La Energía Solar: Funcionamiento, Tipos, Pros, Contras y Usos

 

La energía solar solar que recibe la Tierra en una hora y media es suficiente para cubrir el consumo mundial de energía de todo un año. Las tecnologías solares convierten la luz del sol en electricidad mediante paneles fotovoltaicos, o mediante espejos que concentran la radiación solar o en calor con captadores térmicos. Además la energía solar puede para almacenarse en baterías o acumuladores térmicos.

Existen muchos sistemas para aprovechamiento de la energía solar, para generar electricidad o calor mediante instalaciones de energía solar. Además, las aplicaciones y las ventajas de la energía solar forman ya parte de nuestras vidas diarias como parte de la transición energética a un uso cada vez menor de energías fósiles en favor de las renovables.

¿Qué es la Energía Solar?

La definición de energía solar es la radiación del Sol capaz de producir calor, provocar reacciones químicas o generar electricidad. Además, si se aprovecha adecuadamente, la energía solar tiene el potencial de cubrir todas las necesidades energéticas presentes y futuras de la humanidad.

"La energía solar no es una energía alternativa: es la energía", tal como dijo Hermann Scheer

¿El Sol Como Fuente de Energía?

La luz solar es la mayor fuente de energía renovable que recibe la Tierra, pero su intensidad en la superficie terrestre es en realidad bastante baja. Esto se debe fundamentalmente a la enorme dispersión radial de la radiación procedente del lejano Sol. La atmósfera y las nubes absorben o dispersan hasta el 54% de la luz solar entrante.

La luz solar que llega al suelo se compone de casi un 50 por ciento de luz visible, un 45 por ciento de radiación infrarroja y cantidades menores de radiación ultravioleta y otras formas de radiación electromagnética.

¿La Energía del Sol como Fuente de Vida?

El Sol como energía renovable es responsable de multitud de procesos naturales de la Tierra. Por ejemplo, la fotosíntesis de plantas, algas y cianobacterias depende de la energía del Sol, y es casi imposible la vida en la Tierra sin la energía solar.

La energía solar también es esencial para la evaporación del agua en el ciclo hidrológico, las temperaturas de la tierra y el agua, y la formación del viento..

¿Cómo es La Energía del Sol que Recibe la Tierra?

La energía del sol (o radiación electromagnética) que que llega a cualquier punto de la superficie terrestre varía, no es la misma siempre. Pero las tecnologías solares, fotovoltaicas y térmicas, captan esta radiación y la convierten en formas útiles de energía.

De hecho, la tierra recibe diariamente 173.000 teravatios de energía, de la cual, si descontamos las pérdidas en la atmósfera, por las nubes el agua y la nieve, la energía aprovechable sería de 1.367W/m2, que es la llamada constante solar.

Ten en cuenta que la constante solar es el valor de la intensidad de radiación solar (energía recibida del sol) sobre una superficie situada por encima de la atmósfera terrestre y perpendicular a los rayos del Sol. Es decir, no es la que llega a la superficie terrestre.

¿Cómo se Produce la Energía Solar que Recibe la Tierra?

La energía solar se crea mediante la fusión nuclear de átomos de hidrógeno que tiene lugar en el sol.

La fusión nuclear que se produce en el Sol libera enormes cantidades de energía en forma de ondas y partículas. Esta energía solar fluye constantemente desde el Sol hacia todo el sistema solar. Y en el caso de nuestro planeta, la energía solar calienta la Tierra, provoca el viento y el clima y sustenta la vida vegetal y animal.

Esta energía se produce en el Sol a partir de reacciones nucleares de fusión. Es decir, los protones de los átomos de hidrógeno chocan violentamente unos con otros y se fusionan en un nuevo átomo, de helio, y esto provoca una enorme liberación de energía. La temperatura en la superficie del sol, que se genera por este proceso de fusión, puede llegar hasta los 4 millones de grados celsius.

Es, por tanto, un tipo de energía renovable que se crea en el sol, se irradia, en forma de ondas (radiación electromagnética) y partículas (fotones) en todas direcciones a través del sistema solar.

¿Cómo Aprovechar la Energía Solar que se Obtiene?

Los 4 tipos sistemas de aprovechamiento de la energía solar que se obtiene todos los días más utilizados son: la energía solar fotovoltaica, energía solar térmica, termosolar y energía solar pasiva. Estos sistemas, consisten en transformar la radiación solar en energía aprovechable, como es el caso de la energía eléctrica y térmica.

Tipo 1 - La Energía Solar Fotovoltaica para obtener Electricidad:

Una de las opciones de energía limpia que se está imponiendo en todo el planeta es la energía fotovoltaica que sirve para generar electricidad y ahorrar en el consumo eléctrico.

La energía solar fotovoltaica procede de la conversión de la energía procedente del Sol en electricidad. Esto ocurre gracias al efecto fotoeléctrico que se produce gracias al silicio que compone las células solares y que incorporan los paneles solares que se utilizan para este desempeño de electricidad.

Esta electricidad puede ser utilizada de inmediato (autoconsumo fotovoltaico), o ser almacenada en baterías o devuelta a la red eléctrica para compensar como excedentes de energía.

» Más información: ¿Qué es la energía solar fotovoltaica?

Tipo 2 - La Energía Solar Térmica para obtener agua caliente y calefacción:

La energía solar térmica es, al igual que la energía eólica, la fotovoltaica o la biomasa, una fuente de energía renovable y se utiliza generalmente para calentar agua (ACS y calefacción), es por lo tanto, lo que se podría denominar un calentador solar mediante el uso de captadores solares térmicos. Es de aplicación tanto en viviendas como en empresas.

Un panel solar térmico tiene en su interior un tubo que lo recorre y por el que circula agua con anticongelante o algún fluido portador de calor, al recibir la radiación solar, el líquido se calienta y puede utilizar esa energía (calor) para diferentes aplicaciones.

Tipo 3 - La Energía Solar de Concentración (Termosolar):

Las plantas de energía termosolar (o solar termoeléctrica) se implantan en grandes superficies de terreno y utilizan espejos para concentrar la energía del sol en una torre principal, donde, por la concentración del calor generado por la luz solar proyectado desde los espejos, se accionan turbinas o motores de vapor que crean electricidad.

Se puede entender como un "híbrido" entre solar térmica (por que usa el calor para activar las turbinas) y solar eléctrica (por qué esas turbinas generan a su vez electricidad).

Una gran ventaja es que la energía térmica concentrada en una central termosolar puede almacenarse, durante un tiempo, y utilizarse para producir electricidad cuando se necesite, de día o de noche.

Tipo 4 - La Energía Solar Pasiva para obtener calor:

La arquitectura basada en el uso de la energía solar pasiva aprovecha el emplazamiento, el clima y los materiales de un edificio para minimizar el uso de energía. Una casa solar pasiva bien diseñada, reduce los consumos de calefacción y refrigeración de la vivienda mediante estrategias de eficiencia energética con energía solar.

Aún teniendo muchas ventajas, es muy importante evitar el sobredimensionamiento de los ventanales orientados al sur y asegurarse de que éstos estén debidamente sombreados en primavera y verano para evitar el sobrecalentamiento y el aumento de las cargas de refrigeración en dichas estaciones.

¿Cómo Funcionan las Instalaciones de Energía Solar?

Las instalaciones de energía solar funcionan transformando la radiación solar en energía útil y aprovechable para nuestras necesidades como son la energía eléctrica y la energía térmica. En este sentido, diferenciamos el funcionamiento de las instalaciones de energía solar fotovoltaica y las instalaciones de energía solar térmica.

Funcionamiento de Instalaciones de Energía Solar Fotovoltaica:

Las instalaciones de energía solar fotovoltaica utilizan paneles compuestos por células solares hechas generalmente de silicio. Cuando la luz solar incide sobre estas células, se genera una corriente eléctrica debido al efecto fotovoltaico. Este fenómeno ocurre cuando los fotones de la luz solar desplazan electrones del material semiconductor, creando un flujo de electricidad.

Esta electricidad se distribuye por todo el sistema eléctrico de la casa, empresa, o edificio, para poder consumirlo o, en caso de excedentes, verter en la red esa energía sobrante.

Funcionamiento de las Instalaciones de Energía Solar Térmica:

Las instalaciones de energía solar térmica utilizan la luz del sol para generar calor, que se utiliza para calentar agua o para procesos de calefacción. Estos sistemas no producen electricidad, sino que transfieren calor a un fluido de transferencia térmica y este se puede aprovechar directamente para calentar otros fluidos, como el agua (ACS, Calefacción y Turbinas de Vapor).

¿Qué tipos de Aplicaciones tiene la Energía Solar?

El autoconsumo como vector de la transición energética:

Si hay una aplicación de la energía fotovoltaica que destaca sobre todas las demás es el el autoconsumo fotovoltaico. Este consiste en generar tu propia energía, en el mismo punto de consumo, por ejemplo en el tejado de una vivienda, y aprovechar esa energía autogenerada para consumo propio y un ahorro directo en la factura de la luz.

>> Más información sobre autoconsumo fotovoltaico

Energía solar ara bombeo de agua:

El riego solar ha llegado para quedarse, y hará un cambio mundial en el sector agrícola. El funcionamiento del sistema es exactamente el mismo que el del riego convencional, con la única diferencia de la fuente de energía que alimenta la bomba solar proviene de los paneles.

Energía solar para coches eléctricos:

También existen estaciones de recarga donde cargar coches eléctricos, que están alimentadas por paneles fotovoltaicos.

Energía solar para caravanas:

Los paneles solares también se adaptan a los vehículos más grandes, donde es más frecuente su uso, como puede ser el techo de las auto caravanas.

Energía solar para aviones:

La electricidad generada por el sol en las aeronaves es una posibilidad que veremos en un futuro próximo, ya sea para vuelos comerciales o privados.

Energía solar para barcos:

Esta es una opción muy recomendable, y que de hecho está muy extendida, porque permitirá lograr una mayor autonomía, reduciendo la necesidad de parar en puertos con menos frecuencia y aumentando el tiempo de permanencia en el mar.

Energía solar para aerotermia:

La combinación de la aerotermia con paneles solares permite controlar la temperatura de la casa utilizando recursos naturales renovables.

¿Qué Ventajas y Desventajas tiene Utilizar Energía Solar?

Ventajas del uso de la energía solar como fuente de energía:

1. Energía Renovable: La energía solar es una fuente inagotable mientras el sol continúe brillando, lo cual la convierte en una solución ideal para reducir la dependencia de combustibles fósiles.
2. Impacto Ambiental Mínimo: Al generar electricidad a partir del sol, la energía solar produce cero emisiones de gases contaminantes, contribuyendo significativamente a la lucha contra el cambio climático.
3. Reducción de Costos Energéticos: A largo plazo, los sistemas solares ofrecen una reducción considerable en las facturas de electricidad. Además, los avances tecnológicos y las economías de escala continúan reduciendo los costos de los paneles solares.
4. Incremento del Valor de las Propiedades (viviendas, edificios...): Las instalaciones solares pueden aumentar el valor de mercado de las propiedades, haciéndolas más atractivas para los compradores potenciales.
5. Independencia Energética: Al invertir en energía solar, los hogares y negocios pueden alcanzar una mayor independencia de la red eléctrica, lo cual es especialmente valioso en áreas propensas a cortes de energía o con infraestructura eléctrica deficiente o muy dependientes de fuentes fósiles.

A pesar de sus beneficios, la energía solar como fuente de energía también presenta ciertas desventajas:

1. Costo Inicial Elevado: La inversión inicial necesaria para la instalación de sistemas solares puede ser prohibitiva para algunos usuarios, aunque esto se mitiga con el tiempo mediante el ahorro en consumo de energía.
2. Intermitencia: La producción de energía solar es intermitente y depende de la luz solar, lo cual puede ser problemático durante días nublados o en la noche, requiriendo sistemas de almacenamiento de energía para una eficiencia continua.
3. Necesidad de Espacio: Los paneles solares requieren una superficie considerable para instalarse, lo que puede limitar su uso en áreas urbanas densamente pobladas o en propiedades con espacio limitado.
4. Impacto Estético: Algunos pueden considerar que los paneles solares afectan negativamente la estética de los edificios o paisajes naturales.
5. Mantenimiento: Aunque generalmente bajo, el mantenimiento de los paneles solares es crucial para asegurar su eficiencia y prolongar su vida útil.

¿Qué Empresas de Instalación de Energía Solar hay en España?

A mayores de los tipos de energía solar que existen y algunas de sus aplicaciones que hemos descrito en el artículo, es también importante destacar la labor de los profesionales instaladores de energía solar en España.

Siendo un sector relativamente joven, el aumento de empresas dedicadas a la instalación de energía solar no ha parado de crecer los últimos años, amparadas en parte por el panorama tan favorable que supone el autoconsumo fotovoltaico en España.

A tal respecto, nuestra empresa, como proveedor de soluciones de energía solar desde hace más de 15 años, podemos ponerte en contacto con empresas instaladoras de placas solares en España con gran trayectoria y reputación si estás pensando en instalar energía solar en tu hogar o empresa.

Conclusiones sobre la energía solar como fuente de energía renovable:

La energía del sol lleva millones de años bañando nuestro planeta, desde el inicio de los tiempos la energía solar ha sido la responsable del nacimiento de la vida en la Tierra y ahora, la humanidad posee las herramientas necesarias para obtener energía de la energía solar y así cubrir muchas de las necesidades energéticas que tenemos y que tendremos.

El desarrollo de la energía solar, sobre todo la fotovoltaica, formará parte fundamental del cambio global de modelo energético para los próximos decenios.