Energía Solar
Durante casa año, el Sol arroja sobre la Tierra mucha más energía que la que se va a consumir. No sería racional no intentar aprovechar, por todos los medios técnicamente posibles, esta fuente energética gratuita y limpia.
Es preciso, no obstante, señalar que existen algunos problemas que debemos afrontar y superar para poder utilizar este recurso energético de manera eficiente, por lo que es de vital importancia proseguir con el desarrollo de tecnología para captar, acumular y distribuir la energía solar.
Energía Solar Térmica
Las aplicaciones más extendidas son la generación de agua caliente para hogares, piscinas, hospitales, hoteles y procesos industriales, y la calefacción, empleos en los que se requiere calor a bajas temperaturas.
También, y aunque pueda parecer extraño, otra de las más prometedoras aplicaciones sería la refrigeración durante las épocas cálidas. En efecto, para obtener frío hace falta disponer de una fuente cálida, la cual puede perfectamente tener su origen en colectores solares. En los países árabes ya funcionan acondicionadores de aire que utilizan eficazmente la energía solar.
Muchas de las centrales eléctricas funcionan en base a motores de combustión que impulsan generadores eléctricos. Sería posible en un futuro remplazar esos motores (que consumen recursos no renovables y cuyos residuos contribuyen al efecto invernadero) por máquinas térmicas solares.
Célula Fotovoltaica
En las celdas fotovoltaicas, El Efecto fotoeléctrico permite convertir la energía luminosa en energía eléctrica. El efecto fotoeléctrico ocurre cuando la energía en forma de luz (fotones) es absorbida por un material, causando la liberación de electrones.
Cuando los fotones chocan con los electrones de un material semiconductor, transfieren su energía a estos últimos. Los electrones excitados alcanzan niveles de energía más altos y pueden moverse hacia la superficie del semiconductor, lo que posibilita la generación de corriente eléctrica.
El material más utilizado en estas celdas es el silicio. Sus propiedades electrónicas pueden ser modificadas mediante un proceso llamado dopado, en el cual se añaden pequeñas cantidades de impurezas como boro o fósforo. Esto genera regiones cargadas positiva o negativamente, esenciales para el funcionamiento de las celdas.
El funcionamiento de las celdas fotovoltaicas puede resumirse en los siguientes pasos:
Absorción: Los fotones de luz solar son absorbidos por el material semiconductor (generalmente silicio).
Excitación: Los fotones transfieren su energía a los electrones, liberándolos de sus átomos.
Separación: Un campo eléctrico interno separa a los electrones excitados de los huecos (los átomos que han perdido un electrón.
Colección: Los electrones separados generan un flujo de corriente eléctrica al moverse a través de un circuito externo.
Recombinación: Finalmente, los electrones y huecos se recombinan, permitiendo que el proceso continúe.
En resumen, las celdas fotovoltaicas aprovechan el efecto fotoeléctrico y las propiedades únicas de los semiconductores para convertir la luz solar en energía eléctrica de manera eficiente y sostenible.
Energía Solar Fotovoltaica
Algunas células solares funcionan en base a una plaqueta delgada de silicio monocristalino, que ha sido tratada para poder convertir la luz del sol en corriente eléctrica.
La producción de electricidad a partir de células fotovoltaicas cuatro veces más cara que la obtenida en centrales de carbón, sin embargo el empleo de células fotovoltaicas para producir electricidad en lugares alejados de las redes de distribución compite con las alternativas existentes, como por ejemplo generadores eléctricos a partir de combustibles deriados del petróleo. La superficie ocupada no plantea problemas. Un país como España podría resolver todas sus necesidades de electricidad con apenas 900 km2 cubierta de celdas, el 0,2% de su territorio. Todas las necesidades energéticas mundiales se podrían cubrir ocupando sólo unos 300.000 km2 con células fotovoltaicas. Por lo que se refiere al almacenamiento, la producción de hidrógeno por electrólisis y su posterior empleo para producir electricidad u otros usos, puede ser una óptima solución. (ver sección de Hidrogeno.)
Las células solares, dispuestas en paneles solares, ya producían electricidad en los primeros satélites espaciales. Actualmente se perfilan como la solución definitiva al problema de la electrificación rural, con clara ventaja sobre otras alternativas, pues, al carecer los paneles de partes móviles, resultan totalmente inalterables al paso del tiempo, no contaminan ni producen ningún ruido en absoluto, no consumen combustible y no necesitan mantenimiento.
La electricidad que así se obtiene puede usarse de manera directa o bien ser almacenada en acumuladores para usarse en las horas nocturnas.
Energía Solar para calefacción
La energía solar puede ser aprovechada para la calefacción al transformarse en energía calórica. En este caso se emplean unos dispositivos denominados colectores, que reciben y concentran la energía solar. Existen dos tipos, de altas temperaturas que funcionan en un rango de 100 a 300 grados centígrados, o de baja temperatura que funcionan a 65 grados centígrados. Por estos dispositivos circula un líquido que es calentado y evaporado para calentar el agua de radiadores de calefacción y calderas.
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