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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