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Energía solar
Desde que el mundo es mundo, no somos nada sin la energía del sol. Todo lo que vive a nuestro alrededor lo hace gracias la energía del sol. Y casi todas las demás fuentes de energía (la eólica, la biomasa, los combustibles fósiles...), no son más que energía solar transformada.
La energía solar procede de la fusión nuclear que se da en el centro del sol, y nos llega en forma de radiación, de rayos solares. La energía solar se conoce de antiguo. En 212 a.c., Arquímedes se valió de la energía del sol para proteger la ciudad de Siracusa de los romanos. Mediante varios espejos concentró los rayos solares y dio fuego a los barcos romanos que estaban en el puerto.
Véanse las indicaciones
sobre la
energía solar en
el aula didáctica del EVE.
Siguiendo los pasos de Arquímedes, a lo largo de los siglos hemos ido inventando cantidad de aparatos para aprovechar la energía del sol, aunque hasta hace muy poco apenas ha sido aprovechada.
Energía solar térmica
Al diseñar edificios, para empezar, podemos considerar la calefacción solar y la iluminación solar pasiva; por ejemplo, disponiendo ventanales en las fachadas orientadas al sur, o utilizando materiales capaces de absorber el calor del sol y liberarlo poco a poco. De esta manera podemos ahorrar mucha energía, dependiendo de la situación y del edificio.
También puede aprovecharse la energía térmica del sol para calentar directamente agua o alimentos. Es muy sencillo construir un horno solar. Basta para ello una taza hecha de algún material aislante, que tenga una cubierta transparente a los rayos solares. En los días soleados, los rayos solares penetran directamente en la taza y quedan 'atrapados' en ella, y, con el tiempo, el alimento que haya en su interior se cocerá.
Pero a veces conviene acumular esa energía solar térmica (la energía calorífica del sol). Lo más sencillo para ello es calentar agua o algún otro líquido. Por ejemplo, podemos colocar una caja rectangular delgada, con tapa transparente, sobre el tejado, orientada al sol. En el interior de dicha caja o colector dispondremos un tubo en zig-zag, dentro del cual haremos circular el líquido que queremos calentar. Los rayos solares calentarán el agua que circula por el tubo, agua que guardaremos en un depósito. Luego podremos utilizar esa agua caliente como tal, directamente, o bien para la calefacción.
Pues, aunque esa agua calentada en el tejado no esté a la temperatura que nosotros queremos, necesitaremos consumir menos energía por otros sistemas para calentarla hasta la temperatura deseada.
Y no sólo eso. Cuando se evapora agua, el aire circundante se enfría; así, también podemos utilizar la energía solar térmica para enfriar el aire de alrededor.
Energía solar para generar electricidad
Como ya sabes, en la mayoría de los sistemas para generar electricidad, hay que hacer girar el eje de un generador eléctrico. En el caso de la energía solar, se desvían los rayos solares a un punto concreto mediante espejos. Allí, la elevada temperatura calienta y evapora el agua. Será el vapor de agua el que accione la turbina, y ésta, a su vez, el eje del generador.
Esta manera de generar electricidad a partir de energía solar es la forma más barata de construir grandes centrales. La usan especialmente en Estados Unidos, y obtienen así la mitad de la electricidad de origen solar del mundo.
Pero también disponemos de otra forma de obtenerla: mediante células fotovoltaicas.
¿Has visto alguna vez esas calculadoras que funcionan sin pilas? ¿Te has fijado en ese recuadro con aspecto de pantalla, en la parte superior? Pues ésas son las células fotovoltaicas. Esas delgadas placas de material semiconductor convierten directamente la energía radiante del sol en electricidad. La energía solar calienta el semiconductor, cuyos electrones libera, y produce un potencial eléctrico. Uniendo un número determinado de pequeñas células obtenemos una placa fotovoltaica.
Las placas fotovoltaicas actuales pueden alcanzar una eficiencia del 30%, pero habitualmente se usan placas solares de una eficiencia entre el 10% y el 15%. Es decir, las placas fotovoltaicas son capaces de convertir en energía entre el 10% y el 15% de la energía solar que incide en ellas.
Sin embargo, la industria de los semiconductores no está orientada actualmente a la producción de células fotovoltaicas, y dado que la producción es limitada, el precio de las placas solares es bastante alto. Se está investigando la manera de producir estas células de una forma más eficiente y económica.
Pero, por otro lado, la energía solar fotovoltaica no tiene rival cuando se trata de generar algunos kWh en lugares apartados a los que no llega la red de distribución. ¿Te has fijado en que, a menudo, los teléfonos de emergencia de las autopistas o los expendedores de OTA de ciertas localidades tienen placas solares? Por no decir la extraordinaria utilidad que tienen para boyas oceánicas o satélites y naves espaciales.
Ventajas y desventajas
La energía solar está experimentando un gran auge últimamente. En España, la instalación de placas fotovoltaicas se duplicó de 2004 a 2005, subvenciones mediante.
Es una energía limpia y silenciosa; inagotable y renovable.
Aún es muy pequeño el peso de la energía solar en el conjunto de la generación mundial de energía. Resulta muy difícil ofrecer datos exactos, ya que, habitualmente, se trata fundamentalmente de instalaciones pequeñas y desperdigadas. Pero en los países industrializados representa alrededor del 0,01% del total de la electricidad generada.
Los usos más interesantes para la energía solar se ubican en las áreas rurales y en pequeñas necesidades de producción.
Pronto se abrirán instalaciones donde se producirá silicio específicamente destinado a células solares. Así las cosas, se prevé que los precios bajarán para finales de la década, y tenemos grandes esperanzas depositadas en la energía solar.
En cuanto a la energía solar térmica, resulta muy eficiente en países situados a latitudes inferiores a 45 º, tanto al N como al S. (véase el mapa de distribución de la radiación solar en el mundo).
Pero aún así, las posibilidades de aprovechar la energía solar térmica varían mucho en función de la situación o de la estación del año. Incluso a lo largo del día cambian: a mediodía recibimos una intensidad máxima, que va debilitándose al atardecer y desaparece durante la noche.
Por eso, si queremos utilizar energía solar durante la noche, primero debemos acumular la energía generada durante el día, usando acumuladores. Dado que éstos contienen sustancias químicas muy tóxicas, son potencialmente perjudiciales para el medio ambiente, y deben manejarse y reciclarse cuidadosamente.
