La Energía Solar Ventajas y Desventajas, Tipos, Usos, Caracteristicas

La Energía Solar Ventajas y Desventajas, Tipos, Usos, Caracteristicas

La Energía Solar Ventajas y Desventajas, Tipos, Usos, Caracteristicas
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La energía solar es una fuente de energía renovable y ecológica que se obtiene a través de los rayos solares, con los cuales se puede generar calor y electricidad. Existen varias formas de almacenar y aprovechar los rayos del sol para generar energía,  esto origina que se puedan producir varios tipos de energía;  como por ejemplo la energía solar fotovoltaica y la energía solar termoeléctrica. Además de ser una fuente de energía renovable, también es una fuente de energía limpia; lo que representa una alternativa ecológica para el ambiente.

La cantidad de energía que se recibe sobre la Tierra a través de los rayos solares, es 10 mil veces mayor que la que se consume diario en todo el planeta, siendo un recurso renovable, abundante e inagotable de la naturaleza. Para entender como es el proceso y aprovechamiento de la energía solar debes saber ¿Cómo se produce la energía solar? ¿Qué tipo de energía solar existen? ¿Qué usos tiene este tipo de energía? A continuación encontrarás la respuesta a todas estas interrogantes.

¿Qué es la energía solar?

Energía solar es un tipo de energía renovable y limpia que se obtiene mediante la transformación de la radiación electromagnética que proviene del sol.  Este tipo de energía ha sido aprovechada por la humanidad naturalmente desde tiempos antiguos. Mediante los avances tecnológicos de esta era, es posible recibirla y almacenarla en diferentes colectores térmicos con la finalidad de utilizarla como una fuente de energía alternativa.

El sol emite constantemente energía al espacio, mucha de  esta energía también impacta en la tierra, sin embargo la mayoría es rechazada por la atmósfera y reí radiada al espacio. Aproximadamente unos 1000 W/m2  de energía ingresa a este planeta a través de los rayos solares, el 30% de la energía que ingresa al planeta es absorbido por los océanos y continentes.

Características de la energía solar

La radiación emitida por el sol puede almacenarse y convertirse en energía calórica o eléctrica, esta puede ser utilizada para alimentar hogares industrias y todo tipo de mecanismos que necesite electricidad para su funcionamiento. Algunas de las características que posee la energía solar son las siguientes:

  • Proviene de un recurso natural renovable e inagotable
  • Es un tipo de energía limpia, es decir, no contaminante
  • Evita el calentamiento global
  • Reduce el uso de combustibles fósiles, altamente contaminantes para el ambiente
  • Disminuye las importaciones energéticas
  • Contribuye al desarrollo sostenible de la región
  • Genera Independencia económica y además produce empleo local
  • Es versátil y adaptable a diferentes situaciones

¿Cómo se produce la energía solar?

Las reacciones atómicas que ocurren constantemente en el interior del sol, mediante  la fusión y fisión de una gran cantidad de átomos; produciendo una reacción nuclear natural, es lo que origina la energía solar. Mediante este proceso se producen enormes cantidades de calor y energía que son irradiadas al espacio y a los planetas.

Una vez que esta radiación solar llega a la superficie de este planeta, es filtrada por la atmósfera para luego ser recibida y transformada en energía solar mediante dos tipos de instrumentos; las células fotovoltaicas y los colectores térmicos.

Células fotovoltaicas: Son paneles solares que pueden ser instalados en techos azoteas o grandes extensiones de terreno, los cuales están compuestos por miles de células solares de Silicio, capaces de transformar la radiación solar en energía eléctrica que se puede utilizar en múltiples procesos.

como funciona la energia solar aplicaciones
El sol emite gran cantidad de energía solar.

Colectores térmicos: Son sistemas que se encargan de absorber la energía calórica proveniente de la radiación solar, permitiendo su redistribución con fines aprovechables, como; calefacción, calentadores o incluso generación eléctrica. La energía calórica almacenada en estos colectores térmicos puede utilizarse para hervir agua y hasta movilizar turbinas.

Usos de la energía solar

La energía calórica posee muchas posibilidades de usos prácticos para el mundo de hoy. Poseen una capacidad autónoma de las instalaciones fotovoltaicas, que brindan a granjas y asentamientos, una mejor calidad de vida. Ya que su uso contribuye al funcionamiento de muchos equipos que demandan electricidad y calor. Algunos usos favorables de la energía solar son:

Electricidad

Mediante un panel fotovoltaico puede aprovechar la energía solar para generar electricidad. Esta energía servirá para alimentar el consumo de hogares hoteles o empresas. Además la energía solar generados a través de paneles fotovoltaicos se puede almacenar en baterías o se puede conectar directamente a una red eléctrica.

Agua caliente

En muchos países de Latinoamérica o España, puede utilizarse la energía solar para calentar agua, mediante captadores solares que generan calor.  Para esto,  se usan paneles de energía solar térmica que calientan el agua para luego puede ser distribuida en hogares, hoteles u hospitales, para utilizarse en la ducha, cocina entre otros.

Calefacción y frío solar

Se conoce como frío solar al aire acondicionado ecológico. El uso de este representa un ahorro de hasta un 70% de la energía. Se puede emplear la energía solar para producir aire acondicionado ecológico mediante dos métodos; en el verano se recolecta la energía mediante paneles fotovoltaicos que activan los equipos de frío o mediante colectores solares, que producen energía térmica a baja temperatura, mientras que para el invierno la calefacción también puede ser solar, mediante sistemas solares térmicos que calienta el agua la cual se puede acumular para calefacciones o para piscinas temperadas.

Riego de plantaciones

En muchas plantaciones se utiliza el sistema de riego por goteo para no desperdiciar agua, el uso de bombas solares permite un aprovechamiento óptimo del agua en lugares remotos o necesitados de agua. Existen varias clases de riegos solares; los que se realizan por presión constante ya que no necesitan baterías ni acumulación de agua sino que se alimentan directamente de paneles solares, los de movimiento pivote para grandes fincas, los cuales se alimentan de energía fotovoltaica,  además existen el bombeo solar directo; que no usa baterías sino que en cambio usa paneles solares y riegos completamente automatizados.

Alumbrado de exteriores

Mediante los paneles solares se puede iluminar jardines, caminos y carreteras. Todo esto a través del aprovechamiento de la energía calórica sin la necesidad de utilizar grandes extensiones de tendido eléctrico. Durante el día se puede generar y almacenar la energía y por la noche está se puede utilizar para la iluminación de dichos espacios. Donde cada punto de energía puede tener su propia autonomía con una pequeña placa o puede haber una central que almacene toda energía solar.

Carros solares

Aunque aún no son muy populares, existen grandes fabricantes desarrollando tecnología para producir carros que se muevan impulsados por la energía solar. Además del carro solar, ingenieros de todo el mundo desarrollan otros inventos que sólo funcionen con energía solar, como aviones, computadoras portátiles, duchas o bolsos solares entre otros.

Ventajas y desventajas de la energía solar

Aunque el uso y producción de la energía solar tiene un sinfín de beneficios, en ocasiones también pudieran provocar algunos inconvenientes e irregularidades, bien sea por sus usos o por sus costes.

ventajas y desventajas de la energia solar
El uso de energía solar tiene muchos beneficios.

Ventajas

  • Ecología: La energía solar o calórica no contamina ni requiere de complicados procesos de extracción de materia prima que perjudican el medio ambiente, lo cual la hace muy compatible con la vida y el equilibrio ecológico.
  • Ahorro: Este es un modelo energético de bajo costo, ya que el sol irradia energía gratis a todo el mundo y no requiere compra de materia prima. Sólo se requiere inversión tecnológica y mantenimiento.
  • Seguridad: El uso de la energía solar no representa riesgos para la salud, a diferencia de otros tipos de energías como la energía atómica o fósil. Además este modelo energético es totalmente renovable.

Desventajas

  • Puede ser irregular: La producción de energía solar depende de la cantidad de radiación solar percibida y varía de acuerdo a las estaciones climáticas y a otros fenómenos atmosféricos que puedan impedir su labor o minimizar el flujo energético.
  • Alto coste inicial: Aunque obtener energía de fuente solar es muy económica, los costes de instalación de una planta solar son bastante elevados dado a que requieren una gran cantidad de tecnología.
  • Instalación: Para obtener un alto rendimiento energético a través de la radiación solar, se requieren grandes extensiones de tierra y en muchos casos, esto es muy difícil de conseguir.  Aunque existen zonas desérticas que suelen recibir mucho sol y tener grandes planicies disponibles a la vez están muy apartadas de cualquier poblado, lo cual dificulta la implementación de tecnologías para la obtención de este tipo de energía.

¿Qué tipos de energía solar existen?

Existen diversas técnicas y procedimientos dirigidos a la producción y almacenamiento de la energía calórica.

Energía solar pasiva

Este tipo de energía se logra mediante técnicas dirigidas al aprovechamiento de la radiación solar de forma directa, esto sin transformarlo en otro tipo de energía y así poder usarla de forma inmediata o almacenarla sin la necesidad de poseer sistemas mecánicos, ni requerir de energía externa para ello.

La energía solar pasiva se da mediante sistemas con absorción solar directa e indirecta, que puede ser utilizada para el calentamiento de espacios, sistemas de calentamiento de agua basados en termosifón, cocinas solares, chimeneas solares, para mejorar la ventilación natural entre otros.

Energía solar térmica

También conocida como energía termosolar, utiliza la energía del sol para producir calor que puede emplearse para cocinar alimentos o para la producción de agua caliente destinada al consumo doméstico, ya sea agua caliente sanitaria calefacción o para producir energía mecánica y a partir de ella energía eléctrica. Además este tipo de energía solar puede emplearse para alimentar una máquina de refrigeración por absorción, la cual emplea calor en lugar de electricidad para producir frío, con el que se pueden acondicionar el aire de ciertos lugares.

La energía termosolar utiliza colectores para su almacenamiento, los cuales están clasificados en colectores de baja media y alta temperatura.

  • Colectores de baja temperatura: Utilizan absorbedores metálicos o no metálicos para generar temperaturas menores de 65 °C, la cual puede ser utilizada como calentamiento de piscinas, calentamiento doméstico de agua para baño y todas las actividades industriales en las que el calor requerido no sea mayor de 60 °C, como los procesos de pasteurización, lavado textil, etc.
  • Colectores de temperatura media: Son dispositivos que absorben radiación solar para luego ser entregada como calor útil a mayor temperatura, generalmente entre los 100 y 300 °C. Esta energía es absorbida a través de concentradores estacionarios y canales parabólicos qué efectúan la absorción solar mediante espejos dirigidos hacia un receptor de menor tamaño. Este proceso sólo puede realizarse en zonas de directa radiación solar es decir que está restringida a solas de alta insolación.
  • Colectores de alta temperatura: En la actualidad existen tres tipos diferentes de colectores de alta temperatura. Están los colectores de plato parabólico, la nueva generación de plato parabólico y los sistemas de torre central, todos ellos operan a temperaturas superiores a los 500 °C y se utilizan para generar electricidad termosolar y transmitirla a la red eléctrica. Estos sistemas generalmente son instalados en regiones donde las posibilidades de días lluviosos o nublados son remotas o escasas, usualmente son operados por productores independientes.

Energía solar fotovoltaica

Este tipo de energía se produce mediante un proceso de absorción de electricidad obtenida directamente a partir de la radiación solar a través de un dispositivo semicircular llamado célula fotovoltaica .Asimismo también puede obtenerse mediante una deposición de metales sobre un sustrato llamado célula solar de película fina.

En resumen un panel fotovoltaico consiste en una asociación de células encapsuladas en dos capas de etileno vinil acetato, las cuales se disponen entre una lámina frontal de vidrio y una capa posterior de un polímero termoplástico. Este sistema es el marcado una estructura de aluminio con la finalidad de aumentar la resistencia mecánica y facilitar el anclaje modular a las estructuras de soporte.

Energía solar termoeléctrica

También conocida como energía termosolar, este tipo de energía se obtiene a través de tecnología que usa el calor del sol para generar electricidad. Este proceso que se lleva a cabo mediante las centrales solares termoeléctricas o centrales termosolares, que se empezaron a construir en Europa y Japón a principios de los años 80.  Las principales ventajas de esta fuente de energía es que produce energía limpia abundante y renovable. Cada 10 días la tierra recibe energía solar que equivale a todas las reservas conocidas de petróleo, gas y carbón. En la actualidad España se encuentra excelentemente posicionada en el sector energético solar, ya que cuenta con diversas plantas termosolares y participa en múltiples proyectos en todo el mundo.

Energía solar híbrida

Consta de un sistema de producción qué funciona mediante la combinación de energía solar con la que se obtiene de una central térmica tradicional proveniente de energía eólica de biomasa o de combustibles fósiles.  Este sistema permite el aumento de la potencia en los momentos de mayor demanda. La energía solar híbrida depende en menor lugar de las variaciones de la radiación solar recibida.

Investigadores realizan estudios en la obtención de un sistema energético de tipo híbrido tomando al sol como recurso principal de energía solar, pasando por diferentes etapas, las cuales son:

  • El sistema debe lograr absorber y almacenar el calor residual que pueda continuar generando energía en situaciones de baja productividad, es decir, durante la noche o en días nublados.
  • Dividir el espectro solar de manera que pueda permitir convertir ciertas longitudes de onda en electricidad, a partir de la capacidad de las células que provienen de la radiación solar.
  • Desarrollar un sistema híbrido que funcione a través de un fluido traslúcido con nano partículas en suspensión que absorben algunas longitudes de onda, y que pueda permitir el paso de otras a través de células solares.

La importancia de la energía solar

El desarrollo y uso de la energía solar proporciona un importante avance en cuanto a la disminución de la contaminación atmosférica y el impacto negativo del efecto invernadero. Además de gozar de numerosos beneficios por originarse de un recurso natural renovable, no contaminante y disponible en todo el planeta contribuyendo de esta manera al desarrollo sostenible y a la generación de empleos en las zonas donde se implementa.

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La energía solar tiene importantes beneficios para el medio ambiente.

Asimismo los módulos de captación solar requieren de un mínimo mantenimiento relativamente sencillo, unido a esto se encuentra la progresiva y acelerada disminución del coste de las células fotovoltaicas, proporcionando una perspectiva favorable y económica para la implementación de la tecnología solar. Por otro lado, las plantas solares no emiten gases contaminantes y son muy silenciosas.

Otro aspecto importante en la implementación de la energía solar es que genera riqueza local debido a que su implantación en un país disminuye la dependencia energética de otros países. Aunque algunos tipos de tecnología calórica dependen directamente de los ciclos meteorológicos o de los ciclos día noche; en las últimas décadas se ha experimentado un avance significativo para las tecnologías de almacenamiento eléctrico minimizando cada vez más esta circunstancia e incrementando su participación como sistema energético.

Energía solar impacto ambiental

Los diferentes tipos de energías renovables así como la energía solar constituyen una fuente de energía inagotable y limpia que contribuye al autoabastecimiento energético menos perjudicial para el medio ambiente, ya que evita los efectos negativos de su uso directo, como la contaminación atmosférica, residuos etc que puedan contribuir al calentamiento global

Los principales efectos que tiene la energía solar sobre el medio ambiente son los siguientes:

  • Clima: La generación de energía eléctrica que proviene a partir de la radiación solar no requieren ningún tipo de combustión, por lo que no produce polución térmica y emisión de gases de efecto invernadero como el CO2.
  • Geología: Las células fotovoltaicas son fabricadas con Silicio que se obtiene de la arena abundante en la naturaleza y del que no se requieren cantidades significativas. Es por esto que la fabricación de los paneles fotovoltaicos no producen alteraciones topográficas o estructurales del terreno donde se implementan.
  • Suelo: La producción de energía solar no produce contaminantes, ni movimientos de tierra que pueden afectar las características fisicoquímicas del suelo y su erosionabilidad es nula.
  • Aguas superficiales y subterráneas: No produce alteración en los acuíferos o de las aguas superficiales, ya que no ocurre contaminación por residuos o por vertidos.
  • Flora y fauna: El impacto negativo sobre la vegetación es nula y al desmontarse los tendidos eléctricos se evita lo posible efectos que puedan ser perjudiciales para las aves.
  • Paisajes: Los paneles solares son elementos que pueden integrarse fácilmente y armonizar distintos tipos de estructuras minimizando su impacto visual. Asimismo al ser sistemas autónomos no alteran el paisaje, a diferencia de los postes y las líneas eléctricas.
  • Ruidos: La energía solar que se produce a través de los sistemas fotovoltaicos es absolutamente silenciosa, a diferencia de los generadores de motor que son muy ruidosos.
  • Medio social: Las dimensiones del suelo necesario para instalar un sistema fotovoltaico son medias, lo cual no produce un impacto negativo. Además, estos sistemas pueden ser instalados en los tejados de las viviendas.

Asimismo la energía solar representa una solución para aquellos sitios a los que se requiere suministro de energía eléctrica preservando las condiciones del entorno, por ejemplo para abastecer de electricidad a los espacios naturales protegidos.

Energía solar para casas

El sistema de suministro de energía ecológica recomendado para casas, es el sistema de panel solar o sistema fotovoltaico, el cual es mucho más económico que un sistema de suministro eléctrico tradicional y además produce los beneficios de la energía renovable. El Departamento de Energía ha concluido que la mayoría de las casas que hacen uso de paneles solares como suministros de energía obtienen como mínimo al 40% de la energía que consumen de parte del sistema de energía solar. La posibilidad de que la energía solar satisfaga todas las necesidades de una casa depende de la cantidad de energía que produzca el sistema instalado en ella y de cuanta energía se requiera.

tipos de energia solar fotovoltaica
Como hacer usos de la energía solar en el hogar.

Futuro de la energía solar

La demanda de uso de energías renovables crece cada día más, la fabricación de células solares e instalaciones fotovoltaicas ha avanzado de una manera significativa en los últimos años. La energía solar fotovoltaica se hizo popular a los a finales de los años 70, la cual era utilizada para abastecer de electricidad a inmuebles y aparatos autónomos de casas aisladas de la red eléctrica. Pero en los últimos años se ha producido una creciente red de distribución de energía fotovoltaica para múltiples usos.

En países como Alemania, Japón, China y Estados Unidos el uso de la energía fotovoltaica ha experimentado un crecimiento sustancial. Para finales del año 2015 se habían instalado en todo el mundo cerca de 230 Gw de potencia fotovoltaica, lo que la convierte en la tercera fuente de energía renovable más importante en términos de capacidad, instalada a nivel global después de la energía hidroeléctrica y eólica. Según estudios publicados por el Consejo Mundial de Energía, para el año 2100 el 70% de la energía consumida en todo el mundo será proveniente de la radiación solar.

Conclusión

La energía solar llega a la tierra principalmente por la radiación electromagnética procedente del sol,  generada mediante un proceso de fusión nuclear. Lo que la convierte en un tipo de energía renovable, limpia y respetuosa con el ambiente; ya que no produce ningún tipo de contaminación ni gases que contribuyen al efecto invernadero que contribuyen al Cambio Climático. Por otra parte, cada vez son más los países qué invierten en este tipo de tecnología para aprovechar un recurso natural constante renovable e inagotable y de esta manera disminuir la dependencia de importación de combustibles fósiles, como el petróleo o el carbón para obtener energía. Además, este tipo de energía posee múltiples beneficios para el desarrollo económico a nivel mundial.