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Energía Solar: Tipos, Usos, Características y Ejemplos

¿ Qué es la Energía Solar ?

La energía solar es la energía que proviene del sol. Todos los días el sol irradia, o envía, una enorme cantidad de energía. ¡El sol irradia más energía en un segundo de lo que las personas han usado desde el principio de los tiempos!

Podría afirmarse que es la clase de energía renovable más limpia y confiable disponible, y se puede utilizar de varias formas para ayudar a alimentar las diferentes edificaciones, ya sean residenciales o comerciales.

Tipos de Energía Solar

Existe dos sistemas o formas de energía solar, a saber:

  • Los sistemas fotovoltaicos
  • Los sistemas solares térmicos

Energía Solar Fotovoltaica

La energía fotovoltaica proviene de las palabras foto que significa “luz” y voltios, una medida de la electricidad. Las células fotovoltaicas se conocen más comúnmente como celdas o paneles solares.

Probablemente ya estés familiarizado con las celdas solares. Las calculadoras, los juguetes y las cabinas telefónicas que funcionan con energía solar utilizan celdas solares para convertir la luz en electricidad.

Energia solar tipos usos ventajas y desventajas
Energía Solar = Energía Verde

Una célula fotovoltaica está hecha de dos capas finas de silicio intercaladas entre sí y unidas a cables metálicos. La capa superior de silicio, llamada capa N, es muy delgada y tiene un químico agregado qué le proporciona un exceso de electrones libres.

La capa inferior, o capa P, es mucho más gruesa y tiene un químico agregado, por lo que tiene muy pocos electrones libres.

¿ Cómo Funciona ?

Cuando las dos capas se colocan juntas, sucede algo interesante: se produce un campo eléctrico que evita que los electrones se desplacen desde la capa superior a la capa inferior. Esta unión unidireccional con su campo eléctrico se convierte en la parte central de la celda fotovoltaica.

Si la célula fotovoltaica está expuesta a la luz solar, los haces de energía lumínica conocidos como fotones pueden sacar algunos de los electrones de la capa P inferior de sus órbitas a través del campo eléctrico establecido en la unión P-N y en la capa N.

La capa N, con su abundancia de electrones, desarrolla un exceso de electrones cargados negativamente. Este exceso de electrones produce una fuerza eléctrica para alejar los electrones adicionales. Estos electrones en exceso se empujan dentro del cable metálico hasta la capa P inferior, que ha perdido parte de sus electrones. La corriente eléctrica continuará fluyendo mientras la energía radiante en forma de luz golpee la celda y el circuito, permanezca cerrado.

Eficiencia

La tecnología actual de células fotovoltaicas no es muy eficiente. Las células fotovoltaicas de hoy en día convierten solo alrededor del 10 al 14 por ciento de la energía radiante en energía eléctrica. Las plantas de combustibles fósiles, por otro lado, convierten del 30 al 40 por ciento de la energía química de su combustible en energía eléctrica.

El costo por kilovatio-hora de producir electricidad a partir de células fotovoltaicas es actualmente tres o cuatro veces más caro que con las fuentes convencionales. Sin embargo, las células fotovoltaicas tienen sentido para muchos usos hoy en día, como proporcionar energía en áreas remotas u otras áreas donde se dificulta hacer llegar la electricidad.

Los científicos están investigando formas de mejorar la tecnología de células fotovoltaicas para hacerla más competitiva con las fuentes convencionales.

Energía Solar Térmica

Al igual que las celdas solares, los sistemas solares térmicos utilizan la energía solar para generar electricidad. Pero como sugiere su nombre, los sistemas de energía solar térmica utilizan el calor del sol para hacerlo. La mayoría de ellos utilizan colectores solares con superficies espejadas para concentrar la luz solar en un receptor que calienta un líquido.

El líquido sobrecalentado se usa para hacer vapor que impulsa una turbina para producir electricidad de la misma manera que lo hacen las centrales de carbón, petróleo o energía nuclear.

Los sistemas térmicos solares pueden ser uno de tres tipos: receptor central, plato o canal. Un sistema de receptor central utiliza espejos grandes en la parte superior de una torre alta para reflejar la luz solar en un receptor. Este sistema ha sido denominado “torre de energía solar”.

Otro sistema utiliza un colector solar en forma de plato para recoger la luz solar. Este sistema se asemeja a una antena parabólica de televisión. Un tercer sistema utiliza canales espejados para recoger la luz solar. Hasta hace poco, los sistemas de canalización parecían los más prometedores.

Un Poco de Historia

La primera planta de energía solar eléctrica del mundo usaba comederos de espejo. LUZ, como se llamaba la planta, estaba perfectamente situado en el soleado desierto de Mojave en California, Estados Unidos.

LUZ fue la única planta solar para generar electricidad económicamente. Dólar por dólar, siempre había sido más barato utilizar fuentes de energía convencionales (carbón, petróleo, nuclear) para generar electricidad.

Pero la planta solar LUZ dio la vuelta a eso, produciendo electricidad tan barata como muchas nuevas centrales de carbón, y sin costos ocultos de contaminación. El futuro parecía brillante para esta planta solar pionera y luego se rompió el sueño.

LUZ cerró sus puertas a fines de 1992 debido a una caída en los precios del petróleo y un proyecto de construcción por encima del presupuesto en la sede de LUZ.

LUZ puede haberse ido, pero la mayoría de los ingenieros de esta especialidad creen que las torres de energía solar estarán listas para reemplazar los sistemas de canal muy pronto.

Usos de la Energía Solar

1. Electricidad Solar

La electricidad solar está creciendo rápidamente, casi se triplicó durante un período de tres años y un aumento del cuarenta por ciento en comparación con 2016, según la Administración de Información de Energía de los Estados Unidos.

2. Calentamiento Solar de Agua

La mayoría de las soluciones de calentamiento de agua solar crean agua caliente que se consume dentro de la casa. Los calentadores de agua solares utilizan una celda en la azotea para absorber el calor del sol y transferirlo al tanque de agua.

Otro uso de la energía solar, especialmente en el sur y suroeste de los Estados Unidos, es el calentamiento de piscinas. El agua circula a un colector donde se calienta con la luz solar y luego se bombea de nuevo a la piscina.

Con costos entre $ 3,000 y $ 4,000 y un reembolso de 1.5 a 7 años, el Departamento de Educación de los EE. UU. Dice que “el calentamiento de piscinas solares es el uso más rentable de este tipo de energía en muchos climas”.

3. Calefacción Solar

Los usos típicos de los sistemas de calefacción solar incluyen el calentamiento de pisos radiantes o el emparejamiento con un sistema de aire caliente forzado (FHA) para calentar una casa.

El diseño de casas solares pasivas también puede calentar hogares y negocios en el invierno, teniendo en cuenta la colocación de ventanas y la selección de materiales utilizados en el edificio.

4. Ventilación Solar

Las soluciones de ventilación solar, como los ventiladores de áticos solares, pueden reducir la carga de su HVAC al ayudar a enfriar su hogar durante el verano.

Esta puede ser una buena opción si no puede instalar un sistema de energía solar fotovoltaica que compense el uso total de electricidad de su hogar.

Las aplicaciones comerciales e industriales del calor del proceso solar incluyen tecnologías de ventilación solar que pueden precalentar el aire de un edificio en climas fríos, lo que reduce los costos de energía.

5. Iluminación Solar

Las luces solares se han vuelto omnipresentes y se pueden encontrar en todas partes, desde paisajes de casas y luces de seguridad hasta señales de tránsito y luces de calles.

Estas tecnologías de iluminación solar para su hogar son económicas y están disponibles desde diseños básicos hasta de alta gama en cualquier lugar, desde su ferretería local hasta sitios web de compras en línea como Amazon.com (ENLACE).

6. Cargadores Solares Portátiles

En nuestro mundo conectado, los teléfonos y las tabletas siempre están con nosotros y, admitámoslo, a menudo se está agotando la batería. Los cargadores solares fotovoltaicos portátiles pueden mantener nuestros dispositivos eléctricos personales cargados mientras viaja.

La tecnología ya existe para integrar células solares en nuestros teléfonos y ha estado en vigencia desde la década de 1970.

Investigadores en Japón incluso han desarrollado células solares livianas y resistentes al agua que algún día podrían ser cosidas en la ropa para alimentar nuestros dispositivos.

7. Transporte Solar

Imagen Energia Solar para Vehiculos
Energía Solar para Coches

Los coches con energía solar pueden ser el futuro, con aplicaciones existentes que incluyen autobuses, trenes, aviones y autos de carreras construidos por estudiantes en Australia y los Estados Unidos. 

Este uso de la energía solar aún no está ampliamente disponible, a menos que sea propietario de un automóvil eléctrico o vehículo eléctrico y lo cargue con paneles solares.

Energía Solar : ¿ Cómo Funciona ?

Se produce a partir de la radiación solar. La luz del sol viaja a través de las partes superiores de la atmósfera de la tierra. Una vez que esta luz solar llega a la superficie de la tierra, debe capturarse para que pueda convertirse en una fuente de energía utilizable.

En la superficie de la tierra, se llama radiación infrarroja, donde se captura mediante la ayuda de células fotovoltaicas o paneles solares. Una vez aprovechada, la luz solar se absorbe en estas celdas solares. Estas células fotovoltaicas se utilizan para convertir la energía solar en energía eléctrica.

Son dispositivos no mecánicos que están hechos de aleaciones de silicio. La mayoría de los colectores solares se asemejan a las cajas negras y planas que se encuentran en los techos de los edificios.

En el diseño más común, las tuberías en la caja transportan líquidos que transfieren el calor de la caja al edificio. Este líquido calentado luego calienta el agua en un tanque o pasa a través de los radiadores para calentar el aire. Una vez que las celdas están cargadas, la energía se almacena hasta que esté lista para ser utilizada. La cantidad de energía que pueden generar estas células depende de la cantidad de luz solar que llega a ellas.

Esto variará según la ubicación, el número de horas de luz diurna, el clima y más. La energía solar también es gratuita y los suministros son ilimitados. Solo requiere una inversión inicial en celdas.

La energía solar es una de las opciones de energía alternativa más importantes disponibles en la actualidad. Puede ayudar a la transición de los países del mundo lejos de los combustibles fósiles cuando se trata de producir electricidad.

Características de la Energía Solar

  • Representa una fuente de energía limpia y verde.
  • Es una excelente manera de reducir la huella de carbono.
  • No hay nada en la energía solar que contamine a la madre naturaleza.
  • No libera gases de efecto invernadero y, a excepción de la necesidad de una fuente de agua limpia para funcionar, no utiliza absolutamente ningún otro recurso.
  • Es segura y ecológica.

Kit o Sistema de Energía Solar

En la mayoría de los sistemas de energía solar, los paneles se colocan en el techo. Un sitio ideal no debería tener sombra en el área éstos se colocarán, especialmente durante las horas de luz solar de 9 a.m. a 3 p.m. Los componentes que integran un kit de paneles solares son:

Paneles solares

Los paneles solares, también conocidos como módulos, contienen células fotovoltaicas hechas de silicio que transforman la luz solar entrante en electricidad en lugar de calor.

Las células solares fotovoltaicas consisten en una película de silicio positiva y negativa colocadas bajo una delgada lámina de vidrio. A medida que los fotones de la luz solar golpean estas células, golpean a los electrones del silicio. También se le puede agregar baterías solares al sistema con el fin de almacenar la energía.

Inversor

El inversor suele estar ubicado en una ubicación accesible, lo más cerca posible de los módulos. En una aplicación residencial, el inversor a menudo se monta en la pared lateral exterior de la casa cerca de los paneles principales o secundarios.

Dado que los inversores hacen un ligero ruido, esto debe tenerse en cuenta al seleccionar la ubicación.

Medidor de red

En un sistema eléctrico solar que también está conectado a la red de servicios públicos, la energía de CC de la matriz solar se convierte en energía de 120/240 voltios de CA y se alimenta directamente al sistema de distribución de energía de servicios públicos del edificio.

La energía es “medida neta”, lo que significa que reduce la demanda de energía de la red eléctrica cuando el panel solar está generando electricidad, lo que reduce la factura de la red eléctrica.

Estos sistemas conectados a la red se apagan automáticamente si la energía de la red eléctrica se desconecta, lo que protege a los trabajadores qué puedan estar trabajando en la reparación de la falla.

Estos tipos de sistemas eléctricos que funcionan con energía solar se conocen como “en la red” o “sin batería” y representan aproximadamente el 98% de los sistemas de energía solar que se instalan en la actualidad.

Dibujos e Imágenes de Energía Solar

Energia solar como funciona caracteristicas ejemplos
Imagen de Energía Solar

 

Ventajas desventajas para que sirve como se produce
Dibujo de Energía Solar

Ejemplos de Energía Solar

La energía solar ha existido durante mucho tiempo. Los ejemplos más simples del uso de la energía solar se pueden encontrar en tareas básicas, como usar el sol para secar la ropa o los alimentos.

En la actualidad, algunos propietarios de viviendas recurren a la calefacción solar del hogar o al calentamiento solar del agua para alimentar sus hogares.

Electrodomésticos como la lavadora y secadora de ropa, el calentamiento del agua para el baño, la alimentación del horno y, por supuesto, la iluminación en el hogar, pueden funcionar con este tipo de energía. Incluso hay calentadores de energía solar para la piscina y acondicionadores de aire.

Ventajas de la Energía Solar

1. Es buena para el medio ambiente

La energía solar es autosuficiente y la instalación de paneles solares en su techo es un camino seguro y fácil para contribuir a un futuro sostenible. Comenzar desde su casa es una excelente manera de demostrar que se preocupa por el medio ambiente.

2. La electricidad solar hace que su hogar salga de la red pública

Los precios de la electricidad solar sirven como un gran ejemplo de por qué debería haber un aumento en el uso de la energía solar.

La electricidad tradicional depende en gran medida de los combustibles fósiles como el carbón y el gas natural. No solo son perjudiciales para el medio ambiente, sino que también son recursos limitados. Esto se traduce en un mercado volátil, en el que los precios de la energía cambian a lo largo del día.

3. Puede usar tierra subutilizada

Con la energía solar, podemos hacer uso de la tierra y, posteriormente, generar un gran valor; La energía solar proporciona una fuente de energía para todos. De esta manera, no necesitamos utilizar terrenos de precio elevado que podrían ser más adecuados para otras aplicaciones.

Es posible que haya oído hablar de granjas solares: paneles que se utilizan para cosechar energía solar en grandes cantidades. Esto resalta perfectamente cómo la energía solar hace uso de la tierra infrautilizada. Por ejemplo, una granja solar de 45 acres se ha construido recientemente en el Reino Unido y puede alimentar 2,500 hogares.

4. Causa menos pérdida de electricidad

La electricidad debe ser transportada desde grandes centrales eléctricas hasta consumidores finales a través de redes extensas. Las transmisiones de larga distancia equivalen a pérdidas de potencia.

La energía solar en la azotea es útil para aumentar la eficiencia de la electricidad, considerando la corta distancia.

Su energía se vuelve doméstica y, como resultado, usted controla sus propias facturas y el consumo de energía. Además, los sistemas de energía solar son duraderos, por lo que se reducen las posibilidades de interrupción del servicio.

5. Mejora la seguridad de la red

Cuando muchos de nosotros cambiamos a la energía solar, es menos probable que experimentemos apagones o caídas de tensión.

6. Crea empleos y crecimiento económico

Cuantas más personas opten por la energía solar, más serán las necesidades de las empresas para instalar paneles solares. Esto crea empleos adicionales para los trabajadores calificados y, por consiguiente, mantiene la economía en crecimiento.

7. Es una fuente gratuita de energía

El sol nos proporciona más energía de la que podríamos usar, y nadie puede monopolizar la luz solar. Su sistema de energía solar comenzará a ahorrar dinero desde el momento en que se encienda, sin embargo, las ventajas de la energía solar son las más visibles a largo plazo.

8. La energía solar complementa otras fuentes de energía renovables

Como la energía eólica o energía hidroeléctrica.

9. Los sistemas instalados exitosamente pueden producir electricidad en exceso

Sus propietarios pueden vender energía al proveedor de electricidad, reduciendo o incluso eliminando las facturas de energía.

Desventajas

1. El principal elemento disuasivo para utilizar la energía solar es el equipo requerido. Los equipos de tecnología solar son caros. Comprar e instalar el equipo puede costar decenas de miles de dólares para viviendas individuales.

2. Si bien los gobiernos a menudo ofrecen impuestos reducidos a las personas y empresas que usan energía solar, y la tecnología puede eliminar las facturas de electricidad, el costo inicial es demasiado alto para que muchos lo consideren.

3. El equipo de energía solar también es pesado. Para adaptar o instalar paneles solares en el techo de un edificio, el techo debe ser fuerte, grande y orientado hacia la trayectoria del sol.

4. Tanto la tecnología solar activa como la pasiva dependen de factores que están fuera de nuestro control, como el clima y la cubierta de nubes. Las áreas locales deben ser estudiadas para determinar si la energía solar sería efectiva en esa área.

5. La luz solar debe ser abundante y consistente para que la energía solar sea una opción eficiente. En la mayoría de los lugares de la Tierra, la variabilidad de la luz solar dificulta su implementación como la única fuente de energía.

Para qué Sirve la Energía Solar

La energía del sol es una fuente de energía primaria. Y es la “madre” de todas las fuentes de energía en la Tierra, es necesaria en la energía eólica, no se podría aprovechar la energía del viento, sin el sol, porque no habría movimiento continuo de las masas de aire.

No habría vida, no habría fotosíntesis, vegetales (biomasa), lluvia (hidroeléctrica), y así sucesivamente.

¿ Cómo se Produce la Energía Solar ?

Este tipo de energía se produce cuando la luz solar incide sobre los paneles solares, que luego convierten la energía solar en electricidad utilizable. Esta transformación fotovoltaica es la forma en que se genera la energía solar.

El proceso de creación de energía a partir de la luz solar comienza con la instalación de los paneles solares. Un panel solar típico está hecho de silicio mono cristalino o poli cristalino alojado en un marco de panel metálico con una carcasa de vidrio.

Cuando la luz del sol golpea la delgada capa de silicio en la parte superior de un panel solar, quita los electrones de los átomos de silicio.

Los electrones están cargados negativamente, lo que significa que son atraídos a un lado de la celda de silicio. Esto crea una corriente eléctrica que es capturada por el cableado en un panel solar.

Conocido como el “efecto fotovoltaico”, los electrones que se liberan de la luz solar son la base de la electricidad generada por los paneles solares.

Cuanto más sol golpee sus paneles solares, más electrones se liberarán, por lo que es importante tener en cuenta factores como la sombra y la cubierta de nubes local al diseñar un sistema de energía solar.

Los diferentes paneles solares producen electricidad a diferentes velocidades dependiendo de su eficiencia y calidad. Los paneles solares de alta calidad a menudo cuestan un poco más de dinero, pero a largo plazo serán un ahorr porque producen electricidad de manera más eficiente.

 

Sumario
Energía Solar: Tipos, Usos, Características y Ejemplos
Nombre del Artículo
Energía Solar: Tipos, Usos, Características y Ejemplos
Descripción
La energía solar es la energía que proviene del sol. Podría afirmarse que es la forma de energía renovable más limpia y confiable disponible. Definición, Tipos, usos, ejemplos, ventajas, desventajas, imágenes, dibujos y características.
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