La palabra “energía” significa la capacidad de hacer trabajo. La necesidad de energía en el mundo aumenta a una dimensión muy alta debido al crecimiento natural y al uso de nuevas tecnologías. La fuente de los combustibles combustibles de los que dependemos, como el carbón, el gas y el petróleo, es finita. El aumento de la quema de combustibles genera preocupaciones sobre el calentamiento global y la contaminación del aire . Debido a la excesiva dependencia de los combustibles fósiles para la energía, estos se están agotando, es necesario encontrar fuentes de energía alternativas, y una fuente alternativa es el sol .
La energía solar es la luz radiante y el calor del sol que se aprovecha mediante una gama de tecnologías en constante evolución, como la calefacción solar, la energía solar térmica, la arquitectura solar y la fotosíntesis artificial.
También es una fuente esencial de energía renovable, y sus tecnologías se caracterizan en términos generales como solar pasiva o solar activa, según cómo capturen y distribuyan la energía solar o la conviertan en energía solar.
Objetivos de aprendizaje
Al final de esta lección, debería ser capaz de:
El sol es una fuente de energía extremadamente poderosa, y la luz del sol es, con mucho, la mayor fuente de energía recibida por la Tierra. La radiación solar o luz solar que llega al suelo consiste en casi un 50 por ciento de luz visible, un 45 por ciento de radiación infrarroja y cantidades más pequeñas de ultravioleta y otras formas de radiación electromagnética. La energía solar es simplemente la luz y el calor que provienen del sol. La energía solar es la fuente de energía renovable más limpia y abundante disponible.
formas de energia solar
Como se ilustra arriba, el panel solar es el encargado de recolectar la luz solar o radiación solar y convertirla en energía eléctrica. El controlador de carga solar regula el flujo de corriente desde el panel solar a la batería. El controlador monitorea el voltaje de la batería y reduce la corriente cuando la batería está completamente cargada. La batería almacena energía para su uso posterior. Un inversor convierte la corriente continua (que genera la energía solar) en corriente alterna (que se utiliza en la red eléctrica). El medidor mide la cantidad de energía utilizada por electrodomésticos como refrigeradores, bombillas y televisores.
La energía solar puede presentarse en cualquiera de las siguientes formas;
La radiación solar se puede convertir en energía térmica o en energía eléctrica .
Energía térmica
Los dispositivos más comunes que se utilizan para capturar la energía solar y convertirla en energía térmica son los colectores de placa plana, que se utilizan para aplicaciones de calefacción solar. Debido a que la intensidad de la radiación solar en la superficie de la Tierra es baja, estos colectores deben tener un área grande. Por ejemplo, un colector debe tener una superficie de unos 40 metros cuadrados (430 pies cuadrados) para reunir la energía suficiente para una persona.
Los colectores de placa plana más utilizados consisten en una placa de metal ennegrecido, cubierta con una o dos hojas de vidrio, que se calienta con la luz del sol que incide sobre ella. Luego, el calor de la luz solar se transfiere al aire o al agua, llamados fluidos portadores, que fluyen por la parte posterior de la placa. Este calor se puede usar directamente o se puede transferir a otro medio de almacenamiento. El almacenamiento de calor para uso nocturno o en días nublados se logra mediante el uso de tanques aislados para almacenar el agua calentada durante los períodos soleados. Los colectores de placa plana suelen calentar el fluido portador a temperaturas que oscilan entre los 66 y los 93 grados centígrados. La eficiencia de dichos colectores oscila entre el 20 y el 80 por ciento, según el diseño del colector.
Otro método de conversión de energía térmica se encuentra en los estanques solares, que son cuerpos de agua salada diseñados para recolectar y almacenar energía solar. El calor extraído de estos estanques permite la producción de productos químicos, alimentos, textiles, piscinas y ganado. Los estanques solares son bastante costosos de instalar y mantener y generalmente se limitan a áreas rurales cálidas.
Generación eléctrica
La radiación solar puede convertirse directamente en electricidad mediante células solares. En tales celdas, se genera un pequeño voltaje eléctrico cuando la luz golpea la unión entre un metal y un semiconductor (como el silicio) o la unión entre dos semiconductores. La potencia generada por una sola célula fotovoltaica es de unos dos vatios. La eficiencia energética de la mayoría de las celdas fotovoltaicas actuales es solo del 15 al 20 por ciento, y dado que la intensidad de la radiación solar es baja, para empezar, se requieren ensamblajes grandes y costosos de tales celdas para producir incluso cantidades moderadas de energía.
Se han utilizado unidades más grandes de células fotovoltaicas para proporcionar energía a bombas de agua y sistemas de comunicación en áreas remotas y satélites de comunicación.
Los propietarios de empresas y propietarios de viviendas pueden instalar paneles de silicio cristalino clásicos y tecnologías emergentes que utilizan células solares de película delgada, incluida la energía fotovoltaica integrada en edificios, en sus tejados para reemplazar el suministro eléctrico convencional.
Las plantas de energía solar concentrada emplean colectores de concentración o enfoque para concentrar la luz solar recibida de un área amplia en un pequeño receptor ennegrecido, lo que aumenta considerablemente la intensidad de la luz para producir temperaturas más altas. Los conjuntos de espejos o lentes cuidadosamente alineados pueden enfocar suficiente luz solar para calentar una temperatura objetivo de 2000 grados centígrados o más. Este calor se puede utilizar para hacer funcionar una caldera, que a su vez genera vapor para una planta de generación de energía eléctrica con turbina de vapor. Para producir vapor directamente, los espejos móviles pueden disponerse para concentrar grandes cantidades de radiación solar sobre tuberías ennegrecidas a través de las cuales circula agua y, por lo tanto, se calienta.
Otras aplicaciones
La energía solar se utiliza para producir sal a partir del agua de mar por evaporación. Las unidades de desalinización que funcionan con energía solar transforman el agua salada en agua potable al convertir la energía del sol en calor, directa o indirectamente, para impulsar el proceso de desalinización.
También ha surgido la tecnología solar para la producción limpia y renovable de hidrógeno como fuente de energía alternativa.
Factores que afectan el rendimiento del sistema de energía solar.
1. Cambio de clima
Como la exposición al calor puede degradar prematuramente la producción diaria de las células solares, las altas temperaturas provocan una caída en el voltaje y una caída en la potencia general. Las células solares funcionan mejor en climas fríos que en climas cálidos. Por lo tanto, un aumento de las temperaturas por encima de los 25 grados centígrados conduce a la disminución de la producción del panel solar.
2. Sombreado
Cuando la sombra cae incluso sobre una pequeña parte del panel solar, se reduce la corriente a través de toda la cadena. Las celdas sombreadas afectan el flujo de corriente de todo el sistema de energía solar.
3. Orientación del techo
El ángulo de inclinación de los paneles solares debe ajustarse activamente de acuerdo con los cambios en las estaciones, la latitud y la longitud y las horas de sol.
4. Limpieza del panel solar
La limpieza de la superficie del panel solar está directamente relacionada con la conversión de energía fotoeléctrica. Las tormentas de arena, los entornos contaminados y las lluvias son algunos de los factores que pueden influir en la reducción de la eficiencia de los módulos solares.
Ventajas y desventajas de la energía solar.
Las ventajas de la energía solar son;
Las desventajas de la energía solar incluyen;
Resumen
