Energía Solar
La energia solar se perfila como la fuente que sustentara a las generaciones futuras, sin embargo actualmente continua siendo costosa.
En el año de 1954, Bell Laboratories diseño la primera célda solar capaz de transformar la luz en electricidad utilizando un semiconductor de silicona.
La energia solar, es renovable, amigable con el medio ambiente y abundante, lamentablemente se distribuye en un area muy ampia por esta razon es necesario concentrarla para que pueda ser utilizable, por este motivo resulta en la actualidad mas costosa que los combustibles abituales provenintes del petroleo.
Existen dos maneras de transformar la luz solar en energía eléctrica: directamente, mediante la conversión fotovoltaica o indirectamente, mediante la conversión termal, la cual convierte la luz primero en calor y luego en energía eléctrica.
La energía solar puede ser utilizada en el entorno doméstico, el agrícola y en el espacial.
Los uso de la energía solar en los hogares pueden ser la obtencion de agua caliente y calefacción, tambien se puede utilizar en pequeños instrumentos como relojes o calculadoras. En el ramo agrícola, se utilizan ya los invernaderos solares, los secaderos agrícolas y las plantas de purificación o desalinización de agua de mar.
Actualmente se esta trabajando para reducir el costo de los sistemas de energia solar, reduciendo costos de instalacion, articulando leyes que permitan la venta de la energia solar generada como excedente.
En el aspecto ambiental, la generalizacion en el uso de la energia solar tendria grandes beneficios, ya que disminuiria la utilizacion de hidrocarburos, y sus dañinos efectos como lo son la destruccion de la capa de ozono y el calentamiento global.
Fuentes de información sobre energía solar.
Bell Laboratories (en Inglés)
Solar Energy, World Book Online Reference Center. 2004 (en Inglés)
Empresa Censolar (en Español)
Telstar cumple 40 años (en Inglés)
El nublado pasado de la energía solar (en Inglés)
Fuentes de energías renovables (Inglés)Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (Inglés)
Reporte IACD (en Inglés)
La energía Solar
El sol irradia energia a una temperatura de 6000ºC. La distancia entre el sol y la Tierra es de 149490000 kilómetros y la constante solar, la intensidad media de radiación medida fuera de la atmósfera en un plano normal es aproximadamente 1.94 cal/min. cm3.
Radiación que alcanza a la Tierra.
La fuerza de la radiación del sol que llega a la atmosfera de la Tierra disminuye por diversos elementos, como son, la absorción de la radiación, los gases en la atmósfera, como dióxido de carbono, ozono, y otros gases mas, por el vapor de agua, por las partículas de polvo, moléculas y gotas de agua, por reflexión de las nubes y por la inclinación en la que se recibe la radiación es decir no se recibe la misma radiacion en el Ecuador que en la Antartida.
La energía solar total que alcanza la Tierra es muy grande, por ejemplo en Estados Unidos de Norteamerica, se reciben anualmente aproximadamente 1500 veces la demandas de energía total.
Algunas aplicaciones potenciales de la energía solar.
Calentamiento de agua
Generación de energía electrica
Refrigeración
Calefacción domestica
Destilación (desalinizacion)
Fotosíntesis
Hornos solares
Cocinas
Evaporación
Acondicionamiento de aire
Secado
En teoria se ha experimentado con todas las aplicaciones antes mencionadas con exito, pero no se han elaborado planes industriales para las mismas, por el alto costo que implicaria en comparacion con la utilizacion de energia proveniente de hidrocarburos.
Existen estudios donde un sistema de refrigeracion mecánico en el que la compresión se hace por medio de un motor que trabaja con energía solar y en el cual la mecanica de refrigeracion seria de diseño convencional.
La energía solar se usa para calentar un fluido que circula a traves del generador de la unidad de refrigeración.
En los hornos solares se utilizan reflectores parabólicos o lentes diseñados para enfocar la radiación del sol en placas pequeñas para poder aumentar su temperatura de manera eficiente. Se han diseñado hornos solares que pueden alcanzar hasta 3500ºC.
Actualmente se fabrican hornos solares de hasta 3 metros de diámetro con espejos de una sola pieza de aluminio o de otros elementos, y existen aun hornos mas grandes.
El sol produce energia mediante la reaccion nucleare de fusión, esta energia alcanza a la Tierra en la forma de cuantos de energía que se llaman fotones, estos llegan a la atmósfera y propician reacciones en la superficie terrestre.
La intensidad de la radiación emitida por el sol en el borde exterior de la atmósfera, consdireando que la Tierra está a una distancia del Sol estable, se llama constante solar, y su valor medio es unas 2 cal/min/cm2.
Esta cantidad no es constante ya que la intensidad de energía que alcanza la superficie de la Tierra es menor que la constante solar por el efecto de la absorción y a la dispersión de la radiación.
La intensidad de energía que llega del sol en cualquir punto de la Tierra es determinada por del día del año, la hora y la latitud y longitud.
Aprate es muy importante la orientacion de los paneles solares con respecto al sol.
Captacion de la energia solar
Para captar de manera directa la energía solar se necesita utilizar dispositivos como paneles o colectores solares.
La energía, captada se utiliza en procesos térmicos o fotoeléctricos, o fotovoltaicos.
La energia solar se usa en procesos termicos para calentar liquidos o gases que luego trasmitiran calor para generar energia. En el proceso fotovoltaico, la energía solar se transforma en energía eléctrica sin dispositivos mecánicos intermedios.
Usos de la energia solar
Centrales electricas solares
La generación centralizada de electricidad a partir de energía solar utiliza el concepto de receptor central, o de torre de potencia, una serie de matriz de reflectores son situados sobre heliostatos, estos son controlados por medio de computador para reflejar y condensar los rayos del Sol sobre una caldera de agua situada sobre una torre. El vapor que se genera se usa en los ciclos convencionales de generacion de electricidad.
Hornos solares
Los hornos solares son un importante instrumento que puede servir en areas industriales reduciendo considerablemente los contaminantes concentradores de alta temperatura. Estos hornos son ideales para investigaciones e industria.
Procesos de enfriamiento solar
Es posible generar frío mediante el uso de energía solar como fuente calorifica en un ciclo de enfriamiento por absorción.
Uno de los componentes de los sistemas de enfriamiento estandar por absorción, que se llaman comunmente generador, necesita una fuente calorifica intensa de aproximadamente 150ºC.
Electricidad fotovoltaica
Las células solares hechas con silicio, arseniuro de galio en estado cristalino, transforman la radiación en electricidad de forma directa, sin necesidad e mecanismos intermedios.
Usos prácticos de la energía solar
Son dos los sistemas principales para obtener energia: sistemas térmicos y sistemas fotovoltaico.
Estos sistemas se diferencian en sus distintas formas de almacenamiento y, por sus diferentes aplicaciones.
Los sistemas termicos se utilizan en sistemas de calefacción o la obtención de agua caliente, mientras que los sistemas fotovoltaicos transforman la energía solar en electricidad.
Energía mediante agua caliente
En este sistema los paneles absorben el calor del sol, el colector, normalmente plano, transforma el calor en energía térmica, mediante el "efecto invernadero". El calor se almacena manteniendo la temperatura alta del agua que se utilizará cuando sea necesaria.
Sstema fotovoltaico
Este mecanismo puede ser de dos tipos: aislado y conectado a la red. Los aislados están compuestos por generadores fotovoltaicos, que producen la energía a partir de la que reciben del Sol, y acumuladores que la almacenan hasta el momento de su utilización.
Es necesario en ambos sistemas que los rayos incidan perpendicularmente en los paneles. Así, al incidir en la superficie, producen el voltaje que se aprovechará.
Los conectados a la red están integrados por los siguientes elementos:
Placas solares: al capta los rayos del sol, y tiene la funcion de un generador.
Reguladores de carga: previenen que se genere una sobrecarga en los acumuladores.
Acumuladores, los proveedores de la energía que consumimos.
Inversor, que transforma la electricidad acumulada en corriente alterna.
Dos contadores: uno de ellos para contabilizar la energía que se aporta a la red y otro para medir nuestro propio consumo.
