Energías renovables. Energía solar

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TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO

Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Los Cabos

Ingeniería en Electromecánica

 Energías Renovables

Energía Solar

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PRESENTA: 

Chavez Perez Leonardo

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Fundamentos de Investigación

Martha Jeannette Haro Garay

Los Cabos, Baja California Sur, Noviembre 2024

Introducción

La energía solar se perfila como una de las fuentes de energía más prometedoras en el siglo XXI, debido a su carácter renovable, su disponibilidad casi ilimitada y su potencial para mitigar los efectos del cambio climático. Este recurso natural se obtiene mediante la radiación solar, que puede ser capturada y transformada en energía eléctrica o térmica mediante tecnologías como los paneles solares fotovoltaicos y los colectores térmicos. A diferencia de los combustibles fósiles, la energía solar no genera emisiones de gases de efecto invernadero durante su utilización, contribuyendo significativamente a la reducción de la huella de carbono global. (Naciones Unidas (ONU),2022).

Su implementación está en constante crecimiento gracias a las políticas internacionales enfocadas en la transición energética y al descenso de los costos de producción tecnológica. De este modo, la energía solar no solo representa una solución sostenible frente a los desafíos energéticos contemporáneos, sino que también promueve un desarrollo más equitativo y accesible al permitir la electrificación de regiones remotas. Este enfoque sostenible refuerza su papel como un elemento central en los objetivos globales de desarrollo y sostenibilidad. (Agencia Internacional de Energia (IEA). 2023)

¿Qué es la energía solar?

La energía solar es una forma de energía renovable que se obtiene mediante la captación de la radiación electromagnética emitida por el Sol. Esta radiación, que incluye luz visible, infrarroja y ultravioleta, puede ser transformada en energía útil, como electricidad o calor, mediante diversas tecnologías. Las más comunes son los paneles solares fotovoltaicos, que convierten la luz solar directamente en electricidad, y los sistemas solares térmicos, que aprovechan el calor del Sol para calentar agua o producir vapor que puede usarse en generación eléctrica.

Esta fuente de energía es considerada una de las más limpias y sostenibles, ya que su uso no genera emisiones contaminantes ni contribuye al calentamiento global. Además, el Sol es una fuente prácticamente inagotable, lo que asegura su disponibilidad a largo plazo. Sin embargo, su aprovechamiento depende de factores como la ubicación geográfica, el clima y las horas de luz solar disponibles.

La energía solar desempeña un papel clave en la transición hacia un modelo energético más sostenible y es una herramienta esencial para combatir el cambio climático y reducir la dependencia de los combustibles fósiles. (Linares Rojo, F. D.,2022)

Tipos de energía solar

La energía solar se divide principalmente en dos tipos según su aplicación y tecnología: fotovoltaica y térmica. Ambas aprovechan la radiación solar, pero lo hacen de maneras diferentes y para fines específicos. A continuación, se explican cada una de ellas:

1. Energía Solar Fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica convierte directamente la luz solar en electricidad mediante el uso de células fotovoltaicas. Estas células están hechas de materiales semiconductores, como el silicio, que generan una corriente eléctrica cuando son impactados por la luz solar en un proceso conocido como el efecto fotovoltaico.

Características principales:

• Es ideal para generar electricidad de manera directa.
• Se utiliza tanto en sistemas pequeños, como paneles domésticos, como en grandes plantas solares conectadas a la red eléctrica.
• Es modular, lo que significa que se pueden instalar sistemas de diferentes tamaños según las necesidades del usuario. (Laminguero,2013)

2. Energía Solar Térmica

La energía solar térmica utiliza el calor del sol para calentar fluidos, como agua o aire, que luego pueden usarse directamente o transformarse en energía mecánica y, posteriormente, en electricidad. Este tipo de energía puede clasificarse en función de la temperatura alcanzada:

• Baja temperatura: Se utiliza para sistemas de agua caliente sanitaria y calefacción en hogares y edificios.
• Media temperatura: Se emplea en procesos industriales que requieren calor moderado, como secado y desalinización.
• Alta temperatura: Se usa en plantas solares térmicas o de concentración (CSP), donde espejos concentran la radiación solar para generar vapor que mueve turbinas y produce electricidad.

Características principales:

• Es adecuada para aplicaciones térmicas específicas, como calentamiento de agua y procesos industriales.
• En el caso de las plantas CSP, puede incluir almacenamiento térmico, permitiendo la generación de electricidad incluso cuando no hay luz solar. (J MENDEZ,2007)

La Captura de Energía Solar

Tecnologías de Captura de Energía Solar

a. Paneles Fotovoltaicos

Los paneles solares, compuestos de módulos fotovoltaicos, son la tecnología más común para la captura de energía solar. Estos módulos contienen celdas solares interconectadas que convierten la luz solar en electricidad de corriente continua (CC). La electricidad se convierte posteriormente en corriente alterna (CA) para su uso mediante inversores.

• Ventajas: Bajo mantenimiento, escalabilidad y uso en áreas urbanas.
• Limitaciones: Menor eficiencia en días nublados y durante la noche.

b. Sistemas de Concentración Solar (CSP)

Los sistemas CSP concentran la luz solar utilizando espejos o lentes para generar altas temperaturas. Existen varias configuraciones, como los colectores cilindro-parabólicos y las torres solares. Este calor se emplea para generar vapor que alimenta turbinas eléctricas.

• Ventajas: Mayor capacidad de almacenamiento térmico, ideal para generación continua.
• Limitaciones: Requieren grandes extensiones de terreno y alta exposición solar.

c. Colectores Solares Térmicos

Utilizados principalmente para calentar agua o aire en aplicaciones residenciales e industriales. Los colectores planos y los tubos de vacío son las variantes más comunes.

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