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Seufert García Jasmín. Ing. Química. ITM, 2014.
INVESTIGACIÓN: FORMAS ALTERNATIVAS PARA APROVECHAR LA
ENERGÍA SOLAR.
El sol es una fuente de energía primaria de la Tierra cuya transformación por todos los organismos
vivientes da lugar a toda una cadena que alimenta el ciclo de la vida del planeta. Igual que la
energía solar se aprovecha de muy diversas formas por todos los residentes de la Tierra, el ser
humano ha desarrollado distintos ingenios para convertir la radiación solar en algún tipo de recurso
necesario.
La radiación solar es también una mezcla en la que hay dos
componentes que apreciamos a simple vista. La luz del día y el calor
que sentimos cuando nos ponemos directamente al Sol. Al igual que
nadie usa las bombillas para calentar la casa o las lámparas de
rayos UVA para iluminar las casas, los equipos que hemos
desarrollado para aprovechar el Sol, sirven solo cuando utilizan la
parte de la radiación solar con la que funcionan bien. Si es una sorpresa
ver la cantidad de posibilidades que existen para aprovechar las energías
renovables, aún es mayor descubrir todo lo que podemos hacer convirtiendo la radiación solar.
1. Electricidad.
Los paneles fotovoltaicos son los más conocidos para
conseguir energía solar. Se basan en células fotoeléctricas
que transforman los rayos solares en electricidad en forma
de corriente continua. Estas placas pueden ser fijas, las
típicas de los tejados, o dinámicas, gracias a los seguidores
solares. Mientras les dé el Sol, producirán electricidad de
por vida.
2. Térmico.
La energía solar térmica se puede aprovechar como calefacción, para calentar el agua en
viviendas, piscinas, para cocer alimentos o secar productos. Además de los sistemas domésticos, se
utiliza en grandes plantas termosolares,
Seufert García Jasmín. Ing. Química. ITM, 2014.
2.1. Producción de Agua Caliente.
La mayoría del agua caliente que se usa en las casas se podría producir gracias al Sol. El equipo
que lo consigue se llama captador solar (colector solar). No es más que
una chapa de metal de color negro dentro de una caja aislada por todos
lados menos por el que se pone mirando al Sol que es de cristal. Siempre
que le dé el Sol, esa chapa se pondrá muy caliente y si hacemos pasar
agua en contacto con la chapa, el agua se calentará. Los colectores llevan
un depósito de acumulación de agua y algún sistema que mueve el agua
desde el colector hasta el depósito. Cuando la ocupamos, sacamos el agua caliente que se ha ido
almacenando en ese depósito y no necesitamos ningún otro tipo de energía.
2.2. Calefacción en viviendas.
Se dice que un sistema de calefacción es activo cuando usa equipos como
colectores solares para recoger la energía solar que llega del tejado de la
casa y bombas o ventiladores para traspasar ese calor al interior de la casa.
La calefacción usa el mismo tipo de colector solar que el del agua caliente,
sólo que en más cantidad. Los colectores hacen las veces de la caldera de la
calefacción que calienta el agua que pasa por los radiadores.
Los sistemas de calefacción que mejor se llevan con el agua
caliente de los paneles solares con los de aire o los de suelo radiante. Los primeros son muy
parecidos a la calefacción de un coche y los segundos son diseños modernos que convierten el
suelo de toda la casa en un gran radiador de calor que a diferencia de los tradicionales de la
pared, se pone a muy poca temperatura.
3. Producción de vapor.
Evaporar agua sólo se consigue aportando mucha energía y los
únicos sistemas solares que lo consiguen son los llamados colectores de
concentración. Aunque se construyan de diversas formas, todos utilizan
la misma idea de la lupa. La radiación solar que llega a la lupa se
concentra en un punto pequeño que es donde alcanza tanta temperatura
como para quemar un papel. En vez de cristales transparentes, los colectores de concentración usan
espejos y consiguen concentrar en un punto pequeño tanta energía como para que se pueda calentar
agua u otro fluido por encima de los 100°C. Mientras los colectores solares normales están fijos,
estos tienen que estar siguiendo al sol pero a cambio de esta complicación, consiguen producir
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vapor para muchas de las aplicaciones industriales e incluso para generar electricidad como lo
hacen las centrales solares. Estas instalaciones funcionan incluso de noche, ya que parte del calor se
almacena en aceite o sal derretida. Este sistema también se
puede utilizar a pequeña escala: la micro-CSP. Su diseño es
mucho más sencillo y de dimensiones más reducidas y se
puede instalar en el tejado de un gran edificio, fábricas o
centros comerciales.
La tecnología fotovoltaica de concentración (CPV) se
basa en células solares con materiales más eficientes que el
silicio convencional. Al ser más caros, se instalan células muy pequeñas y espejos, lentes, prismas,
etc., que concentran los rayos solares sobre las células para ampliar su potencia. EE.UU., Alemania
y España son los países más avanzados del mundo en éste ámbito.
4. Iluminación natural.
A veces no prestamos atención a esta posibilidad porque estamos tan acostumbrados a ver la luz
que no la consideramos como una fuente de energía. Pero cuando falla, el
día está oscuro o estamos en una habitación que no le llega bien la luz
solar, tenemos que utilizar electricidad. Si nos imaginamos que todas las
veces que estamos en alguna habitación con luz del Sol en vez de luz solar
necesitásemos luz eléctrica, podremos entender la cantidad tan enorme de
energía gratuita que nos llega del Sol y que aprovechamos de forma
inmediata para vivir más confortablemente.
5. Tinta solar.
Diversas empresas y grupos de investigación trabajan en el desarrollo de
la “tinta solar”. Utilizan nuevos materiales, basados en la nanotecnología, que
pueden pintarse o imprimirse en superficies y que convierten los rayos solares
en electricidad. Los consumidores podrían pintar sus techos, paredes o
ventanas y generar su propia energía eléctrica.
6. Deshidratadores/Secadores Solares.
Un deshidratador es un dispositivo que remueve la humedad de los alimentos para ayudar a su
preservación por períodos prolongados. Consisten esencialmente en un elemento de calor, un
ventilador y conductos que permiten la circulación del aire. Las deshidratadoras solares son un
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medio efectivo y eficiente en materia de costos para
conservar los alimentos. Hay una gran variedad de
diseños de deshidratadoras o secadoras solares,
desde modelos caseros del tipo hazlo-tu-mismo,
hasta secadores solares de gran capacidad y
eficiencia, adecuadas para usos industriales o
comerciales. Un secador o deshidratador solar con
un diseño adecuado puede alcanzar una gran eficiencia en el aprovechamiento de la energía solar, y
en unos pocos años más se traducirá en un ahorro considerable en el costo de energéticos.
Costos, Materiales, Ventajas y Desventajas:
El costo de instalar y generar tu propia energía en México ha disminuido
considerablemente, hemos llegado a un punto donde es más barato generar electricidad por vías
fotovoltaicas que comprarla de la CFE. En México y alrededor del mundo el precio de la
electricidad se ha disparado y seguirá subiendo paralelamente al precio del petróleo. Con un sistema
fotovoltaico usted “congelara” el precio de la electricidad que usted consume por lo largo de la vida
útil del sistema fotovoltaico (40 años).
¿Qué significa todo esto? Que actualmente nos
encontramos en un punto en que la inversión en un solo
panel solar en México tiene un retorno de inversión más
rápido que nunca. La República Mexicana es
considerada uno de los países con mayor futuro en el
ámbito de la energía solar fotovoltaica según la
Asociación Europea de energía solar FV, debido a su alta
irradiación solar (5.2 kWh/m2). México recibe altos
niveles de irradiación solar en la gran mayoría de su
territorio. Ahora es posible celebrar un contrato de interconexión con la CFE que permite a los
usuarios generar su propia energía eléctrica y recibir una bonificación por el superávit producido.
Estos avances normativos, de ley, y geográficos convierten a México en uno de los mejores lugares
en el mundo para instalar sistemas solares fotovoltaicos.
La tinta solar sería más barata y ecológica, según sus impulsores. Las actuales placas solares se
basan en un proceso de fabricación bastante caro y unas elevadas temperaturas que requieren unas
cantidades importantes de energía. Al final de su vida útil, las placas se tienen que reciclar de
manera adecuada porque pueden ser muy contaminantes. Esta tinta se basa en un material
Seufert García Jasmín. Ing. Química. ITM, 2014.
semiconductor denominado CIGS (acrónimo en inglés de cobre, indio, galio y selenio), que tiene
unas nanopartículas diez mil veces más pequeñas que el diámetro de un pelo humano. No obstante,
los laboratorios aún experimentan con diversos materiales para dar con el más competitivo.
Ventajas:
Es una provisión ilimitada de energía, y es renovable.
Es una excelente fuente de energía alternativa porque no hay contaminación al usarse.
El único costo asociado al uso de la energía solar es el costo de fabricación de los
componentes e instalación. Tras la inversión inicial no hay costos adicionales asociados a
su uso.
Opera con sistemas silenciosos, no hay contaminación por ruido.
Desventajas:
Los grandes proyectos de energía solar a escala comercial pueden requerir grandes
cantidades de tierra.
Los costos iniciales de instalación de un sistema de energía solar pueden ser altos
comparados con otras alternativas.
Fuentes de Información:
- http://www.solarizate.org/pdf/castellano/fichasalumnos/FICHA4.pdf
- http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2012/02/23/207112.php
- http://www.geckologic-mex.com/energia_solar/
- http://www.energiasolar.mx/ventajas/ventajas-y-desventajas-energia-solar.html
- http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2010/11/04/196893.php
