Energía solar

Panel solar.

La energía solar es la energía obtenida mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el Sol.

La radiación solar que alcanza la Tierra puede aprovecharse por medio del calor que produce o también a través de la absorción de la radiación, por ejemplo en dispositivos ópticos o de otro tipo. Es una de las llamadas energías renovables, particularmente del grupo no contaminante, conocido como energía limpia o energía verde. Si bien, al final de su vida útil, los paneles fotovoltaicos pueden suponer un residuo contaminante difícilmente reciclable al día de hoy.

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 irradiación 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 1354 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).

Según informes de Greenpeace, la energía solar fotovoltaica podría suministrar electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030.​

Rendimiento

Los rendimientos típicos de una célula fotovoltaica (aislada) de silicio policristalina oscilan alrededor del 10%. Para células de silicio monocristalino, los valores oscilan en el 15%. Los más altos se consiguen con los colectores solares térmicos a baja temperatura (que puede alcanzar el 70% rendimiento en transferencia de energía solar a térmica).

También la energía solar termoeléctrica de baja temperatura, con el sistema de nuevo desarrollo, ronda el 50% en sus primeras versiones. Tiene la ventaja que puede funcionar 24 horas al día a base de agua caliente almacenada durante las horas de sol.

Los paneles solares fotovoltaicos tienen, como hemos visto, un rendimiento en torno al 15 % y 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 instalaciones sencillas en azoteas y de autoabastecimiento -proyectos de electrificación rural en zonas que no cuentan con red eléctrica-, aunque su precio es todavía alto. Para incentivar el desarrollo de la tecnología con miras a alcanzar la paridad -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. En el caso de Alemania, Italia o España.

También se estudia obtener energía de la fotosíntesis de algas y plantas, con un rendimiento del 3%.

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.​ Según informes de Greenpeace, la fotovoltaica podrá suministrar electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030.​

Tecnología y usos de la energía solar

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Clasificación por tecnologías y su correspondiente uso más general:

• Energía solar pasiva: Aprovecha el calor del sol sin necesidad de mecanismos o sistemas mecánicos.
• Energía solar térmica: Para producir agua caliente de baja temperatura para uso sanitario y calefacción.
• Energía solar fotovoltaica: Para producir electricidad mediante placas de semiconductores que se alteran con la radiación solar.
• Energía solar termoeléctrica: 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.​
  • 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.

Centros de investigación sobre la energía solar

• Photovoltaic Institute Berlin en Alemania.
• Instituto de Energía Solar, de la Universidad Politécnica de Madrid
• Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (o CIEMAT)
• Institut für Solare Energiesysteme ISE en Alemania.
• National Renewable Energy Laboratory NREL en Estados Unidos.Petes.com

Véase también

• Captador solar
• Calentador solar
• Cocina solar
• Constante solar
• Energía solar en España
• Energía solar espacial
• Energía solar fotovoltaica
• Frío solar
• Energía alternativa
• Energías renovables en Alemania
• Película fina
• Protocolo de Kioto
• Radiación solar
• Refrigeración por absorción solar
• Suelo radiante

Asociaciones

• ISES - Asociación Internacional de Energía Solar
• ASADES - Asociación Argentina de Energías Renovables y Ambiente
• ANES - Asociación Nacional de Energía Solar de México

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre energía solar.
• Solarweb, portal de energía solar
• Laboratorio Solar de la Universidad de Vigo.
• International Solar Energy Society.
• Proyectos de energía solar en todo el mundo
• Energía solar en La Generación del Sol

¿Cómo funciona la energía solar?