Energía solar

energía solar

La energía solar es la transformación de los rayos solares en energía, ya sea de forma directa utilizando energía fotovoltaica o indirecta utilizando energía concentrada o energía solar fotovoltaica concentrada. En otras palabras, la energía solar es la energía del sol que se convierte en energía térmica o eléctrica, siendo la fuente de energía renovable más limpia y abundante disponible.

La energía solar, a pesar de su reciente y rápido crecimiento en adopción, y el apoyo entusiasta que recibe tanto del establecimiento científico como de los inversores en energía, sigue siendo una proporción muy pequeña del consumo total de energía. Su potencial para impulsar una reducción significativa de las emisiones de gases de efecto invernadero se encuentra en un futuro potencial.

Las tecnologías solares pueden aprovechar esta energía para una variedad de usos, incluida la generación de electricidad, proporcionar luz o un ambiente interior confortable y calentar agua para uso doméstico, comercial o industrial. La energía solar puede ser una excelente inversión y una excelente manera de ayudar a combatir el cambio climático. Muchas tecnologías pueden utilizarlo directamente para producir electricidad solar para su uso en hogares y empresas a nivel mundial.

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    ¿Qué es la energía solar?

    El Sol es una fuente de energía extremadamente poderosa, y la luz solar es, con mucho, la mayor fuente de energía recibida en la Tierra. Esto se debe esencialmente a la enorme propagación radial de la radiación del Sol distante. El potencial de la energía solar es enorme, ya que la Tierra recibe cada día en forma de energía solar unas 200.000 veces la capacidad total diaria de generación eléctrica del mundo.

    La energía solar se define como la transformación de la energía que está presente en el sol y es una de las energías renovables. Una vez que la luz del sol atraviesa la atmósfera terrestre, la mayor parte se encuentra en forma de luz visible y radiación infrarroja. Las plantas lo usan para convertirlo en azúcar y almidones y este proceso de conversión se conoce como fotosíntesis. Los paneles de células solares se utilizan para convertir esta energía en electricidad.

    La cantidad total de energía solar incidente en la Tierra supera ampliamente las necesidades energéticas actuales y previstas del mundo. Si se aprovecha adecuadamente, esta fuente altamente difundida tiene el potencial de satisfacer todas las necesidades energéticas futuras. En el siglo XXI se espera que la energía solar sea cada vez más atractiva como fuente de energía renovable debido a su inagotable suministro y su carácter no contaminante.

    Desarrollo histórico del uso de la energía solar

    Los esfuerzos para aprovechar la energía solar en forma concentrada han sido durante mucho tiempo una búsqueda humana. La historia de la energía solar no es tan reciente como algunos pueden pensar, ya que su tecnología ha existido desde el siglo XIX y ha recibido un apoyo gubernamental sustancial desde al menos la década de 1970 con los paneles solares.

    En teoría, los seres humanos utilizaron la energía solar ya en el siglo VII a. C., cuando la historia nos dice que los seres humanos utilizaron la luz solar para encender fuegos con materiales de lupa. Más tarde, en el siglo III a. C., se sabía que los griegos y los romanos aprovechaban la energía solar con espejos para encender antorchas para ceremonias religiosas. Estos espejos se convirtieron en una herramienta normalizada denominada "espejos ardientes".

    Sin embargo, la historia de la célula solar moderna comienza en 1876, cuando el científico William Grylls Adams descubrió que el selenio, cuando se expone a la luz solar, produce electricidad. La primera instancia de un intento de aprovechar esta electricidad se produce en 1883, cuando el inventor estadounidense Charles Fritts desarrolló el primer diseño de una celda fotovoltaica utilizando obleas de selenio.

    En 1905, Albert Einstein contribuyó con su propio conocimiento a lo que se convertiría en el advenimiento de la tecnología solar, a través de sus descubrimientos de que se podían "liberar" electrones en una superficie metálica al exponerlos a la luz. Este descubrimiento fue seguido por otro en 1918 por el científico polaco Jan Czochralski, quien descubrió cómo cultivar silicio monocristalino. Con este descubrimiento, el mundo científico había descubierto todo lo necesario para desarrollar la tecnología solar moderna.

    Por otro lado, una de las áreas de crecimiento más importantes de la tecnología solar fue la carrera espacial. En 1956, William Cherry propuso utilizar tecnología fotovoltaica en satélites que orbitan la Tierra. De esta manera, la energía solar impulsó los avances espaciales durante varias décadas y continúa desempeñando un papel importante en los satélites.

    Tipos de energía solar

    Aunque la mayoría de las formas de energía tienen al sol como su última fuente, el término energía solar se usa generalmente para referirse a los métodos para recolectar luz y convertirla directamente en una forma útil de energía. Entre los tipos más comunes están:

    Energía solar fotovoltaica: Los sistemas solares fotovoltaicos son uno de los tipos más populares de sistemas de energía solar disponibles. Normalmente, una serie de células solares forman un panel fotovoltaico y producen corriente continua que los convertidores transforman en corriente alterna. Con un grupo de paneles solares fotovoltaicos conectados con el kit necesario para convertir la luz solar en electricidad, que se conocen como sistemas de células solares.

    El principio básico detrás de esta tecnología es similar a lo que se ve en relojes o calculadoras que funcionan con el sol. Los materiales semiconductores utilizados en estos sistemas de energía solar absorben la luz solar, lo que crea una reacción que genera electricidad. Hoy en día, la tecnología de paneles solares puede absorber y convertir en energía la mayor parte del espectro de luz visible y aproximadamente la mitad del espectro de luz ultravioleta e infrarroja.

    Energía solar concentrada: La energía solar concentrada tiene una historia interesante que muchos creen se remonta a Arquímedes y su vidrio en llamas. Esta forma de energía utiliza espejos y lentes para concentrar una gran área de luz solar en un receptor. En su forma actual, existen cuatro tipos de tecnologías solares concentradas. Estos son el cilindro parabólico, el plato, el reflector de Fresnel lineal de concentración y la torre de energía solar.

    Este tipo de tecnología de energía solar térmica concentra el calor de los rayos solares utilizando colectores para calentar un fluido de transferencia (gas, aceite o sal fundida, por ejemplo) a alta temperatura. El fluido calienta una red de agua, que produce vapor e impulsa una turbina (energía mecánica), generando electricidad.

    Energía solar térmica: La energía solar térmica utiliza el calor del sol para calentar agua o producir electricidad, el líquido fluye a través de tubos y recolecta la energía del sol. En comparación con la energía solar fotovoltaica, la energía solar térmica es más eficiente en el espacio, y puede ofrecer hasta un 70% más de eficiencia cuando se trata de recolectar calor. Junto con esto, la tecnología es mucho menos compleja, lo que la hace ideal para calentar agua.

    La energía térmica, tal como la conocemos hoy, comenzó a funcionar en 1890. Al principio, esta forma de energía accionaba una máquina de vapor. Un poco más tarde, uno de los principales pioneros de las tecnologías termosolares fue William Bailey. En 1909 inventó un sistema de termosifón. Esto significó que tuvo acceso a agua caliente durante todo el día, lo que logró utilizando un tanque de agua con un colector colocado debajo.

    Ventajas de la energía solar

    Diversidad de aplicaciones: La energía solar se puede usar para generar calor y electricidad, es especialmente útil en áreas sin una red eléctrica de fácil acceso, además de usarse para alimentar satélites y destilar agua. Además se puede integrar entre los suministros de cualquier construcción (por ejemplo, un techo de panel solar).

    Fuente de energía renovable: La energía solar es completamente renovable. Los avances tecnológicos modernos y el desarrollo de paneles de energía solar cada vez más hacen posible que el sol y su poder sean aprovechados y utilizados en todo el mundo. Ya que el sol es la principal fuente de energía, el suministro es esencialmente infinito.

    Bajo costo de mantenimiento: Los paneles solares pueden ayudar tanto a las empresas como a las personas a mantener bajas sus facturas de electricidad. Las fuentes tradicionales de electricidad solo deben usarse durante los momentos en que, durante un período prolongado, no sale el sol, o durante los meses en los que las horas de luz solar disponible están restringidas.

    Reducción de carbono: La energía solar es una fuente de energía limpia, por lo que usarla contribuye a que el planeta Tierra logre sus objetivos de reducción de carbono, un paso vital para ayudar a combatir el cambio climático. Lo que también significará que se está ayudando a proteger los hábitats, las comunidades y las economías de la vida silvestre que están amenazadas por un clima más cálido.

    Desventajas de la energía solar

    Requisitos de espacio: Se debe tener en cuenta que un sistema de energía solar ocupa mucho espacio, dependiendo de la cantidad de energía que esté tratando de producir. El objetivo es recolectar la mayor cantidad de luz solar posible, y eso generalmente requiere una gran cantidad de paneles. En la mayoría de los casos, la mejor opción es instalar paneles solares en un techo, o incluso en un jardín. Si no, incluso se puede optar por instalar menos para satisfacer algunas de sus necesidades energéticas.

    Alto costo inicial: El costo sigue siendo una consideración muy importante cuando se trata de energía solar. Si bien los costos de mantenimiento suelen ser mínimos, la instalación inicial puede requerir una gran inversión. Para comprar un sistema de energía solar, se deben pagar los paneles, una cantidad sustancial de baterías y cableado para luego pagar más por todos los componentes que se instalarán.

    Dependencia del clima: Los sistemas solares fotovoltaicos alcanzan la máxima eficiencia cuando hace sol. Los paneles solares dependen de la luz solar para recolectar energía solar de manera efectiva. Entonces, aunque los sistemas solares fotovoltaicos seguirán generando electricidad en los días nublados, obtendrá los máximos beneficios en los días de pleno sol. Es decir, los paneles solares dependen de la luz solar para recolectar energía solar de manera efectiva.

    Asociado con la contaminación: Aunque la contaminación relacionada con los sistemas de energía solar es mucho menor en comparación con otras fuentes de energía, la energía solar puede asociarse con la contaminación. El transporte y la instalación de sistemas solares se han asociado con la emisión de gases de efecto invernadero. También existen algunos materiales tóxicos y productos peligrosos que se utilizan durante el proceso de fabricación de los sistemas solares fotovoltaicos, que pueden afectar indirectamente al medio ambiente.

    Uso de la energía solar

    Entendiendo ahora que el sol crea dos tipos principales de energía, luz y calor, que se pueden aprovechar para muchas actividades que van desde la fotosíntesis en las plantas hasta la generación de electricidad con células fotovoltaicas. Con tantos dispositivos y tecnologías diferentes que podrían aprovechar la energía solar en la era moderna, muchos se preguntan "¿cómo se usa la energía solar?". Existen muchos usos y beneficios comunes de la energía solar.

    Una práctica innovadora para hacer un uso eficaz de la luz solar es el transporte alimentado por energía fotovoltaica. Los ferrocarriles, el metro, los autobuses, los aviones, los automóviles e incluso las carreteras pueden funcionar con energía solar, y el tránsito solar se está convirtiendo en una oferta popular en el sector de las energías renovables. Con estos avances y más, no hay duda de que la energía solar es el sector del transporte transformador en todo el mundo.

    Alimentar la electrónica de consumo se ha convertido en un uso común de la energía solar en el mundo actual: los cargadores de energía solar pueden cargar cualquier cosa, desde un teléfono celular hasta una tableta o un lector electrónico. Incluso hay linternas  que funcionan con energía solar que se pueden cargar al exponerlas a la luz solar. A medida que el mundo se aleja de los combustibles fósiles y busca fuentes renovables para la electrónica diaria, no hay duda de que las masas seguirán adoptando la energía solar para cualquier producto.

    Una de las formas más fáciles de mejorar la eficiencia del hogar es agregar iluminación solar al aire libre a su propiedad. A diferencia de las luces exteriores tradicionales, la iluminación solar no requiere una configuración complicada ya que las luces son inalámbricas y aprovechan la luz solar durante el día para evitar la necesidad de electricidad suministrada por la red durante la noche.

    Por otro lado, muchos propietarios desconocen que los calentadores de agua solares y los calentadores solares de espacio  son una forma eficaz de calentar la casa sin hacer la mayor inversión de instalar paneles solares. Los calentadores solares de espacio aprovechan la luz solar y la convierten en energía térmica con el uso de líquido o aire como medio, mientras que los calentadores solares de agua utilizan el agua como método de transferencia térmica.

    En conclusión, la energía solar, se puede usar directamente para calentar e iluminar hogares y negocios, para generar electricidad, para enfriar o calentar alimentos con energía solar y una variedad de otros usos comerciales e industriales. Y dada la creciente preocupación por el cambio climático, la generación de electricidad solar representa una alternativa limpia, sin contaminación del aire ni del agua, sin riesgos de desbalances de precios de la electricidad y sin amenazas a nuestra salud pública.

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