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Energía solar, una propuesta para generar energía eléctrica




Enviado por Luis Alfredo Yes Noh



  1. La
    energía solar
  2. Usos
    de la energía solar
  3. Energía solar para producir
    energía eléctrica
  4. Tipos
    de paneles solares
  5. Usos y
    desarrollos actuales
  6. Energía solar en
    México
  7. Bibliografía

La energía
solar

La luz solar forma parte del espectro
electromagnético, es decir, es un tipo de onda
electromagnética que se desplaza por el espacio en todas
direcciones y alcanzar la Tierra en un tiempo de 8
minutos.

Se ha calculado que la potencia de irradiación
del sol es de 200×1012 kW, más que la potencia
total de todas las centrales de todo tipo funcionando
actualmente en la Tierra. En un solo segundo, el Sol
irradia más energía que la que ha consumido en toda
su historia de la humanidad. La intensidad de radiación
emitida sobre la Tierra es constante, pero no así la
finalmente recibida en su superficie. La época del
año, la hora del día, la latitud y la
climatología modifican enormemente la recepción en
la tierra. La radiación que alcanza la superficie
terrestre tiene por término medio una
intensidad de potencia de 900 W/m2 (Romero Tous,
2010).

Además la energía solar es una fuente de
energía renovable y, por tanto, inagotable, limpia y
se puede aprovechar en el mismo lugar en que se
produce (autogestionada). La sostenilidad energética en un
futuro vendrá dada por el uso de las energía
renovables (Mendez Muñiz & Cuervo Garcia,
2007).

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En el mapa que vemos arriba apreciamos las regiones con
mayor incidencia de los rayos solares sobre nuestro planeta.
Instalando paneles solares en estas podemos optimizar un poco
más el uso y aprovechamiento de la energía solar.
(Fernandez, 2012)

La capacidad energética del sol, la cual
perdurará durante millones de años, al igual que la
privilegiada ubicación de México, permite que
nuestro territorio nacional destaque como uno de los territorios
con mayor promedio de radiación solar anual.
(Energía Verde Alternativa, 2011)

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La energía solar es uno de los tipos de
renovables llamado "energías verdes", pues no son
contaminantes y no representan un problema grave en lo relativo
al reciclaje. Existen varios tipos de energía solar, y
entre ellos podemos encontrar la energía solar
fotovoltaica, para producir electricidad, energía solar
termoeléctrica, para producir electricidad a través
de un fluido, energía solar térmica, para producir
agua caliente de baja temperatura, etc.

Actualmente varios países se han tomado en serio
el tema de la energía solar, principalmente los
primermundistas, que son a su vez los responsables de la mayor
cantidad de emisiones de CO2 hacia la atmósfera. Si todo
va bien y si el problema se encara desde una perspectiva seria,
la organización ecologista Greenpeace calcula que dentro
de veinte años la energía solar podría
alimentar 2/3 de las necesidades energéticas de la
población mundial (Dan, Ojocientifico.com,
2010).

Las energías renovables, también
denominadas energías verdes, son fuentes de energía
amigable con el medio ambiente, es decir que no contaminan y que
a su vez su utilización no implica el agotamiento de la
misma. (Fernandez, 2012)

Usos de la
energía solar.

Sistemas de protección
Catódicos

La protección catódica es un método
de proteger las estructuras de metal contra la corrosión.
Es aplicable a puentes, tuberías, edificios, estanques,
perforaciones y líneas ferroviarias. Para alcanzar la
protección catódica se aplica un pequeño
voltaje negativo a la estructura de metal y éste evita que
se oxide o aherrumbre. El terminal positivo de la fuente es
conectado a un ánodo galvánico o de sacrificio que
es generalmente un pedazo del metal de desecho, que es
corroído en vez de la estructura que se desea proteger.
Las celdas solares fotovoltaicas se a menudo utilizan en lugares
remotos para proporcionar este voltaje.

Cercas Eléctricas

Las cercas eléctricas se utilizan extensamente en
agricultura para evitar que el ganado o los depredadores entren o
deje un campo cerrado. Estas cercas tienen generalmente uno o dos
alambres "vivos" que se mantienen con cerca de 500 voltios de
Corriente Continua. Éstos dan una dolorosa descarga, pero
inofensiva a cualquier animal que los toque. Esta descarga
generalmente es suficiente para evitar que el ganado derribe los
cercos. Estas cercas también se utilizan en recintos de la
fauna y áreas protegidas. Requieren de un alto voltaje
pero muy poca corriente y a menudo están situadas en
áreas alejadas donde el costo de energía
eléctrica es alto. Estas necesidades se pueden resolver
mediante un sistema fotovoltaico compuesto de células
solares, un acondicionador de energía y una
batería.

Sistemas de Iluminación

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A menudo se requiere iluminación en lugares
remotos donde el costo de emplear energía de la red es
demasiado alto. Tales aplicaciones incluyen la iluminación
de seguridad, ayudas a la navegación (ej. boyas y faros),
señales iluminadas en los caminos, señales en
cruces ferroviarios y la iluminación de aldeas. Las
células solares pueden satisfacer tales usos, aunque
siempre se requerirá de una batería de almacenaje.
Estos sistemas generalmente consisten de un panel fotovoltaico
más una batería de almacenaje, un acondicionador de
energía y una lámpara fluorescente de C.C. de baja
tensión y alta eficiencia. Estos sistemas son muy
populares en áreas remotas, especialmente en países
en vías de desarrollo y es uno de los usos principales de
células solares.

Telecomunicaciones y sistemas de monitoreo
remotos

Las buenas comunicaciones son esenciales para mejorar la
calidad de vida en áreas alejadas. Sin embargo el costo de
energía eléctrica de hacer funcionar estos sistemas
y el alto coste de mantenimiento de los sistemas convencionales
han limitado su uso. Los sistemas fotovoltaicos han proporcionado
una solución rentable a este problema con el desarrollo de
estaciones repetidoras de telecomunicaciones en área
remotas. Estas estaciones típicamente consisten de un
receptor, un transmisor y un sistema basado en una fuente de
alimentación fotovoltaica. Existen miles de
estos sistemas instalados alrededor del mundo y tienen una
excelente reputación por su confiabilidad y costos
relativamente bajos de operación y
mantenimiento.

Principios similares se aplican a radios y televisiones
accionadas por energía solar, los teléfonos de
emergencia y los sistemas de monitoreo. Los sistemas de monitoreo
remotos se pueden utilizar para recolectar datos del tiempo u
otra información sobre el medio ambiente y transmitirla
automáticamente vía radio a una central.

Bombas de agua accionadas por energía
solar

Existen más de 10.000 bombas de agua accionadas
por energía solar en el mundo. Son utilizadas extensamente
en granjas para proveer el agua al ganado. En países en
vías de desarrollo se las utiliza extensivamente para
bombear agua de pozos y de ríos a las aldeas para consumo
doméstico y la irrigación de cultivos. Un
típico sistema de bombeo accionado por energía
fotovoltaica consiste en un conjunto de paneles fotovoltaicos que
accionan un motor eléctrico, el que impulsa la bomba. El
agua se bombea de la tierra o afluente a un tanque de almacenaje
que proporciona una alimentación por gravedad. No es
necesario un almacenaje de energía en estos sistemas. Los
sistemas de bombeo accionados por energía solar se
encuentran disponibles en proveedores de equipo agrícola y
son una alternativa rentable a los molinos de viento
agrícolas para el abastecimiento de agua en áreas
alejadas.

Electrificación Rural

Las baterías de almacenaje se utilizan en
áreas aisladas para proporcionar corriente
eléctrica de la baja tensión para
iluminación y comunicaciones así como
también para vehículos. Un sistema fotovoltaico de
carga de baterías consiste en generalmente un
pequeño conjunto de paneles solares más un
regulador de carga. Estos sistemas se utilizan extensamente en
proyectos rurales de electrificación en países en
vías de desarrollo.

Sistemas De Tratamiento De aguas

En áreas alejadas la energía
eléctrica se utiliza a menudo para desinfectar o purificar
agua para consumo humano. Las celdas fotovoltaicas se utilizan
para alimentar una luz fuerte ultravioleta utilizada para matar
bacterias en agua. Esto se puede combinar con un sistema de
bombeo agua accionado con energía solar.

La desalinización del agua salobre se puede
alcanzar mediante sistemas fotovoltaicos de ósmosis
inversa.

Otros usos de celdas solares

Se puede utilizar celdas fotovoltaicas en una gran
variedad de aplicaciones incluyendo:

· Productos de consumo tales como
relojes, juguetes y calculadoras

· Sistemas de energía de
emergencia

· Refrigeradores para almacenaje de
vacunas y sangre en áreas remotas

· Sistemas de la aireación
para estanques

· Fuentes de alimentación
para satélites y los vehículos
espaciales

· Fuentes de alimentación
portátiles para camping y pescar

(Cientificos, 2005)

Energía
solar para producir energía
eléctrica

Antes de explicar cómo funciona un panel solar,
hay que saber que su construcción es un proceso en el que
se utiliza una tecnología muy avanzada, compleja y sobre
todo muy precisa. Muy pocas empresas en el mundo poseen la
capacidad y recursos técnicos para poder fabricar un panel
solar, de cualquier calidad que se trate.

El funcionamiento de los paneles solares se basa en el
llamado efecto fotovoltaico. Esto es, cuando la radiación
solar sobre un material semiconductor convenientemente tratado,
produce electricidad. En el momento en que la luz solar alcanza
el panel, los diferentes elementos de la luz transmiten su
energía a los electrones del material
semiconductor.

Así se crea un cambio a nivel de átomos
que se liberan del material semiconductor a través de un
circuito externo y como resultado, se produce la electricidad.
Los fotones que conforman la luz solar impactan sobre la
superficie del panel solar, penetrando en los semiconductores que
están construidos con materiales como el silicio o el
arseniuro de galio.

Un panel solar está formado por un conjunto de
células fotovoltaicas que producen electricidad a partir
de la luz solar. Hay que diferenciar los paneles solares con los
colectores solares, estos últimos funcionan recibiendo el
calor del Sol para luego transferirlo hacia un compartimento
donde se almacena el calor. Este tipo de dispositivo solar sirve
para calentar agua y no para generar electricidad.

Los paneles solares se utilizaban principalmente en el
espacio, para alimentar satélites y naves espaciales. Pero
actualmente se esta extendiendo su uso en muchas aplicaciones. En
muchas casas y lugares donde no llega la red eléctrica ya
se ha transformado en una alternativa viable para obtener
energía eléctrica. Sin embargo, aún falta
mucho más desarrollo para que pueda ser un elemento
masivo, la relación entre superficie ocupada por paneles
solares y la energía obtenida aun es baja y no son para
nada económicos. (Rossi, 2011)

La energía solar no generan residuos que puedan
ser contaminantes, pero no quiere decir que su utilización
no implique algunas consecuencias negativas. Esta energía
utiliza el calor del sol para producir energía, captado a
través de paneles solares como los que se ven en la
imagen.

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Una de las grandes ventajas de los paneles solares es
que son muy sencillos de instalar, no se requiere de una gran
infraestructura, y puede ser utilizado tanto en hogares, hoteles,
clubes deportivos, o industrias.

Estos paneles están conformados por
células fotovoltaicas que captan la energía solar y
la almacenan en unas baterías que permiten que la
energía se utilice en tiempo real o que se acumule para
ser utilizada posteriormente.

Si bien la utilización de la energía solar
está siendo cada vez más difundida aún los
costos de la instalación de estos paneles son elevados,
aunque la inversión se recupera a mediano plazo
(Fernandez, 2012).

Los paneles solares han supuesto un auténtico
"boom" para aquellas personas que estén deseosas de poder
encontrar una alternativa a la energía eléctrica,
de hecho en los últimos años han surgido diversas
empresas o compañías dedicadas a su
fabricación por lo que queremos hablar ahora de los que
pueden ser los mejores paneles solares.

La energía solar se ha convertido en una de las
más importantes energías renovables, y de hecho
nosotros mismos no sólo podemos contar con ella en coches
o en aparatos que funcionan con dicha energía, sino que
también la podemos tener en casa gracias a paneles solares
que podemos instalarnos nosotros mismos y que permitirán
sacar todo el partido a la luz del sol y de este modo no tener
que utilizar energía eléctrica, por lo que es
necesario que sepamos cuál es el mejor o más
adecuado para nuestras necesidades.

Tipos de paneles
solares:

· Existen dos tipos de paneles solares y que son
los paneles fotovoltaicos tradicionales, que quizás sean
más conocidos, y los paneles de capa fina.

· La diferencia entre ambos, o de hecho lo que
todo el mundo sabe de ellos es que los fotovoltaicos pueden
instalarse en el suelo o en los postes o en el techo y
además su tamaño es bastante
considerable.

· En el caso de los de capa fina, que de hecho
son también fotovoltaicos, hay que decir que son mucho
más finos, que se instalan con cierta facilidad en un
techo o en una terraza, por ejemplo y que para muchas personas
son mucho más estéticos, o por decirlo de alguna
manera, más bonitos.

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Paneles solares fotovoltaicos
tradicionales:

· Los paneles solares fotovoltaicos son los que
comúnmente se instalan en lo alto de edificios o en campos
de gran tamaño, son capaces de recoger su energía a
partir de la luz solar y gracias al uso de una silicona y de
otros materiales que le permiten almacenar dicha
energía.

· Son muy buenos cuando el sol está
brillando, es decir, que aportan mucha energía aunque no
es así cuando el sol se pone, por lo que cuentan con un
sistema de almacenaje que permite que dispongamos de la
energía acumulada, algo similar a lo que hacen las
baterías.

· Al margen de una clara diferencia entre su
grosor, o el modo en el que se instalan, hay que decir que los
paneles solares, sean fotovoltaicos o de capa fina, son en ambos
casos bastante caros en su instalación (los de capa fina
un poco más), y aunque seguramente no nos
alcanzará el presupuesto, tenemos que tener en cuenta que
a la larga va a ser una inversión de futuro.

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Paneles solares de capa fina:

· Este tipo de paneles solares también
utilizan la energía del sol, aunque para muchas personas
están siendo mejores, porque son sencillamente mucho
más finos, y de hecho son capaces de aportarnos
muchísima energía.

· Dichos paneles que son de una película
muy fina, están hechos a partir de un material que es muy
ligero y flexible. Un material que permite capas muy delgadas y
que es reactivo lo que hace que se eviten la necesidad de capas
gruesas de los otros paneles.

· Es por ello que, repito, son mejores para
muchas personas, si bien los podemos colocar sobre el suelo o las
baldosas de una terraza o de un techo y sin la necesidad de
soporte alguno. (Espada, 2012)

En la actualidad se considera que el costo de
instalación de un sistema tradicional de energía
solar, basado en los clásicos paneles de silicio de
película delgada (thin film), se lleva consigo entre la
mitad y las dos terceras partes de los gastos de la
instalación. Esto es contabilizando el gasto en los
paneles y los componentes estructurales de las unidades
exteriores, sin enumerar los sistemas internos de almacenamiento,
puesta en forma y distribución de la energía,
afirmó Vladimir Bulovic, profesor en el Departamento de
Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la
Computación del MIT. (Sacco, 2011)

Usos y
desarrollos actuales

El mercado de las renovables continúa creciendo,
a pesar de que paradójicamente el uso de combustibles
fósiles no baja ni por decreto. En este contexto, el US
Pew Environtment Group acaba de divulgar interesantes datos sobre
el estado de la situación en renovables, y nuevamente
China destaca por la magnitud de sus acciones.

Repasando algunos datos del informe podemos destacar
que:

· China es el país que
más invirtió en el 2010, con US$54.4 mil millones a
lo largo del año.

· Alemania es segundo, con US$41.2
mil millones en total.

· Estados Unidos incrementó
su inversión en 51%, aunque solamente a US$34 mil
millones.

· El sector de renovables atrajo
US$243 mil millones de inversión en total, un 30%
más que el año anterior.

Algo interesante es que el reporte muestra que a lo
largo del 2010 se instalaron 40GW adicionales de energía
eólica, y 17GW de energía solar, aumentando la
capacidad global de producción de energía renovable
a un total absoluto de 388GW, nada mal si apreciamos el avance
exponencial de esta industria.

Sin embargo, está claro que no alcanza. El
aumento del uso de renovables no necesariamente coincide con un
descenso del uso de combustibles fósiles, por lo que no
implica que las emisiones de CO2 disminuyan.

Paradójica pero real, la situación de las
renovables no nos sirve como indicador para analizar la
situación de las emisiones de dióxido de carbono a
escala global, que, como es sabido, continúan siendo una
decepción. (Dan, Ojocientifico.com, 2011)

Durante gran parte de los años ochenta y de
principios de los años noventa el mayor mercado para los
paneles solares estaba en las fuentes de alimentación para
áreas remotas y algunos productos de consumo (relojes,
juguetes y calculadoras). Sin embargo a medidos de los
años noventa fue lanzado un importante esfuerzo para
desarrollar paneles solares integrados en la construcción
de edificios para ser conectados a la red. El tejado fotovoltaico
actualmente está liderando el desarrollo del mercado en
Japón, Europa y los EE.UU. Japón tiene actualmente
un programa que apunta a construir 70.000 hogares solares, con el
cual para el año 2010 esperan alcanzar unos 4.820 MW
producidos por sistemas fotovoltaicos. En Europa, varios
países están apoyando la construcción de
hogares solares, con el Parlamento Europeo proponiendo un esquema
1.000MW. En los EE.UU., presidente Clinton anunció un
programa de techos solares, que apunta instalar paneles solares
en un millón azoteas en América antes de
2010.

En Australia y los E.E.U.U., la aparición de los
esquemas de energía verde, que permiten que los clientes
elijan opciones de energía renovable, ha agregado
considerable impulso al crecimiento de la industria. Las granjas
solares conectadas a la red se han construido en Australia,
Japón, los E.E.U.U. y Grecia.

Energía
solar en México.

Hasta Agosto de 2010 la capacidad total instalada para
la generación de energía eléctrica en
México es de 60.795 MW. La mayor parte es aportada
por plantas termoeléctricas con un total de
43,231 MW ó 71% del total. Según la
definición de fuentes de energías renovables del
Programa Especial para el Aprovechamiento de Energías
Renovable, lo cual no contempla plantas hidroeléctricas
con una capacidad mayor a 30 MW, se cuenta con una capacidad
instalada a partir de dichas fuentes de 2,365 MW ó 4%. Con
base en las metas del programa antes mencionado, aún
será necesaria una capacidad adicional de fuentes
renovables de 3.6% del total hasta 2012.

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Excluye Exportación e
Importación

Fuente: Comisión Federal de Electricidad y
Comisión Reguladora de Energía

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Excluye Exportación e
Importación

Fuente: Comisión Federal de Electricidad y
Comisión Reguladora de Energía

En el Mundo existe una capacidad instalada fotovoltaica
de 21 GW en conexión con la red eléctrica y entre 3
y 4 GW fuera de red. Además es la tecnología de
generación eléctrica, que más rápido
crece en el mundo. La capacidad de concentración solar,
por su lado, alcanza los 662 MW de capacidad (ren21, Renewables
Global Status Report 2010).

En 2009 se instaló en México una capacidad
de 5.712 MW de sistemas fotovoltaicos. Eso se divide
en 4.954 MW por sistemas en conexión con la red y
0.758 MW en zonas aisladas del país donde no hay
conexión con la red. En total se acumuló hasta 2009
una capacidad instalada de 25.12 MW. Los sistemas cuentan con
horas promedio de insolación de 5.2 h/día y un
factor de planta de 25 %. (SENER, 2012)

Bibliografía

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http://www.renovables.gob.mx/renovables/portal/Default.aspx?id=1653

 

 

Autor:

Luis Alfredo Yes Noh

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