Energía Solar: térmica y fotovoltáica

Aparece, junto con la eólica, como uno de los grandes descubrimientos como energía alternativa a la sobre-explotada de aprovechamiento de los fósiles como combustibles preferentes.

El Sol es una estrella brillante que irradia calor y luz en condiciones que habilitan la vida tal y como la conocemos en el Planeta, donde se han equilibrado seres en función de las condiciones originales de la estrella y la distancia y movimientos relativos de La Tierra respecto a ella. En términos relativos se trata de lo que en la mayoría de los foros se denomina Energía Renovable, razonamiento en el que se alude, sin duda, a la dependencia actual dle Sol del conjunto del Planeta.

Técnicamente una estrella tiene una determinada 'vida', dado que desde su creación se va 'apagando' paulatinamente, aunque el proceso en la escala humana se acerque al infinito conceptual. Por eso, si bien puede aceptarse la Energía Solar como relativamente renovable, no lo es. Se va agotando. Nos interesa este concepto en particular por la transmisión del erróneo sentido de 'infinito' que se asocia al adjetivo 'renovable' cuando se habla de energía.

Aprovechamiento

A su llegada a la superficie terrestre la irradación solar es captada, acumulada, transformada y posteriormente distribuida para el consumo humano por diversos métodos, cada uno de los cuales genera una planificación diferente con un tipo de Proyecto definido técnicamente. Son, según su aprovechamiento final:

  • Térmica
  • Eléctrica

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA

Se recepciona la energía del sol, se acumula y distribuye hasta los puntos de consumo con destino a: calefacción, refrigeración, ventilación, agua caliente, cocinas solares, tratamiento de aguas, etcétera. Lo más destacable de este tipo de aprovechamiento es el uso de sistemas pasivos que, en ocasiones, imitan a la propia naturaleza.

Calefacción, refrigeración y ventilación (HVAC)

La termo-regulación que supone la presencia de arbolado sobre la capa de suelo en La Tierra es el mejor ejemplo y de él derivan muchos de los mejores sistemas pasivos de sistemas HVAC -Heating, Ventilation & Air Conditioning- (equivalente a nuestros sistemas de calefacción, ventilación y refrigeración). Cuando un pie de hoja caduca pierde su hoja lo hace para que la irradiación solar alcance el suelo, circunstancia que hasta el momento se había dedicado a evitar con la densidad de follaje adecuada para cada biotopo.

Bien entendida la transformación, los materiales más empleados para los sistemas HVAC son la piedra y el agua, los mejores termorreguladores que pueden deslocalizarse -a diferencia de los vegetales superiores-, también empleamos sistemas y formaciones vegetales. Estos materiales naturales se asocian al cemento para completar los complejos con funciones HVAC. Con estos materiales se constituye la llamada 'masa termal' que pretende reducir las necesidades de sistemas auxiliares para el caso, de manera que se alcance la comodidad ambiental con el máximo ahorro energético.

El concepto técnico de chimenea solar responde a un sistema pasivo de ventilación solar cuya configuración básica es un hueco vertical que conesta el interior y el exterior del edifico. El aumento de la temperatura en la chimenea provoca un ascenso de las partículas en corriente que empuja el aire a través del edificio. Se suelen emplear materiales como el cristal y los materiales de masa térmica antes citados para conseguir un efecto 'invernadero' que mejora la eficacia del sistema.

Agua caliente

En latitudes por debajo de los 40º, el agua puede calentarse hasta los 60 ºC por sistemas solares, pudiendo llegarse hasta un 70% del consumo humano personal y profesional -industrial, agrario,...- total en esas zonas. Son colectores de diseño relativamente sencillo en comparación con otras tecnologías y usos. Existen:

  • Colectores de tubo de vacío, habitual para agua caliente doméstica.
  • Colectores planos de cristal, habitual para agua caliente doméstica.
  • Colectores planos de plástico, de uso generalizado en piscinas.

Tratamiento de Aguas- Desaladoras. 

La irradiación solar puede emplearse para la destilación orientada hacia la conversión de agua no potable por su contenido en sales -en general agua marina- en apta para el consumo humano, preferente sobre cualquier otro uso por legislación en España.

Es tal la novedad del invento que la Alquimia Árabe ya lo utilizaba en periodos del siglo XVI, si bien la que se cree primera planta moderna aparece en la ciudad de 'Las salinas' -Chile, 1872-, cuya vida se estimó en 40 años.

Así ideadas las destilerías pueden ser pasivas, híbridas o activas, de menor a mayor coste que compensará en función de las necesidades de cada proyecto.

Con un principio común pero en una técnica más sencilla y que se viene aplicando por recomendación de la OMS -Organización Mundial de la Salud-, cabe destacar por su importancia en el desarrollo de zonas depirmidas con dificultad de acceso al agua potable, el sistema SODIS -desinfección del agua solar-. Una simple botella de PET -polietileno de tereftalato- de manera controlada puede purificar el agua del mar hasta hacerla apta para el consumo humano, en periodos de entre 6 horas (condiciones de máxima exposición) y 2 días (tiempo muy nublado). ´Se estima que más de 2.000.000 de personas emplean este método.

Un uso menos desarrollado pero con una clara potencialidad técnica es el de estabilización de aguas en estanques. Se consigue el tratamiento del agua residual sin elementos químicos externos ni electricidad, de manera que pueden desarrollarse los vegetales acuáticos que correspondan al biotopo y ejercer su labor ecológica.

Las Cocinas Solares- Solar Kitchen

No se trata de un sistema no muy conocido aunque sí muy útil y curioso para los no iniciados. Las cocinas solares se usan para:

  1. Cocinar
  2. Pasteurizar
  3. Secar

Se clasifican en tres tipos según sus cualidades mecánicas y en función de su complejidad. De más sencilla a más compleja:

Cocinas de Caja. La primera data de 1767. Se trata de un contenedor independiente con una tapa transparente. Puede alcanzar los 100-130 ºC y ser utilizada en condiciones de exposición media de sol.

Cocinas de Paneles. Con un uso similar a la anterior porque alcanza temperaturas similares, difiere de aquella en que ésta tiene un panel reflector que va orientando los haces de luz hacia el contenedor.

Cocinas de Reflectores. Es la más compleja. Para alcanzar los más de 300 ºC que puede proporcionar utiliza un sistema parabólico de disposición de los reflectores y además requiere la luz directa del sol y un sistema mecánico con detectores que los reoriente en cada momento a la zona de captación de los haces.

Otros avances se desarrollan sobre el último tipo descrito, por ejemplo con seguimientos polares, que guían a los reflectores.

ENERGÍA SOLAR ELÉCTRICA 

La transformación de la energía del sol en electricidad, previa acumulación para su distribución a los puntos finales de consumo eléctrico designados se consigue, métodos experimentales excluidos, mediante:

Celdas fotovoltáicas, generalemente contenidas en paneles de la misma calificación. El primero de estos acumuladores data 1880. La popularización de su precio, que supuso la consideración como alternativa práctica, deriva de la crisis del Petóleo de 1973, habiéndose limitado su importante uso en las décadas anteriores a proyectos relacionados con los satélites internacionales. En las década de los 70 a los 90 del siglo pasado (XX) la valoración económica pasó de 100 €/vatio (1971) a 7 €/vatio (1985). Es la Enegía Solar Fotovoltáica. Usted puede escoger entre paneles fijos o móviles para su instalación.

Concentración de irradiación: con estos sistemas se reorientan las iradiaciones para concentrarlas en un punto y más tarde ser aprovechada su energía. Los primeros usos de este estilo se describen ya en la Antigua China con juegos de espejos. En la actualidad, con principios similares y tecnologías mucho más desarrolladas que entonces, se distingue entre las torres -utiliza un vector de reflectores seguidores que orientan la luz para concentrarla en un receptor central en la zona superior de una torre-, los discos parabólicos (DP)-dispositivo autónomo que concentra la luz en un receptor centrado en el punto de enfoque de los reflectores- y colectores cilindro-parabólicos (CSP) -reflector parabólico lineal sobre un eje que concentra la luz en un receptor posicionado a lo largo de una línea de enfoque de los reflectores-.

 

 

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