Usos de la Energía Solar

Usos de la Energía Solar

El sol es una estrella que los seres humanos siempre hemos identificado y que hemos aprovechado en formas distintas, pues es la fuente principal de energía en el Sistema Solar de forma directa o indirecta. Esta fuente de energía electromagnética es fundamental para la existencia de vida en el planeta.

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La Tierra recibe alrededor de 275 millones de gigawatt-años (275 x 10 a la 15 potencia de watts) de radiación solar en la atmósfera superior cada año, lo que significa un total de 8.2 millones de “quads” de energía al año (actualmente la humanidad consume 400 quads cada año). En otras palabras, cada día que pasa la Tierra recibe 56 veces la energía que la humanidad consume en un año.

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Aproximadamente 30% es reflejado al espacio mientras que el resto se absorbe en nubes, océanos y masas. En promedio anual, los polos reciben menos insolación que el ecuador, porque los polos de la superficie de la Tierra no están angulados con el Sol.

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La insolación es una medida de la radiación solar recibida en una superficie de área registrada durante un tiempo determinado. Se llama también irradiación solar. Se mide en joules por milímetro cuadrado. La radiación solar hace contacto con el planeta que se encuentra dentro de una magnetósfera. Algo de la energía solar será absorbido en la magnetósfera y el resto reflejado. Usualmente la radiación solar absorbida se convierte en energía térmica, causando un incremento en la temperatura de objeto.

Magnetósfera y Sol

El espectro de la luz solar en la superficie de la Tierra está en el visible y cerca de los rangos infrarrojos con una pequeña parte de ultra-violeta. La luz visibles es sólo una parte del espectro electromagnético. La radiación electromagnética no es monocromática, sino de un rango de diferentes longitudes de onda y por tanto niveles de energía.

Energía Solar a través de la atmósfera de la Tierra

La tierra, los océanos y la atmósfera abosrben la radiación solar y aumenta su temperatura, permitiendo un ambiente propicio para la vida.  Las plantas usan la luz para hacer alimento a través de la fotosíntesis, los animales se alimentan de las plantas. Las plantas pueden usarse como Energía de Biomasa y si decaen bajo ciertas condiciones, con el paso del tiempo se transforman en energías fósiles como carbón, petróleo, y gas natural que usamos todos los días.

Mapa de Insolación Global

El sol además ejerce interacciones con la Tierra a través de su campo electromagnético y de la gravedad que ejerce, provocando su rotación y por tanto, calor desde el núcleo de la Tierra, que posteriormente es aprovechado como Energía Geotérmica y como uno de los principales orígenes de la Energía en los océanos.

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Actualmente, se ha identificado que la energía solar puede aprovecharse de 4 formas distintas que se clasifican en “activas” (páneles, colectores térmicos) o “pasivas” (construcción sustentable) dependiendo de la forma en que capturan, convierten y distribuyen la energía solar.:

(1) como fuente de calor

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(2) a través de una arquitectura solar,

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(3) para generar electricidad solar térmica (transformar la energía en vapor con energía cinética y alimentar un generador eléctrico)

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(4) a través de celdas fotovoltáicas de sistemas conectados a un circuito eléctrico.

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Las celdas fotovoltáicas son arreglos de materiales semiconductores con un potencial de flujo de electrones controlado que al ser energizados por fotones de luz de energía solar generan una corriente eléctrica. Esta tecnología puede organizarse en módulos o sistemas para alimentar un circuito eléctrico para ser aprovechado directamente por luces en el hogar, aparatos, negocios, transporte e infinidad de aparatos.

En general el gran obstáculo de aprovechar la energía solar es que la actual tecnología sólo funciona cuando el sol irradia en la superficie de la tecnología de forma directa (por las noches o en días nublados se deben sustituir la fuente de energía, por ejemplo con gas natural para mantener los procesos)

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