José Gutiérrez Pérez

Formalmente, llamamos energía solar a toda aquella que se puede obtener, mediante una determinada tecnología, a partir de la luz y el calor que llegan a la superficie terrestre provenientes del Sol. Las ventajas de este tipo de energía son obvias, pues es de acceso gratuito e ilimitado para todo el mundo. No obstante, la tecnología necesaria para su aprovechamiento es todavía cara, tanto en instalación como en mantenimiento, si bien en los últimos años comienza a ser más asequible. Por las anteriores características, se puede considerar una energía renovable o limpia, pues no produce un contaminante directo. No consideramos dentro de estos a los propios paneles fotovoltaicos, que son de difícil reciclaje al finalizar su vida útil. Según informes de Greenpeace, la energía solar podría dar cobertura a dos tercios de la población mundial en 2030. Este es un dato demasiado optimista pues actualmente una cuarta parte de la población mundial no tiene acceso a la energía eléctrica. Más específicamente podemos decir que principalmente hay dos formas de aprovechar la energía solar:

La energía solar fotovoltaica

Es la que utiliza los paneles fotovoltaicos que acabo de citar. Estos paneles tienen la capacidad, por los materiales que los forman, de convertir la luz incidente sobre ellos en energía eléctrica, es decir, absorben fotones y ceden electrones. Es el flujo continuado de estos electrones el que nos proporciona una corriente continua saliente del panel, que podrá ser transformada a su vez en alterna mediante un inversor, haciendo más fácil su incorporación a la red eléctrica.

En líneas muy generales podríamos resumir el proceso en la siguiente secuencia: Se produce la energía en baja tensión (de 380 a 800 V), en corriente continua. Una vez transformada en alterna mediante el inversor, elevamos ese voltaje a media tensión (de 15 a 25 kV) y ya será apta para incorporarla a la pertinente red de transporte.

En entornos aislados, donde se requiere poca potencia eléctrica y el acceso a la red es difícil, como señalización de vías públicas, estaciones meteorológicas o repetidores de comunicaciones, se emplean las placas fotovoltaicas como alternativa económicamente viable. Esta inyección de la energía obtenida a la red eléctrica es una de las aplicaciones más recientes, pues esta tecnología tienes otras muchas posibles, que cito a continuación, con algunos ejemplos para cada una de ellas:

-Telecomunicaciones: Repetidores de móvil, radio o TV, radares, postes SOS.

-Electrificación rural: Viviendas de cualquier tipo, puestos de policía, escuelas.

-Aplicaciones agrícolas: Control de riego, electrificación de naves, invernaderos.

-Aplicaciones ganaderas: Bombeo de agua, electrificación de cercas, sistemas de ordeño.

-Iluminación pública: Farolas, paneles publicitarios, túneles.

-Señalización: Boyas y faros marítimos, señalización de carretera, plataformas petrolíferas.

-Control: Caudalimetros, anemómetros, automatización de puertas.

La energía solar térmica

La otra forma principal de aprovechar la energía solar recibe el nombre de “energía solar térmica”, que consiste en utilizarla para calentar fluidos. Para lograr esto utilizamos captadores solares que están fabricados con materiales que tienen las cualidades de absorción y transmisión de calor necesarias para el calentamiento de agua a temperatura, usualmente inferior a 90º C. También podemos utilizar espejos que en vez de absorberla, concentren la luz en solo punto, haciendo hervir el fluido para utilizar el gas en un ciclo de turbinado. Aglutinando todos los tipos, podríamos decir que hay tres tipos de equipos utilizados para energía solar térmica:

-Colectores de baja temperatura:

Es sin duda el más representativo, y se utiliza para calentar agua para baño, aunque también puede ser utilizado para secar productos agropecuarios mediante el calentamiento de aire, o también para destilar agua en comunidades mayoritariamente rurales. Básicamente se forma a partir de una superficie altamente conductora, que absorbe el calor del sol, y mediante un intercambiador colocado en la parte posterior calienta un flujo de agua.

Un colector de estas características suele tener de 1,8 a 2,1 m2 de superficie, y está conectado a un termo tanque de almacenamiento de 150 a 200 litros de capacidad. Para instalaciones industriales o de mayor tamaño se emplean varios módulos conectados en serie o paralelo según sea la necesidad, estableciendo un flujo constante mediante bombeo.

-Colectores de media y alta temperatura:

El sistema utilizado en este caso será de canal parabólico. Esquemáticamente, podríamos decir que tendremos un reflector de forma parabólica y prolongado, con un canal que lo recorre longitudinalmente, recibiendo una alta tasa de radiación y pudiendo llegar a alcanzar el fluido que lo recorre los 500ºC. Este fluido es normalmente aceite sintético, e intercambiará posteriormente su calor con el agua, para poder llevar a cabo la generación de vapor, introducirlo en un ciclo Rankine y producir electricidad. En periodos de poca incidencia solar estos ciclos pueden asistirse con gas natural.

Este tipo de generación de electricidad es actualmente una de las aplicaciones más extensas de la energía solar en el mundo. Existen más de 2,5 millones de m2 de concentradores solares instalados en 9 plantas propiedad de la Compañía Luz de Israel, produciendo más del 85% de la electricidad producida con energía solar.

-Hornos solares:

Una planta de horno solar se compone únicamente de un campo de heliostatos, o espejos planos móviles, que concentran la luz solar en un reflector parabólico, situado en un punto alejado y por tanto con cierta altitud. El poder de reflexión del heliostato varía de 85 a 95% según su construcción. El reflector, que se encarga de transmitir el calor al fluido pertinente, puede llegar a alcanzar los 4000ºC, según se ha podido comprobar.

Ese reflector o blanco usado puede tener múltiples formas, como una cavidad de cuerpo negro, tener una envoltura de vidrio, o incluso además tener una rotación constante para mejorar la eficiencia. El control de la temperatura en el blanco suele llevarse a cabo mediante medios pirométricos ópticos o de radiación.

Las aplicaciones todavía no abundan, se pueden usar en estudios experimentales, acerca de la fusión de materiales refractarios, para la realización de reacciones químicas o también investigación de las relaciones de fase en sistemas con un alto punto de fusión como sílice alúmina. También se utilizado recientemente para experimentos de pirolisis instantánea o estudios geoquímicos de rocas y minerales.