Energía Solar

La energía Solar es la que utiliza al Sol como Fuente de Energía directa.

Esta energía viene siendo utilizada desde los primeros tiempos de la humanidad desde su uso como calentamiento directo de la propia casa (mediante una adecuada orientación), iluminación natural (directa o redirigida mediante espejos) e incluso para la generación de fuego mediante lentes.

Actualmente la utilización de esta energía se ha centrado en los siguientes sistemas de utilización:

• Térmica (solar), es una de las más antiguas en su utilización junto con la eólica y la de biomasa. Dentro de estos sistemas tenemos:
   
  • Por calentamiento directo, (huecos de ventanas, invernaderos, hornos solares, ...)
    Para ello es fundamental optimizar la irradiación solar a través de una adecuada orientación, creación de paramentos reflectantes, espejos o lentes.
    Y la utilización de materiales que permitan el paso, captación y retención de los rayos caloríficos (infrarrojo) así como su aislamiento para evitar la perdida del calor ganado. Por ejemplo el vidrio es utilizado en invernaderos ya que evita la perdida de los rayos infrarrojo procedentes de los objetos calentados evitando la perdida por radiación.
    Este sistema se ha venido utilizando para calentar la vivienda, cocinar, hacer fuego, etc.
     
  • Por calentamiento diferido, (paneles solares térmicos, muros trombe, muros, forjados, chimeneas solares, ...)
    La clave en estos sistemas está en la inercia térmica que es la capacidad de todos los materiales de almacenar una cantidad de energía y posteriormente devolverla al medio.
    Dentro de los elementos que se suelen utilizar para conseguir esa inercia tenemos:
     
    • Materiales sólidos, (muros, forjados...) es la de mayor uso y mediante una adecuada utilización es la que consigue mayores efectos al menor coste. Aquí es fundamental la orientación, composición y diseño de los diferentes elementos. Un tipo especial de este sistema sería el muro trombe que utiliza el efecto invernadero para calentar un muro que después se utiliza para acondicionar la vivienda.
       
    • Geles, entre los más utilizados están los geles térmicos que son capaces de absorber y desprender la energía almacenada a una temperatura determinada. Se suelen utilizar en coordinación con otros sistemas de energías renovables como la geotérmica o eólica directa.
       
    • Fluidos, desde agua a diversos compuestos para evitar problemas de evaporación y congelación (amoniaco, bromuro de litio). Son utilizados para transferir la energía del punto de captación al lugar de uso (colectores térmicos planos, al vacío,...).
       
    • Gases, como el aire que a través de su calentamiento disminuye su peso con lo que se genera un movimiento ascendente que se usa principalmente como sistema de ventilación. Este efecto se consigue a través de las chimeneas solares. También se puede utilizar otras energías como la geotérmica o la de biomasa para acondicionar ese flujo de aire.
       
• Fotovoltaica (solar), es la transformación de la energía del sol en energía eléctrica mediante diversos sistemas, dentro de ellos tenemos:
   
• Paneles Fotovoltaicos, paneles que aprovechan el efecto fotoeléctrico (que permite la conversión de la luz directa del sol en electricidad), estos pueden ser de distintos materiales con diferente eficiencia energética y coste de producción. Independientemente del material utilizado la eficiencia se puede mejorar mediante una orientación constante mediante sistemas motorizados de seguimiento y la concentración de una mayor superficie de rayos de sol en la propia célula solar mediante espejos o lentes.
  Entre los diferentes materiales usados podemos encontrar:
   
  • Silicio dopado, es el más utilizado con un rendimiento en torno al 12%.
    Existen tres tipos según su cristalización monocristalinos, policristalinos y amorfos.
    Para aumentar el voltaje el silicio se dopa que consiste en sustituir algunos átomos de silicio por átomos de otros elementos. A estos últimos se les conoce con el nombre de impurezas. Dependiendo del tipo de impureza con el que se dope al semiconductor puro o intrínseco aparecen dos clases de semiconductores los de tipo N y los de tipo P.
    Actualmente, a partir de junio del 2009, en la Unión Europea se va a sacar un panel de bajo costo (1€/vatio) con una eficiencia de más del 16% Crystal Clear Project.
     
  • Polímeros Orgánicos, esta tecnología está en fase de desarroyo pero tiene un gran potencial debido a su bajo precio. Existen distintos equipos y universidades que están trabajando en su desarrollo como; Lee Kwang-hee en el Instituto de ciencia y tecnología de Gwangju, Somenath Mitra en el Instituto New Jersey d Tecnología, ...
     
  • GaInP2/GaAs/Ge su eficiencia está en el 29,9% mediante un sistema llamado Next Triple Junction (XTJ) desarrollado por Boing-Spectrolab. Esta misma empresa afirma haber obtenido un nuevo panel solar con un 41,7% de eficiencia con un coste de 3€/vatio pero aun no han desvelado los materiales empleados.
     
  • Aleaciones InN, InGaN del grupo III de Nitritos en estudio por el Lawrence Berkeley National Laboratories.
     
  • Zinc-Manganesio-Teluro combinado con átomos de Oxígeno, este sistema puede llagar a conseguir hasta el 45% de eficiencia. Kin Man Yu y Wladek Walukiewicz en el Lawrence Berkeley National Laboratories.
     
  • Cadmio-Teluro puede alcanzar rendimientos del 12% por 1€/vatio desarrollado por la empresa Abound Solar. Esta empresa no vende a particulares.
     
  • Dióxido de titanio conocido también por DSSC (Dye Sensitized Solar Cells) también conocido como DSC o DYSC, puede ser descrita como una especie de “fotosíntesis artificial”, en la que un electrolito, una capa de dióxido de titanio y un pigmento de rutenio, se colocan en el interior de un sándwich de cristal. Instrucciones para construirla tu mismo.
     
  • Y distintas diferentes combinaciones...
     
• Sistemas térmicos eléctricos, consisten en sistemas térmicos solares que, a través de sistemas complementarios, generan electricidad. Los hay de distintos tipos:
   
• Central Térmica Solar, son grandes extensiones de espejos (heliostats) que orientan los rayos solares hasta un punto en donde al calentar un fluido mueven una turbina que a su vez genera electricidad.
   
• Torre eólico-solar, consiste en acelerar lo máximo posible el aire para hacerlo pasar por un generador eólico. La forma de acelerar el aire utiliza dos sistemas de forma conjunta, por un lado mediante el calentamiento del volumen de aire que va a pasar por la torre y por otro la diferencia de presión debido a la altura.
   
• Iluminación (solar), es la más extendida y utilizada. La utilización de la luz solar como fuente de iluminación además de contribuir a un gran ahorro nos da una calidad lumínica difícilmente igualable, sin olvidar sus efectos terapéuticos.
   

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