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, que pueden ayudar a resolver algunos de los problemas más
urgentes que afronta la humanidad.1
La Tierra recibe 174 petavatios de radiación solar entrante (insolación) desde la capa más alta de la atmósfera.6 Aproximadamente el 30% regresa al espacio, mientras que las nubes, los océanos y las masas terrestres absorben la restante . El espectro electromagnético de la luz solar en la superficie terrestre lo ocupa principalmente la luz visible y los rangos de infrarrojos con una pequeña parte de radiación ultravioleta. 7
La potencia de la radiación varía según el momento del día, las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. En condiciones de radiación aceptables, la potencia equivale aproximadamente a 1000 W/m² en la superficie terrestre. Esta potencia se denomina irradiancia. Nótese que en términos globales prácticamente toda la radiación recibida es reemitida al espacio (de lo contrario se produciría un calentamiento abrupto). Sin embargo, existe una diferencia notable entre la radiación recibida y la emitida.
La radiación es aprovechable en sus componentes directos y difusos, o en la suma de ambos. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La bóveda celeste diurna emite la radiación difusa debido 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 1366 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).
La radiación absorbida por los océanos, las nubes, el aire y las masas de tierra incrementan la temperatura de éstas. El aire calentado es el que contiene agua evaporada que asciende de los océanos, y también en parte de los continentes, causando circulación atmosférica o convección. Cuando el aire asciende a las capas altas, donde la temperatura es baja, va disminuyendo su temperatura hasta que el vapor de agua se condensa formando nubes. El calor latente de la condensación del agua amplifica la convección, produciendo fenómenos como el viento, borrascas y anticiclones. 8 La energía solar absorbida por los océanos y masas terrestres mantiene la superficie a 14 °C.9 Para la fotosíntesis de las plantas verdes la energía solar se convierte en energía química, que produce alimento, madera y biomasa, de la cual derivan también los combustibles fósiles.10
Flujo Solar Anual y
Consumo de energía humano
|
Solar
|
3.850.000 EJ11
|
Energía eólica
|
2.250 EJ12
|
Biomasa
|
3.000 EJ13
|
Uso energía primario (2005)
|
487 EJ14
|
Electricidad (2005)
|
56,7 EJ15
|
tecnologias y usos de la energia solar:
Energía solar activa: para uso de baja temperatura (entre 35
°C y 60 °C), se utiliza en casas; de media temperatura, alcanza los 300 °C; y
de alta temperatura, llega a alcanzar los 2000 °C. Esta última, se consigue al
incidir los rayos solares en espejos, que van dirigidos a un reflector que
lleva a los rayos a un punto concreto. También puede ser por centrales de torre
y por espejos parabólicos.
Energía solar pasiva: Aprovecha el calor del sol sin
necesidad de mecanismos o sistemas mecánicos.
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 solar termoeléctrica: 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.18
No renovable: Combustible fósil.
Energía eólico solar: Funciona con el aire calentado por el
sol, que sube por una chimenea donde están los generadores.
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.
Energía solar activa: para uso de baja temperatura (entre 35
°C y 60 °C), se utiliza en casas; de media temperatura, alcanza los 300 °C; y
de alta temperatura, llega a alcanzar los 2000 °C. Esta última, se consigue al
incidir los rayos solares en espejos, que van dirigidos a un reflector que
lleva a los rayos a un punto concreto. También puede ser por centrales de torre
y por espejos parabólicos.
Energía solar pasiva: Aprovecha el calor del sol sin
necesidad de mecanismos o sistemas mecánicos.
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 solar termoeléctrica: 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.18
No renovable: Combustible fósil.
Energía eólico solar: Funciona con el aire calentado por el
sol, que sube por una chimenea donde están los generadores.
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.
LA TECNOLOGÍA SOLAR pasiva es el conjunto de
técnicas dirigidas al aprovechamiento de la energía solar de forma directa, sin
transformarla en otro tipo de energía, para su utilización inmediata o para su
almacenamiento sin la necesidad de sistemas mecánicos ni aporte externo de
energía, aunque puede ser complementada por ellos, por ejemplo para su
regulación.
La tecnología solar pasiva incluye sistemas con ganancia
directa e indirecta para el calentamiento de espacios, sistemas de
calentamiento de agua basados en termosifón, el uso de masa térmica y de
materiales con cambio de fase para suavizar las oscilaciones de la temperatura
del aire, cocinas solares, chimeneas solares para mejorar la ventilación
natural y el propio abrigo de la tierra.
La arquitectura bioclimática es la aplicación de este
principio al diseño de edificaciones. La energía no se aprovecha por medio de
captadores industrializados, sino que son los propios elementos constructivos
los que absorben la energía de día y la redistribuyen por la noche.
LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA (o energía
termosolar) consiste en el aprovechamiento de la energía del Sol para producir
calor que puede aprovecharse para cocinar alimentos o para la producción de
agua caliente destinada al consumo de agua doméstico, ya sea agua caliente
sanitaria, calefacción, o para producción de energía mecánica y, a partir de
ella, de energía eléctrica. Adicionalmente puede emplearse para alimentar una
máquina de refrigeración por absorción, que emplea calor en lugar de
electricidad para producir frío con el que se puede acondicionar el aire de los
locales.
ENERGÍA SOLAR TÉRMICA DE BAJA TEMPERATURA
Los colectores de energía solar térmica están clasificados
como colectores de baja, media y alta temperatura:
Colectores de baja temperatura. Proveen calor útil a
temperaturas menores de 65 °C mediante absorbedores metálicos o no metálicos
para aplicaciones tales como calentamiento de piscinas, calentamiento doméstico
de agua para baño y, en general, para todas aquellas actividades industriales
en las que el calor de proceso no es mayor de 60 °C, por ejemplo la
pasteurización, el lavado textil, etc.
Colectores de temperatura media. Son los dispositivos que
concentran la radiación solar para entregar calor útil a mayor temperatura,
usualmente entre los 100 y 300 °C. En esta categoría se tiene a los
concentradores estacionarios y a los canales parabólicos, todos ellos efectúan
la concentración mediante espejos dirigidos hacia un receptor de menor tamaño.
Tienen el inconveniente de trabajar solamente con la componente directa de la
radiación solar por lo que su utilización queda restringida a zonas de alta
insolación.
Colectores de alta temperatura. Existen en tres tipos
diferentes: los colectores de plato parabólico, la nueva generación de canal
parabólico y los sistemas de torre central. Operan a temperaturas superiores a
los 500 °C y se usan para generar electricidad (electricidad termosolar) y
transmitirla a la red eléctrica; en algunos países estos sistemas son operados
por productores independientes y se instalan en regiones donde las
posibilidades de días nublados son remotas o escasas.
La energía solar térmica (o energía termosolar) consiste en
el aprovechamiento de la energía del Sol para producir calor que puede
aprovecharse para cocinar alimentos o para la producción de agua caliente
destinada al consumo de agua doméstico, ya sea agua caliente sanitaria,
calefacción, o para producción de energía mecánica y, a partir de ella, de
energía eléctrica. Adicionalmente puede emplearse para alimentar una máquina de
refrigeración por absorción, que emplea calor en lugar de electricidad para
producir frío con el que se puede acondicionar el aire de los locales.
Los colectores de energía solar térmica están clasificados
como colectores de baja, media y alta temperatura:
Colectores de baja temperatura. Proveen calor útil a
temperaturas menores de 65 °C mediante absorbedores metálicos o no metálicos
para aplicaciones tales como calentamiento de piscinas, calentamiento doméstico
de agua para baño y, en general, para todas aquellas actividades industriales
en las que el calor de proceso no es mayor de 60 °C, por ejemplo la
pasteurización, el lavado textil, etc.
Colectores de temperatura media. Son los dispositivos que
concentran la radiación solar para entregar calor útil a mayor temperatura,
usualmente entre los 100 y 300 °C. En esta categoría se tiene a los
concentradores estacionarios y a los canales parabólicos, todos ellos efectúan
la concentración mediante espejos dirigidos hacia un receptor de menor tamaño.
Tienen el inconveniente de trabajar solamente con la componente directa de la
radiación solar por lo que su utilización queda restringida a zonas de alta
insolación.
Colectores de alta temperatura. Existen en tres tipos
diferentes: los colectores de plato parabólico, la nueva generación de canal
parabólico y los sistemas de torre central. Operan a temperaturas superiores a
los 500 °C y se usan para generar electricidad (electricidad termosolar) y
transmitirla a la red eléctrica; en algunos países estos sistemas son operados
por productores independientes y se instalan en regiones donde las
posibilidades de días nublados son remotas o escasas.
