SOLAR, UN SOL DE ENERGÍA
GUÍA BÁSICA DE LA ENERGÍA SOLAR
El sol nos envía energía en forma de luz y calor. A partir de la
luz se obtiene electricidad por medio del aprovechamiento del
efecto fotoeléctrico de algunos materiales de semiconductores,
como el silicio. Esta es la llamada energía solar fotovoltaica.
Otro método es la utilización de reacciones fotoquímicas para
convertir la luz en electricidad. Por otro lado, se encuentra el
aprovechamiento del calor del sol para producir energía solar
térmica, utilizada para producir agua caliente sanitaria, el
calentamiento de fluidos térmicos o el calentamiento de piscinas.
En este campo la investigación ha sido abundante y se ha dirigido
principalmente hacia el desarrollo de baterías que acumulen la
energía recogida.
Los paneles suelen colocarse en terrazas, tejados, patios,
fachadas y balcones. El único requisito es evitar que les dé
sombra procedente de otros edificios o de árboles. La orientación
ideal de los paneles es hacia el sur.
Los módulos pueden colocarse en casi todos los edificios, si bien
es mucho más fácil su instalación en los nuevos edificios
preparados para ello. En comunidades de vecinos la instalación se
puede hacer para toda la comunidad o para uno de los propietarios,
con el consentimiento del resto.
Para disponer de electricidad solar fotovoltaica es necesario
contar con un generador fotovoltaico, que consiste en un conjunto
de módulos conectados entre ellos con cableado. Es necesario
también tener un inversor que convierta la corriente continua en
alterna a 220 voltios. En los sistemas sin conexión a la red es
necesario contar con baterías para acumular la energía.
En torno a la energía solar surge la duda de lo que ocurre los
días en que no hace sol. Las instalaciones de energía solar
funcionan todo el año, mientras llegue radiación solar, si bien es
en verano cuando se genera más electricidad debido a la mayor
duración del tiempo soleado y a su mayor intensidad. En los días
nublados también se produce electricidad, aunque el rendimiento
disminuye proporcionalmente a la reducción de la intensidad de la
radicación.
En Tabernas, Almería, existe una
plataforma solar que funciona desde los años 80 y donde se
vienen desarrollando numerosos proyectos de investigación y
desarrollo de estos recursos. Foto: J. E. GÓMEZ.
Panel
de seguimiento solar en la Central Solar de Tabernas
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
La energía del sol se recoge en
paneles solares y se convierte en
electricidad
Esta forma de obtención de energía se basa en la aplicación del
efecto fotovoltaico
que se
produce al incidir la luz sobre unos materiales semiconductores,
generándose un flujo de electrones en el interior del material, y
en condiciones adecuadas, una diferencia de potencial que puede
ser aprovechada con múltiples aplicaciones como la de la
electricidad, tanto doméstica como en servicios públicos. Es
especialmente importante para aquellos lugares aislados, granjas o
caseríos. También se puede aplicar en agricultura y ganadería, no
solo en electrificación sino tambien en sistemas de bombeo de
aguas, de riego, depuración...etc Las celulas solares se usan
tambíen en calculadoras, relojes o juguetes. En señalización y
comunicaciones pueden desarrollar un papel muy importante, tanto
en navegación aerea como marítima, asi como de carreteras y
ferrocarriles, en repetidores de radio y tv, telefonía móvil,
satélites artificiales o en aplicaciones especiales como
oxigenación de aguas y vehiculos electricos.
Se denomina energía solar fotovoltaica a una forma de obtención de
energía eléctrica a través de paneles fotovoltaicos. Los paneles,
módulos o colectores fotovoltaicos están formados por dispositivos
semiconductores tipo diodo que, al recibir radiación solar, se
excitan y provocan saltos electrónicos, generando una pequeña
diferencia de potencial en sus extremos. El acoplamiento en serie
de varios de estos fotodiodos permite la obtención de voltajes
mayores en configuraciones muy sencillas y aptas para alimentar
pequeños dispositivos electrónicos.
A mayor escala, la corriente eléctrica continua que proporcionan
los paneles fotovoltaicos se puede transformar en corriente
alterna e inyectar en la red eléctrica, operación sujeta a
subvenciones para una mayor viabilidad.
El proceso, simplificado, sería el siguiente: Se genera la energía
a bajas tensiones (380-800 V) y en corriente continua. Se
transforma con un inversor en corriente alterna. Mediante un
centro de transformación se eleva a Media tensión (15 ó 25 kV) y
se inyecta en las redes de transporte de la compañía.
En entornos aislados, donde se requiere poca potencia eléctrica y
el acceso a la red es difícil, como estaciones meteorológicas o
repetidores de comunicaciones, se emplean las placas fotovoltaicas
como alternativa económicamente viable. Para comprender la
importancia de esta posibilidad, conviene tener en cuenta que
aproximadamente una cuarta parte de la población mundial no tiene
acceso a la energía eléctrica.
Foto: J. E. GÓMEZ
ENERGÍA SOLAR TÉRMICA
Se trata de recoger la energía del sol a través de paneles solares
y convertirla en calor.
Planta termosolar de Aldeire, Granada
El calor recogido en los colectores puede destinarse a satisfacer
numerosas necesidades. Por ejemplo, se puede obtener agua caliente
para consumo doméstico o industrial, o bien para dar calefacción a
hogares, hoteles, colegios o fábricas. También, se podra conseguir
refrigeración durante las épocas cálidas.En agricultura se pueden
conseguir otro tipo de aplicaciones como invernaderos solares que
favorecieran las mejoras de las cosechas en calidad y cantidad,
los secaderos agrícolas que consumen mucha menos energía si se
combinan con un sistema solar, y plantas de purificación o
desalinización de aguas sin consumir ningún tipo de combustible.
Solar Térmica
(Fuente: IDAE - Instituto para al Diversificación y Ahorro de
Energía)
El aprovechamiento de la energía del sol, puede conseguirse de dos
maneras: sin mediación de elementos mecánicos; es decir, de forma
pasiva, o con mediación de elementos mecánicos; es decir, de forma
activa.
La energía solar activa, a su vez, puede ser de baja temperatura,
media temperatura y alta temperatura, según la captación sea
directa, de bajo índice de concentración o de alto índice de
concentración.
Las aplicaciones de baja temperatura, realizadas con
colectores planos vidriados, los conocidos como paneles solares,
son las más extendidas comercialmente. Sus aplicaciones de más
interés son:
En edificios. Para conseguir agua caliente sanitaria,
calentamiento de piscinas y calefacción.
En instalaciones industriales. También para la preparación
de agua caliente sanitaria y parcelación de agua para procesos.
En instalaciones agropecuarias. Para la calefacción de los
invernaderos, agua caliente de las piscifactorías, etc.
Refrigeración Solar. En emplazamientos con necesidades de
agua fría o refrigeración, mediante el aprovechamiento de calor en
un proceso de absorción.
El proceso: Un enorme espejo concentrador
Fuente: Protermosolar
Una serie de espejos, dispuestos en estructuras que siguen al sol
en dos ejes (helióstatos) o dispuestos en forma de canales
parabólicos captan y redireccionan la radiación solar. Los rayos
de sol se concentran en una superficie más pequeña (receptor o
tubos absorbedores) para alcanzar temperaturas elevadas. La
relación entre las áreas de la superficie de captación y la de
absorción mide
la capacidad de concentración óptica.
La energía solar termoeléctrica (termosolar) y la fotovoltaica
suelen confundirse en el lenguaje común, ya que ambas
emplean la radiación solar para obtener electricidad.
La energía termosolar capta la energía de los rayos de sol en
forma de energía térmica, por lo que necesita de una conversión
mediante un ciclo termodinámico para obtener electricidad,
mientras que la fotovoltaica convierte directamente la radiación
en energía eléctrica a través de células solares en paneles
fotovoltaicos.
Estos paneles contienen dispositivos semiconductores
convenientemente dopados para producir electricidad. Al recibir
radiación, mediante el llamado efecto fotovoltaico, estas células
generan una pequeña tensión eléctrica en sus extremos. Conectadas
varias células en serie en el panel generan electricidad en
corriente continua a una tensión del orden de 13 voltios. Después,
un inversor convierte
la corriente continua en corriente alterna, y por último un
transformador eleva la electricidad a media tensión para
incorporarla a la red.
En resumen, las centrales termoeléctricas basan su generación de
electricidad en la energía captada en forma térmica de los rayos
del sol concentrados mientras que las fotovoltaicas aprovechan un
efecto físico en los materiales para convertir la radiación solar
en energía eléctrica directamente. Esto implica una gran
diferencia entre las dos formas de generación ya que, mientras que
la fotovoltaica es de consumo directo y su almacenamiento es caro
y difícil, la energía termosolar permite el almacenamiento y
la hibridación y aporta estabilidad inercial a la red gracias a
sus turbinas
y alternador rotatorios. Esto la convierte en una fuente de
energía fácil de gestionar y adaptable a las variaciones tanto de
la radiación como de la demanda energética.
Ventajas de la energía termosolar:
No contaminante: La energía termosolar utiliza un recurso
inagotable y no contaminante, lo que ayuda a mitigar los efectos
del cambio climático.
Gran Potencial: El sol es el recurso renovable más
abundante sobre la tierra. España es un país con grandes
posibilidades en su mitad sur. Otras regiones del mundo tienen un
nivel de radiación directa hasta un 30% más elevado que en nuestro
país por lo que la oportunidad de instalación de centrales solares
termoeléctricas es todavía más evidente.
Aporte inercial a la red: Las centrales solares
termoeléctricas tienen la misma interfase con la red que las
centrales térmicas, con un conjunto de turbina de vapor y
alternador que proporciona una estabilidad a la red que otras
tecnologías renovables no pueden aportar.
Gestionabilidad: Las centrales solares termoeléctricas,
gracias a sus sistemas de almacenamiento térmico y/o de su
capacidad de ser hibridadas con otras fuentes como biomasa o gas
natural, pueden seguir la curva de demanda incluso cuando no haya
radiación solar. Son además más fácilmente programables y tienen
menos desvíos que otras tecnologías renovables.
“La energía termosolar es fácilmente gestionable: puede
almacernarse durante varias horas y utilizarse para seguir a la
demanda eléctrica”
Capacidad de almacenamiento: A diferencia de otras
renovables, la tecnología termosolar permite almacenar la energía
térmica captada en el campo solar para poder ser convertida en
electricidad cuando se desee, ya sea en periodos nublados o para
atender necesidades de demanda a partir de la puesta del sol. Los
sistemas de almacenamiento pueden diseñarse en el rango de horas
que se
determine teniendo que ampliar el campo solar
correspondientemente.
Liderazgo español: El liderazgo español en el desarrollo
termosolar convierte a las empresas españolas en las mejores
candidatas para liderar la expansión internacional de esta
tecnología, y algunas ya son adjudicatarias de varios proyectos de
generación termosolar en Estados Unidos o en el Norte de África y
esperamos que en breve también en Oriente Medio y Australia.
Accesibilidad: Los países con menor desarrollo energético y
económico disponen por lo general de un gran recurso solar. La
tecnología termosolar supone una gran oportunidad para acceder a
la electricidad en zonas aisladas o para países en vías de
desarrollo.
Generación de empleo: Las centrales de energía
termosolar son las que más empleos generan desde su fabricación
hasta su puesta en marcha. Cada planta de 50 MW ha empleado
durante todas sus fases (desde el diseño, fabricación de
componentes e instalación) un promedio de 5000 puestos de
trabajo-equivalentes-año directos y otros tantos indirectos.
Además las plantas de 50MW que están siendo construidas en España
emplean a unas 500 personas por planta en el lugar de
emplazamiento durante los dos años que dura su construcción. Una
vez en operación requieren una plantilla indefinida de 50 empleos
por planta
Reducción de costes: Los avances tecnológicos, tanto a
nivel de componentes como de sistemas, permitirán reducir los
costes de producción. Amplio margen de mejora: Aunque lleva
desarrollándose desde finales de los 70, la tecnología
termosolar ha entrado recientemente en su fase de despegue
comercial y tiene por delante un enorme potencial de mejora,
apoyándose en importantes esfuerzos inversores y estrategias de
I+D.
PROTERMOSOLAR
Protermosolar es la asociación que representa al sector español de
la industria solar termoeléctrica y está integrada actualmente por
93 miembros. Se constituyó en junio de 2004 para defender los
intereses de la industria termosolar española. Desde entonces
colabora activamente con el Gobierno y con la Unión Europea para
promover el desarrollo de la tecnología termosolar y cooperar en
la
instauración de un sistema energético sostenible frente al cambio
climático.
Protermosolar es miembro fundador y Vicepresidente de la
Asociación de la industria termosolar Europea ESTELA
www.protermosolar.com
Energía Solar Termoeléctrica
La energía solar termoeléctrica se clasifica en sistemas de media
temperatura y sistemas de alta temperatura. Las centrales de media
temperatura más desarrolladas actualmente corresponden a centrales
con colectores cilindroparabólicos. Los aprovechamientos de alta
temperatura se realizan mediante centrales de torre y centrales de
generadores discoparabólicos.
Centrales de Colectores Cilindroparabólicos (Media
Temperatura). Están formadas por colectores de espejo que
reflejan la radiación sobre un tubo situado en la línea focal, el
cual contiene el absorbente y el fluido caloportador. El fluido es
calentado hasta 400ºC, con relaciones de concentración solar de
entre 15 y 50, produciendo vapor sobrecalentado que alimenta una
turbina convencional que genera electricidad. Es necesario
disponer de un sistema de seguimiento solar.
Centrales de Torre (Alta Temperatura). Formadas por un
campo de helióstatos que reflejan la radiación sobre un
intercambiador de calor situado en la parte superior de una torre
central. Se alcanzan temperaturas de 600 ºC.
Generadores Solares Disco-Parabólicos (Alta Temperatura).
Consisten en un conjunto de espejos que forman una figura
disco-parabólica en cuyo foco se dispone el receptor solar en el
que se calienta el fluido. El fluido es calentado hasta 750 ºC y
para generar electricidad, actualmente se utilizan motores
Stirling o turbinas Brayton.
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