ENERGÌA SOLAR

En los ùltimos años la energìa solar ha tenido un exteraordinario desarrollo en la generaciòn de electricidad y calentamiento de agua para uso sanitario.

Informaciòn relacionada sobre la energìa solar 

¿Qué es la energía solar?

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La energía solar es energía suministrada por el sol. Esta energía particular está en forma de radiación solar, lo que hace factible la generación de electricidad solar.



La electricidad podría generarse directamente de células fotovoltaicas, PV. Estas células se producen a partir de materiales que tienen un “efecto fotovoltaico”.  La luz solar directa golpea la célula FV, los fotones de luz excitan los electrones en la célula y los hacen fluir, produciendo energía utilizable.

 

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Las células fotovoltaicas pequeñas podrían proporcionar energía a los relojes, las calculadoras y otros dispositivos electrónicos pequeños.

Los arreglos de numerosas células solares en paneles fotovoltaicos y los arreglos de numerosos paneles fotovoltaicos en matrices fotovoltaicas podrían generar energía eléctrica para iluminar toda una casa. 

Algunas plantas de energía fotovoltaica incluyen enormes matrices que cubren numerosos acres para generar energía eléctrica para miles de casas.

¿Cómo se otiene la energía solar?

La energía solar se produce cuando la luz solar golpea las placas solares, que luego convierten la energía solar en electricidad utilizable.  Esta transformación fotovoltaica es la forma en que se genera la energía solar. En este artículo, analizaremos de cerca cómo un sistema solar doméstico convierte la energía del sol.

Los paneles solares convierten la luz del sol en energía

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Un panel solar policristalino

Un panel solar típico está hecho de silicio monocristalino o policristalino alojado en un marco de panel de metal con una carcasa de vidrio.

El proceso de crear energía a partir de la luz solar comienza con la mayor parte de una instalación solar: los paneles solares.  Cuando la luz del sol choca con la fina capa de silicio en la parte superior de un panel solar, desprende electrones de los átomos de silicio.
 Los electrones tienen carga negativa, lo que significa que se sienten atraídos por un lado de la celda de silicio. Esto crea una corriente eléctrica que es capturada por el cableado en un panel solar. Conocido como el “efecto fotovoltaico”, los electrones que fluyen y que han sido liberados por la luz solar son la base de la electricidad generada a partir de los paneles solares. 
Cuantos más rayos de sol caigan sobre los paneles solares, más electrones quedarán libres, por lo que es importante tener en cuenta factores como la sombra y la cobertura local de nubes cuando se diseña un sistema de energía solar. Diferentes paneles solares producen electricidad a diferentes velocidades dependiendo de su eficiencia y calidad . 

Los paneles solares de alta calidad a menudo costarán un poco más de dinero por adelantado, pero a largo plazo le ahorrarán dinero porque producen electricidad de manera más eficiente.

Los inversores convierten la energía de los paneles solares en electricidad aprovechable

Una vez que los electrones sueltos han sido recogidos en paneles individuales, la corriente resultante se conoce como corriente continua o DC.  La electricidad que usamos para alimentar dispositivos, cargar vehículos eléctricos y encender nuestras luces es de corriente alterna o CA. La electricidad generada por electrones de silicio sueltos es electricidad de CC y debe convertirse a electricidad de CA antes de que podamos usarla.


Esta conversión se realiza mediante dispositivos importantes llamados inversores. Los inversores pueden configurarse como inversores de cadena, microinversores u optimizadores de potencia , pero cada configuración realiza la misma función general de convertir la electricidad de CC en electricidad de CA.  Una vez que la electricidad pasa a través de los inversores y se cambia a electricidad de CA, fluye a su panel eléctrico y medidor. Finalmente, puede dispersarse en toda su casa o en la red eléctrica.

COMPARACIÓN DE PANELES SOLARES: para eficiencia, material, voltaje

Otras tecnologías de paneles solares

La mayoría de los paneles solares disponibles están hechos de silicio cristalino, pero hay algunos otros tipos de paneles solares que producen electricidad del sol.

Paneles solares de telururo de cadmio (CdTe)

Los paneles CdTe usan un material diferente al silicio para producir electricidad. Si bien no tienen calificaciones de eficiencia muy altas (aún), los paneles CdTe pueden capturar energía en longitudes de onda más cortas que los paneles de silicio. Además, los costos de fabricación son bajos.

Paneles solares de cobre y diseleniuro de indio (CIGS)

Con mayores eficiencias que los paneles CdTe, los paneles CIGS son una opción de panel prometedora. Desafortunadamente, los altos costos de producción han impedido que los paneles CIGS lleguen a la corriente principal. Los paneles CIGS usan un material diferente basado en cobre para generar electricidad.

Células fotovoltaicas orgánicas (OPV)

En lugar de utilizar un material inorgánico como el silicio o el cobre, las células OPV usan capas delgadas de vapor orgánico o solución para generar una corriente eléctrica a partir de la luz solar.

 

 Las células OPV aún no se han adoptado ampliamente debido a la baja eficiencia y la corta vida útil en comparación con otras tecnologías de panel. Todas estas tecnologías solares caen bajo el paraguas de paneles de película delgada , y son una parte muy pequeña del mercado solar en general. 

 

Esto se debe principalmente a que no son rentables en este momento. En el futuro, estas opciones únicas pueden ser las tecnologías solares dominantes, pero por ahora los paneles de silicio dominan la industria.

Mas informaciòn acerca de la Energìa Solar

¿Cómo se puede utilizar la energía Solar?

LOs  beneficios de la energía solar son enorme, ya que la Tierra recibe alrededor de 200 000 veces la capacidad de generación de electricidad diaria total en el mundo en forma de energía solar.
 
Lamentablemente, aunque la energía solar en sí es gratuita, el alto costo de su recolección, conversión y almacenamiento aún limita su explotación en muchos lugares. La radiación solar se puede convertir en energía térmica (calor) o energía eléctrica, aunque la primera es más fácil de lograr ambos tipos de energìa se usan como energìa solar para hogares..

 

Energía térmica

Entre los dispositivos más comunes utilizados para capturar energía solar y convertirla en energía térmica se encuentran colectores de placa plana , que se utilizan para aplicaciones de calentamiento solar . 

 

Debido a que la intensidad de la radiación solar en la superficie de la Tierra es muy baja, estos colectores deben tener un área grande. Incluso en partes soleadas de las regiones templadas del mundo, por ejemplo, un colector debe tener una superficie de aproximadamente 40 metros cuadrados (430 pies cuadrados) para reunir suficiente energía para satisfacer las necesidades energéticas de una persona.

 

Los colectores de placa plana más utilizados consisten en una placa de metal ennegrecida, cubierta con una o dos hojas de vidrio, que se calienta con la luz del sol que cae sobre ella.  

 

Este calor luego se transfiere al aire o al agua, llamados fluidos transportadores, que fluyen más allá de la parte posterior de la placa. El calor puede usarse directamente o puede transferirse a otro medio para su almacenamiento. Los colectores de placa plana se utilizan comúnmente para calentadores de agua solaresy calefacción de la casa. 

 

El almacenamiento de calor para su uso por la noche o en días nublados se logra comúnmente mediante el uso de tanques aislados para almacenar el agua calentada durante los períodos soleados. 

Tal sistema puede suministrar a una casa agua caliente extraída del tanque de almacenamiento o, con el agua calentada que fluye a través de tubos en pisos y techos, puede proporcionar calefacción.

 Los colectores de placa plana típicamente calientan los fluidos del portador a temperaturas que varían de 66 a 93 ° C (150 a 200 ° F). La eficiencia de dichos colectores (es decir, la proporción de la energía recibida que convierten en energía utilizable) varía de 20 a 80 por ciento, dependiendo del diseño del colector. energìa solar

Otro método de conversión de energía térmica se encuentra en estanques solares, que son cuerpos de agua salada diseñados para recolectar y almacenar energía solar.  El calor extraído de tales estanques permite la producción de productos químicos, alimentos , textiles y otros productos industriales y también se puede usar para calentar invernaderos , piscinas y edificios para ganado .




 Los estanques solares a veces se utilizan para producir electricidad mediante el uso del motor orgánico de ciclo Rankine , un medio relativamente eficiente y económico de conversión de energía solar, que es especialmente útil en ubicaciones remotas.

 Los estanques solares son bastante caros de instalar y mantener, y generalmente se limitan a zonas rurales cálidas. En una escala más pequeña, la energía del Sol también se puede aprovechar para cocinar alimentos en hornos solares especialmente diseñados . 

 

Los hornos solares normalmente concentran la luz solar desde una amplia área hasta un punto central, donde un recipiente de superficie negra convierte la luz solar en calor. Los hornos son típicamente portátiles y no requieren otras entradas de combustible. energìa solar

 

Generación eléctrica

La radiación solar puede convertirse directamente en electricidad mediante células solares (células fotovoltaicas ). En tales células, se genera un pequeño voltaje eléctrico cuando la luz choca con la unión entre un metal y un semiconductor(como el silicio ) o la unión entre dos semiconductores diferentes. ( Ver efecto fotovoltaico ).

La potencia generada por una sola célula fotovoltaica es típicamente de solo dos vatios . Sin embargo, al conectar grandes cantidades de celdas individuales, como en matrices de paneles solares, cientos o incluso miles de kilovatios de energía eléctricase puede generar en una planta de energía solar o en una amplia gama de hogares.

 La eficiencia energética de la mayoría de las células fotovoltaicas actuales es solo de aproximadamente 15 a 20 por ciento, y dado que la intensidad de la radiación solar es baja para empezar, se requieren conjuntos grandes y costosos de dichas células para producir incluso cantidades moderadas de energía.

Las pequeñas células fotovoltaicas que funcionan con luz solar o luz artificial han tenido un uso importante en aplicaciones de baja potencia, como fuentes de energía para calculadoras y relojes , por ejemplo. Las unidades más grandes se han utilizado para proporcionar energía para bombas de agua y sistemas de comunicaciones en áreas remotas y para satélites meteorológicos y de comunicaciones . 

Los paneles de silicio cristalino clásico y las tecnologías emergentes que utilizan celdas solares de capa fina , incluida la fotovoltaica integrada en el edificio , pueden ser instaladas por los propietarios y las empresas en sus tejados para reemplazar o aumentar el suministro eléctrico convencional. energìa solar

Las plantas de energía solar concentradas emplean concentradores o concentradores para concentrar la luz solar recibida desde una amplia área en un pequeño receptor ennegrecido, lo que aumenta considerablemente la intensidad de la luz para producir altas temperaturas.

Las matrices de espejos o lentes cuidadosamente alineados pueden enfocar suficiente luz solar para calentar un objetivo a temperaturas de 2,000 ° C (3,600 ° F) o más.  Este calor puede usarse luego para operar una caldera, que a su vez genera vapor para una planta generadora de energía eléctrica con turbina de vapor .

 Para producir vapor directamente, los espejos móviles pueden disponerse de manera que concentren grandes cantidades de radiación solar sobre las tuberías ennegrecidas a través de las cuales se hace circular el agua y, por lo tanto, se calienta.    

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planta de energía solar concentradaNevada Solar One, una planta de energía solar concentrada.PRNews

 

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Reflector solarUno de los reflectores de la planta de energía Solar Two, Mojave Desert, 

¿Cuáles son los tipos de energía solar?

Los diferentes tipos van desde sistemas solares térmicos hasta instalaciones de “CSP” a gran escala, ¡algunas de las cuales han existido por más de un siglo!  Hoy estamos discutiendo los cuatro tipos principales de energía solar que son ampliamente utilizados por las personas.

-Sistemas solares eléctricos

Los sistemas eléctricos solares son, con mucho, el tipo más común de sistema de energía solar instalado .  A menudo conocidos como paneles fotovoltaicos o simplemente “PV”, los paneles solares convierten la energía del sol en electricidad utilizable mediante el proceso fotovoltaico.

En los últimos años, el precio de la instalación eléctrica solar se ha vuelto más asequible gracias a los incentivos y descuentos del gobierno, las políticas favorables de energía limpia y la financiación solar.  ¡Esto ha llevado a un aumento en la instalación solar residencial y comercial! De hecho, California agregó alrededor de 2740 megavatios de energía en 2013. Esta es una cantidad increíblemente grande de energía solar, más que suficiente para alimentar 600,000 hogares.

-Agua caliente solar

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paneles solares de agua caliente (en primer plano) junto con sus paneles solares eléctricos, duplicando los ahorros.

La mayoría de los propietarios solo necesitan de 2 a 4 paneles para proporcionar la mayor parte del agua caliente utilizada en su hogar. ¡Esto le proporcionará la mayor parte del agua caliente necesaria para lavar la ropa, lavar los platos y mantener la ducha caliente y agradable!A veces llamado agua caliente sanitaria o ACS, el agua caliente solar es una tecnología muy madura y confiable que se ha utilizado en el sur de California desde principios del siglo XX.  Actualmente, la Iniciativa Solar de California ofrece descuentos sustanciales para instalaciones residenciales. En combinación con el Crédito Tributario Federal, nuestros clientes recientes de agua caliente solar ahorran entre un 50% y un 60% en sus costos de instalación.

-Calefacción solar de la piscina

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Los sistemas de piscinas solares emplean algunas de las tecnologías más sencillas de todos los sistemas solares disponibles en la actualidad.

La mayoría de los propietarios de piscinas en el sur de California pueden usar paneles de piscinas solares sin esmaltar hechos de polipropano. No solo es el más económico, sino que el material es más resistente que los paneles de plástico y puede aguantar durante 20 años o más .

¿Alguna vez dejaste la manguera de tu jardín al sol y notas que el agua corre cálida como resultado? Eso es más o menos cómo los paneles solares de la piscina calientan el agua de su piscina. Primero, se bombea agua de su piscina y se circula a través de los paneles solares de la piscina en su techo.  A medida que el sol golpea los paneles solares, el agua dentro de los paneles se calienta. Luego, regresa a su piscina y aumenta el agua a una temperatura confortable.

-Energía solar concentrada

   


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La instalación más nueva de CSP en el desierto del sur de California se puso en línea a principios de este año. Foto cortesía de Business Wire.

El niño afiche actual de CSP es el Sistema de Generación Eléctrica Solar Ivanpah en el desierto de Mojave en el sur de California. Se puso en marcha en febrero de 2014 y se espera que proporcione energía suficiente para alimentar 140,000 hogares .

La energía solar concentrada, a menudo acortada al acrónimo CSP, se usa para instalaciones a gran escala que suministran energía solar a una empresa de servicios públicos.  Al usar miles de espejos, la luz del sol se concentra en un área pequeña y crea una gran cantidad de calor (o energía térmica). Este calor impulsa una turbina de vapor y eso la convierte en electricidad.

Energìa solar ventajas y desventajas

  La energía solar es un recurso renovable y nunca energético. Hay muchas ventajas de aprovechar la energía solar. Sin embargo, hay dos lados para todo, y hay una lista de desventajas para acompañar la lista de ventajas. Ventajas

  • La energía solar es un recurso completamente renovable, lo que significa que incluso cuando no podemos hacer uso de la energía del sol debido a la noche o días nublados y tormentosos, siempre podemos confiar en que el sol aparezca al día siguiente como fuente de energía constante y constante .
  • El costo inicial de los paneles solares y la iluminación solar puede parecer bastante, pero a la larga ahorra una gran cantidad de dinero. No cuesta nada aprovechar la potencia del sol. Aprovechar la energía del sol es absolutamente gratis.
  • La energía solar no genera absolutamente ninguna contaminación. Las células solares son totalmente silenciosas y no contaminantes.
  • Se requiere muy poco mantenimiento para mantener las células solares en funcionamiento. No hay partes móviles en una célula solar, por lo tanto, requieren poco o ningún mantenimiento y tienen una larga vida útil.
  • Los paneles y productos con energía solar son generalmente extremadamente fáciles de instalar. Los cables, cables y fuentes de alimentación no son necesarios en absoluto, lo que hace que sea una posibilidad fácil de utilizar.

Desventajas

  • La instalación de paneles solares es costosa. La inversión inicial es alta.
  • La energía solar no puede ser aprovechada durante una tormenta, en un día nublado o en la noche. Algunos días es posible que aún necesite depender de otras fuentes de energía.
  • La mayoría de los dispositivos solares ocupan un gran espacio para lograr una eficiencia promedio.
  • La eficiencia de los paneles solares es baja en comparación con otras fuentes de energía. Para lograr una salida equivalente, se requiere un equipo grande.
  • La ubicación geográfica y el clima de un lugar pueden ser una fuente de desventaja de la energía solar. La eficiencia de los paneles solares depende de la cantidad de luz solar recibida.
  • La contaminación del aire y el clima también pueden tener un gran efecto en la eficiencia de las células.
  • No obtenga la misma eficiencia en todos los días y durante todas las temporadas, ya que la intensidad de la luz del sol cambia con la estación

TIPOS DE COLECTORES SOLARES

   ¿La energìa solar es renovable?

La energía renovable es sostenible ya que se obtiene de fuentes que son inagotables (a diferencia de los combustibles fósiles). Las fuentes de energía renovables incluyen eólica, solar, biomasa, geotérmica e hidroeléctrica, todas las cuales ocurren naturalmente.

 

La energía renovable, en términos generales, es energía limpia y no contaminante. Muchas formas no emiten gases de efecto invernadero o desechos tóxicos en el proceso de producción de electricidad. 

Es una fuente de energía sostenible en la que se puede confiar a largo plazo. La energía renovable es rentable y eficiente. El desafío del cambio climático ha impulsado a muchas naciones a establecer un objetivo de energía renovable.

El sol es una gran fuente de energìa renovable e infinita