El sol es el principal proveedor de energía. El desarrollo del mercado de las energías renovables se basa, en gran medida, en ese hecho. La mayoría de las tecnologías verdes que operan actualmente recogen energía solar, directa o indirectamente. La fuente de energía solar directa consiste en rayos solares que llegan a la atmósfera y estos pueden recolectarse mediante dos tecnologías diferentes: energía solar fotovoltaica y sistemas termosolares.
Tecnología
La diferencia fundamental entre la energía solar fotovoltaica y la energía termosolar se puede encontrar en sus principios de funcionamiento. La energía solar fotovoltaica se basa en el efecto fotovoltaico, por el cual un fotón (que impacta una superficie hecha de un material especial genera la liberación de un electrón. La energía termosolar, por otra parte, utiliza la luz solar para calentar un fluido, que puede ser agua pero no necesariamente.
El efecto fotovoltaico solo se produce en un reducido número de materiales, denominados semiconductores (como el silicio –monocristalino, policristalino y amorfo– y el telururo de cadmio), que, tras procedimientos químicos específicos, permiten la generación de una corriente eléctrica al exponerse a la luz. Esos semiconductores tienen la forma de capas delgadas que conforman el elemento central de las células solares, el elemento básico de un sistema fotovoltaico solar, que produce una corriente continua.
Las células solares están integradas en estructuras más grandes conocidas como paneles solares, donde se pueden lograr los valores deseados de corriente y voltaje. Para los sistemas conectados a la red –que representan una gran parte del mercado– es necesario el uso de un inversor, para convertir la corriente continua generada por las células en corriente alterna, que es la utilizada en la red.
El principio de funcionamiento de los sistemas solares térmicos es mucho menos sofisticado, pero tan útil para la generación de energía consumible como el efecto fotovoltaico. Consiste en el calentamiento directo del agua, o de otros fluidos, mediante la luz solar. Esa conversión de energía tiene lugar en diferentes dispositivos dependiendo del rango de temperaturas a las que se calienta el fluido.
Tipos de paneles solares fotovoltaicos
Los paneles solares están formados principalmente por silicio. La pureza de este material así como los procesos de fabricación, marcan la calidad y el rendimiento de las placas solares. Hay tres tipos principales de placas solares:
- Paneles solares monocristalinos
Tienen un rendimiento cercano al 24%, siendo el límite teórico de un 25%. La pureza del silicio que lo forma es mayor y por tanto aseguran rendimientos superiores, aunque a su vez tienen un coste más elevado.
- Paneles solares policristalinos
Son más económicos que los monocristalinos pero son menos eficientes. Tienen un rendimiento aproximado de un 18% debido a una pureza menor en cuanto al material de construcción. A pesar de tener un rendimiento menor que los paneles monocristalinos, las pérdidas cuando trabajan a altas temperaturas son menores.
Tienen la mitad de rendimiento que un panel monocristalino, y su rendimiento empeora más rápidamente con el paso de los años. No se recomiendan para grandes instalaciones.
Tipos de energía termosolar
- Energía termosolar de baja temperatura
Esta energía se produce mediante colectores de baja temperatura, que permiten alcanzar temperaturas de hasta 65º C a través de absorbedores de calor. Esta energía en forma de calor es utilizada para el uso doméstico, permitiendo tener en ellas calefacción solar.
- Energía termosolar de media temperatura
Se identifica colectores de media temperatura con los que se pueden generar temperaturas de hasta 300º C. Estos colectores funcionan mediante la concentración de energía a través de espejos, por lo que solo pueden funcionar en lugares con elevadas cantidades de radiación directa.
- Energía termosolar de alta temperatura
Utilizan colectores de alta temperatura lo que permite generar temperaturas superiores a los 500º C, permitiendo generar energía termosolar mediante turbinas de vapor. Algunas de las técnicas utilizadas para alcanzar estas temperaturas consisten en concentrar la energía solar mediante espejos.
Utilización
En cuanto al uso de estas tecnologías, en las centrales eléctricas los sistemas fotovoltaicos y termosolares comparten la producción de electricidad como objetivo. Mientras que los sistemas fotovoltaicos generan esa electricidad directamente a partir de la energía solar, los sistemas termosolares calientan un fluido (agua, aceite, etc.) que hace funcionar una máquina de vapor, turbina de gas o similar. Esa electricidad se transfiere a la red, como corriente alterna y con el valor de voltaje requerido.
En el caso de las centrales fotovoltaicas, la capacidad de las más grandes se sitúa por encima de los 500 MW, mientras que la de las centrales térmicas más grandes es inferior a los 400 MW. Ambos tipos están experimentando un rápido crecimiento en muchas partes del mundo, y hay todavía más entre los que están en construcción y en planificación.
