La energía solar es considerada la fuente de energía original. Y esto se debe a que puede catalogarse como la generadora del resto de fuentes de energías renovables como la eólica, la marina y la biomasa. En este artículo, expondremos todo lo que debes saber sobre ella.
¿Qué es la energía solar?
Se entiende por energía solar a la radiación del sol que incide sobre la tierra y que es capaz de producir energía en forma de luz, calor y otros medios como ciertas reacciones químicas en diversos seres vivos. Dado a su carácter trascendental, la energía solar se establece como una energía renovable, lo que la convierte en una fuente de energía que la humanidad podrá aprovechar por millones de años sin riesgo de agotamiento.
De hecho, se podría decir que la energía solar no es solo una de las energía renovables más importantes, sino la más importante de todas, porque se trata de una fuente energética primigenia. Es decir, la misma es la responsable de creación de la vida en la tierra tal y como la conocemos, y, a su vez, es el principal promotor de casi todos los fenómenos y procesos de la naturaleza, como la formación de los vientos, la evaporación del agua y formación de lluvias, la fotosíntesis de las plantas, las corrientes marinas, entre un largo etcétera.
Características de la energía solar
La energía solar ha sido aprovechada por el ser humano desde prácticamente que puso pie en la Tierra, y no solo limitándose a una fuente de calor similar al fuego. En la antigüedad, por ejemplo, se aprovechaba mediante el uso de lupas para concentrar la luz del sol en rayos tan calientes que harían que la madera se incendiara. En la actualidad, las tecnologías disponibles para aprovechar la energía del sol son muchos más variadas y sofisticadas, incluso algunas apuestan por reemplazar a las tecnologías presentes basadas en combustibles fósiles.
Según hallazgos científicos, se calcula que la tierra recibe diariamente alrededor de 173 mil teravatios de energía proveniente del sol. Eso es, literalmente, diez mil veces más energías de la que utiliza toda la población mundial actual al día. Esto valida el hecho de que el sol es la fuente de energía más abundante en todo el mundo y que es candidata a que algún día se convierta en la más utilizada.
Ventajas y desventajas de la energía solar
El potencial del que tanto se habla de la energía solar reside en todas las ventajas que esta posee, pero que al mismo tiempo necesita superar unos cuentos desafíos para paliar las desventajas que posee a día presente.
Ventajas de la energía del sol
La energía solar es una fuente de energía renovable limpia y abundante que ofrece diversas ventajas por sobre los combustibles fósiles convencionales. Estas son las principales de ellas:
Es una energía abundante
La energía solar está disponible en prácticamente cada rincón del planeta Tierra. Esta ventaja la hace de gran utilidad para áreas que no tienen acceso a cables eléctricos u otras fuentes de energía. Funciona muy bien en ubicaciones remotas donde el tendido de líneas eléctricas sería difícil o costoso. Consecuentemente, las tecnologías que captan la energía solar pueden instalarse para producir energía eléctrica allí siempre que reciba la luz solar.
Es una fuente de energía renovable
Otro inconveniente de los combustibles fósiles, es su disponibilidad limitada. Como son pocos los países que tienen pleno acceso a estos recursos energéticos, esto puede provocar conflictos geopolíticos e inestabilidad en la económica mundial. Y como se trata de un recurso finito, eventualmente se acabará en un futuro cercano y el ser humano deberá buscar otras fuentes de energía alternativa para abastecerse.
La energía solar se presenta como esa alternativa, ya que es una fuente de energía renovable. Lo que significa puede utilizarse para producir electricidad mientras exista el sol. Mientras estemos vivos, siempre veremos el sol, lo que podemos considerar a nuestro astro como una fuente de energía infinita. Esta energía se puede aprovechar instalando paneles solares que pueden reducir nuestra dependencia de otros países para un suministro constante de carbón para producir electricidad. Esto lo convierte en una perspectiva energética atractiva para la mayoría de los países que buscan volverse completamente ecológicos en el futuro.
Es una energía confiable
La energía solar es una comprobada fuente de energía confiable en comparación con las fuentes de energía convencionales que utilizan combustibles fósiles.
Con disposición de energía solar se es menos vulnerable a las posibles fallas de las empresas de servicios públicos debido a desastres o apagones. Consecuentemente, se es más independiente si se cuenta con la opción de capturar energía solar para producir electricidad propia.
La electricidad generada por energía solar ofrece una producción constante con pocas posibilidades de fallas. Además, dado a que las tecnologías que hacen uso de la energía solar no tienen partes móviles (como los paneles solares), no son propensos al desgaste y no producen ruido. Se estima que la vida útil de estos puede alcanzar más de 30 años.
Es una energía limpia
La energía convencional a menudo se obtiene de la quema de combustibles fósiles, que liberan dióxido de carbono y la contaminación relacionada. Por el contrario, la energía solar es una opción limpia y de baja emisión que puede diezmar la huella de carbono de la tierra.
La energía solar no produce contaminación ni emite gases de efecto invernadero. Los impactos ambientales asociados con la energía solar (por ejemplo, producción y fabricación de paneles solares) son mucho menores que las fuentes de energía convencionales.
Es una energía económica
La energía solar proporciona varias ventajas económicas a largo plazo. Por ejemplo, ahorra dinero de las factura de electricidad ya que la energía capturada por los paneles solares se utiliza para la electricidad en su hogar. Incluso, existe la posibilidad de que los paneles solares produzcan un exceso de energía, lo que puede generar ganancias.
Algunos gobiernos ofrecen programas que acreditan a los propietarios de viviendas por la electricidad que producen y la devuelven a la red eléctrica. Si bien la inversión inicial en energía solar es alta, existen varios créditos fiscales y otros programas de incentivos que pueden ayudar a compensar esos gastos iniciales.
El retorno de la inversión en la instalación de plantas solares también es muy alto, ya que permite la independencia energética y aumenta el valor de la propiedad de un hogar.
Requiere bajo mantenimiento
La energía solar no requiere mucho mantenimiento una vez instalada. Los paneles solares son duraderos y no requieren mantenimientos adicionales aparte de limpiarlos un par de veces al año.
Si algo saliera mal, la mayoría de las empresas ofrecen garantías de fabricación que superan los 20 años y cubrirán los costos de reemplazo y reparación.
Proporciona empleos verdes
El surgimiento y la popularidad de las energías renovables, como la solar, han creado oportunidades económicas increíbles.
La industria de la energía solar emplea a muchas personas en varios segmentos, que incluyen investigación y desarrollo, fabricación, construcción, operación e instalación y mantenimiento. La energía solar incorpora empleos verdes a la economía mundial, lo que contribuye a una economía más respetuosa con el medio ambiente y más verde.
Proporciona energía a zonas remotas
La energía solar es una fuente de energía muy adecuada para áreas remotas que no están conectadas a redes de energías locales o estatales. Si bien muchas residencias evitan conectarse a la red por cuestiones de principios, debido a preocupaciones políticas y ambientales, es más importante destacar que pocos de los 1.800 millones de personas que no están conectadas a la red en el mundo tienen alguna opción al respecto.
La energía solar puede mejorar drásticamente la calidad de vida de millones de personas que viven en la oscuridad, especialmente en lugares como el África subsahariana, donde hasta el 90% de la población rural carece de acceso a la electricidad. Las personas en estas áreas deben depender de la iluminación a base de combustible, que genera importantes costos sociales y ambientales, desde la salud en peligro hasta contaminación del aire interior, a una productividad global limitada.
Desventajas de la energía del sol
Si bien la energía solar tiene muchas ventajas presenta, sin embargo, algunos inconvenientes más que nada porque es aún una tecnología que está en desarrollo. Esta son algunas de sus desventajas:
Elevado costo inicial de inversión
Aunque la energía solar en sí misma es gratuita, el costo de recolectar, convertir y almacenar energía solar puede ser muy alto inicialmente. El proceso de instalación y la configuración inicial requieren el pago de paneles solares, un inversor, baterías y cableado. En los Estados Unidos, por ejemplo, el costo promedio de instalación es desde $15,000 a $20,000 sin considerar incentivos fiscales, baterías o inversor.
Si bien hay varios beneficios en invertir en energía solar pudiéndose ver como una gran inversión a largo plazo, los altos costos iniciales pueden desalentar a que familias tomen la iniciativa por apostar por esta energía renovable.
Requiere mucho espacio
El espacio necesario para producir energía solar depende de la cantidad de electricidad que se quiera producir. Cuantos más paneles se tengan o más grandes sean, más luz solar y energía se podrá recolectar.
A escala residencial, la mayoría de los paneles solares se instalan en un techo o en un patio. Por tal motivo, el tamaño de su techo determinará cuántos paneles puede instalar y, por lo tanto, cuánta energía podrá producir. Consecuentemente, si no se dispone mucho espacio contar con la energía solar no es una opción para todo el mundo.
Esta es una desventaja que también trae problemas a escala industrial. Si bien la instalación de extensas plantas solares puede proporcionar energía libre de emisiones para muchas personas, eso no quita que repercuta negativamente en el medio ambiente por la ocupación de grandes terrenos que se le restan a la naturaleza.
Es dependiente del clima y la geografía
La luz del sol debe ser abundante y constante para que la energía solar sea una excelente opción a aprovechar. Lo que inevitablemente hace que la energía solar dependa de factores ambientales incontrolables, como el clima y el tiempo. Por ejemplo, las nubes o unos pocos días de lluvia pueden disminuir la potencia de las fuentes que la aprovechan como los paneles solares.
La latitud también puede afectar la energía solar porque en latitudes más altas el ángulo de radiación solar es menor que en latitudes más bajas, lo que significa que produce menos energía. Además, las temporadas del año determinan también la eficiencia de los sistemas de captura de energía solar. Por ejemplo, si se vive en un clima estacional, se capturará más energía durante el verano cuando hay más luz solar que en el invierno cuando hay mucha menos de esta.
Por último, la energía solar no se recolecta durante la noche, por lo que la duración del día, el tiempo y el clima son críticos para que la tecnología solar funcione.
Su almacenamiento es también costoso
La energía solar debe usarse de inmediato o debe almacenarse para posterior uso a través de baterías. Las baterías se utilizan para almacenar el exceso de energía generada durante el día y así esta se pueda utilizar durante la noche.
Sin embargo, las baterías son caras y por ello, muchos siguieren tomar la energía de la red (por ejemplo, electricidad convencional) por la noche en lugar de invertir en baterías.
La tecnología solar aún se está desarrollando y, a medida que avanza, es posible que el almacenamiento se vuelva más accesible y asequible en el futuro.
Baja eficiencia con respecto a otras energías
La conversión de la energía solar a energía eléctrica es aún un campo en desarrollo que requiere de muchos avances. A día de hoy, incluso los paneles solares de mejor calidad y de tecnología de punta convierten solo alrededor del 20 al 25% de la energía solar en electricidad. Sin embargo, esto no tiene en cuenta factores ambientales como las nubes y las lluvias.
Durante eventos climáticos adversos, las tasas de conversión podrían ser aún más bajas. Si bien esto no es lo ideal, la tecnología solar está evolucionando y desarrollándose continuamente. Se anticipa que esto eventualmente mejorará.
Generación de residuos contaminantes
Pese a que muchas tecnologías solares están diseñadas para durar muchos años, como los paneles solares, una vez acabada su vida útil estos son difíciles de reciclar principalmente debido a algunas sustancias contaminantes que estos poseen. Algunas de las sustancias más notorias contenidas en paneles y equipos asociados incluyen:
Cadmio: Cuando se sella dentro de los paneles solares, el cadmio es inofensivo. Sin embargo, si esta sustancia se escapa del panel puede causar graves daños al medio ambiente. Los paneles deben desecharse con sumo cuidado para evitar que esta sustancia cancerígena se filtre al suelo y al agua.
Plomo: Los paneles solares requieren baterías, específicamente baterías de plomo-ácido de ciclo profundo, para garantizar un suministro constante de electricidad. Contienen plomo y ácido sulfúrico, ambos muy tóxicos, especialmente para las criaturas marinas. Se ha descubierto que el plomo causa una serie de deficiencias en los niños, incluidas las discapacidades del desarrollo. Sin embargo, la mayor parte del material de las baterías agotadas es recuperable si las baterías se reciclan, siempre que los consumidores hagan el esfuerzo.
No funciona para todos los tipos de techo
Los paneles solares a menudo se instalan en los techos de los edificios para aprovechar el espacio grande, vacío y soleado. Como consecuencia, las reparaciones del techo subyacente se vuelven bastante complicadas y, a menudo, requieren el desmontaje de la instalación solar antes incluso de que se pueda realizar el mantenimiento de rutina del techo. Es una buena práctica realizar los trabajos necesarios en el techo antes de la instalación inicial de un sistema solar para evitar problemas futuros.
Sin embargo, no todos los techos son ideales para montar tecnologías de captación solar. Por ejemplo, los techos de madera y pizarra son problemáticos para la instalación de paneles solares porque son quebradizos. Además, la inclinación del techo, la forma, el tamaño y la orientación también afectarán la compatibilidad y eficiencia de dichos paneles solares.
Contaminación visual
Nos guste o no, los paneles solares hablan en voz alta, y es por ello que vecinos y otros transeúntes se darán cuenta de su presencia. Por tal motivo, es comprensible que muchos propietarios se muestren reacios a instalar una gran matriz solar en un techo de tejas atractivo para no arruinar la estética del sitio. Sin embargo, este problema se está abordando mediante el desarrollo de tejas fotovoltaicas, ventanas y otras tecnologías que se combinan de manera más fluida con las superficies de los techos existentes.
¿Cómo se puede utilizar la Energía Solar?
Existen diversas formas de aprovechar la energía proveniente del sol. Sin embargo, los métodos más destacados y ampliamente utilizados son los 3 siguientes:
Energía Solar Fotovoltaica
Los denominados dispositivos solares fotovoltaicos (PV), células solares o como la mayoría los conocemos, los paneles solares, son una de las tecnologías más extendidas hoy en día para convertir la energía del sol en electricidad. Los dispositivos fotovoltaicos producen energía eléctrica de la luz solar que incide directamente sobre ellos y la transforman a través de un proceso electrónico que ocurre naturalmente en unos tipos de materiales muy particulares conocidos como semiconductores. Los electrones contenidos en estos materiales son liberados por los rayos solares y son estimulados para viajar a través de un circuito electrónico, enviando energía a la red o alimentando directamente dispositivos eléctricos.
Esta modalidad de aprovechamiento de la energía solar tiene un campo de aplicación muy amplio: que va desde la utilización en productos de consumo, como relojes y calculadoras, hasta la electrificación de zonas sin suministro tradicional, como casas aisladas o instalaciones agrícolas y ganaderas, pasando por las señalizaciones terrestres y marítimas, las comunicaciones o el alumbrado público.
Energía Solar térmica
La energía solar térmica, a diferencia de la fotovoltaica, se puede obtener activamente a través de unos dispositivos específicos denominados como colectores por los que circula un fluido que absorbe la energía radiada por el sol. El uso de sistemas activos se orienta principalmente a cubrir parte de las necesidades térmicas de casas o edificios, como la producción de agua caliente sanitaria y calefacción, o para la producción de electricidad.
Existen tres gamas de este tipo de tecnología: la de baja temperatura, que se utiliza para calefacción, refrigeración y ventilación; la de temperatura media, que se utiliza para cocinar, calentar agua sanitaria y otros fines; y la de alta temperatura, que incluye la generación de electricidad. En este último caso, existen varios medios para concentrar el calor del sol para crear electricidad a través de un intercambiador de calor que sobrecalienta agua o un gas inerte para impulsar una turbina o un motor stirling para producir electricidad.
Energía Solar pasiva
Las tecnologías solares pasivas, al igual que las tecnologías termosolares, convierten la energía solar en energía térmica, pero sin el uso de sistemas mecánicos activos, es decir sin colectores. por lo tanto, no precisan de ningún dispositivo eléctrico para llevar a cabo la transformación de una corriente de energía a otra como sí sucede con la energía activa, y en su lugar, se enfoca más acumular energía principalmente para la climatización.
La energía solar pasiva se relaciona más con la optimización de diseño de los edificios para disminuir hasta donde sea posible las necesidades de calefacción y de refrigeración adicionales. esta aplicación puede ser muy útil en los hogares, pero también en piscinas, hoteles y polideportivos. Este método utiliza ventanas, paredes, árboles o una ubicación estratégica de los edificios para capturar o desviar el sol para su uso. la calefacción solar pasiva es una excelente manera de conservar energía y maximizar su utilización.
Importancia de la energía solar en el mundo
El uso de la energía solar ha crecido constantemente durante las últimas dos décadas, y cada vez más personas se dan cuenta del tremendo potencial que tienen las tecnologías que aprovechan la energía del sol. Solo en los Estados Unidos, la demanda de instalación de paneles solares creció de 0,34 Gigavatios en 2008 a cerca de los 100 Gigavatios en la actualidad, lo que es suficiente para alimentar el equivalente a 18 millones de hogares promedio. Este crecimiento exponencial en la demanda ha traído consigo una notable reducción de los costos. Desde 2014, el costo de los paneles solares fotovoltaicos se ha reducido casi un 70 % en dólares.
En 2010, como curiosidad, el mercado global era pequeño y muy dependiente de los regímenes de subsidios en países como Alemania e Italia. En 2020, en cambio, hubo más de 115 Gigavatios de energía solar instalada en todo el mundo, más que todas las demás tecnologías de generación juntas. También tiene un costo cada vez más bajo, especialmente en las regiones más soleadas donde ya se ha convertido en la forma más económica de nueva generación de electricidad.
En los próximos años, las mejoras tecnológicas garantizarán que la energía solar sea aún más barata. Bien podría ser que para 2030, la energía solar se haya convertido en la fuente de energía más importante para la producción de electricidad en gran parte del mundo. Esto también tendrá un impacto positivo en el medio ambiente y el cambio climático.
Objetivos e innovaciones
Por el momento, la industria solar tiene hojas de ruta muy claras para la reducción de costos a futuro, que deberían hacer que los costos solares se reduzcan a la mitad para 2030. Ya existe una tendencia hacia módulos de mayor eficiencia, que pueden generar 1,5 veces más energía que los módulos existentes de tamaño similar que utilizan hoy en día. Una tecnología llamada celdas de silicio en tándem. Estos van a tener un gran impacto en el futuro.
Además, se avecinan innovaciones de producción que reducirán la cantidad de materiales costosos como la plata y el silicio utilizados en la fabricación de células solares, así como innovaciones como módulos bifaciales que permiten que los paneles capturen la energía solar de ambos lados. La otra innovación importante tiene que ver con la mejor manera de integrar la energía solar en nuestros hogares, negocios y sistemas de energía. Esto significa una mejor electrónica de potencia y un mayor uso de tecnologías digitales de bajo costo.
Todo esto augura que la energía solar alcanzará, en muchas partes del mundo, un costo nivelado de energía que la hará imbatible en comparación con los combustibles fósiles. Dado que la energía solar es tan fácil y rápida de instalar, sin mencionar que es flexible (después de todo, la energía solar se puede usar para alimentar algo tan pequeño como un reloj o tan grande como una ciudad), debería significar que las instalaciones solares seguirán creciendo en los próximas décadas.