silicio) generando una corriente eléctrica continua.

También existe el panel solar de concentración que utiliza una serie de espejos parabólicos con una estructura lineal. El objetivo de estos espejos es el de transportar los rayos del sol sobre un tubo receptor que circula un fluido de transferencia de calor o una serie de espejos planos que concentran los rayos al final de una torre. En ambos casos, el aparato receptor se calienta a temperaturas muy altas (400 ° C ~ 600 ° C).

¿Para qué sirve la energía solar?

La energía solar tiene muchos usos y aplicaciones que se pueden resumir en tres puntos:

  1. Obtener electricidad de una forma sostenible.
  2. Obtener calor sin quemar combustibles fósiles. Generalmente, agua caliente.

Agua caliente sanitaria

Actualmente, los paneles solares se utilizan para suministrar agua caliente sanitaria (energía termosolar) y calefacción a hogares y complejos de edificios pequeños. Se han construido plantas de energía solar que, utilizando turbinas de vapor, convierten el calor almacenado en electricidad.

Sin embargo, estos prototipos no han encontrado una amplia aplicación debido al bajo rendimiento de estas plantas de energía en comparación con los altos costos de administración y la discontinuidad del suministro de electricidad.

Generación de electricidad

Los paneles fotovoltaicos se utilizan en sistemas solares aislados para alimentar dispositivos lejos de las redes eléctricas (sondas espaciales, repetidores telefónicos a gran altitud, etc.). También se utilizan en aplicaciones con demandas de energía tan reducidas que una conexión a la red eléctrica no sería económica (señales luminosas, parquímetros, etc.).

Obviamente, estos dispositivos deben estar equipados con acumuladores capaces de acumular el exceso de electricidad producida durante el día para alimentar el equipo durante la noche y durante los períodos nublados, generalmente baterías solares.

También se usan en grandes sistemas conectados a la red, aunque la cantidad de energía suministrada es variable tanto en condiciones diarias como estacionales y, por lo tanto, es difícil de predecir y no programable.

Esta discontinuidad hace que sea difícil satisfacer la demanda de electricidad en cualquier momento, a excepción de la producción con un amplio margen de seguridad por encima de los picos de demanda anuales. Sin embargo, siendo el pico de producción de plantas de energía solar en el verano, logra compensar la mayor demanda interna debido a los aires acondicionados.

Ventajas e inconvenientes

El aprovechamiento de la energía solar implica ciertas ventajas y desventajas.

Inconvenientes

Los principales inconvenientes son:

  • Elevado coste de inversión por kilovatio obtenido.
  • Ofrece una eficiencia muy elevada.
  • El rendimiento energético obtenido depende del horario solar, de la climatología y del calendario. Por este motivo, es difícil saber con exactitud qué potencia eléctrica podremos obtener en un determinado momento. Este inconveniente desaparece con otras fuentes de energía como la energía nuclear o la energía fósil.
  • La cantidad de energía que se necesita para fabricar un panel solar. Para producir paneles fotovoltaicos se necesita mucha energía, a menudo utilizando fuentes de energía no renovable como el carbón.

Ventajas

    Por otro lado, hay que contemplar las ventajas de la energía solar:

    • La reducción de costos ha bajado. En el futuro se prevé un aumento de la eficiencia energético.
    • Con respecto a la ausencia de esta fuente de energía durante la noche, también señalan que el pico máximo de consumo eléctrico se alcanza realmente durante el día. Es decir, durante la producción máxima de energía solar.
    • És una fuente de energía renovable. Es decir, es inagotable.
    • És una energía no contaminante. No genera gases de efecto invernadero y, por lo tanto, no contribuye a agravar el problema del cambio climático.
    Autor:

    Fecha publicación: 3 de octubre de 2019
    Última revisión: 29 de marzo de 2020