EL SOL: FUENTE DE ENERGÍA

EL SOL: FUENTE DE ENERGÍA

Sol, la estrella que, por el efecto gravitacional de su masa, domina el sistema planetario que incluye a la Tierra. Mediante la radiación de su energía electromagnética, aporta directa o indirectamente toda la energía que mantiene la vida en la Tierra, porque todo el alimento y el combustible proceden en última instancia de las plantas que utilizan la energía de la luz del Sol.

Energía solar, energía radiante producida en el Sol como resultado de reacciones nucleares de fusión. Llega a la Tierra a través del espacio en cuantos de energía llamados fotones (véase Radiación electromagnética; Fotón), que interactúan con la atmósfera y la superficie terrestres. La intensidad de la radiación solar en el borde exterior de la atmósfera, si se considera que la Tierra está a su distancia promedio del Sol, se llama constante solar, y su valor medio es 1,37 × 106 erg/s/cm2, o unas 2 cal/min/cm2.

Sin embargo, esta cantidad no es constante, ya que parece ser que varía un 0,2% en un periodo de 30 años. La intensidad de energía real disponible en la superficie terrestre es menor que la constante solar debido a la absorción y a la dispersión de la radiación que origina la interacción de los fotones con la atmósfera.

La intensidad de energía solar disponible en un punto determinado de la Tierra depende, de forma complicada pero predecible, del día del año, de la hora y de la latitud. Además, la cantidad de energía solar que puede recogerse depende de la orientación del dispositivo receptor.

TIPOS DE ENERGIA SOLAR´´

Energía solar térmica:

Llamamos energía solar térmica a la energía proveniente del sol, que nosotros utilizamos en forma de calor. Existen muchas variantes de la energía solar térmica, nos vamos a centrar en la energía solar térmica de baja temperatura, y en la solar de media y alta temperatura, o termoeléctrica.

- Energía solar térmica de baja temperatura: Es la utilizada en los tejados de las viviendas y edificios comerciales, para calentar agua directamente con la radiación solar, y utilizarla para calefacción o agua caliente sanitaria (ACS). La tecnología es sencilla, salvo por el mantenimiento que es complicado. Se trata de exponer una superficie a la radiación directa del sol y hacer pasar por ella un caudal de agua fría con el objetivo de calentarla. Se llaman de baja temperatura porque el agua no alcanza más de los 80 grados centígrados.

- Energía solar termoeléctrica o solar térmica de media o alta temperatura: Este tipo de energía se presenta en forma de grandes centrales de, como mínimo, 10Mw de potencia. Las temperaturas alcanzadas en estas centrales van desde los 300 grados centígrados, hasta los 800 grados centígrados, por tanto estas centrales no pueden trabajar con agua líquida, y lo hacen normalmente con aceites térmicos, y en algún caso experimental con vapor de agua.

En estas centrales, normalmente, se calienta un aceite térmico (preparado para altas temperaturas) a través de la radiación solar, por el reflejo de la energía del sol en los espejos. Este aceite caliente, va a un intercambiador de calor donde pasa sus calorías al agua, este agua se evapora, formando vapor de agua caliente, que mueve una turbina de vapor que genera electricidad.

TRANSFORMACIÓN NATURAL DE LA ENERGÍA SOLAR

La recogida natural de energía solar se produce en la atmósfera, los océanos y las plantas de la Tierra. Las interacciones de la energía del Sol, los océanos y la atmósfera, por ejemplo, producen vientos, utilizados durante siglos para hacer girar los molinos. Los sistemas modernos de energía eólica utilizan hélices fuertes, ligeras, resistentes a la intemperie y con diseño aerodinámico que, cuando se unen a generadores, producen electricidad para usos locales y especializados o para alimentar la red eléctrica de una región o comunidad.

Casi el 30% de la energía solar que alcanza el borde exterior de la atmósfera se consume en el ciclo del agua, que produce la lluvia y la energía potencial de las corrientes de montaña y de los ríos. La energía que generan estas aguas en movimiento al pasar por las turbinas modernas se llama energía hidroeléctrica. Véase también Presa; Meteorología; Suministro de agua.

Gracias al proceso de fotosíntesis, la energía solar contribuye al crecimiento de la vida vegetal (biomasa) que, junto con la madera y los combustibles fósiles que desde el punto de vista geológico derivan de plantas antiguas, puede ser utilizada como combustible. Otros combustibles como el alcohol y el metano también pueden extraerse de la biomasa.

Asimismo, los océanos representan un tipo natural de recogida de energía solar. Como resultado de su absorción por los océanos y por las corrientes oceánicas, se producen gradientes de temperatura. En algunos lugares, estas variaciones verticales alcanzan 20 °C en distancias de algunos cientos de metros. Cuando hay grandes masas a distintas temperaturas, los principios termodinámicos predicen que se puede crear un ciclo generador de energía que extrae energía de la masa con mayor temperatura y transferir una cantidad a la masa con temperatura menor (véase Termodinámica). La diferencia entre estas energías se manifiesta como energía mecánica (para mover una turbina, por ejemplo), que puede conectarse a un generador, para producir electricidad. Estos sistemas, llamados sistemas de conversión de energía térmica oceánica (CETO), requieren enormes intercambiadores de energía y otros aparatos en el océano para producir potencias del orden de megavatios. Véase también Océanos y oceanografía.

RECOGIDA DIRECTA DE ENERGÍA SOLAR

La recogida directa de energía solar requiere dispositivos artificiales llamados colectores solares, diseñados para recoger energía, a veces después de concentrar los rayos del Sol. La energía, una vez recogida, se emplea en procesos térmicos o fotoeléctricos, o fotovoltaicos. En los procesos térmicos, la energía solar se utiliza para calentar un gas o un líquido que luego se almacena o se distribuye. En los procesos fotovoltaicos, la energía solar se convierte en energía eléctrica sin ningún dispositivo mecánico intermedio. Los colectores solares pueden ser de dos tipos principales: los de placa plana y los de concentración.

Colectores de placa plana

En los procesos térmicos los colectores de placa plana interceptan la radiación solar en una placa de absorción por la que pasa el llamado fluido portador. Éste, en estado líquido o gaseoso, se calienta al atravesar los canales por transferencia de calor desde la placa de absorción (véase Calor; Transferencia de calor). La energía transferida por el fluido portador, dividida entre la energía solar que incide sobre el colector y expresada

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