Descubre las ventajas, aplicaciones y funciones de la energía solar

En el siglo XXI, la energía solar ya se ha convertido en parte de la vida diaria. Desde piscinas climatizadas con energía solar hasta hogares que funcionan con energía solar, hay muchos ejemplos que demuestran la útil aplicación de la energía limpia, segura y sostenible del sol. A medida que crece la preocupación por los efectos de la quema de combustibles fósiles y la posibilidad de agotar las fuentes de energía no renovables , el futuro de la energía solar parece prometedor . A partir de 2013, la tecnología no está exenta de problemas y, hasta ahora, las aplicaciones han sido en su mayoría a una escala relativamente pequeña, pero se está realizando una gran cantidad de investigación en esta área y ha habido una serie de desarrollos muy prometedores.

Una serie de paneles solares apuntaban al sol.

Aprovechamiento de la energía solar

El sol es potencialmente una enorme fuente de energía limpia y renovable . Algunos estiman que la luz solar podría producir 10.000 veces más energía que la que utilizaba la Tierra a principios del siglo XXI. Sin embargo, existen importantes desafíos tecnológicos que deben afrontarse para aprovechar esa energía de manera eficaz. Hay varias tecnologías diferentes disponibles, y en desarrollo, que utilizan la luz solar para proporcionar energía.

Se están realizando desarrollos para que la energía solar sea más común en los hogares.

La luz solar se puede utilizar simplemente para calentar agua que luego se utiliza para proporcionar calefacción central a los hogares. Alternativamente, se puede utilizar para generar electricidad utilizando células fotovoltaicas (PV) dispuestas en paneles solares. Un tercer método consiste en concentrar la luz solar en un objetivo para generar calor, que se puede utilizar directamente para fines industriales o para proporcionar electricidad.

La tecnología de la energía solar ha realizado avances considerables en los últimos años.

Paneles solares

Estos paneles se basan en el efecto fotoeléctrico, donde ciertas sustancias producen una pequeña corriente eléctrica cuando se exponen a la luz. Las células fotovoltaicas se construyen para aprovechar este efecto, y los paneles solares consisten en grandes conjuntos de estos dispositivos colocados para recibir la mayor cantidad de luz solar posible. Juntos, pueden generar cantidades significativas de electricidad. Aunque, a partir de 2013, son relativamente ineficientes, normalmente tienen costos de funcionamiento y mantenimiento muy bajos y pueden ser muy efectivos para proporcionar energía a los hogares. Se está llevando a cabo una gran cantidad de investigación para mejorar la eficiencia y construir células a partir de materiales más baratos.

Los edificios y hogares que funcionan con energía solar pueden aliviar la carga que pesan sobre las redes eléctricas.

La mayoría de los paneles solares constan de células fotovoltaicas de silicio cristalino , que tienen una eficiencia del 14 al 16% para convertir la luz solar en electricidad. Sin embargo, se están investigando varias alternativas. Las celdas de película delgada se pueden fabricar a partir de una variedad de materiales. Aunque actualmente son menos eficientes que las células fotovoltaicas estándar, son ligeras, flexibles y más baratas de fabricar. Las células multifuncionales pueden alcanzar una eficiencia de más del 43%. Están estructurados para que diferentes partes de la célula estén sintonizadas para capturar la luz solar en rangos de longitud de onda específicos, en lugar de tener un solo receptor que pierde una parte de la energía disponible.

Otra área prometedora es la celda solar sensibilizada con colorante (DSSC), a veces llamada celda de Gratzel, en honor a Michael Gratzel, quien la desarrolló por primera vez en la década de 1990. Estos usan un tinte para capturar la energía solar y producir un flujo de electrones, que se reponen a través de una capa de electrolito líquido debajo. Aunque su producción es potencialmente barata, solo tienen un 12% de eficiencia y existen problemas de durabilidad que pueden afectar el uso comercial. Por ejemplo, el líquido puede congelarse en condiciones frías o expandirse cuando está tibio y puede gotear. Los investigadores han desarrollado una versión de la celda en la que el electrolito líquido problemático se reemplaza con un material sólido, abriendo el camino para paneles solares baratos y duraderos.

Además del desarrollo de células fotovoltaicas más económicas y eficientes, una parte importante del futuro de la energía solar reside en la construcción de nuevos edificios y la modernización de muchos más antiguos. Algunos expertos predicen que la mayoría, si no todos, los edificios nuevos tendrán paneles solares instalados en los techos. Dado que estos también se instalan fácilmente, muchos edificios antiguos pueden recibir actualizaciones para funcionar con energía solar. Los expertos y ambientalistas esperan que los gobiernos fomenten la construcción de energía verde mediante generosos incentivos fiscales, exenciones y subvenciones para el uso de energías alternativas.

Los paneles solares en un techo pueden, en algunas áreas, cubrir todas o la mayoría de las necesidades energéticas de una casa. Sin embargo, en los casos en que las personas viven en alojamientos de varios pisos, la cantidad de espacio en el techo es muy pequeña en comparación con el número de viviendas. Si bien las aplicaciones pequeñas e individuales pueden aliviar parte de la tensión de la red eléctrica, si el Sol ha de satisfacer las necesidades de energía de las ciudades y las industrias, su futuro debe estar en las grandes estaciones generadoras de energía solar.

The largest problem facing the harnessing of solar energy using PV cells is the space required to build the power plants. A plant is comprised of thousands of solar panels, not unlike those currently installed on alternative energy homes. Because of this, they require a consistently sunny area and a considerable amount of space. Currently, the one of the largest power stations in the world covers more than 10 square miles (16.9 km2) and creates enough electricity to run about 200,000 homes. Some experts suggest that to provide power for the entire United States, an area approximately 100 miles (160.9 km) per side would be required, probably somewhere in the desert climate of the American Southwest.

Alternatives to Solar Panels

A number of other possibilities exist for the large-scale harnessing of the Sun’s power. One example is concentrating solar power (CSP) technology. Rather than generating electricity directly, these concentrate sunlight to heat water, providing steam to drive a turbine that produces electricity just like a conventional power plant. They may consist of arrays of parabolic mirrors that focus sunlight on a linear tube filled with liquid. Alternatively, heat from the Sun may be focused by a parabolic mirror to heat a fluid that drives a Stirling engine, which provides the mechanical energy for electricity generation.

Another proven system is the “power tower,” in which an array of sun-tracking flat mirrors focuses heat from the Sun on a container of liquid that is used to provide steam for a generator. A number of plants are in operation, producing 10-20 megawatts of electricity. Future plants may deliver up to 200 megawatts.

The Future

One encouraging trend relating to the future of solar energy is that many of the world's greatest innovators are choosing to focus their talents and funds on improving alternative energy technology. Many award schemes — funded by various governments around the world — focus on providing solar power economically, and on a large scale. In many countries, citizens are given financial incentives for switching to “green” energy sources, and installing their own solar panels.

Although, as of 2013, there are many encouraging signs that governments are acknowledging the need for alternative energy sources, and promoting research into solar energy, the answer lies in part in the hands of the world's citizens. What ordinary citizens choose to buy and support will influence the trends of the future. By installing solar panels, donating to research organizations involved in alternative energies, taking a university degree in a related subject, and voting for measures promoting alternative energy development, anyone can have a say the future of solar energy.