Energía Solar

– ¿Qué es?

La energía solar es una energía renovable, obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol. La radiación solar que alcanza la Tierra ha sido aprovechada por el ser humano desde la Antigüedad, mediante diferentes tecnologías que han ido evolucionando. Hoy en día, el calor y la luz del Sol puede aprovecharse por medio de diversos captadores como células fotovoltaicas, helióstatos o colectores térmicos, pudiendo transformarse en energía eléctrica o térmica. Es una de las llamadas energías renovables o energías limpias, que podrían ayudar a resolver algunos de los problemas más urgentes que afronta la humanidad.

– Avances

Desde 1998 hasta hoy

A mediados de la década de 1990, comenzó a acelerarse el desarrollo de la energía fotovoltaica sobre tejados, tanto residenciales como comerciales, así como las plantas de conexión a red, debido a la creciente preocupación por el suministro de petróleo y gas natural, el protocolo de Kyoto y la preocupación por el cambio climático, así como a la mejora en la competitividad de los costes de la energía fotovoltaica frente a otras fuentes de energía. A comienzos del siglo XXI, la adopción de mecanismos de subvención y políticas de apoyo a las energías renovables, que daban a éstas prioridad de acceso a la red, incrementaron exponencialmente el desarrollo de la energía fotovoltaica, primero en Europa y después en el resto del mundo. La energía solar termoeléctrica (CSP), sin embargo, aunque también ha progresado en las últimas décadas, todavía supone una pequeña fracción de la contribución global de la energía solar al abastecimiento energético.

– Tipos

Hay dos tipos, la térmica y la eléctrica.

– Térmica:

La energía solar térmica (o energía termosolar) consiste en el aprovechamiento de la energía del Sol para producir calor que puede aprovecharse para cocinar alimentos o para la producción de agua caliente destinada al consumo de agua doméstico, ya sea agua caliente sanitaria, calefacción, o para producción de energía mecánica y, a partir de ella, de energía eléctrica. Adicionalmente puede emplearse para alimentar una máquina de refrigeración por absorción, que emplea calor en lugar de electricidad para producir frío con el que se puede acondicionar el aire de los locales.

Los colectores de energía solar térmica están clasificados como colectores de baja, media y alta temperatura:

  • Colectores de baja temperatura. Proveen calor útil a temperaturas menores de 65 °C mediante absorbedores metálicos o no metálicos para aplicaciones tales como calentamiento de piscinas, calentamiento doméstico de agua para baño y, en general, para todas aquellas actividades industriales en las que el calor de proceso no es mayor de 60 °C, por ejemplo la pasteurización, el lavado textil, etc.
  • Colectores de temperatura media. Son los dispositivos que concentran la radiación solar para entregar calor útil a mayor temperatura, usualmente entre los 100 y 300 °C. En esta categoría se tiene a los concentradores estacionarios y a los canales parabólicos, todos ellos efectúan la concentración mediante espejos dirigidos hacia un receptor de menor tamaño. Tienen el inconveniente de trabajar solamente con la componente directa de la radiación solar por lo que su utilización queda restringida a zonas de alta insolación.
  • Colectores de alta temperatura. Fueron inventadas por Frank Shuman y hoy día existen en tres tipos diferentes: los colectores de plato parabólico, la nueva generación de canal parabólico y los sistemas de torre central. Operan a temperaturas superiores a los 500 °C y se usan para generar electricidad (electricidad termosolar) y transmitirla a la red eléctrica; en algunos países estos sistemas son operados por productores independientes y se instalan en regiones donde las posibilidades de días nublados son remotas o escasas.

 

– Eléctrica:

La energía solar fotovoltaica consiste en la obtención de electricidad obtenida directamente a partir de la radiación solar mediante un dispositivo semiconductor denominado célula fotovoltaica, o bien mediante una deposición de metales sobre un sustrato denominada célula solar de película fina.

Paneles solares fotovoltaicos

Un panel fotovoltaico consiste en una asociación de células, encapsulada en dos capas de EVA (etileno-vinilo-acetato), entre una lámina frontal de vidrio y una capa posterior de un polímero termoplástico (normalmente tedlar). Este conjunto es enmarcado en una estructura de aluminio con el objetivo de aumentar la resistencia mecánica del conjunto y facilitar el anclaje del módulo a las estructuras de soporte.

Las células más comúnmente empleadas en los paneles fotovoltaicos son de silicio, y se puede dividir en tres subcategorías:

  • Las células de silicio monocristalino están constituidas por un único cristal de silicio, normalmente manufacturado mediante el proceso Czochralski. Este tipo de células presenta un color azul oscuro uniforme.
  • Las células de silicio policristalino (también llamado multicristalino) están constituidas por un conjunto de cristales de silicio, lo que explica que su rendimiento sea algo inferior al de las células monocristalinas. Se caracterizan por un color azul más intenso.
  • Las células de silicio amorfo. Son menos eficientes que las células de silicio cristalino pero también menos costosas. Este tipo de células es, por ejemplo, el que se emplea en aplicaciones solares como relojes o calculadoras.

El parámetro estandarizado para clasificar la potencia de un panel fotovoltaico se denomina potencia pico, y se corresponde con la potencia máxima que el módulo puede entregar bajo unas condiciones estandarizadas, que son:

  • Radiación de 1000 W/m²
  • Temperatura de célula de 25 °C (no temperatura ambiente).

Los rendimientos típicos de una célula fotovoltaica de silicio policristalino oscilan entre el 14 %-20 %. Para células de silicio monocristalino, los valores oscilan en el 15 %-21 %. Los más altos se consiguen con los colectores solares térmicos a baja temperatura (que puede alcanzar un 70 % de rendimiento en la transferencia de energía solar a térmica).

Los paneles solares fotovoltaicos no producen calor que se pueda reaprovechar -aunque hay líneas de investigación sobre paneles híbridos que permiten generar energía eléctrica y térmica simultáneamente. Sin embargo, son muy apropiados para proyectos de electrificación rural en zonas que no cuentan con red eléctrica, instalaciones sencillas en azoteas y de autoconsumo fotovoltaico.

Desarrollo de la energía solar fotovoltaica en el mundo

 Potencia
Potencia fotovoltaica instalada en el mundo (en GW). Datos históricos hasta 2014 y previsión hasta 2019.
Datos históricos      Estimación para 2015 (+55 GW, 233 GW)      Previsión moderada 396 GW en 2019      Previsión optimista 540 GW en 2019Fuente: SPE, Global Market Outlook 2015, junto con las previsiones de la industria para 2015.

Debido a la creciente demanda de energías renovables, la fabricación de células solares e instalaciones fotovoltaicas ha avanzado considerablemente en los últimos años. La energía solar fotovoltaica se usaba tradicionalmente desde su popularización a finales de los años 1970 para alimentar innumerables aparatos autónomos, para abastecer refugios o casas aisladas de la red eléctrica, pero sobre todo, de forma creciente durante los últimos años, para producir electricidad a gran escala a través de redes de distribución, bien mediante inyección a la red o para autoconsumo doméstico.

Alemania es, junto a Japón, China y Estados Unidos, uno de los países donde la fotovoltaica está experimentando un crecimiento más vertiginoso. A finales de 2015, se habían instalado en todo el mundo cerca de 230 GW de potencia fotovoltaica, convirtiendo a la fotovoltaica en la tercera fuente de energía renovable más importante en términos de capacidad instalada a nivel global, después de las energías hidroeléctrica y eólica, y supone ya una fracción significativa del mix eléctrico en la Unión Europea, cubriendo de media el 3,5 % de la demanda de electricidad y alcanzando el 7 % en los períodos de mayor producción.

La considerable potencia instalada en Alemania (38 GW en 2014) ha protagonizado varios récords durante los últimos años. En junio de 2014, produjo hasta el 50,6% de toda la demanda eléctrica del país durante un solo día, alcanzando una potencia instantánea por encima de 24 GW, lo que equivale a la potencia de generación de casi 25 centrales nucleares trabajando a plena capacidad.

Autoconsumo fotovoltaico y paridad de red

Estado de la paridad de red de instalaciones solares fotovoltaicas alrededor del mundo:

     Paridad de red alcanzada antes de 2014      Paridad de red alcanzada sólo para precios pico      Paridad de red alcanzada después de 2014      Estados de EE. UU. que alcanzarán la paridad de red próximamente

El autoconsumo fotovoltaico consiste en la producción individual a pequeña escala de electricidad para el propio consumo, a través de los paneles solares. Ello se puede complementar con el balance neto. Este esquema de producción, que permite compensar el consumo eléctrico mediante lo generado por una instalación fotovoltaica en momentos de menor consumo, ya ha sido implantado con éxito en muchos países. Fue propuesto en España por la asociación fotovoltaica ASIF para promover la electricidad renovable sin necesidad de apoyo económico adicional. El balance neto estuvo en fase de proyecto por el IDAE. y ha sido recogido en el Plan de Energías Renovables 2011-2020 y el Real Decreto 1699/2011, de 18 de noviembre, por el que se regula la conexión a red de instalaciones de producción de energía eléctrica de pequeña potencia.

Para incentivar el desarrollo de la tecnología con miras a alcanzar la paridad de red -igualar el precio de obtención de la energía al de otras fuentes más económicas en la actualidad-, existen primas a la producción, que garantizan un precio fijo de compra por parte de la red eléctrica. Es el caso de Alemania, Italia o España. Este esquema de incentivos ya ha dado sus frutos, logrando que los costes de la energía fotovoltaica se sitúen por debajo del precio de venta de la electricidad tradicional en un número creciente de regiones.

La energía del futuro

Según informes de Greenpeace, la fotovoltaica podrá suministrar electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030. Y según un estudio publicado en 2007 por el Consejo Mundial de Energía, para el año 2100 el 70 % de la energía consumida será de origen solar.

Por otro lado, algunos países, como es el caso de Tokelau, un archipiélago ubicado en el océano Pacífico, no cuentan con mix eléctrico, ya que obtienen toda la electricidad que necesitan del sol. El país lo forman unos 125 islotes que abarcan un área de 10 km² y cuenta con cerca de 1.500 habitantes. La situación geográfica del archipiélago hace que el uso de combustibles fósiles sea comparativamente mucho más caro y difícil de mantener que un sistema fotovoltaico.

La instalación de Tokelau es un ejemplo del que ya han tomado nota otros países de Oceanía. De hecho, las vecinas Islas Cook y el archipiélago de Tuvalu también pretenden abastecerse completamente a partir de energías renovables para el año 2020.

 

Dubái se gastará 354 millones de dólares en construir una ciudad donde sólo habrá coches eléctricos y energía solar

DUBAII

Los Emiratos Árabes Unidos quieren limpiar esa imagen negativa que los mostraba como productores de petróleo y principales emisores de gases de efecto invernadero. ¿Cómo piensan hacerlo? Fácil, invirtiendo parte de sus riquezas en dar vida a proyectos sostenibles basados en la generación y consumo de energía limpia, lo cual nació con su agresivo plan con el que quieren que el 75% de la energía del país provenga de energías renovables para el año 2050.

‘Sustainable City’ es el nombre del nuevo proyecto que consiste en construir una nueva ciudad fuera del centro del Dubái, la cual tendría ese enfoque “verde” donde aseguran que tratarían de generar más energía de la que se consumiría, obviamente todo a través de fuentes renovables.

Sustainable City

El proyecto fue presentado originalmente en 2012 y los responsables son la empresa local Diamond Developers, quienes cuentan con un presupuesto inicial de 354 millones de dólares con opciones a incrementarse dependiendo del éxito de la ciudad.

Sustainable City estará ubicada a poco más de 30 kilómetros de Dubái, tendrá una superficie de aproximadamente 46 hectáreas y lo atractivo de ella será su enfoque agresivo donde no serán permitidos los coches de combustión interna o el uso de la red eléctrica tradicional, ya que toda la energía quieren que se genere a través de paneles solares.

DUBAI

El precio de las casas arranca en un millón de dólares y al adquirir una propiedad, los dueños se harán acreedores a un carrito de golf eléctrico que les ayudará a moverse por la ciudad, además de un subsidio de 10.000 dólares para comprar otro vehículo. Los habitantes también podrán usar el transporte público gratuito, que son autobuses eléctricos, por supuesto usar coches eléctricos, o bien, transportarse por medio de unos carros tirados por caballos que estarán disponibles en algunas zonas.

Habrá 250 estaciones de carga a lo largo de la ciudad, un parque de 30 metros cuadrados con 2.500 árboles que ayudarían a disminuir la contaminación y hasta dos lagos artificiales creados a partir de agua reciclada.

Sustainable City ha sido planificada en dos etapas: la primera de ellas se inauguró a finales de 2015 con 500 casas, 89 edificios de apartamentos y 11 invernaderos que cruzan por el centro de la ciudad. Además de casi 10.000 metros cuadrados de granjas urbanas al aire libre y casi 100.000 metros cuadrados destinados a oficinas y locales comerciales.

La segunda etapa se espera esté concluida en 2019 y contará con un hotel “verde”, que aseguran generará más energía de la que consuma y que sería el primero en su tipo en Medio Oriente, además de un nuevo centro de investigación que ayudaría a desarrollar herramientas que aprovechen el uso de energías renovables. Asimismo, abrirían gimnasios, piscinas comunitarias y hasta un centro ecuestre con 32 establos.

Según los responsables de la ciudad, el interés de esta nueva región ha llamado la atención sobre todo de los habitantes de los Emiratos Árabes Unidos, lo que ha provocado que aproximadamente 1.800 personas ya hayan adquirido una casa en Sustainable City, mientras que poco más de 900 personas ya están alquilando un apartamento.

El gobierno tiene grandes esperanzas en que prospere Sustainable City y que sea todo un éxito, un modelo para futuras ciudades ‘sostenibles’, ya que dicen haber aprendido después del fracaso que significó Masdar City, aquella ciudad donde se invirtieron millones de dólares con una capacidad de 40.000 habitantes y que a día de hoy alberga cerca de 300 personas.

https://www.youtube.com/watch?v=0TxC0enDKlg 

 

 

 

Hecho por:

  • Diego González Legido
  • Ismael Vázquez Moreira
  • Daniel Parada Figueiras
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