Nos encontramos con la energía solar en una coyuntura histórica de la historia de la humanidad en la que estamos pasando de la era de los combustibles fósiles a la era de la energía renovable y distribuida, en efecto un verdadero cambio de paradigma. La marea ha cambiado y el impulso mundial es irreversible. Este cambio se está produciendo en todo el mundo y se ha acelerado dramáticamente en los últimos tres años.
Uno de los factores más críticos en esta transición acelerada es simple y sencillo, pero económicamente convincente: ¡la economía! Extrañamente, esto rara vez se destaca en la mayoría de los artículos.
Las energías renovables son de hecho más baratas que todas las formas de combustibles fósiles, especialmente cuando se comparan todos los factores relevantes – coste inicial, tiempo de los flujos de caja (coste del dinero), ausencia de cualquier coste variable durante décadas, creación de empleo superior por una serie de magnitudes, sin contaminación, sin enormes costes de limpieza resultantes y pocos o ningún coste relacionado con la salud.
La dicotomía verdaderamente interesante y significativa en esta transición es que en este momento la mayor amenaza a la que se ha enfrentado la humanidad -el cambio climático- está sobre nosotros y debe ser abordada de inmediato, y al mismo tiempo el cambio climático también nos presenta la mayor oportunidad de inversión de todos los tiempos.
Hay que hacer frente al cambio climático, y la forma más rápida y barata de hacerlo es, con mucho, con las tecnologías renovables existentes: la solar, la eólica y la biomasa trabajando juntas conectadas a redes de energía distribuida que son mucho más flexibles, extremadamente resistentes a las perturbaciones (tormentas, terrorismo) y tienen una fiabilidad probada significativamente mayor.
Las áreas de inversión están empezando a aparecer y a presentarse y muchas más surgirán a medida que se acelere la transición. Serán los inversionistas y las corporaciones inteligentes y conscientes los que se aprovecharán de ello. Ahora que la economía es mucho más obvia, esto provocará la aparición de la comunidad inversora y acelerará aún más la transición. Cada vez será más difícil ignorar las cifras financieras superiores de las energías renovables, y al final, la mejor inversión para los inversores y para el planeta será la misma: las energías renovables.
¿Qué es la energía solar?
La energía solar es la fuente de toda la energía de la Tierra de una u otra forma. La energía solar proporciona calor y alimento a los seres humanos, así como a cualquier otro animal o planta. Al mismo tiempo, el ser humano utiliza la energía solar y sus derivados de muchas otras maneras. Por ejemplo, la energía de los combustibles fósiles como el petróleo, el carbón y el gas que se queman para producir electricidad y mover el transporte no es otra que la energía del sol, ligada y almacenada durante millones de años.
Otro ejemplo es la biomasa. Las plantas convierten la energía del sol en la energía de los enlaces químicos, que se libera en el proceso de combustión. Durante cientos de años, el hombre ha aprovechado la energía eólica generada por el calentamiento desigual del aire por el sol y la rotación de la Tierra para la navegación. Hoy en día, además del uso tradicional de la energía eólica, ésta se convierte en electricidad mediante turbinas eólicas. Incluso la energía de los ríos explotada por las centrales hidroeléctricas procede del sol. El agua se evapora de la superficie de la Tierra gracias a la energía del sol y entra en las presas de las centrales hidroeléctricas después de las lluvias.
La energía fotovoltaica (a menudo denominada PV) es una forma sencilla y elegante de utilizar la energía solar. Los dispositivos fotovoltaicos (células solares) son únicos en el sentido de que convierten la radiación solar incidente en electricidad directamente, sin ruido, contaminación o el uso de piezas móviles, lo que los convierte en una fuente de energía fiable y duradera. Las células solares se basan en los mismos principios y materiales que han revolucionado la tecnología de las comunicaciones y la informática.
¿Cómo se convierte la energía solar en energía eléctrica?
Muchos de nosotros hemos conocido las células solares de una forma u otra. Algunos han utilizado o utilizan células solares para generar electricidad con fines domésticos, otros utilizan un pequeño panel solar para cargar su gadget favorito en el campo, y algunos seguramente han visto una pequeña célula solar en una microcalculadora. Algunos incluso han tenido la suerte de visitar una planta de energía solar.
Pero, ¿se ha preguntado alguna vez cómo se produce el proceso de conversión de la energía solar en energía eléctrica? ¿Cuál es el fenómeno físico subyacente a todas estas células solares? Recurramos a la física y entendamos el proceso de generación en detalle.
Es obvio desde el principio que la fuente de energía aquí es la luz solar, o científicamente hablando, la energía eléctrica es creada por los fotones de la radiación solar. Estos fotones pueden considerarse como una corriente de partículas elementales en continuo movimiento, cada una de las cuales tiene energía, y por tanto toda la corriente de luz lleva algo de energía.
De cada metro cuadrado de la superficie del Sol se emiten continuamente 63 megavatios de energía en forma de radiación. La máxima intensidad de esta radiación se produce en el espectro visible, la gama de longitudes de onda de 400 a 800 nm.
Así, los científicos han determinado que la densidad de energía del flujo de la luz solar a una distancia de 149600000 kilómetros del Sol a la Tierra, después de haber atravesado la atmósfera, y al llegar a la superficie de nuestro planeta, es de media unos 900 W por metro cuadrado.
Aquí podemos tomar esta energía e intentar obtener electricidad de ella, es decir, transformar la energía del flujo luminoso del Sol en energía de partículas cargadas en movimiento, en palabras sencillas en corriente eléctrica.
Ventajas y desventajas de la energía solar
PROS
- Una fuente de energía prometedora, asequible e inagotable en un momento en que los precios de la energía convencional no dejan de aumentar.
- Teóricamente, total seguridad para el medio ambiente, aunque es posible que la introducción generalizada de la energía solar modifique el albedo (reflectancia) de la superficie terrestre y provoque un cambio climático (pero esto es muy poco probable con los niveles actuales de consumo energético).
CONTRAS
- Dependencia del clima y de la hora del día.
- Estacionalidad en latitudes medias y desajuste entre la producción y la demanda de energía. No es rentable en latitudes altas, la necesidad de almacenamiento de energía.
- En la producción industrial, la necesidad de duplicar las instalaciones de energía solar con las tradicionales de capacidad comparable.
- Alto coste de construcción debido al uso de elementos raros (por ejemplo, indio y telurio).
- Necesidad de limpiar periódicamente la superficie reflectante/absorbente de la contaminación.
- Calentamiento de la atmósfera por encima de la central.
- La necesidad de grandes superficies.
- Dificultad en la producción y eliminación de las propias células fotovoltaicas debido a su contenido de sustancias tóxicas como plomo, cadmio, galio, arsénico, etc.
¿Por qué las energías renovables son la mayor oportunidad de inversión de la historia?
Las energías renovables serán una gran inversión transformadora porque tienen todas las características clave de una gran inversión. Son simplemente: Mejor, más rápido y más barato!
- Mejor – es energía limpia, la única fuente de energía verdaderamente abundante, disponible en todas partes, tiene mucho menos riesgo financiero y es la única fuente de energía que fortalece en lugar de debilitar la seguridad nacional.
- Más rápida – la energía solar se expande hasta 15 veces más rápido que las plantas nucleares o de combustibles fósiles. Simplemente no hay comparación financiera cuando se trata de la velocidad de construcción y el valor del tiempo del dinero involucrado.
- Más barato – debido a las recientes y dramáticas disminuciones de precio (62 por ciento para la eólica y 82 por ciento para la solar) en los últimos 5 años. Estas disminuciones han continuado en 2015 y se proyecta que continúen en 2016 y más allá. No incluyen otros costos externos (contaminación, salud, etc.) que son mucho mayores.
¿Qué tipos de energía solar existen?
Dependiendo de su procedencia la dividimos en diferentes tipos:
Energía solar térmica
La energía solar térmica es una forma de energía y una tecnología para utilizar la energía solar para generar calor o electricidad para su uso en la industria y en los sectores residencial y comercial.
La Administración de Información Energética de Estados Unidos clasifica los colectores solares térmicos en colectores de baja, media o altas temperaturas. Los colectores de baja temperatura no suelen estar acristalados y se utilizan para calentar piscinas o para calentar el aire de ventilación. Los colectores de media temperatura también suelen ser de placa plana, pero se utilizan para calentar agua o aire para uso residencial y comercial. Los colectores de alta temperatura concentran la luz solar mediante espejos o lentes y suelen utilizarse para satisfacer las necesidades de calefacción de hasta 300 grados C / 20 bares en la industria y para la generación de energía.
Energía solar fotovoltaica
La tecnología solar fotovoltaica se basa en el uso de paneles especiales con células formadas por dos capas de diferentes materiales semiconductores (por ejemplo, silicio), mediante los cuales la luz solar se convierte en electricidad, que luego se inyecta en la red eléctrica, y en las plantas autónomas, mediante la instalación de baterías, es posible almacenar electricidad para utilizarla, por ejemplo, durante las horas de oscuridad. Las plantas de energía solar están formadas por módulos solares conectados en un solo circuito, inversores y otros equipos.
Energía solar pasiva
Un sistema de calefacción solar pasiva es un sistema energético en el que los procesos de recepción, almacenamiento y utilización de la energía solar para la calefacción tienen lugar de forma natural en los elementos arquitectónicos y estructurales del edificio. Estos elementos son componentes orgánicos del edificio. Los sistemas pasivos requieren poco equipamiento adicional y, por tanto, son más económicos, aunque no son suficientemente productivos.
La imagen del sistema solar pasivo y su atractivo están relacionados con su sencillez, su bajo nivel tecnológico y su proximidad a la naturaleza. El uso de sistemas de calefacción solar pasiva en días soleados ahorra aproximadamente entre un 30 y un 40% del coste total de la calefacción tradicional de la vivienda. Sin embargo, dependen de las condiciones meteorológicas. Los sistemas pasivos utilizan el calentamiento directo de los elementos del edificio mediante el calor que proviene de la radiación solar directa, y el calor solar se almacena en las estructuras masivas del edificio de forma natural, a través de las ventanas orientadas al sur.
