Energía solar

Te explicamos qué es la energía solar y cómo se produce. Además, para qué sirve, y cuáles son sus ventajas y desventajas.

¿Qué es energía solar?

La energía solar es la energía generada por el Sol. Dicha energía, emitida en forma de radiación electromagnética, constituye la principal fuente de luz y calor de la Tierra. Gracias a la tecnología, actualmente es posible aprovecharla para obtener energía eléctrica y térmica, destinada a abastecer hogares e industrias. Es una fuente constante, económica, no contaminante y segura de energía.

El Sol emite constantemente enormes cantidades de energía. Una porción de ella impacta en la Tierra. Aproximadamente, el 30 % de esta energía es reflejada al espacio; el 70% restante es absorbido por la atmósfera, los océanos y los continentes.

La energía solar que llega a la superficie terrestre está compuesta en su mayor parte por luz visible y radiación infrarroja y, en menor medida, por radiación ultravioleta y otras formas de radiación.

Ver también: Energía nuclear

¿Cómo se produce la energía solar?

La energía solar tiene su origen en el interior del Sol. Allí, se producen constantemente reacciones de fusión entre los núcleos de los átomos de hidrógenos, lo que da como resultado la formación de átomos de helio.

La fusión nuclear que ocurre en el Sol, genera enormes cantidades de calor y energía. Estas son irradiadas al espacio como ondas y partículas, y una parte llega a los planetas. En la Tierra, la energía solar calienta su superficie y, a partir de las diferencias de temperatura entre las regiones, origina los vientos y determina el clima. Además, es aprovechada por las plantas, que en el proceso de fotosíntesis la transforman en energía química.

¿Para qué sirve la energía solar?

La energía solar entraña muchas posibilidades prácticas en el mundo de hoy. Sus principales usos están relacionados con la generación de electricidad y la obtención de energía térmica. Estas son algunas de las aplicaciones de la energía solar:

• Suministro de agua caliente y calefacción en los hogares.
• Refrigeración, mediante sistemas de absorción de calor impulsados por la energía térmica del agua calentada con un colector solar.
• Generación de electricidad en centrales térmicas, a partir del vapor de agua proveniente de colectores solares.
• Funcionamiento de dispositivos eléctricos autónomos, desde calculadoras y relojes hasta motores y satélites, mediante células fotovoltaicas.
• Producción industrial de productos químicos, textiles y alimenticios, entre otros, a partir del calor acumulado en estanques solares, depósitos de agua salada especialmente diseñados con este fin.
• Fundición de metales y producción de combustibles de hidrógeno, a partir de la energía térmica acumulada en hornos solares, enormes colectores solares que concentran la luz solar y liberan el calor acumulado en fluidos a altas temperaturas.
• Esterilización, pasteurización y, en general, aplicación de métodos de eliminación de microorganismos por acción del calor.
• Obtención de sal a partir del agua marina, y, paralelamente, potabilización del agua salada.
• Cocción de alimentos, mediante cocinas solares.
• Producción de hidrógeno, mediante hojas artificiales, que, imitando el proceso de fotosíntesis de las plantas, separan el oxígeno y el hidrógeno del agua.

¿Cómo se aprovecha la energía solar?

Hay diversas tecnologías para capturar la energía solar y convertirla en energía utilizable en las actividades humanas. Algunas lo hacen de modo activo y otras de modo pasivo.

• Tecnologías activas. Son aquellas que emplean dispositivos eléctricos o mecánicos (células fotovoltaicas, tecnologías de concentración térmica) para captar y almacenar la energía solar, y transformarla en otro tipo de energía (eléctrica o térmica).
• Tecnologías pasivas. Incluye las disposiciones relacionadas con la arquitectura bioclimática, es decir, la orientación de los edificios para recibir mayor luz natural, prevenir la dispersión del calor añadido por el Sol, etc.

Tipos de tecnologías de energía solar

Existen dos tipos principales de tecnologías que captan la energía de la radiación solar y la transforman en otro tipo de energía.

• Células fotovoltaicas. También conocidas como células fotoeléctricas o celdas solares. Son dispositivos que transforman la energía de la radiación solar en energía eléctrica. Cada célula fotovoltaica está hecha con un material semiconductor, por lo general, silicio. El semiconductor absorbe la luz solar y emite electrones. Estos, al ser capturados en un campo eléctrico, generan una corriente eléctrica. Los paneles solares, instalados en techos, azoteas o grandes extensiones de terreno libre, están compuestos por montones de células fotovoltaicas.
• Colectores térmicos. También denominados colectores solares o colectores termosolares. Estos sistemas recogen la energía térmica producto de la radiación solar y la redistribuyen con fines prácticos, como calefacción, provisión de agua caliente e, incluso, generación eléctrica. Los colectores están formados por lentes, espejos o placas metálicas oscuras, que concentran o absorben la luz solar. La radiación así concentrada o absorbida calienta un fluido (agua o aire) que circula en tubos o en depósitos y que puede ser utilizado directamente, o bien transferirlo y almacenarlo a otro medio.

Ventajas de la energía solar

Entre las ventajas de la energía solar se pueden mencionar:

• Disponibilidad. A diferencia de los combustibles fósiles, el Sol es una fuente de energía virtualmente inagotable y no corre el riesgo de ser sobreexplotado, como ocurre con otros recursos renovables (como la biomasa).
• Bajo impacto ecológico. La energía solar no contamina ni requiere de complicados procesos de extracción de materia prima que perjudiquen el medio ambiente. En comparación con otras fuentes de energía, los equipos de energía solar tienen un bajo impacto ambiental, limitado al que se genera durante su fabricación.
• Ahorro. Es un modelo energético barato, pues el Sol irradia gratis a todo el mundo. Si bien la instalación de los dispositivos necesarios requiere un gasto inicial, la inversión se recupera a mediano plazo.
• Accesibilidad. La relativa facilidad de la instalación y la capacidad de autonomía de los dispositivos energéticos solares permiten que granjas y asentamientos rurales, apartados de la red eléctrica, puedan acceder a la electricidad.
• Seguridad. La energía solar no presenta los riesgos a la salud derivados de otros tipos de energía, como la atómica o la de los combustibles fósiles.

Desventajas de la energía solar

A pesar de sus grandes beneficios, la energía solar también tiene ciertas desventajas, como cualquier fuente de energía. Algunas son las siguientes:

• Variabilidad. La energía solar no es uniforme ni constante: factores como el clima, la hora del día y la época del año afectan la cantidad de energía solar disponible. También hay lugares en los que la radiación solar es baja, de modo que su uso no resulta una opción viable.
• Impacto negativo en el medioambiente. Aunque la energía solar en sí misma no es contaminante, la fabricación de los equipos energéticos genera gases que incrementan el efecto invernadero, además de producir otras sustancias tóxicas.
• Costo inicial. Si bien la obtención de la energía es muy económica, los costos de instalación de una planta solar siguen siendo bastante elevados, dada la cantidad de tecnología requerida.
• Emplazamiento. Se necesitan grandes superficies para obtener altos rendimientos energéticos solares, y eso en muchos casos es difícil de conseguir. Las zonas desérticas suelen recibir mucho sol y tener grandes planicies disponibles, pero a la vez están muy apartadas de cualquier poblado humano.

El futuro de la energía solar

En los últimos años, se han producido grandes avances en el uso de la energía solar. El costo de los equipos se ha reducido drásticamente, hasta el punto de que en algunas regiones con abundante luz del Sol la energía solar constituye la fuente energética más económica. Además, se mejoraron las tecnologías disponibles con el fin de hacerlas más eficientes.

Cada vez más son los países que invierten en este tipo de tecnologías para disminuir la dependencia de los combustibles fósiles (petróleo, carbón o gas), como fuente en la obtención de energía.

Se espera que en los próximos años los equipos sean aún más baratos y eficientes. Entre las acciones orientadas a este propósito se encuentran:

• La investigación para diseñar sistemas de energía solar que sean capaces de generar 1,5 veces más de energía que los sistemas actuales.
• El estudio de materiales alternativos y menos costosos que la plata y el silicio.
• La creación de paneles solares bifaciales, que pueden captar la luz solar de los dos lados.}

Sigue con: Energía lumínica

Referencias

• “Solar energy”, en National Geographic Education.
• “How Does Solar Work?”, en U.S. Department of Energy.
• “Ventajas y desventajas de la energía solar”, en Fundación Aquae.
• “The future looks bright for solar energy”, en World Economic Forum.