Energía Solar - La radiación solar.

Energía Solar

La radiación solar.

La energía solar es la energía 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 con el tiempo desde su concepción. En la actualidad, el calor y la luz del Sol puede aprovecharse por medio de captadores como células fotovoltaicas, helióstatos o colectores térmicos, que pueden transformarla en energía eléctrica o térmica. Es una de las llamadas energías renovables o energías limpias, que puede hacer considerables contribuciones a resolver algunos de los más urgentes problemas que afronta la Humanidad.1

Las diferentes tecnologías solares se clasifican en pasivas o activas en función de la forma en que capturan, convierten y distribuyen la energía solar. Las tecnologías activas incluyen el uso de paneles fotovoltaicos y colectores térmicos para recolectar la energía. Entre las técnicas pasivas, se encuentran diferentes técnicas enmarcadas en la arquitectura bioclimática: la orientación de los edificios al Sol, la selección de materiales con una masa térmica favorable o que tengan propiedades para la dispersión de luz, así como el diseño de espacios mediante ventilación natural.

En 2011, la Agencia Internacional de la Energía se expresó en los siguientes términos: "el desarrollo de tecnologías solares limpias, baratas e inagotables supondrá un enorme beneficio a largo plazo. Aumentará la seguridad energética de los países mediante el uso de una fuente de energía local, inagotable y, aun más importante, independendiente de importaciones, aumentará la sostenibilidad, reducirá la contaminación, disminuirá los costes de la mitigación del cambio climático, y evitará la subida excesiva de los precios de los combustibles fósiles. Estas ventajas son globales. De esta manera, los costes para su incentivo y desarrollo deben ser considerados inversiones; deben ser realizadas de forma sabia y deben ser ampliamente difundidas".1

La fuente de energía solar más desarrollada en la actualidad es la energía solar fotovoltaica. Según informes de la organización ecologista Greenpeace, la energía solar fotovoltaica podría suministrar electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030.2

Actualmente, y gracias a los avances tecnológicos, la sofisticación y la economía de escala, el coste de la energía solar fotovoltaica se ha reducido de forma constante desde que se fabricaron las primeras células solares comerciales,3 aumentando a su vez la eficiencia, y su coste medio de generación eléctrica ya es competitivo con las fuentes de energía convencionales en un creciente número de regiones geográficas, alcanzando la paridad de red.4 5 Otras tecnologías solares, como la energía solar termoeléctrica está reduciendo sus costes también de forma considerable.

La energía solar sigue creciendo poco a poco. Su tecnología que aún no es de un todo eficiente se sigue incorporando en distintos sectores como la industria, transporte o telecomunicaciones. Aún así cuando no se alcanza a aprovechar en un 100% la energía solar, los investigadores no se detienen para alcanzar este cometido.

Los paneles solares fotovoltaicos funcionan gracias a las celdas solares que contienen láminas de materiales semiconductores, que mediante el recubrimiento de un vidrio que deja pasar la luz del sol, permiten capturar energía solar para convertirla luego en energía eléctrica. El material con el que se recubren las células es el silicio, que es necesario para transformar los fotones en electrones además que produce rendimientos de 14 a 17%. Debido a que estas células son más caras de producir, por el alto costo del silicio puro, se han empezado a utilizar otros materiales más económicos  llamados “de segunda generación”  pero con un rendimiento de 10 a 12%. Fórmate con el Curso Técnico en Energía Solar: Térmica y Fotovoltaica.

Son muchas las investigaciones que siguen encaminándose para lograr mejorar ese porcentaje de eficiencia y hacer de la energía solar la fuente de energía renovable ideal. Investigaciones como la realizada por la Universidad de Jaén lograron mejorar el rendimiento de las celdas solares permitiendo alcanzar un 43% frente a las convencionales, instalándose claro en gigantescos módulos fotovoltaicos. Recientemente esta marca fue superada por el  Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE, Soitec , CEA - Leti y el Centro Helmholtz de Berlín quienes pudieron desarrollar celdas solares con un récord de eficiencia del 44,7%.

Anteriormente el Instituto Fraunhofer había trabajado en el desarrollo de una nueva generación de celdas, caracterizadas por células multiunión que pudieron alcanzar un 43, 6% de eficiencia. Ahora lograron diseñar una estructura solar con cuatro sub-celdas pudiendo convertir el 44,7% de la luz solar capturada en energía eléctrica. Logrando que en menos de 4 meses se aumentará el nivel en más de 1%.

Este tipo de células son llamadas multiunión porque tienen en su estructura semiconductores de los grupos III a V de la tabla periódica, son apilados uno sobre otros lo que permite que las subceldas absorban los diferentes longitudes de onda del espectro solar. Se emplean en plantas fotovoltaicas de concentración ubicadas en lugares con gran iluminación solar, logrando más del doble de eficiencia que las celdas fotovoltaicas convencionales.

Según Frank Dimroth, jefe del proyecto en el Fraunhofer ISE. “Esta célula contiene nuestra experiencia colectiva durante muchos años. Más allá de la mejora de los materiales y la optimización de la estructura, un nuevo procedimiento llamado unión de obleas juega un papel fundamental. Con él somos capaces de conectar dos cristales semiconductores que con tecnología convencional no podíamos superponer en capas sin deteriorar la calidad de los materiales”.

Gracias a estas investigaciones en el campo de la energía solar, los avances se van presentando poco a poco lo que permitirá al cabo de unos años poder alcanzar el aprovechamiento en un 100% del espectro solar y poder abaratar los materiales para poner la tecnología más a la mano de la sociedad.

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