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La energía solar es aquella que llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética proveniente del sol, donde se produce por un proceso de fusión nuclear. Es de saberse que, en el sol se generan de forma constante reacciones nucleares de fusión. Es decir, los átomos de Hidrógeno se fusionan dando lugar a un átomo de Helio y, a su vez, liberan gran cantidad de energía, entonces una pequeña parte que llega a la Tierra, es igualmente reflejada hacia el espacio exterior, gracias a la presencia de la atmósfera terrestre. Con el avance de la tecnología, se ha venido incorporando este tipo de energía para transformarla en energía eléctrica de consumo diario. Al respecto, explicaremos a continuación el potencial y aprovechamiento de este tipo de energía.
¿Qué es la energía solar pasiva?
La energía de tipo fotovoltaica y la energía térmica que usan varias tecnologías para poder captar y procesar la energía proveniente del sol es el proceso que se denomina energía activa (solar), que permite el ahorro de la energía industrial. Pero también se puede aprovechar está energía de forma pasiva, esto significa que se genera sin la necesidad de un mecanismo que capte está energía y la pueda procesar. Es un método más antiguo, que permite el aprovechamiento de la radiación solar.
En cuanto a la energía pasiva (solar), se puede conseguir especialmente con la arquitectura bioclimática que consiste en un principio de diseño de edificaciones. A través del uso de varios materiales y orientaciones como los paneles solares, es posible utilizar la energía que es captada durante el día y conservar el edificio cálido durante la noche. Incluso, evita el calor en exceso durante las horas de más sol y disminuye la necesidad de llegar a climatizar la vivienda o incluso de iluminar.
Aprovechamiento de la energía proveniente del Sol
El aprovechamiento de la energía solar puede hacerse por dos vías: térmica y fotovoltaica. A continuación, describimos cada una de ellas:
Energía térmica solar
Está energía transforma la energía que viene del Sol en energía calórica. Dicha transformación puede darse a una baja, media y alta temperatura. En lo que respecta a la transformación a baja temperatura se usa, sobre todo, para la calefacción doméstica, calentamiento de agua en hospitales, climatización de locales, entre otros. Además, se usan unos colectores planos que integran un circuito con un fluido que es el encargado de absorber la radiación solar y de transmitirla en forma de calor al sistema de calefacción. Son estos sistemas los que aprovechan la energía que proviene del sol a temperaturas que oscilan entre los 65 y 90°C en ciertos casos.
En el caso de las instalaciones que trabajan a media temperatura entre 90 y 200 °C, donde se usan un conjunto de colectores de concentración de varias maneras:
- Heliostatos: diseñados por lo general por espejos orientables de manera tal que, la radiación incidente sea reflejada en un punto fijo. Con relación a las aplicaciones de este tipo de instalaciones, son fundamentalmente de tipo industriales.
- Cilíndrico-parabólica: captan la energía solar y la transmiten a un fluido como en el caso del aceite térmico en forma de calor.
Por otro lado, las instalaciones con altas temperaturas como en el caso de las centrales termoeléctricas con temperaturas superiores a los 400 °C, están constituidas por una amplia superficie de heliostatos que se encuentran sostenidos por soportes, que son los encargados de reflejar la radiación solar y de concentrarla en un punto receptor pequeño. En este sentido, el receptor tiene como función transmitir la radiación solar en forma de calor a un fluido, ya sea, metales líquidos, agua o aire que se encuentra circulando por un circuito primario.
Posteriormente, un generador de vapor transmite la energía a un segundo circuito generando el vapor de agua, capaz de accionar un grupo turbina-alternador que es el que tiene la capacidad de producir la energía eléctrica. En este caso, el rendimiento de estas instalaciones abarca alrededor del 20%.
Energía fotovoltaica solar
Los sistemas solares fotovoltaicos están constituidos por un grupo de células solares y fotovoltaicas dispuestas en paneles, que se encargan de transformar de forma directa la energía proveniente del sol en energía eléctrica. Al respecto, la luz solar se encarga de transportar la energía en forma de un fluido de fotones, en el momento en que estos fotones inciden en determinado tipo de materiales y conforme a ciertas condiciones, genera o produce una corriente eléctrica, lo que se denomina efecto fotovoltaico.
Las células fotovoltaicas o solares consisten en pequeños elementos diseñados con un elemento cristalino semiconductor dopado, silicio-germanio (Si-Ge). Cuando inciden en ella, los fotones generan un movimiento de electrones en el interior de la célula, y tienen lugar en sus extremos una diferencia de potencial que los transforma en un pequeño generador eléctrico.
El desarrollo de estos sistemas se encuentra relacionado con la técnica de los satélites artificiales. En una primera fase, de acuerdo a la fiabilidad de su respectivo funcionamiento, su peso pequeño y sus escasas necesidades de mantenimiento, estos sistemas fueron usados para cubrir las necesidades energéticas respectivas de los satélites.
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