La energía solar activa abarca los sistemas de captación solar que emplean dispositivos mecánicos o eléctricos para potenciar la eficiencia de las placas solares y para convertir la energía solar capturada en energía eléctrica o mecánica. Entre estos dispositivos se incluyen ventiladores, bombas de agua y seguidores solares, entre otros.
En contraste, los sistemas solares que no hacen uso de tales dispositivos se catalogan como sistemas de energía solar pasiva, los cuales aprovechan directamente la radiación solar.
Un ejemplo de energía solar activa es un seguidor solar. Los seguidores solares es se utilizan ocasionalmente para mejorar el rendimiento de las placas fotovoltaicas al mantenerlos constantemente orientados hacia el sol.
¿Cómo funciona la energía solar activa?
La energía solar activa es un sistema que captura, almacena y distribuye la energía del sol mediante dispositivos mecánicos o eléctricos para su aprovechamiento en calefacción, refrigeración y generación eléctrica.
A diferencia de la energía solar pasiva, que depende del diseño arquitectónico y materiales para optimizar la captación del sol, la energía solar activa utiliza tecnologías específicas para maximizar su eficiencia.
Uno de los principales métodos de aprovechamiento es a través de paneles solares fotovoltaicos, que convierten la luz solar en electricidad mediante células fotovoltaicas. Esta electricidad puede almacenarse en baterías o inyectarse directamente en la red eléctrica.
Otro método es la energía solar térmica, que emplea colectores solares para calentar un fluido (agua o aire), que luego se usa para calefacción, agua caliente sanitaria o procesos industriales. Los sistemas térmicos pueden ser de baja, media o alta temperatura, dependiendo de su aplicación.
Para optimizar su funcionamiento, estos sistemas suelen incluir bombas, ventiladores y controladores electrónicos, que regulan la transferencia de calor o electricidad. También pueden incorporar seguidores solares, que ajustan la orientación de los paneles para maximizar la captación de radiación.
Arquitectura solar activa
A diferencia de la arquitectura solar pasiva, que se centra en la disposición de elementos arquitectónicos para maximizar la luz natural y la ganancia de calor, la arquitectura solar activa involucra componentes tecnológicos que convierten la radiación solar en energía utilizable, como electricidad o calor.
Estos sistemas activos pueden incluir paneles fotovoltaicos para generar electricidad a partir de la radiación solar, colectores solares térmicos que capturan el calor solar para aplicaciones de calefacción de agua o calefacción ambiental, y sistemas de seguimiento solar que orientan de manera dinámica los paneles solares para seguir la trayectoria del sol durante el día y maximizar la captura de energía.
Tipos de energía solar activa
La energía solar activa puede ser fotovoltaica y térmica.
Energía solar térmica
La energía solar térmica aprovecha la radiación solar de forma directa para obtener calor. En general, este tipo de energía se utiliza para el suministro de agua caliente sanitaria. Sin embargo, las centrales solares térmicas utilizan esta tecnología para generar electricidad - los llamados concentradores solares.
Agua caliente sanitaria y calefacción solar activa
Los sistemas de agua caliente sanitaria (ACS) sin termosifón utilizan bombas de agua y otros elementos para hacer circular el agua por dentro de sus circuitos.
Orientación de los colectores solares
La mayoría de los colectores solares se colocan sobre soportes fijos con una orientación al sur. El ángulo se calcula para que puedan captar la mayor cantidad de radiación en todo momento. Pero estos colectores serían más eficientes si pudieran modificar su orientación respecto al Sol en cada momento.
Energía solar de concentración
En el caso de la energía solar de concentración es necesario instalar sistemas de seguimiento solar. Este tipo de instalaciones necesita focalizar la radiación solar recibida en un punto. Para conseguirlo, los espejos tienen que adaptar su inclinación en relación a la posición del Sol.
La función de este tipo de sistemas se utiliza en las centrales solares térmicas con el objetivo de generar electricidad.
Energía solar fotovoltaica
La energía solar activa fotovoltaica es claramente un sistema activo. Los paneles fotovoltaicos son los encargados de generar electricidad. La transformación en energía eléctrica se realiza en las células fotoeléctricas que componen el módulo.
A continuación, la energía generada pasa por transformadores y otros elementos externos.
Para aumentar la eficiencia podemos orientar los paneles solares con la ayuda de un motor eléctrico. El rendimiento óptimo de un panel solar se obtiene cuando la radiación solar incide de forma perpendicular.
A menudo estas instalaciones se convierten en plantas de energía solar híbrida. Un sistema solar híbrido es un sistema solar que recibe el soporte energético de otras fuentes de energía. En este caso, la fuente de energía puede ser un generador eléctrico o otras fuentes de energía renovable como la eólica.
Diferencias entre la energía solar activa y pasiva
La energía solar térmica activa puede tener fracciones de ahorro solar más altas que los sistemas pasivos debido a la mejor transferencia y transporte de calor.
Un método híbrido interesante es usar un panel solar para operar bombas o ventiladores. Se puede usar un análisis de datos, utilizando software de termodinámica de calor, para comparar los resultados de varias estrategias solares activas y pasivas.
Los sistemas solares pasivos no requieren energía adicional para operar y, por lo tanto, tienen cero costos de mantenimiento. Además, no emiten gases de efecto invernadero por lo que no contribuyen a empeorar el cambio climático.
Comparación entre energía solar activa y pasiva: ventajas y desventajas
| Aspecto | Energía Solar Activa | Energía Solar Pasiva |
|---|---|---|
| Eficiencia | Mayor eficiencia, ya que utiliza tecnología (paneles, bombas, ventiladores) para maximizar la captación y distribución de energía. | Menos eficiente, ya que depende del diseño arquitectónico y la ubicación de la construcción. |
| Inversión inicial | Alta inversión por los equipos y su instalación (paneles solares, baterías, bombas, etc.). | Menor costo inicial, ya que se basa en estrategias de diseño como orientación, aislamiento y materiales térmicos. |
| Dependencia del clima | Puede verse afectada por días nublados, aunque el almacenamiento de energía mitiga este problema. | Depende completamente del clima y la ubicación, sin posibilidad de almacenamiento activo. |
| Mantenimiento | Requiere mantenimiento periódico (limpieza de paneles, revisión de baterías y equipos mecánicos). | Mantenimiento mínimo, solo depende del estado de la construcción y sus materiales. |
| Versatilidad | Puede utilizarse en cualquier tipo de edificación e incluso en zonas sin conexión a la red eléctrica. | Limitado a edificios diseñados específicamente con principios solares pasivos. |
| Aplicaciones | Generación eléctrica, calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria. | Regulación térmica pasiva en edificios (ventilación, iluminación natural, confort térmico). |
| Impacto ambiental | Bajo impacto ambiental, pero implica la fabricación de paneles y baterías, que requieren materiales específicos. | Casi nulo impacto ambiental, ya que no usa equipos mecánicos ni eléctricos. |