Sin embargo, no voy a explicar la Energía Solar en su totalidad, la razón es que existen 2 tipos, la Energía Solar Fotovoltaica, de la que todo el mundo ha oído hablar al menos una vez, y la Energía Solar Térmica, para mí, la menos conocida por la población.
Para no hacer el post demasiado largo y aburrido, he dividido los tipos, por lo que ahora me centraré en explicar la Energía Solar Térmica y para la próxima vez la Energía Solar Fotovoltaica.
Para la gente que lea este post sobre Energías Renovables por primera vez les dejo este resumen sobre lo que consideramos energía renovable y, para los que me siguen semana a semana no hace falta que lo vuelvan a leer puesto que, es solo el resumen que pongo en todos los post dedicados a estas energías.
Existe una enorme confusión cuando hablamos de energías renovables, a lo largo del último medio siglo a las fuentes renovables de energía se las ha llamado energías ecológicas, energías limpias, energías alternativas, energías renovables, energías sostenibles, etc.
Para definir lo que es una fuente renovable de energía nos enfrentamos a dos problemas. En primer lugar que hablar de energías no es correcto, ya que de lo que estamos o vamos a hablar es de fuentes primarias de energía. En segundo lugar, se están mezclando dos tipos de criterios para definir una fuente de energía, el primero de recuperación del recurso natural y el segundo, ambiental.
Por tanto, “una fuente primaria de energía renovable es aquella cuyo periodo de recuperación es inferior a año y medio (recuperación del recurso natural) y que sea compatible con un modelo de desarrollo sostenible (criterio ambiental).”
Considerando desarrollo sostenible al “modelo de organización y producción de energías y bienes, que cubriendo las necesidades humanas, deje a las generaciones futuras al menos el mismo nivel de recursos naturales y conservación de la biosfera que los existentes en el momento actual.”
Por este mismo motivo, no debemos confundir los términos.
“Una energía alternativa, o más precisamente una fuente de energía alternativa es aquella que puede suplir a las energías o fuentes energéticas actuales, ya sea por su menor efecto contaminante, o fundamentalmente por su posibilidad de renovación. Según esta definición, algunos autores incluyen la energía nuclear dentro de las energías alternativas, ya que generan muy pocos gases de efecto invernadero.”
Ahora si pasamos a hablar sobre la Energía Solar Térmica que de forma resumida podemos decir que, esta energía consiste en el aprovechamiento de la energía del Sol para producir calor que puede aprovecharse para cocinar alimentos o para la producción de agua caliente destinada al consumo doméstico, ya sea agua caliente sanitaria, calefacción, o para producción de energía mecánica y, partir de ella, de energía eléctrica.
Pero, para conseguir esto, primero debemos captar la energía procedente del Sol que se hace de forma pasiva y de forma activa.
Una de las formas de captar la energía del Sol pasivamente es a través de la estructura de los edificios. Estos sistemas se caracterizan porque captan, almacenan y distribuyen, de forma natural, la energía procedente del Sol, sin intervención de elementos mecánicos.
Los sistemas solares pasivos forman parte de lo que se denomina arquitectura bioclimática, que es aquella que se adapta a las condiciones climáticas locales, para reducir al mínimo el consumo energético de la edificación.
Si quieres más información sobre la Arquitectura Bioclimática puedes echarle un vistazo al post (Arquitectura Bioclimática) y al segundo post (Arquitectura Bioclimática, un ejemplo con mi propia casa)
Las principales técnicas solares pasivas han cambiado muy poco, aparte de algunas que son posibles gracias a avances modernos, como la invención del vidrio o los aislamientos de alto rendimiento, la utilización de la superficie mínima de ventanas con acristalamientos, la utilización de invernaderos en la parte sur, etc.
Como se puede observar en la figura, la fachada orientada al norte tiene poca superficie y con pocas ventanas, y la fachada orientada al sur tiene mucha superficie y con muchas ventanas.
En los países desarrollados, la combinación de un buen aislamiento y la prevención de corrientes con la arquitectura solar, han puesto de manifiesto la manera de reducir drásticamente la demanda energética, en comparación con los edificios ordinarios.
Otra forma para captar energía solar de forma pasiva es también una de las aplicaciones más antiguas para aprovechar la energía solar, la desalinización del agua salada para obtener agua dulce.
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| Desaladora solar |
El sistema es muy simple, se calienta el agua con la energía del Sol hasta que se evapora y se hace precipitar el vapor, para que se forme agua dulce. Existen multitud de diseños e instalaciones, que permiten realizar este proceso.
Para analizar el rendimiento de este tipo de instalaciones, hay que tener en cuenta que, una instalación para desalinización de agua marina suele ser fija, por motivos económicos, y por tanto la energía utilizada no puede ser superior al 50% de la energía recibida. Además, la energía de vaporización del agua es de 539cal/gr, es decir hacen falta 539 calorías para evaporar un gramo de agua, o lo que es lo mismo, para evaporar un litro de agua, hacen falta aproximadamente 629Kcal, independientemente de la tecnología y diseño de la central de desalinización solar.
Por otro lado tenemos la captación de energía solar de forma activa, que se divide en energía solar térmica de baja, media y alta temperatura.
Energía Solar Térmica de Baja Temperatura
Este tipo de energía es aquella que nos puede proporcionar agua caliente, hasta una temperatura máxima de 80ºC. Siendo generalmente su temperatura de trabajo entre 40 y 60ºC.
Dentro de las fuentes de renovables de energía, la energía solar térmica de baja temperatura es la idónea para cubrir un alto porcentaje de la demanda energética de agua caliente, en los sectores residencial, industrial y de servicios.
Actualmente, en España hay pocas instalaciones de energía solar térmica debido a que su precio de fabricación es relativamente “elevado”, existe mucho desconocimiento sobre las posibilidades de esta fuente de energía y ha habido poca promoción de sus usos.
Sin embargo, España cuenta con uno de los niveles más altos de insolación de toda Europa, es decir, la cantidad promedia de energía en forma de radiación solar que llega a cada m2 de nuestro suelo cada día. Lo que hace de nuestro país uno de los lugares más idóneos para su utilización. Por lo que no es aceptable que, nuestro país, tenga uno de los índices de módulos solares instalados, por cada 1.000 habitantes, más bajos de Europa.
Funcionamiento
Consiste básicamente en utilizar la energía procedente del Sol que calienta las superficies sobre las que incide (es obvio, ¿no?). Este calor transferido a una superficie, puede ser recogido por un líquido al pasar por ella y calentarse. El líquido se utiliza después como medio de transporte del calor y, posteriormente, el calor recogido se aprovecha para los usos que se crea convenientes.
Dicho esto, ¿para qué podemos usar esta energía térmica de baja temperatura?
Algunas ya se han dicho como la calefacción o el agua caliente sanitaria pero también podemos encontrar distintos usos como:
- Calentamiento de piscinas
- Suministro de energía para bombas de calor
- Precalentamiento de fluidos para procesos industriales
- Calentamientos de invernaderos
- Producción de calor para Secaderos
Algunos procesos industriales precisan requerimientos energéticos de características similares a los del agua caliente sanitaria como:
- Pasteurización de alimentos
- Lavado de botellas
- Tratamiento de fibras
- Descortezado
Energía Solar Térmica de Media Temperatura
Esta energía va destinada a aquellas aplicaciones que requieran temperaturas del agua comprendidas entre los 80 y 250ºC
Dentro de sus aplicaciones podemos encontrar:
- Producción de vapor para procesos industriales
- Producción de energía eléctrica a pequeña escala
- Desalinización del agua del mar
- Producción de calor para la calefacción y refrigeración de edificios
- Producción de calor para su utilización en la desecación de madera y papel o para productos agrícolas
Energía Solar Térmica de Alta Temperatura
Por último tenemos la de alta temperatura y, como es lógico la temperatura es más elevada que es los casos anteriores, llegando a tener temperaturas del agua superiores a los 250ºC
Esta energía se emplea generalmente, para producir energía eléctrica, que se vierte a la red eléctrica, como hace cualquier central térmica convencional.
No obstante, se ha utilizado también para otras aplicaciones muy especiales, como fundir materiales con un altísimo grado de pureza.
Funcionamiento
Para alcanzar las temperaturas indicadas es necesario recurrir a una mayor concentración de la radiación solar, para ello se suele emplear 2 sistemas de concentración que, quizás por los nombres no os suene, pero estoy seguro que si sabéis de lo que estoy hablando.
El primer sistema son los espejos parabólicos, que no son más que una gran superficie reflectante, que concentra en un solo punto toda la energía del Sol.
El segundo sistema es mediante el campo de helióstatos, las centrales solares de campos de helióstatos constan generalmente de una torre con una caldera, donde se concentra la radiación solar y, un campo de espejos orientables (denominados helióstatos) que reflejan la radiación sobre la caldera situada en la alto de la torre.
Ventajas e inconvenientes de la energía solar térmica
Las ventajas son:
- Esta distribuida por todo el planeta.
- Es renovable e inagotable, como ventaja no se puede pasar por alto.
- No es contaminante, no produce CO2, mareas negras, lluvias ácidas o residuos.
- Para pequeñas instalaciones su tecnología es sencilla y poco intensiva en capital. Lo que garantiza una gran autonomía al usuario y la generación de empleo local.
- La energía solar es más abundante en los países más pobres. Por lo que su empleo generalizado podría contribuir a una mayor igualdad entre los países ricos y pobres.
Dentro de los inconvenientes podemos encontrar:
- La cantidad de energía que se puede obtener por metro cuadrado de superficie es limitada.
- Su nivel de producción depende de las condiciones atmosféricas.
- Está sometida a ciclos día-noche y estacionales invierno-verano.
- No se puede almacenar de forma directa, siendo necesario realizar una transformación energética.
- Su precio, a pesar de ser hoy en día competitivo, es todavía elevado debido a que no se ha entrado en una reducción de precios por el factor de escala en la producción.
Esto ha sido todo de la energía solar térmica, pero recordad que para el próximo post volveré con la energía solar fotovoltaica.
Espero que hayáis aprendido algo nuevo y que lo encontréis interesante.
Comentad siempre que os apetezca acerca del post, de cualquier duda que os surja o alguna sugerencia, que siempre es bienvenida.
Todo lo que os explico son mis conocimientos adquiridos en el curso de Energías Renovables y en la Universidad de Jáen.
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