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El Sol, fuente inagotable de energía

La energía solar es una fuente de energía de origen renovable, 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.

La fuente de energía solar más desarrollada en la actualidad es la energía solar fotovoltaica. Actualmente, y gracias a los avances tecnológicos, el coste de la energía solar fotovoltaica se ha reducido de forma constante desde que se fabricaron las primeras células solares comerciales, aumentando a su vez la eficiencia, y su coste medio de generación eléctrica ya es igual al de producirla con las fuentes de energía convencionales en un creciente número de regiones geográficas.

Existen tres tipos de energía solar :

Energía solar fotovoltaicaEditar

Estructura de una célula fotovoltaica
Célula de silicio

Los paneles solares atrapan los rayos del sol que luego se convierten en electricidad mediante placas de semiconductores que se alteran con la radiación solar. La energía solar se utiliza para proporcionar electricidad a los hogares.

  • Panel fotovoltaico

Un panel fotovoltaico está formado por un conjunto de celdas encapsuladas en dos capas de plástico entre una lámina frontal de vidrio y una capa posterior de un termoplástico., (células fotovoltaicas) que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos (energía solar fotovoltaica).

Este conjunto es enmarcado en una estructura de aluminio con el objetivo de aumentar la resistencia mecánica del conjunto y facilitar el anclaje del módulo a las estructuras de soporte.

Las células más comúnmente empleadas en los paneles fotovoltaicos son de silicio.

Paneles fotovoltaicos instalados en el suelo

El panel fotovoltaico se puede instalar en un tejado o en el suelo. Es más rentable si está orientado hacia el sur(si vives en el hemisferio Norte), pero también puede ser al sureste o suroeste ( el rendimiento disminuye en aproximadamente un 10 % ). Cuidando de que no le den las sombras de la vegetación circundante o de otro edificio cercano.

El panel solar produce corriente continua. Un inversor convierte la corriente continua en corriente alterna que es la que se usa en instalaciones eléctricas domésticas de las casa y ciudades.

La corriente eléctrica producida de este modo se puede consumir enteramente por el productor ( autoconsumo ). Sin embargo, la que sobra puede ser vendida a un distribuidor de electricidad. También se puede optar por vender toda la electricidad producida por la instalación.

El rendimiento de corriente máxima de un panel fotovoltaico es aproximadamente del 20% de la energía luminosa recibida.

  • Aplicaciones
Parquímetro
    • Centrales conectadas a red para suministro eléctrico.
    • Sistemas de autoconsumo fotovoltaico.
    • Electrificación de pueblos en áreas remotas (electrificación rural).
    • Corriente eléctrica para viviendas aisladas de la red eléctrica.
    • Sistemas de comunicaciones de emergencia.
    • Estaciones repetidoras de radio.
    • Sistemas de vigilancia de datos ambientales y de calidad del agua.
    • Faros, boyas y balizas de navegación marítima.
    • Balizamiento para protección aeronáutica.
    • Señalización ferroviaria.
    • Postes de SOS (Teléfonos de emergencia en carretera).
    • Parquímetros.
    • Vehículos eléctricos

Energía solar térmicaEditar

Colectores planos de energía solar térmica, instalados en el techo

En este caso, los paneles se utilizan para capturar el calor para suministrar sobre todo agua caliente.

  • Funcionamiento de los colectores planos

Los colectores solares planos funcionan aprovechando el efecto invernadero —el mismo principio que se puede experimentar al entrar en un coche aparcado al sol en verano—.

El sol incide sobre el vidrio del colector, que siendo transparente a la longitud de onda de la radiación visible, deja pasar la mayor parte de la energía. Esta calienta entonces la placa colectora que, a su vez, se convierte en emisora de radiación en onda larga o (infrarrojos). Pero como el vidrio es opaco para esas longitudes de onda, a pesar de las pérdidas por transmisión, (el vidrio es un mal aislante térmico), el recinto de la caja se calienta por encima de la temperatura exterior.

Al paso por la caja, el fluido caloportador que circula por los conductos se calienta, y transporta esa energía térmica a donde se desee.

  • Aplicaciones
    • Preparación de agua caliente para usos sanitarios
    • Climatización de piscinas
    • Calefacción
    • Frío solar
    • Crear vapor
    • Cocinar
    • Esterilización
    • Pasteurización
    • Desalinización
    • Lavado
    • Secado

Tanto a nivel doméstico como industrial.

Energía solar termodinámicaEditar

figura 1, esquema de una central solar

Aquí, la radiación del sol calienta el agua que se transforma en vapor. Este vapor mueve una turbina: la energía de la turbina en movimiento se convierte en energía eléctrica.

Es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas, de 300 º C hasta 1000 º C, y obtener así un rendimiento aceptable, que no se podría obtener con temperaturas más bajas. La captación y concentración de los rayos solares se hacen por medio de espejos con orientación automática que apuntan a una torre central donde se calienta el fluido, o con mecanismos más pequeños de geometría parabólica. El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se denomina heliostato.

Una central térmica solar (figura 1) se compone de tres elementos principales:

  • Una torre solar de concentración que genera más de 500 kW de energía. Capaz de alcanzar temperaturas máximas de más de 1000 ° C;
  • Un conjunto de paneles solares que genera un fluido caliente a temperaturas alrededor de 250 ° C;
  • Una sala de control que albergará las comunicaciones del centro y los sistemas de control.