Tipos de energía solar

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La energía solar es una energía limpia, la más abundante de entre todas las fuentes de energía renovable. España tiene un gran potencial y podría ser uno de los mayores productores de esta energía alternativa. Hoy en día es posible aprovechar este recurso natural de múltiples formas.

Existen tres tecnologías principales para el aprovechamiento de la energía solar: la energía solar fotovoltaica que convierte la luz del sol en energía; la energía solar de concentración o energía térmica solar concentrada, que aprovecha el calor del sol para impulsar motores térmicos; y por último, la energía térmica solar (energía termosolar) y frío solar, que usa la energía solar para proveer de agua caliente o acondicionar el aire refrescándolo.

La gran ventaja de la energía solar es que puede aprovecharse en instalaciones domésticas, mediante la instalación de placas solares en tejados o en jardines/parcelas próximas a la vivienda. No obstante también existen grandes plantas solares que funcionan como centrales eléctricas.

Hablando un poco más acerca de las principales tecnologías de aprovechamiento solar:

 

Energía solar fotovoltaica

Esta tecnología de aprovechamiento solar, emplea la luz del sol para producir electricidad que puede usarse directamente de forma local, almacenarse en baterías o convertirse para trasmitirse a largas distancias. Para ello, son indispensables los paneles solares fotovoltaicos, de los que existen varios tipos y son ya muy fáciles de encontrar en todo el mundo.

panel solar policristalino

Panel solar fotovoltaico policristalino

¿Cómo funcionan los paneles solares fotovoltaicos?

Los paneles fotovoltaicos generan electricidad directamente de la luz del sol gracias a un proceso electrónico que se da de forma natural en un tipo especial de materiales denominados semiconductores. Los electrones de estos materiales semiconductores se liberan por la acción de la luz solar, creando un campo eléctrico, que se conduce a través de un circuito eléctrico, haciendo entonces funcionar dispositivos eléctricos o enviando electricidad a la red central.

Los paneles fotovoltaicos tienen múltiples usos, y pueden emplearse para alimentar pequeños electrodomésticos como calculadoras, dispositivos de señalización autónomos en carreteras hasta grandes proyectos comerciales.

 

Calefacción y frío solar

La tecnología de calefacción y frío solar, implica usar la energía calorífica del sol y usar el calor generado para conseguir agua caliente, calefacción de espacios en edificios, calentamiento del agua de piscinas o centros hidrotermales, etc. También, aunque pueda sorprender, se puede reducir la temperatura en el interior de una vivienda, oficina, etc gracias al frío solar. En definitiva, la lista de usos a nivel doméstico, comercial o industrial es infinita. Mediante el uso de paneles solares térmicos, un edificio o actividad puede ver reducida significativamente su factura en cuanto a gas o electricidad, al generar el agua caliente gracias a la energía del sol.

colectores solares

Colectores solares en tejado para obtención de agua caliente sanitaria

El aprovechamiento de la energía solar térmica está mucho más extendido que la energía fotovoltaica. Los costes de la instalación son significativamente menores que en el caso de una instalación solar fotovoltaica. El retorno de la inversión de una instalación doméstica se puede dar en tan sólo 3 a 6 años.

En España, el Código Técnico de la Edificación actual obliga a la instalación de paneles solares térmicos en los edificios de nueva construcción, con objeto de que las edificaciones sean más eficientes energéticamente. En la Exigencia Básica HE4, se dan los criterios a cumplir sobre contribución solar mínima de agua caliente sanitaria.

 

Energía solar de concentración

En esta tecnología, mediante el uso de materiales reflectantes tales como espejos o lentes, se concentra la luz solar para general vapor, que mueve turbinas y que a su vez, terminan generando electricidad. Existen plantas de concentración solar, que funcionan como plantas de producción de energía y que producen cientos de megavatios. Algunas de ellas, emplean resinas que almacenan el calor generado durante las horas de sol y que lo liberan por la noche, pudiendo entonces generar también electricidad en horario nocturno.

A continuación explicaremos el tipo más frecuente de instalaciones de energía solar de concentración:

 

  • Concentración solar cilíndrico parabólico: usan espejos curvados situados en línea que concentran la luz solar sobre un tubo receptor que recorre toda la línea de esos espejos. En el interior del tubo hay un fluido de transferencia del calor, (sal fundida o aceites sintéticos) que absorben la energía del sol y que llegan a alcanzar temperaturas de hasta 150ºC a 350ºC. Ese calor es tranferido por intercambiadores de calor al agua, produciendo vapor. El vapor impulsa turbinas convencionales para generar electricidad. Un campo típico de concentración solar cilíndrico puede tener cientos de filas paralelas.

paneles concentracion solar cilindricos

Paneles de concentración solar cilindricos. Foto: Almeriapedia.

  • Reflectores Fresnel compactos: hace uso de los mismos principios de la concentración solar cilíndrica, pero en esta ocasión emplea muchas tiras de espejos delgados, que permiten mucha mayor superficie reflectante que los cilindrícos y con un coste de fabricación mucho menor. La luz se suele concentrar sobre receptores elevados, en cuyo interior está el fluido de trabajo. Y los mismos, se transfiere el calor al agua, generando vapor, que mueve turbinas y estas producen electricidad.

solar fresnel

Energía solar de concentración tipo Fresnel. Foto: Novatec solar

  • Central solar de torre central: en este sistema existe, como su nombre indica, una torre central que recibe la luz del sol concentrada procedente de cientos de espejos planos controlados por ordenador para moverse siguiendo la luz del sol y que se conocen como helióstatos. Este sistema permite operar a temperaturas más altas y por lo tanto, es mucho más eficiente. Las temperaturas alcanzadas en el fluido de trabajo oscilan entre los 500ºC a 1000ºC.

torre solar

Planta termoeléctrica por concentración en Andalucía. Foto: afloresm bajo licencia CC

  • Motor de disco o disco Stirling: se emplean espejos situados en un disco parabólico, que concentra la luz en un único punto focal. El disco con el conjunto de espejos se mueve para optimizar la captación de la luz del sol. El fluido de trabajo suele ser hidrógeno que puede alcanzar hasta 700ºC y que mueve directamente un motor denominado motor Stirling, motor térmico que trabaja por compresión/expansión de un gas.

solar stirling

Parábolas de concentración de energía solar tipo Stirling. Foto: Jumanji solar

Como se ha dicho al principio, España es una de las grandes potencias mundiales en producción de energía solar. En nuestro territorio existen algunas de las centrales solares de concentración más potentes del mundo situadas en Andalucía, Extremadura… y además, exportamos nuestra tecnología a otros países para el desarrollo y construcción de gigantescas centrales de concentración solar, como el Proyecto Solar de Abengoa en el desierto del Mojave en EEUU, con una potencia prevista de 250 MW.

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