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Energía solar

energia solar

La energía solar es una fuente producida por el calor del sol, es muy importante porque puede producir electricidad y no contamina el medio ambiente. Si te interesa conocer más sobre este tipo de energía sigue leyendo para encontrar más información interesante.

¿Qué es la energía solar?

La emisión de rayos del sol tiene la capacidad de generar calor, a esto se le denomina energía solar, esta es capaz de llevar a cabo reacciones químicas o generar energía eléctrica. Cada una de las necesidades que tienen los individuos puede ser satisfecha con esta energía si se sabe aprovechar. Debido a que es una energía renovable, se encuentra en todos lados, es infinita y no contamina, se espera que este siglo la mayoría de los planes se realicen utilizándola.

Ventajas y desventajas de la energía solar

En la utilización de la energía solar podemos encontrar muchas ventajas ya que son energías renovables y se encuentran en abundancia, pero las instalaciones realizadas en zonas que son frágiles pueden traer desventajas para el medio ambiente. Veamos más en detalle:

Beneficios de la energía solar

  • La fuente de energía que proviene del sol es inagotable.
  • Las instalaciones que se utilizan para aprovechar la energía no son contaminantes.
  • Al no producir ruidos, ya que son silenciosos, no producen ningún tipo de contaminación acústica en el medio ambiente
  • Disponible en lugares de difícil acceso; no todos los lugares del mundo tienen de manera accesible y fácil alguna fuente de energía, por lo tanto la energía del sol está al alcance.
  • Las instalaciones para producir energía solar se pueden adecuar según la necesidad para casas, empresas, ciudades y más.

Desventajas

  • Variación en las cantidades que se pueden producir de energía solar en todo un año.
  • Alto costo para dar inicio de esta fuente de energía.
  • Los lugares con más energía solar son por ejemplo lugares en el desierto, los cuales no se encuentran cercanos a lugares de consumo.
  • Produce desechos de los materiales utilizados para la fabricación de paneles fotovoltaicos, estos desechos son tóxicos para el medio ambiente.
Imágenes de energía solar

Tipos de energía solar

Los tipos de energía solar se puede obtener de los rayos del sol, su capacidad de generar altas temperaturas o calor es lo que produce la energía térmica. Esta energía para calentar se puede transformar también en energía eléctrica, a la que se define como energía fotovoltaica. Veamos más en detalle cuales son los 4 tipos de energía solares que podemos encontrar:

Energía solar pasiva: este tipo de energía solar aprovecha todo el calor que produce el sol sin tener la necesidad de artefactos mecánicos.

Energía solar térmica: es la energía que produce agua caliente para el uso sanitario y de calefacción.

Energía solar fotovoltaica: como anteriormente nombramos esta es la energía que produce electricidad.

Energía solar termoeléctrica: esta energía solar tipos se produce calentando un fluido llamado aceite térmico a altísimas temperaturas.

Energía solar híbrida: aquí se combina la energía solar con la que se obtiene cualquier tipo de central térmica.

¿Cómo funciona la energía solar?

La potencia del sol es inigualable, mientras que la luz solar es la mayor fuente que tiene nuestro planeta, sin embargo la intensidad con la cual se percibe es relativamente bajo en comparación con el potencial. La principal causa de esto es la propagación radial debido a la lejanía del mismo.

Otra forma en que se disipan los rayos solares es a través de la atmósfera y las nubes, estas son capaces de absorber y disipar el 50% de los rayos y el 4% de la luz entrante. De la luz solar que llega a tierra, el 50% la percibimos normalmente, 45% es luz infrarroja y una cantidad menor de rayos UV y radiaciones electromagnéticas.

La superficie de la tierra es capaz de absorber gran parte de la luz solar, por lo cual se calienta, recordando siempre que un porcentaje refleja en la atmósfera.

Características de la Energía Solar

  • Es una de las energías renovables que se produce del sol de manera natural.
  • La energía solar que produce el sol es 4.000 veces mayor a la energía que consumen las personas en el planeta.
  • Es una fuente de energía que no tiene límites.
  • Produce electricidad que se puede obtener a través de paneles solares.
  • No genera contaminación en el medio ambiente.
  • Le energía solar es ecología y además sustentable.

¿Para qué sirve la energía solar?

Cuando se emplea termoeléctrica, existe una fuente de calor que proviene de un producto fósil, luego a través de una caldera esta agua se convierte en vapor de presión alta. Este calor es capaz de expandirse y hacer girar las aspas de la turbina, haciendo así accionar un generador, produciendo energía eléctrica. Un condensador es el encargado de tomar el vapor restante y convertirlo en agua para reutilizarlo.

En cambio cuando se utiliza energía solar, esta funciona de manera retenida, es decir, el agua transcurre por debajo de los paneles que absorben los rayos solares. Así es como esta agua de puede emplear para la calefacción o para obtener agua caliente.

A pesar de que la energía proveniente del sol es gratuita, el valor que conlleva recolectarla, convertirla y almacenarla limita el uso de la misma. Los rayos provenientes del sol se pueden convertir tanto en calo como en electricidad, sin embargo la energía es más simple de obtener.

Energía térmica

Los elementos que comúnmente se emplean para captar los rayos de sol y convertirlos en calor son las placas planas recolectoras estas proporcionan calefacción solar.

Los recolectores por lo general deben ser de gran tamaño debido a que la influencia de los rayos del sol en la tierra son limitados. Aun cuando se encuentre en la zona del globo terráqueo donde hay más influencia de los rayos, la placa tendrá que tener mínimo 40 metros cuadrados para cumplir con las necesidades energéticas de un individuo.

La estructura de estos equipos es una placa de metal oscuro y en el exterior poseen una o dos láminas de vidrio, la cual aumenta su temperatura por los rayos del sol. El calor que genera se transmite al agua o aire, que servirían como medio de transporte, para coincidir posteriormente en la placa.

El calor que se obtiene se puede emplear directamente o se puede almacenar. Este sistema es empleado para la calefacción del hogar y para calentar agua.

Para almacenar el calor producido y poder emplearlo en horas nocturnas o días nublados, existen tanques aislados que son capaces de almacenar esta energía por períodos de tiempo suficientes.

Un equipo que funcione con este sistema es capaz de proporcionar agua caliente a una casa completa, o servir como calefacción cuando el agua transcurre por los pisos y techo.

Este tipo de equipo son capaces de calentar fluidos que van de 66-99 °C, mientras que la eficiencia de esto va de los 20-80 % dependiendo de la estructura del mismo.

Calefacción solar

Consiste en que en la superficie de los hogares se coloquen recolectores de placa plana, los cuales con capaces de captar los rayos y calentar el medio de transporte.

Estanques solares

Los estanques solares son envases de agua salada, cuya finalidad es la recolección y almacenaje de la energía proveniente del sol. El calor que se obtiene de estos equipos permite la elaboración de productos textiles, industriales, alimentos, de igual manera son útiles para la calefacción de edificaciones, piscinas, invernaderos, entre otros.

Estos también pueden emplearse para la producción de energía eléctrica mediante el uso de un motor orgánico de ciclo Rankine, esta es una forma de convertir la energía del sol relativamente económica pero muy eficaz y útil en zonas alejadas. Sin embargo, los estanques solares son caros de adquirir, así como su instalación y mantenimiento es costoso, por lo que se reserva su instalación a pueblos.

Hornos

De forma más específica la energía proveniente del sol se puede emplear para cocinar en hornos especiales para ello. Estos funcionan centrando la energía solar a través de grandes paneles, y cuya superficie es capaz de transformar la energía en calor. Estos generalmente se pueden movilizar y no requieren ningún tipo de combustible.

Generación eléctrica

Las células solares, también conocidas como fotovoltaicas son capaces de transformar los rayos del sol en energía eléctrica. Esta se origina cuando los rayos penetran entre una superficie de metal y un conductor, tal es el caso del silicio o también puede funcionar al incidir en el medio de dos semiconductores distintos.

Una célula solar es capaz de generar 2 vatios. Al unir múltiples células solares como suelen hacerlo los paneles es posible obtener una gran cantidad de kilovatios capaz de suministrarle energía a distintos hogares.

La efectividad que tienen estas células actualmente es del 15 al 20%, además estas necesitan ensambles de gran tamaño, debido a que la incidencia de los rayos solares sobre la tierra es limitada, y así poder generar la cantidad de energía necesaria.

A través de un efecto denominado fotoeléctrico, se desprende un electrón cada ver que un rayo solar incide sobre una célula solar. Debido a que los semiconductores que se encuentran poseen distinto voltaje, permiten que dicho electrón se transmita a través del circuito externo, brindándole energía a la carga. El flujo de la energía eléctrica dependerá de la peculiaridad de ambos semiconductores, y su alimentación depende exclusivamente de los rayos de sol que penetran a través de la célula.

Estas células fotovoltaicas han sido usadas a pequeña escalo como en calculadoras o relojes. Además, en una escala mayor se han utilizado para hacer accionar bombas de agua o para el sistema de comunicación de zonas alejadas o en los satélites encargados de dar información sobre el clima.

Con la finalidad de disminuir el consumo de electricidad o sustituir este sistema, las personas pueden colocar en las azoteas recolectores de placa plana con células solares en su interior.

Casa unifamiliar con paneles solares en el techo

Con la finalidad de recolectar en una pequeña área de recepción oscurecida los rayos solares, las plantas que funcionan con la energía proveniente del sol utilizan recolectores de concentración, esto eleva la potencia con que inciden y por lo tanto da origen a mayores temperaturas.

Empleando recolectores de concentración se puede obtener una temperatura de 2000 °C o 3600°F, la cual se puede emplear para poner en funcionamiento una caldera, que a su vez le brindará energía a un generador de electricidad que funcione con una turbina a vapor.

Con la finalidad de originar vapor directamente, los recolectores de concentración, como son móviles, se deben colocar de cierta forma para atraer la mayor cantidad de rayos solares hacia las tuberías oscuras donde fluye el agua para así calentarla.

Otras aplicaciones

¿Cómo se aprovecha la energía solar? Además de los usos que hemos mencionado, en ciertos países se utiliza para obtener sal, por medio de la evaporación del agua proveniente del mar.

Para ello se emplean equipos de desalinización que funcionan con energía que producen los rayos del sol.

De igual manera ha emergido una innovación que emplea la energía solar para la obtención, de forma limpia, hidrógeno. Este proceso es similar a la fotosíntesis, ya que se disponer de hojas artificiales elaboradas de silicio con la finalidad de separar los componentes del agua, obteniendo oxigeno e hidrógeno sin contaminar. Por lo que se requiere la continuación de estas investigaciones con la finalidad de mejorar los costos de estos dispositivos y así emplearlos a mayor escala.