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Energía solar: aprovechando la potencia del sol

La humanidad ha utilizado el sol para calentar e iluminar sus hogares durante siglos. Las tecnologías solares aprovechan directamente la infinita energía solar. Al hacer esto, utilizan esa energía para producir calor, luz y electricidad.

La energía solar es el recurso energético más abundante de la Tierra. Se puede capturar y utilizar de varias maneras. Es una fuente de energía renovable, asequible y no contaminante. Es una parte importante de nuestro futuro hacia la energía limpia.

Webinar beneficios ecológicos y económicos de los paneles solares

El sol hace más que proporcionar luz a nuestro planeta durante el día. De hecho, cada partícula de luz solar (llamada fotón) que llega a la Tierra es vital. Cada fotón contiene energía que es el combustible para nuestro planeta.

¿De dónde viene toda esta energía? Nuestro sol, como cualquier estrella de la galaxia, es como un reactor nuclear masivo.

En lo profundo del núcleo del sol, las reacciones de fusión nuclear producen cantidades masivas de energía. Éstas irradian hacia afuera desde la superficie del sol.

¿A dónde va toda esta energía? Alrededor del 15% que llega a la Tierra, se refleja nuevamente al espacio. 30% sirve para evaporar el agua, que, elevada a la atmósfera, produce la lluvia. La energía también es absorbida por las plantas, la tierra y los océanos.

La energía solar puede ser aprovechada y convertida en energía utilizable con la energía fotovoltaica o colectores solares térmicos.

La energía solar es una fuente de energía limpia y renovable. Desempeña un papel importante en el futuro energético mundial.

Cada día, el sol irradia una enorme cantidad de energía. De hecho, según científicos, ¡el sol irradia más energía en un segundo de la que la humanidad ha usado desde el principio de los tiempos! Así que es muy importante conocer cómo sacar el máximo provecho de dicha energía.

¿Cómo se puede aprovechar la energía solar?

La energía solar es una alternativa excelente. Sus usos son tantos como sus beneficios. Podemos usarla para generar electricidad, o para generar calor. Nos ayuda a reducir nuestro gasto en electricidad y calefacción.

¿Quieres saber más sobre esto? Sigue leyendo a continuación.

1.- La electricidad solar como alternativa

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La electricidad solar es a menudo una alternativa económica. ¿A qué? A la los altos costos de la tarifa eléctrica.

Durante la última década, ha surgido un fuerte mercado de energía solar eléctrica. Se ha usado para abastecer de energía a viviendas y edificios conectados a la red urbana. Esto como resultado de los avances en la tecnología solar.

La energía solar solo representa una pequeña parte del uso total de la energía global. Sin embargo, la caída de los costos de los componentes y la instalación de los paneles solares es algo positivo. Significa que cada vez más personas en más lugares pueden aprovechar la energía solar.

La electricidad solar o la tecnología fotovoltaica (PV) convierte la luz solar directamente en electricidad a través de paneles solares. Aunque hoy en día existen muchos tipos de sistemas eléctricos solares, todos ellos constan básicamente de tres elementos principales:

  1. Módulos que convierten la luz solar en electricidad;
  2. Inversores que convierten esa electricidad en corriente alterna. Esto para que pueda ser utilizada por la mayoría de los electrodomésticos.
  3. Medidor bidireccional. Permite medir la energía que se toma y se entrega a la red eléctrica.

El proceso que siguen los paneles se llama efecto fotovoltaico. La luz solar entrante golpea un material semiconductor (típicamente silicio).

Esta golpea electrones sueltos, poniéndolos en movimiento. Así genera una corriente eléctrica que puede ser capturada con el cableado.

Esta corriente se conoce como electricidad de corriente continua (CC) y debe convertirse en electricidad de corriente alterna (CA) mediante un inversor solar.

2.- Electricidad solar térmica

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En lugar de convertir la luz solar en electricidad, los sistemas solares térmicos usan el calor del sol. Esta tecnología se utiliza principalmente en centrales eléctricas a gran escala. Con esto, se puede abastecer de energía a ciudades y comunidades.

Pero, ¿cómo funciona este método? A través de las tecnologías de energía solar por concentración (CSP). Lo hacen utilizando espejos para enfocar la luz solar en un receptor.

Este transfiere el calor a un motor-generador convencional que se acciona y genera electricidad.

Las CSP pueden utilizarse para generar electricidad para una variedad de aplicaciones.

Pueden abastecer sistemas de energía remotos tan pequeños como unos pocos kilovatios (kW). O, hasta aplicaciones conectadas a una red de 200 megavatios (MW) o más.

Curiosidad: Una central eléctrica de 354 MW en el sur de California, Estados Unidos, es la mayor central eléctrica solar del mundo.

Consta de nueve centrales eléctricas de colectores cilíndricos. Así, satisface las necesidades energéticas de más de 350,000 personas.

3.- Iluminación solar pasiva

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Desde los comienzos de la humanidad, el hombre ha aprovechado la luz solar. Los antiguos nativos americanos construían sus viviendas cerca de acantilados por ello.

Ellos sabían que la roca absorbería el calor del sol. Además, el acantilado bloqueaba la luz solar durante el verano.

Así, el hombre comenzó a darse cuenta que podía aprovechar la luz solar. Actualmente, se sigue haciendo. Solamente que, en nuestros días se hace con tecnología mejorada, y de una manera más fácil y bien diseñada.

La versión moderna de este diseño de bienvenida al sol se llama solar-pasivo. Esto es debido a que no se utilizan ventiladores, surtidores u otros dispositivos mecánicos para captar la luz solar.

Sus características más básicas incluyen grandes ventanas orientadas al sur que llenan la casa de luz solar natural. Y pisos oscuros de azulejos, baldosas o ladrillos que almacenan el calor del sol. Al almacenarlos, mantienen la casa fresca por el día y cálida por la noche.

En el verano, cuando el sol está más alto en el cielo, los aleros de las ventanas bloquean la luz solar directa. Esto mantiene la casa fresca. Los suelos de baldosas y ladrillos también permanecen frescos durante el verano.

Este diseño arquitectónico solar-pasivo es un ejemplo de eficiencia energética. Los hogares que son diseñados bajo este concepto aprovechan la energía solar al máximo. Este diseño puede marcar una gran diferencia en el ahorro de energía y de costes.

4.- Iluminación solar activa

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Una casa solar activa utiliza equipos mecánicos. Estos incluyen los ventiladores, surtidores y una fuente de energía externa para ayudar a calentar la casa cuando la energía solar no es suficiente.

Esto difiere de las casas solares pasivas, que no usan ninguno de esos mecanismos.

Los sistemas activos utilizan colectores solares especiales. Estos parecen cajas cubiertas de vidrio. Las placas de metal de color oscuro dentro de las cajas absorben la luz del sol. Posterior a ello, la transforman en calor. (El negro absorbe la luz solar más que cualquier otro color.)

El aire, o un fluido caloportador fluye a través de los colectores y es calentado por este calor. El aire o líquido calentado se distribuye al resto de la casa como si fuera un sistema de calefacción convencional.

Los colectores solares se colocan generalmente a gran altura en los tejados. Allí pueden captar la mayor parte de la luz solar. También se colocan en el lado sur del techo, donde no hay árboles altos o edificios altos que les den sombra.

5.- Calefacción solar de agua

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La energía solar puede utilizarse para calentar el agua de su casa o de su piscina. La mayoría de los sistemas solares de calefacción de agua consisten en dos partes. Un colector solar y un tanque de almacenamiento de agua.

Los sistemas solares de calefacción de agua utilizan colectores. Estos están generalmente montados en un techo orientado al sur. Se usan para calentar agua o un fluido caloportador, como un anticongelante no tóxico.

Así, el agua calentada se almacena en un depósito de agua. Este es similar al que se utiliza en un sistema de calefacción de agua a gas o eléctrico convencional. De esta manera, se ahorra electricidad para la calefacción en nuestros hogares.

Sin embargo, calentar con energía solar no es tan fácil como se podría pensar. Capturar la luz solar y hacerla funcionar es difícil. Esto debido a que la energía solar que llega a la Tierra se extiende sobre una gran superficie.

Por ello, la cantidad de luz solar que recibe un lugar del mundo depende de varios factores. Ellos incluyen la hora del día, la latitud del área, la estación del año, y la claridad o nubosidad del cielo. Sin embargo, existen diversos mecanismos para “atrapar” la luz solar.

Un colector solar es una forma de recoger el calor del sol. Entonces, un colector solar hace tres cosas: 1. Permite la entrada de luz solar en el interior del vidrio (o plástico). 2. Absorbe la luz del sol y la transforma en calor. 3. Atrapa la mayor parte del calor en el interior.

Un auto cerrado en un día soleado es como un colector solar. A medida que la luz del sol pasa a través de las ventanas de cristal del cauto, es absorbida por las fundas de los asientos, las paredes y el suelo del coche.

Así, la luz que se absorbe se transforma en calor. Las ventanillas del auto dejan entrar la luz, pero no dejan salir todo el calor. (Ésta es también la razón por la que los invernaderos funcionan tan bien y mantienen su temperatura durante todo el año.)

Guía para ahorrar energía en casa

Existen básicamente tres tipos de colectores solares para calentar el agua:

  • Colector de placa plana. Es una caja aislada e impermeable que contiene una placa absorbente oscura bajo una cubierta transparente. Es el tipo de colector solar más común en el mercado.
  • Colector de tubos de vacío. Compuestos de filas de tubos de vidrio transparentes en paralelo. Cada tubo consiste en un tubo exterior de vidrio y un tubo interior. Es cubierto con un revestimiento que absorbe la energía solar pero que inhibe la pérdida de calor.
  • Colector de concentración. Suelen ser espejos en forma de parábola (como una canaleta). Concentran la energía del sol en un tubo absorbedor llamado receptor. Corre a lo largo del eje de la canaleta de espejos y contiene un fluido de transferencia de calor.

La cantidad de agua caliente que produce un calentador de agua solar depende de varios factores. Del tipo y tamaño del sistema. De la cantidad de sol disponible en el lugar. De la instalación adecuada. Del ángulo de inclinación y orientación de los colectores.

Ésta es una alternativa económica de calentar agua para su hogar. Si actualmente usas un calentador eléctrico, ya conoces una alternativa económica. También, si tienes una piscina, calentar el agua con colectores solares también puede ahorrarte un poco de dinero.

¿Se está invirtiendo actualmente en energía solar?

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De acuerdo a un nuevo reporte liderado por las Naciones Unidas, hay grandes avances en el sector solar fotovoltaica. En el 2017, se instalaron 98 gigavatios de nueva capacidad solar.

Esto es mucho más que las adiciones de otras energías renovables, combustibles fósiles y energía nuclear.

Así, la inversión en el sector eléctrico-solar fue importante. Casi 161,000 millones de dólares se invirtieron en energía solar. Esto es más inversión que la que se destinó para otras energías renovables, como la energía eólica.

El país que ha liderado el cambio a la energía solar es China. El gobierno chino invirtió 86,500 millones de dólares en energía solar el año pasado. Por otra parte, en China se instalaron 53 gigavatios de capacidad solar.

Otros países que también están apostando a la energía solar son: Australia, con un aumento de 147% hasta los 8,500 millones de dólares. México, con un aumento de 810% hasta los 6,000 millones de dólares y Suecia, con un aumento de 127% hasta los 3,700 millones de dólares.

Las inversiones en energías renovables atraen a más personas a la economía. Generan más puestos de trabajo. Empleos de mejor calidad y empleos mejor remunerados. La energía limpia también significa menos contaminación. Esto significa un desarrollo más saludable y positivo.

Sin embargo, en 2017 solo 12.1% de la energía mundial provino de fuentes renovables. Por eso, aunque se han hecho avances, el mundo debe seguir trabajando en pro de lo sostenible. Más fondos y mejores infraestructuras son necesarias. Sobre todo, para países en desarrollo.

Energía solar y desarrollo sostenible

En 2015, 193 países adoptaron un compromiso ambicioso enmarcado en una Agenda para el Desarrollo Sostenible. Uno de los 17 Objetivos (Objetivo 7) de la agenda corresponde al acceso a energía asequible y no contaminante.

La fecha tope de la Agenda es el 2030, para “garantizar el acceso universal a servicios energéticos asequibles, fiables y modernos”. La energía solar, si es desarrollada y aprovechada en el mundo, puede contribuir significativamente a alcanzar dicho objetivo.

Como una energía renovable, asequible y fiable, la energía solar es parte fundamental del objetivo. Esta tecnología debe ser desarrollada y proporcionada en el mundo, sobre todo a los más necesitados, que continúan sin acceso a la electricidad.

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