La mayoría de las tecnologías verdes actualmente en funcionamiento aprovechan la energía solar, directa o indirectamente.

La fuente directa de energía solar consiste en los rayos solares que llegan a la atmósfera. Pueden ser recogidos por dos tecnologías diferentes: solar fotovoltaica (FV) y sistemas solares térmicos.

 

Diferentes tecnología para la captación de la energía

La diferencia entre la energía solar fotovoltaica y la energía solar térmica se encuentra en sus principios de funcionamiento. La energía solar fotovoltaica se basa en el efecto fotovoltaico, por el cual un fotón (la unidad básica de luz) que impacta una superficie hecha de un material especial genera la liberación de un electrón. La energía solar térmica, por otro lado, utiliza la luz solar para calentar un fluido (dependiendo de la aplicación particular, puede ser agua u otro fluido).

El efecto fotovoltaico sólo se produce en un número reducido de materiales, llamados semiconductores (como el silicio -monocristalino, policristalino y amorfo- y el telurio de cadmio), que, tras procedimientos químicos específicos, permiten la generación de una corriente eléctrica cuando se exponen a la luz. Estos semiconductores están formados por capas delgadas que conforman el elemento central de las células solares, el elemento básico de un sistema fotovoltaico solar, que produce una corriente continua.

Las células solares se integran en estructuras más grandes conocidas como paneles solares, donde se pueden alcanzar los valores deseados de corriente y voltaje. Para los sistemas conectados a la red (que representan una gran parte del mercado), es necesario el uso de un inversor (para convertir la corriente continua generada por las células en corriente alterna, utilizada en la red).

El principio de funcionamiento de los sistemas solares térmicos es mucho menos sofisticado, pero tan útil para la generación de energía consumible como el efecto fotovoltaico. Consiste en el calentamiento directo del agua (u otros fluidos) por la luz solar. Esta conversión de energía tiene lugar en diferentes dispositivos dependiendo del rango de temperaturas a las que se calienta el fluido de trabajo.

Los colectores de baja y media temperatura pueden ser paneles planos o tubos de vacío. Los colectores de alta temperatura consisten en sistemas solares concentrados, como colectores cilindro-parabólicos, reflectores Fresnel, discos Stirling y torres solares.

 

 

Uso de las tecnologías

En lo que respecta al uso de estas tecnologías, el primer paso es separar los pequeños sistemas solares domésticos de las centrales eléctricas, tanto fotovoltaicas como térmicas.

En cuanto a las centrales eléctricas, los sistemas fotovoltaicos y térmicos comparten la producción de electricidad como objetivo. Mientras que los sistemas fotovoltaicos generan esa electricidad directamente a partir de la energía solar, los sistemas térmicos calientan un fluido (agua, aceite, saturación, aire, etc.) que hará funcionar una máquina de vapor, una turbina de gas o similar. Esa electricidad se transfiere a la red, como CA y con el valor de voltaje requerido.

En el caso de las centrales fotovoltaicas, la capacidad de las más grandes es superior a 500 MW, mientras que la de las centrales térmicas más grandes es inferior a 400 MW. Ambos tipos están experimentando un rápido crecimiento en muchas partes del mundo, con muchos en construcción y más planificados.

Las instalaciones fotovoltaicas residenciales producen electricidad directamente a partir de la energía solar. Existen dos tipos de sistemas fotovoltaicos residenciales: conectados a la red y “sin conexión a la red” o “autónomos”. Los primeros ofrecen la posibilidad de alimentar la red (lo que se está fomentando mediante incentivos económicos) a través de un inversor. Estos últimos están completamente dedicados al autoconsumo (iluminación, calefacción, calentamiento de agua, etc.) y requieren el uso de bancos de baterías para separar el consumo de la generación.

El uso principal de los sistemas solares térmicos residenciales es el calentamiento de agua. Suelen funcionar en combinación con los sistemas de calefacción central (gas o combustible) de petróleo, que comienzan a funcionar cuando la temperatura en el tanque de agua cae por debajo de un cierto valor. Por lo tanto, este sistema puede proporcionar agua caliente durante todo el año, incluso en climas fríos. Alternativamente, los sistemas termodinámicos pueden calentar el agua utilizando el compresor incorporado, en caso de que se consuma toda el agua; de esta manera, se puede establecer un sistema independiente de fósiles. Los sistemas de energía solar térmica también pueden utilizarse para la calefacción de espacios (esto es relativamente común en países como Suecia).

 

Ventajas y desventajas

Algunas de las ventajas de la energía solar fotovoltaica:

Una central fotovoltaica está formada por muchos paneles solares conectados en paralelo y en serie. Por otro lado, la generación de electricidad mediante tecnología solar térmica implica la transmisión de energía de un fluido caliente a un generador.

A menor escala, los sistemas fotovoltaicos domésticos son más versátiles que los sistemas térmicos, ya que pueden alimentar muchos electrodomésticos (la energía solar térmica se limita al calentamiento del espacio y del agua). También tienen una vida útil más larga.

 

Algunas de las ventajas más destacadas de la energía solar térmica:

Su posibilidad de almacenar la energía generada, ya que las centrales térmicas no convierten la energía solar directamente en electricidad y los sistemas térmicos domésticos siempre incluyen un depósito de agua donde se puede almacenar el calor. Los sistemas fotovoltaicos, por el contrario, sufren de una intermitencia inherente que proviene de los patrones de luz solar. El almacenamiento de electricidad normalmente no se considera una opción, debido a las pérdidas de energía que la hacen realmente ineficiente. El resultado es un suministro más uniforme y fiable de electricidad a través de centrales térmicas.

La tecnología solar térmica para uso doméstico es mucho menos complicada que la fotovoltaica. Es importante señalar que la generación de energía para usos residenciales varía de sistemas térmicos a sistemas fotovoltaicos. Generación térmica de calor, mientras que la electricidad fotovoltaica. Los paneles térmicos también son más eficientes en el espacio.

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