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Tipos de Energía

Energía solar

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Energía solar
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¿Qué es la energía solar?

Energía solar, es la radiación del sol capaz de generar calor, provocando reacciones químicas, o bien produciendo electricidad.

Si se aprovecha apropiadamente, esta fuente enormemente difusa tiene el potencial de satisfacer todas y cada una de las necesidades futuras de energía.

En el siglo veintiuno, se espera que la energía solar se vuelva poco a poco más atrayente como fuente de energía renovable debido a su inacabable suministro y su carácter no contaminante, en marcado contraste con los comburentes fósiles finitos del lignito, el petróleo y el gas natural.

La energía del sol

El Sol es uno de los tipos de energía exageradamente poderoso, y la luz solar es, con mucho, la fuente de energía más grande recibida por La Tierra, más su intensidad en la superficie de la Tierra es bastante baja. Esto se debe fundamentalmente a la gran propagación radial de la radiación del Sol lejano.

Una pérdida auxiliar parcialmente menor se debe a la atmosfera y las nubes de la Tierra, que absorben o bien desperdigan hasta el cincuenta y cuatro por ciento de la luz solar entrante. La luz solar que llega al suelo consiste en prácticamente cincuenta por ciento de luz perceptible, cuarenta y cinco por ciento de radiación infrarroja y cantidades más pequeñas de radiación ultravioleta y otras formas de radiación electromagnética.

Reflejo y absorción de energía solar. Si bien una parte de la luz solar entrante se refleja en la atmosfera y la superficie de la Tierra, la mayor parte es absorbida por la superficie, que se calienta.

¿Cómo se utiliza la energía solar?

En un sistema de generación termoeléctrica, una fuente de calor, por norma general alimentada por lignito, petróleo o bien gas, se emplea en una caldera para transformar el agua en vapor de alta presión. El vapor se expande y vira las aspas de una turbina, que hace virar la armadura de un generador, generando energía eléctrica. Un condensador transforma cualquier vapor sobrante en agua y una bomba devuelve el agua a la caldera.

La energía solar frecuentemente marcha en forma guardada, en la que las bobinas de agua puestas bajo los paneles absorbentes de calor recogen el calor brillante del sol. Esta agua se puede guardar en un tanque para emplear en líneas de calefacción o bien para otorgar agua caliente.

Desafortunadamente, si bien la energía solar en sí es gratis, el alto costo de su recolección, conversión y almacenaje aún limita su explotación en muchos lugares. La radiación solar se puede transformar así sea en energía térmica (calor) o bien en energía eléctrica, si bien la primera es más simple de conseguir.

Energía térmica

Entre los dispositivos más frecuentes empleados para atrapar la energía solar y transformarla en energía térmica se encuentran: Recolectores de placa plana, que se usan para aplicaciones de calefacción solar.

Dado a que la intensidad de la radiación solar en la superficie de la Tierra es tan baja, estos recolectores deben tener un área grande. Aun en las partes radiantes de las zonas temperadas del planeta, por poner un ejemplo, un recolector debe tener una superficie de unos cuarenta metros cuadrados (cuatrocientos treinta pies cuadrados) para reunir la energía suficiente para satisfacer las necesidades energéticas de una persona.

Los recolectores de placa plana más empleados consisten en una placa de metal oscurecida, cubierta con una o bien 2 hojas de vidrio, que se calienta con la luz del sol que cae sobre ella. Este calor entonces se trasfiere al aire o bien al agua, llamados fluidos portadores, que fluyen en la parte trasera de la placa.

El calor se puede utilizar de forma directa o bien se puede trasferir a otro medio para su almacenaje. Los recolectores de placa plana se emplean generalmente para calentadores de agua solares y calefacción de la casa.

El almacenaje de calor para empleo en la noche o bien en días anubarrados se efectúa generalmente usando tanques apartados para guardar el agua calentada a lo largo de los periodos radiantes.

Un sistema de este género puede proveer agua caliente extraída del tanque de almacenaje a una casa o bien, con el agua caliente que fluye mediante los cilindros en los pisos y techos, puede administrar calefacción de espacio.

Los recolectores de placa plana normalmente calientan los fluidos portadores a temperaturas que van desde sesenta y seis a noventa y tres ° C (ciento cincuenta a doscientos ° F). La eficacia de tales recolectores (esto es, la proporción de la energía recibida que se convierten en energía aprovechable) cambia entre el veinte y el ochenta por ciento, conforme el diseño del recolector.

Calefacción solar

Un techo de edificio con recolectores de placa plana que atrapan energía solar para calentar aire o bien agua.

Estanques solares

Otro procedimiento de conversión de energía térmica se halla en los estanques solares, que son cuerpos de agua salobre diseñados para recoger y guardar energía solar. El calor extraído de tales estanques deja la producción de productos químicos, comestibles, textiles y otros productos industriales, y asimismo se puede emplear para calentar invernaderos, piscinas y edificios de ganado.

Los estanques solares en ocasiones se utilizan para generar electricidad a través del empleo del motor orgánico de ciclo Rankine, un medio de conversión de energía solar parcialmente eficaz y económica, que es en especial útil en localizaciones recónditas. Los estanques solares son bastante costosos de instalar y sostener y, por lo general, se restringen a las áreas rurales cálidas.

Hornos

En una escala más pequeña, la energía del Sol asimismo se puede aprovechar para cocinar comestibles en hornos solares en especial diseñados. Los hornos solares típicamente concentran la luz solar desde un área extensa hasta cierto punto central, donde un recipiente de superficie negra transforma la luz solar en calor. Los hornos son típicamente portátiles y no requieren otras entradas de comburente.

Generación eléctrica

La radiación solar puede transformarse de forma directa en electricidad a través de células solares (células fotovoltaicas). En semejantes celdas, se produce una pequeña tensión eléctrica cuando la luz incide en la unión entre un metal y un semiconductor (como el silicio) o bien la unión entre 2 semiconductores diferentes. (Ver efecto fotovoltaico).

La potencia generada por una sola célula fotovoltaica es en general de solo 2 vatios. No obstante, al conectar grandes números de celdas individuales, como en las matrices de paneles solares, cientos o bien aún miles y miles de kilovatios de energía eléctricas puede producir en una planta eléctrica solar o bien en una enorme pluralidad de hogares.

La eficacia energética de la mayor parte de las células fotovoltaicas actuales es de más o menos quince a veinte por ciento y, como la intensidad de la radiación solar es baja, los ensamblajes grandes y costosos de dichas células son precisos para generar aun cantidades moderadas de energía.

Cuando la luz del sol golpea una célula solar, un electrón es liberado por el efecto fotoeléctrico. Los 2 semiconductores diferentes tienen una diferencia natural en el potencial eléctrico (voltaje), lo que hace que los electrones fluyan a través del circuito externo, proveyendo energía a la carga. El flujo de electricidad resulta de las peculiaridades de los semiconductores y es alimentado absolutamente por la luz que incide en la célula.

Las pequeñas células fotovoltaicas que marchan con luz solar o bien luz artificial han encontrado un empleo esencial en aplicaciones de baja potencia, como fuentes de energía para calculadoras y relojes, por poner un ejemplo. Se han usado unidades más grandes para proveer energía a bombas de agua y sistemas de comunicaciones en áreas recónditas y para satélites meteorológicos y de comunicaciones.

Los dueños de residencias y las compañías pueden instalar paneles de silicio cristalino tradicional y tecnologías emergentes que emplean celdas solares de película delgada, incluyendo las instalaciones fotovoltaicas integradas en edificios, para sustituir o bien acrecentar el suministro eléctrico usual.

Casa unifamiliar con paneles solares en el techo

Las plantas de energía solar concentrada emplean recolectores de concentración o bien enfoque para concentrar la luz solar recibida de un área extensa en un pequeño receptor oscurecido, lo que aumenta sensiblemente la intensidad de la luz para generar elevadas temperaturas.

Los conjuntos de espéculos o bien lentes esmeradamente alineados pueden enfocar la luz solar suficiente para calentar un propósito a temperaturas de dos con cero ° C (tres con seiscientos ° F) o bien más. Este calor puede utilizarse para operar una caldera, que por su parte produce vapor para una planta de energía de generador eléctrico de turbina de vapor.

Para generar vapor de forma directa, los espéculos móviles pueden disponerse de tal modo que concentren grandes cantidades de radiación solar en cañerías oscurecidas mediante las que circulan el agua y en consecuencia se calienta.

Otras aplicaciones

La energía solar asimismo se emplea a pequeña escala para fines diferentes de los descritos previamente. En ciertos países, por poner un ejemplo, la energía solar se emplea para generar sal desde el agua de mar por evaporación.

De forma afín, las unidades de desalinización que marchan con energía solar convierten el agua salobre en agua bebible al transformar la energía del Sol en calor, directa o bien de manera indirecta, para impulsar el proceso de desalinización.

Asimismo ha surgido la tecnología solar para la producción limpia y renovable de hidrógeno como fuente de energía opción alternativa. Imitando el proceso de la fotosíntesis, las hojas artificiales son dispositivos basados ​​en silicio que emplean la energía solar para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, sin dejar prácticamente contaminantes. Es preciso continuar trabajando para prosperar la eficacia y la rentabilidad de estos dispositivos para empleo industrial.