Energía Solar. Cómo Funciona Tipos Ventajas Y Desventajas

La energía solar cada día se utiliza más por los beneficios que aporta a la conservación del planeta y a su gran disponibilidad, pero, ¿conoces realmente qué es la energía solar?

Para responder dicha pregunta, a continuación, te proporcionaremos toda la información que necesites al respecto, brindándote el conocimiento necesario para saber mucho más sobre esta importante energía.

Energía solar
Energía solar

¿Qué Es La Energía Solar?

La energía solar es la obtenida a partir de la radiación solar, capaz de producir tanto reacciones químicas como calor. Siendo el sol una fuente de energía extremadamente poderosa, la luz solar es, por mucho, la mayor fuente de energía que posee el planeta.

Sin embargo, su intensidad en la superficie de la Tierra es bastante baja debido a la enorme propagación radial de la radiación del Sol lejano. Una pérdida adicional se debe a la atmósfera y las nubes, que dispersan hasta el 54 por ciento de la luz solar entrante.

A pesar de esto, la Tierra recibe cada día, en forma de energía solar, unas 200.000 veces la capacidad total diaria de generación de electricidad del planeta, por lo que el potencial de esta energía es enorme. Desafortunadamente, aunque la energía solar en sí misma es gratuita, su alto costo de recolección, conversión y almacenamiento aún limita su explotación.

En el presente siglo se espera que la energía solar sea cada vez más atractiva por su suministro inagotable y por no ser contaminante, a diferencia de las energías no renovables provenientes de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural.

¿Cómo Funciona La Energía Solar?

La energía solar funciona convirtiendo la radiación del sol en energía. Hay dos formas de energía que se pueden generar a partir del sol para nuestro provecho: electricidad y calor.

Ambas se generan empleando paneles solares, los cuales varían en tamaño desde tejados residenciales hasta verdaderas granjas solares, que se extienden sobre kilómetros cuadrados de tierra rural. La manera como se genera energía te la explicaremos paso a paso:

Paso 1: La luz solar activa los paneles, fabricados con una capa de celdas de silicio, un marco metálico, una carcasa de vidrio recubierta de una película especial y un cableado. Estos paneles o células fotovoltaicas, absorben la luz solar durante el día, y son agrupados en series ordenadas para maximizar su efecto, pudiendo ser ubicados en techos o en grandes áreas al aire libre.

Paso 2: Estas células fotovoltaicas producen corriente eléctrica por medio de una delgada lámina semiconductora compuesta por dos capas que tienen en su interior. Una de las capas está cargada positivamente y la otra capa negativamente.

Cuando la energía solar golpea una celda solar fotovoltaica, la energiza haciendo que los electrones se desprendan de los átomos dentro de la lámina semiconductora. Esos electrones desprendidos se ponen en movimiento por el campo eléctrico que rodea la dicha lámina, creando una corriente eléctrica con ese movimiento.

Paso 3: La electricidad producida en los paneles solares es de corriente continua, por lo cual debe ser convertida en la corriente alterna que utilizamos en nuestros hogares. Para ello, se usa un dispositivo llamado inversor.

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Paso 4: Esta electricidad convertida se envía a los hogares para ser utilizada por la gente, sin necesidad de realizar cambios en la configuración de la alimentación del hogar, ya que esta energía es similar a la de la red eléctrica común.

Dado que aún permaneces conectado a tu compañía de energía tradicional, puedes conseguir energía eléctrica adicional para cubrir cualquier déficit de la red solar.

Paso 5: Durante la noche o en días nublados, los paneles solares no capturarán la luz suficiente para proporcionar energía, no obstante, en las horas soleadas estos recolectarán un excedente de energía.

Por esta razón se utiliza un medidor que contabiliza la cantidad de energía que fluye hacia el hogar y desde él. Frecuentemente, tu compañía eléctrica te podrá otorgar créditos por el excedente energético que envíes a la red. Esto se conoce como medición neta.

Características De La Energía Solar

La energía solar se caracteriza por ser:

  • Gratuita: Una vez que hayas instalado el equipo necesario, no tendrás que pagar por la energía del sol.
  • Renovable: El sol producirá energía mientras esté allí.
  • Limpia: No contamina el aire ni produce gases de efecto invernadero.
  • Versátil: Porque se puede utilizar para generar electricidad, calentar y enfriar edificios y producir agua caliente.
  • Eficiente: Los paneles fotovoltaicos pueden transformar la luz solar en electricidad con muy poco desperdicio.
  • Confiable: El sol saldrá todos los días y los paneles solares producirán electricidad mientras no haya nubes.
  • Sostenible: Se puede emplear indefinidamente sin dañar el medio ambiente.

Tipos De Energía Solar

Energía térmica

Este tipo de energía es utilizada para diversos fines, desde la calefacción doméstica y agua caliente sanitaria, hasta la fabricación de productos químicos, alimenticios y otros rubros industriales, para calentar invernaderos, piscinas y edificios para ganado.

Para ello se emplean los colectores de placa plana y los paneles solares térmicos, los cuales son utilizados para capturar la energía solar y convertirla en energía térmica.

Por la baja intensidad de la radiación solar en la superficie de la Tierra, estos colectores deben tener un área grande. Un colector debe tener una superficie de unos 40 metros cuadrados para reunir suficiente energía para satisfacer las necesidades energéticas de una persona.

Estos colectores usualmente están constituidos por una placa de metal ennegrecido cubierta con una o dos hojas de vidrio, que se calienta con la luz solar que incide sobre ella.

Colector de energía solar térmica
Colector de energía solar térmica

Este calor luego se transfiere al aire o al agua, llamados fluidos portadores, que fluyen por la parte posterior de la placa. El calor se puede usar directamente o se puede transferir a otro medio para su almacenamiento.

Otra forma para obtener energía térmica es mediante los estanques solares, que son cuerpos de agua salada diseñados para recolectar y almacenar energía solar. Son bastante costosos de instalar y de mantener, y por lo general se limitan a áreas rurales cálidas.

Estos a veces se utilizan para producir electricidad mediante el uso del motor de ciclo Rankine orgánico, un medio relativamente eficiente y económico de conversión de energía solar, que es especialmente útil en lugares remotos.

Generación eléctrica

Se puede obtener electricidad directamente de la radiación solar por medio de las células solares o fotovoltaicas. En ellas se genera un pequeño voltaje eléctrico cuando la luz incide sobre la unión entre un metal y un semiconductor, o la unión de dos semiconductores.

A pesar de que la energía generada por una sola célula fotovoltaica suele ser de unos dos vatios, no obstante, al conectar un gran número de celdas individuales se pueden generar cientos o incluso miles de kilovatios de energía eléctrica.

Hay una gran cantidad de plantas de energía solar en España para aprovechar parte de la cantidad de sol que irradia nuestro territorio.

Granja de energía solar fotovoltaica
Granja de energía solar fotovoltaica

Como la eficiencia energética de la mayoría de los paneles solares hoy en día ronda entre el 15 y el 20 %, se necesitan de grandes y costosos conjuntos de celdas para producir una cantidad de energía rentable.

Las celdas fotovoltaicas se usan en aplicaciones de bajo consumo, como calculadoras y relojes. Unidades más grandes se usan para suministrar energía a bombas de agua, sistemas de comunicaciones de zonas remotas, satélites meteorológicos y de comunicaciones.

Los paneles clásicos de silicio cristalino y las tecnologías emergentes de células solares de película delgada, pueden ser instalados por propietarios de viviendas y empresas en sus techos para sustituir o aumentar el suministro eléctrico convencional.

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Concentración de calor

Las plantas termosolares o de energía solar concentrada emplean colectores de concentración o enfoque para concentrar la luz solar recibida de un área amplia en un pequeño receptor, aumentando la intensidad de la luz para producir altas temperaturas.

Las agrupaciones de espejos cuidadosamente alineados pueden enfocar suficiente luz solar para calentar un objetivo a temperaturas de 2000 °C o más. Este calor se puede usar para operar una caldera que genera vapor para alimentar a un turbogenerador.

Para generar vapor directamente, los espejos móviles pueden disponerse para concentrar grandes cantidades de radiación solar sobre una agrupación de tuberías por las cuales circula agua.

Ventajas De La Energía Solar

Muchos son los beneficios que aporta utilizar energía solar en tu hogar, pero las resumimos a las seis más importantes.

1. Reduce tu factura de electricidad

Además de reducir tu consumo de electricidad, y por ende, el monto reflejado en tu factura, también puede ayudarte a obtener incentivos, reembolsos y créditos fiscales.

Debido a que estás eligiendo una alternativa más segura y ecológica de energía, el gobierno te puede recompensar con una reducción de impuestos que te ayudará a ahorrar dinero en la adquisición de tu kit de energía solar o para subvencionar su instalación.

2. Amigable con el ambiente

Como mencionamos anteriormente, en comparación a las energías no renovables dependientes de combustibles fósiles, esta alternativa energética tiene mínimas emisiones de carbono. Tenemos un excelente post dedicado a las diferencias entre estos dos tipos de energía: Energía renovable y energía no renovable.

Su producción de gases de efecto invernadero son insignificantes porque no usa combustible. Cada kilovatio-hora de energía solar reduce sustancialmente las emisiones de gases como el CO2, óxidos de azufre, los óxidos de nitrógeno y otras partículas.

3. Independencia energética

Los recursos no renovables, como los combustibles fósiles, algún día se agotarán, pero el sol seguirá brillando durante otros 5 mil millones de años más o menos. Permanecer independientes permitirá que los recursos renovables crezcan a medida que la tecnología se desarrolle cada día más y se desarrollen más tecnologías que incorporen energía renovable en la vida cotidiana.

4. Sostenible

Esta alternativa puede ser una fuente de energía segura durante millones de años, siendo el recurso energético más abundante en el planeta. Unos 173.000 teravatios de energía llegan a la tierra constantemente, 10 000 veces el uso total de energía en el mundo.

5. Bajo mantenimiento

Los sistemas de energía solar vienen generalmente con una garantía de hasta 25 años. Usualmente, el mantenimiento solo implica una limpieza anual de los paneles, y tanto las celdas solares fotovoltaicas como las solares térmicas se reemplazan aproximadamente cada 10 años.

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Como no se necesitan de partes móviles, hay menos componentes sujetos a daños y reparaciones. Como las configuraciones de energía solar son fáciles de mantener, no se requiere de un gasto excesivo para reparaciones, haciendo atractiva esta opción.

6. Beneficia a la red eléctrica

Existen políticas de medición neta que permiten a quienes generan energía solar vender su exceso de electricidad a una empresa de energía, haciéndolo a una tarifa minorista y recibiendo créditos en su factura de servicios públicos.

Desventajas De La Energía Solar

Aunque existen muchas ventajas y beneficios relativos a la elección de esta energía, también tiene puntos en contra, los cuales te describiremos a continuación:

1. Inversión inicial sustancial

Instalar un sistema de energía solar puede ser bastante costoso inicialmente. Las empresas del ramo ofrecen paquetes y promociones que varían de acuerdo a la cantidad de celdas, requisitos de instalación, ubicación y el costo de mano de obra.

Pero esto puede ser difícil y costoso para algunos hogares, y obtener un préstamo puede ser la única opción para la adquisición de un sistema de este tipo.

2. Almacenamiento de energía

Si no utilizas tu energía solar de inmediato, tendrás que almacenarla en baterías, resultando costoso y abarcando mucho espacio físico. Estas baterías se cargan durante el día para que tenga energía para usar durante la noche. Es uno de los elementos del sistema que puede ser costoso.

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3. Limitaciones de espacio

Cuanta más electricidad requieras, más paneles solares debes mandar a instalar y, por ende, más espacio se tendrá que usar. No todos los techos tienen el espacio suficiente para acomodar la cantidad de celdas solares que los clientes desean o necesiten.

4. No opera de noche

Para utilizar esta energía durante la noche debes depender de acumuladores de energía o baterías, y como ya lo mencionamos, son costosas.

5. Depende de la ubicación

Aunque el sol es una fuente abundante de energía, su intensidad y disponibilidad pueden variar dependiendo de la zona en la que vivas, donde las condiciones climáticas pueden ser más lluviosas y nubladas que en otros lugares.

Si vives en un área con poca incidencia de la luz solar, la planificación es de vital importancia para lograr el máximo rendimiento. Ten suficientes baterías de respaldo para compensar los horarios de menor brillo del sol.

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