Fundamentos de la Energía Solar

Diferenciación de las aplicaciones más comunes

Cuando se habla de cuáles son las aplicaciones posibles del aprovechamiento de la energía solar es preciso diferenciar claramente entre:

  • Energía eléctrica: que capta la energía solar mediante un sistema específico que la transforma en electricidad.
  • Energía térmica: dentro de ésta es preciso diferenciar también entre la energía captada de forma directa, sin ningún tipo de transformación, y la energía captada de forma indirecta o mediante un sistema activo de captación.

Por tanto, en función de la forma de captación de la radiación y la energía contenida en la misma, habrá que diferenciarse entre sistemas activos y sistemas pasivos.

  • Los sistemas activos utilizan determinados materiales para captar la energía solar, y transformarla en una energía específica -térmica o eléctrica-. Así parte de la radiación electromagnética del sol se transforma en energía eléctrica mediante la reacción que determinados materiales de la naturaleza tienen al ser excitados por un fotón luminoso. De aquí recibe el nombre de energía fotovoltaica. Los sistemas denominados activos para la obtención de energía térmica tienen por finalidad transformar parte de la radiación electromagnética del sol en energía calorífica. Para ello se utilizan materiales que captan de forma selectiva la longitud de onda de la radiación que más calor proporciona en la gama de luz que va del infrarrojo al ultravioleta. Este calor mediante sistemas de conducción y convección es utilizado o almacenado para su posterior consumo.
  • Los sistemas pasivos, sin embargo, captan de forma directa la energía del sol, sin ningún tipo de mecanismo ni transformación previa. Estos sistemas, también denominados de captación directa consisten en utilizar materiales y diseños adecuados que posibiliten la mayor ganancia energética, principalmente en los edificios, si bien pueden tener aplicaciones en balsas de agua, almacenamiento en roca y materia mineral entre otras, mucho menos utilizadas dada la escasa practicidad que ofertan.

Por tanto, es preciso diferenciar entre un panel solar fotovoltaico o panel solar que produce electricidad, un panel solar térmico o colector solar, y la ganancia directa de radiación que tiene su aprovechamiento principal en la edificación.

Breve desarrollo histórico sobre el uso de la energía solar

Sistemas térmicos pasivos.

El aprovechamiento energético del sol se viene realizando desde los comienzos de la humanidad. La elección de la ubicación de refugios/edificaciones y su orientación para lograr el máximo aprovechamiento térmico del sol es conocido por las culturas más ancestrales.

De igual forma, los materiales con cualidades para retener el calor obtenido por la radiación diurna y los materiales aislantes para evitar la pérdida calorífica han sido también utilizados en todos los pueblos de la tierra ateniéndose a la variedad existente de los mismos, en función de las peculiaridades climáticas en donde se encontraban inmersos.

El desarrollo de la arquitectura a lo largo de las diferentes épocas, ha realizado una utilización abundante de sistemas de ganancia directa o pasivos. De igual manera, la arquitectura popular ha sabido captar las especificidades del entorno y ha acomodado a éstas las edificaciones y sus necesidades térmicas.

Sistemas térmicos activos.

Es conocida la leyenda de Arquímedes hace más de 2000 años, que para la defensa de la ciudad de Siracusa contra la flota de Roma utilizó espejos solares para quemar las naves. Así mismo, ya se conocen datos en el siglo XVII de utilización de concentradores u hornos solares para lograr altas temperaturas para fusión de metales.

Es a finales del siglo XIX cuando además de la utilización de sistemas pasivos de aprovechamiento solar, se da un impulso a sistemas de aprovechamiento térmico en diferentes aplicaciones para el calentamiento del agua, sistemas de desalinización, e incluso el accionamiento de máquinas de vapor mediante energía solar.

En la década de los años veinte ya se muestra una pujante industria para la comercialización de sistemas de aprovechamiento térmico, si bien la bonanza económica de esos años, junto con el bajo precio del petróleo, y la situación internacional crispada en años posteriores hace que esta industria quede paralizada prácticamente hasta la década de los sesenta.

Sistemas fotovoltaicos

Es también en la década de los sesenta, cuando los sistemas de aprovechamiento eléctrico de la radiación solar comienzan a estar presentes en el mercado, si bien los primeros módulos y paneles fotovoltaicos datan de la década de los años cincuenta, fruto de la investigación espacial.

Las consecutivas crisis energéticas de las décadas de los setenta y ochenta provocan el surgimiento de nuevos impulsos para la consolidación e investigación de las diversas aplicaciones de aprovechamiento energético del sol.

En la ultima década del siglo se han desarrollado diferentes programas, tanto a nivel europeo como mundial, de grandes instalaciones de producción eléctrica mediante la energía solar, así como múltiples proyectos de aprovechamiento térmico de la misma, constatándose un mayor grado de sensibilización por parte de los profesionales de la edificación a la hora de aplicar criterios constructivos de aprovechamiento energético.

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