Electrisidad A Partir Del Sol

Electricidad a partir de energía solar

La energía del sol es directa o indirectamente fuente de la mayor parte de la energía que utilizamos en nuestra vida diaria. Además de la energía que producen procesos orgánicos que se realizan gracias al sol, también puede generar calor directo y además electricidad.

Ésta se puede producir a través de diversos procedimientos; uno de ellos es el sistema termal, donde la energía solar se usa para convertir el agua en vapor a través de dispositivos especiales. Con este vapor se origina electricidad por medio de turbinas dispuestas para ello. Por otro lado, la luz solar también se puede convertir directamente en electricidad gracias al efecto fotoeléctrico, aunque las llamadas células fotovoltaicas no tienen rendimientos muy altos. Su eficiencia actualmente es del orden de entre un 10 y un 15 %, aunque ya se está investigando en prototipos experimentales que permitirían llegar a un rendimiento de hasta un 30 %. Por lo tanto, para este tipo de producción se necesitan amplias instalaciones y extensiones de terreno si se quiere conseguir gran cantidad de electricidad.

A pesar de que es una energía barata y limpia, uno de los inconvenientes que tiene la generación de electricidad a partir de la luz solar, es que sólo puede producirse durante el día, y a su vez es difícil y cara de almacenar. Pero para esto también se están investigando el uso de nuevas tecnologías, entre las cuales se encuentra aquella que disocia el agua por electrólisis en oxígeno e hidrógeno. A continuación se utiliza este último para regenerar el agua, que producirá energía por la noche. Por todo ello, se deduce que la producción de electricidad a través de estos medios es mucho más cara que por sistemas convencionales, y sólo en condiciones muy especiales es cuando su uso se considera rentable, por ejemplo, en urbanizaciones o granjas donde no llega el suministro ordinario de electricidad porque se encuentran lejos de las centrales eléctricas.

La forma más utilizada de transformar la radiación solar en electricidad es la ya citada energía solar fotovoltaica, a través de placas solares o células fotovoltaicas. La electricidad conseguida puede usarse de forma directa en los hogares, por ejemplo para sacar agua de un pozo o para regar mediante un motor eléctrico, y aunque resulta más caro y trabajoso, también existe la posibilidad de almacenarla en acumuladores para ser consumida en horas nocturnas. Además, también se puede conectar la electricidad sobrante a la red general, obteniendo así un gran ahorro en la factura final.

Pero además de la energía fotovoltaica, también se puede obtener electricidad a través de una central térmica solar o central termo solar, que por supuesto requiere mucha más inversión y se trata de una instalación industrial que, mediante el calentamiento de un determinado fluido a través de la radiación solar, produce la potencia necesariamente efectiva para generar energía eléctrica. Para ello, es necesario concentrar la radiación solar hasta que se puedan conseguir temperaturas elevadas del orden que va entre los 300ºC y los 1000ºC, obteniendo así el rendimiento óptimo en el ciclo termodinámico. La captación y orientación de los rayos solares se hace a través de espejos con orientación automática que apuntan hacia la torre central donde se calienta el fluido.

Energía solar

La planta termoeléctrica Gemasolar (situada en Andalucía, España) tiene 19,9 MW de potencia y puede almacenar energía durante más de 15 horas, lo que permite que pueda proporcionar energía 24 horas al día.

Energías renovables

Biofuel

Biomasa

Energía geotérmica

Energía hidroeléctrica

Energía solar

Energía mareomotriz

Energía eólica

La energía solar es la energía 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 puede hacer considerables contribuciones a resolver algunos de los más urgentes problemas que afronta la Humanidad.1

Las diferentes tecnologías solares se clasifican en pasivas o activas en función de la forma en que capturan, convierten y distribuyen la energía solar. Las tecnologías activas incluyen el uso de paneles fotovoltaicos y colectores térmicos para recolectar la energía. Entre las técnicas pasivas, se encuentran diferentes técnicas enmarcadas en la arquitectura bioclimática: la orientación de los edificios al Sol, la selección de materiales con una masa térmica favorable o que tengan propiedades para la dispersión de luz, así como el diseño de espacios mediante ventilación natural.

En 2011, la Agencia Internacional de la Energía se expresó en los siguientes términos: "el desarrollo de tecnologías solares limpias, baratas e inagotables supondrá un enorme beneficio a largo plazo. Aumentará la seguridad energética de los países mediante el uso de una fuente de energía local, inagotable y, aún más importante, independe diente de importaciones, aumentará la sostenibilidad, reducirá la contaminación, disminuirá los costes de la mitigación del cambio climático, y evitará la subida excesiva de los precios de los combustibles fósiles. Estas ventajas son globales. De esta manera, los costes para su incentivo y desarrollo deben ser considerados inversiones; deben ser realizadas de forma sabia y deben ser ampliamente difundidas".1

La fuente de energía solar más desarrollada en la actualidad es la energía solar fotovoltaica. Según informes de la organización ecologista Greenpeace, la energía solar fotovoltaica podría suministrar electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030.2

Actualmente, y gracias a los avances tecnológicos, la sofisticación y la economía de escala, el coste de la energía solar fotovoltaica se ha reducido de forma constante desde que se fabricaron las primeras células solares comerciales,3 aumentando a su vez la eficiencia, y su coste medio de generación eléctrica ya es competitivo con las fuentes de energía convencionales en un creciente número de regiones geográficas, alcanzando la paridad de red.4 5 Otras tecnologías solares, como la energía solar termoeléctrica está reduciendo sus costes también de forma considerable.

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Energía proveniente del Sol

Artículo principal: Radiación solar.

Aproximadamente la mitad de la energía proveniente del Sol alcanza la superficie terrestre.

La Tierra recibe 174 petavatios de radiación solar entrante (insolación) desde la capa más alta de la atmósfera.6 Aproximadamente el 30% es reflejada de vuelta al espacio mientras que el resto es absorbida por las nubes, los océanos y las masas terrestres. El espectro electromagnético de la luz solar en la superficie terrestre está ocupado principalmente por luz visible y 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. Se puede asumir que en buenas condiciones de radiación 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 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

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