Energía solar

La energía solar

Juan Esteve Sánchez y Carlos Amarillo Vañó

Índice

Impacto ambiental

Energía solar fotovoltaica

Introducción

La energía solar en España

Ventajas

Ecuación de la energía solar

Curiosidades

Inconvenientes

Tipos de energía solar

Conclusión

Aplicaciones

Energía solar térmica

Introducción

La energía solar es la energía que se obtiene de la radiación del Sol y se ha usado desde la prehistoria, aunque su desarrollo aumentó tras el descubrimiento del efecto fotovoltaico por Alexandre Edmond Becquerel en el siglo XIX. Es una energía renovable e inagotable, pero necesita zonas con mucha luz solar para ser eficaz. Existen dos tipos principales: la energía solar pasiva y la activa, que utilizan diferentes métodos para aprovechar y transformar la energía solar.

Ecuación de la energía solar

Existe una ecuación que nos permite calcular la energía que obtenemos en la Tierra a partir de la radiación solar generada por el proceso de fusión en el Sol. La ecuación es la siguiente:

E = K • t • S

Tipos de energía solar

Energía solar pasiva

Energía solar activa

La energía solar activa es la que se obtiene usando dispositivos mecánicos o eléctricos para captar, almacenar, transformar y distribuir mejor la energía del Sol. Se divide en dos tipos principales.

Energía solar térmica

Energía solar fotovoltaica

Energía solar témica

Aprovecha la radiación solar para generar calor. Existen 2 tipos:

de colectores

de Torre central

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de Torre central

componentes

funcionamiento

El funcionamiento de la planta es el siguiente; unos cristales móviles enormes (heliostatos) giran en función de la posición del sol y reflejan esa luz a la torre central. Estos rayos de luz son transmitidos a la caldera donde, en su interior, se encuentra un fluido termoconductor que, al aumentar su temperatura, se convierte en vapor. Este mueve una turbina, en donde la energía del vapor es convertida en energía mecánica, que llega a un alternador. Aquí se transforma la energía mecánica en energía eléctrica para posteriormente llevarla a la red.

de colectores

funcionamiento

componentes

• Colectores: dispositivo que capta la luz solar para calentar un fluido transportado al intercambiador.

• Depósito: contiene agua fría que va en sentido del intercambiador.

• Intercambiador de calor: intercambia el calor del fluido con el del agua fría.

Energía solar fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica convierte la luz solar en electricidad mediante el efecto fotovoltaico, donde los fotones solares generan corriente eléctrica al interactuar con semiconductores.

Funcionamiento

Componentes

Ventajas

• Energía 100% renovable.
• Limpia y no contaminante.
• No necesita consumir combustibles para empezar a generar energía.
• Modular.
• Permite el uso de baterías para almacenar la energía.
• Energía adecuada a zonas rurales.
• Genera empleos verdes.
• Aumentar la economía de las poblaciones cercanas.
• Fáciles de mantener.
• La reducción de costes en comparación con los combustibles fósiles.

Inconvenientes

• Gran zona de insolación.
• Grandes extensiones de terreno.
• Se debe complementar con otros tipos de obtención de energía.
• Gran inversión inicial.
• Los lugares en los que más se aprovecha la energía están ubicados lejos de la población.
• Las placas no pueden ser recicladas.
• La fabricación de las células fotovoltaicas.
• La contaminación visual.

APLICACIONES térmicas

Generación de ACS. Se genera para el uso doméstico y para no depender de calentadores, ya que usan mucho combustible fósil.Calefacción de espacios. Este uso se le da principalmente en lugares fríos ya que dependen del uso de radiadores o calefactores extras en edificios.Piscinas. Se puede usar para calentarlas de un modo más sostenible y eficiente, cosa que provoca que el uso se prolongue.Procesos industriales. La energía puede ser utilizada en procesos que requieran una temperatura moderada, como la desalinización del agua o la producción de vapor.Aplicaciones industriales y comerciales. La energía se puede aprovechar para producir agua caliente en diversos sectores, como el hostelero o el hotelero, a parte de calefacción en diversos sitios, como en los invernaderos agrícolas.Generación de electricidad. Aunque este uso sea poco común, también se puede aprovechar para esto.

APLICACIONES fotovoltaicas

Iluminación pública: Se emplea en el alumbrado urbano y rural, incluyendo carteles publicitarios y farolas en pueblos, ofreciendo una alternativa más económica y sostenible. Elementos de señalización: Se usa en faros, boyas marítimas, pistas de aterrizaje en aeropuertos y señalización de rotondas y curvas en carreteras, garantizando su funcionamiento continuo sin altos costos energéticos. Uso en telecomunicaciones: Se aplica en postes SOS en carreteras, que necesitan operar las 24 horas, así como en radares y sistemas de radiotelefonía militar, reduciendo el consumo energético convencional. Electrificación rural: Es una solución eficiente en zonas donde la red eléctrica tiene interferencias o es poco accesible, asegurando un suministro estable y sin pérdidas. Explotaciones agrícolas y ganaderas: Se utiliza en sistemas de riego para cultivos y en la refrigeración de productos como la leche, facilitando el trabajo en áreas rurales y reduciendo el uso de combustibles fósiles.

IMPACTO EN EL MEDIOAMBIENTE

El impacto ambiental que supone el uso de la energía solar es nulo, no obstante, hay un apartado en el que esta energía contamina y es la producción y desecho de los materiales de los centrales. También existe otro tipo de contaminación, ya que no todo el impacto tiene que verter residuos contaminantes. Hablamos de la contaminación visual, que se genera tras la instalación de las centrales solares y daña el paisaje con las instalaciones construidas, y por otra parte tenemos la posibilidad de dañar a la fauna y flora del terreno en el que se realiza, ya que están obligados a desplazarse a otro lugar debido a que sus hogares son destruidos al instalar las centrales.

LA ENERGÍA SOLAR EN ESPAÑA

La energía solar en España comenzó en 1984 con la primera central conectada a la red en San Agustín de Guadalix (Madrid), con 100 kW de capacidad. En 1993, España construyó en Toledo la planta solar más grande del mundo con 1 MW, consolidándose como pionera en el sector. En 2008, volvió a batir récords con la planta de Olmedilla de Alarcón (60 MW). Para 2010, la producción nacional alcanzó 6.423 MW/h, pero el verdadero auge llegó tras la derogación del Impuesto al Sol en 2018. En 2020, la producción saltó de 9.252 MW/h a 15.302 MW/h, haciendo de España el país con mayor generación solar, representando el 19.1% de su energía total.

CURIOSIDADES

La única estructura en la Tierra que es visible desde el espacio, es un ejemplo de energía solar pasiva, llamado “Mar de plástico". Este lugar es la agrupación de invernaderos que se encuentra en la provincia de Almería (España). Estos utilizan energía solar pasiva para que las cosechas hagan la fotosíntesis en un ambiente con temperatura constante gracias a la estructura de los invernaderos. La Tierra recibe 174 petavatios, que son 174•1015 vatios de radiación solar entrantes en la atmósfera. El 30% es reflejado de vuelta mientras que el resto es absorbido por los océanos, las nubes y las masas de tierra.

CONCLUSIÓN

La energía solar es la energía más limpia que existe y de la que más podemos aprovecharnos debido a que es infinita para las futuras generaciones y sólo necesitamos el Sol para que funcione. Mucha gente del entorno rural puede utilizarla para abastecerse a sí misma y más aún estando en España. De esta forma, aumentando su uso en zonas rurales para el autoconsumo e implementando más parques solares para suministrar energía a zonas urbanas, conseguiremos que la contaminación vaya disminuyendo cada vez más y más y lograremos frenar el calentamiento global.

fin

K = constante solar = 1361 J/(s•m²) t = tiempo de exposición a la radiación solar (s) S = superficie afectada (m²)

• Paneles fotovoltaicos, que captan la luz y generan corriente continua.
• Inversores, que transforman la corriente continua en alterna.
• Transformadores, que elevan la tensión para su distribución.

En instalaciones de autoconsumo, además se usan:

• Baterías, para almacenar la energía.

• Reguladores, que protegen las baterías de sobrecargas.

Los paneles generan corriente continua, que los inversores convierten en alterna. Luego, los transformadores elevan la tensión y la electricidad se distribuye o almacena en baterías para su uso posterior.

heliostatos

Espejos giratorios que reflejan la luz del sol a un mismo punto, la torre central.

torre central

Punto en el que se concentra la luz del Sol.

• Caldera: contiene un fluido que se convierte en vapor gracias a la luz solar.
• Turbina: gira con el vapor para generar energía mecánica.
• Alternador: transforma la energía mecánica en energía eléctrica.

Energía que se obtiene directamente del sol, sin ayuda de elementos que transformen o acumulen esa energía.