Uso de la energía solar en el mundo

La energía solar se ha aprovechado desde siempre en la vida diaria y en labores domésticas, pero recién en el siglo XIX se iniciaron las investigaciones para aplicar una tecnología que permitiera utilizar esta energía como fuente calórica y eléctrica a escala comercial y masiva.

Primeros pasos científicos y tecnológicos para su aprovechamiento

Según se cuenta, el famoso matemático y científico griego Arquímedes (siglo III a. C.) habría utilizado una ingeniosa forma de defender su ciudad, Siracusa, del asedio romano: usando espejos cóncavos habría quemado las naves enemigas que asediaban la ciudad.

Verdadera o falsa la historia, ilustra el hecho de que la concentración de rayos solares produce altas temperaturas. Sin embargo, recién en el siglo XIX se dan los primeros pasos para aplicar este principio en el aprovechamiento industrial de la fuente calórica del Sol. El ingeniero francés Auguste Mouchot creó un sistema para convertir la radiación solar directamente en trabajo mecánico.

Casi un siglo más tarde, en la década de 1950, inventores de Bell Labs (Daryl Chapin, Calvin Fuller y Gerald Pearson) desarrollaron una celda solar suficientemente eficiente para generar electricidad capaz de accionar dispositivos eléctricos.

Aprovechamiento industrial de la energía solar

La energía emitida por el Sol puede ser convertida principalmente en dos formas de energía útil: energía térmica (calor) y energía eléctrica.
Cuando la radiación solar es convertida en energía térmica, comúnmente se utiliza para obtener agua caliente en edificios y residencias. Para ello se necesita de un dispositivo denominado colector, el cual absorbe la radiación solar y la transfiere a un fluido; para que este circule se utilizan bombas o ventiladores. Los más comunes son los denominados colectores planos, que se usan hace más de 100 años y que sirven para calentar agua hasta 90°C aproximadamente.

Colector plano

sol-colector-planoColector solar térmico con estanque de acumulación, para consumo de agua caliente residencial.

Otro tipo de colectores, de mayor tamaño, permiten alcanzar temperaturas más elevadas, llegando a los 500°C. Estos solo se aplican en lugares donde la radiación presenta determinadas características, entre otras, cielos muy limpios. La energía térmica producida por estos colectores es generalmente empleada para generar vapor, el cual es posteriormente utilizado en una turbina para generar electricidad. Estos sistemas son denominados Plantas Solares Térmicas.

La radiación solar también puede ser convertida directamente a energía eléctrica a través de celdas fotovoltaicas. Estas celdas normalmente están hechas de silicio (Si), un elemento semiconductor que tiene la propiedad de generar pequeñas cantidades de energía eléctrica cuando recibe una cantidad importante de radiación.

 

 

Los grandes productores de energía solar en el mundo

En los inicios de la producción de electricidad mediante energía solar, Estados Unidos lideró la producción mundial, pero en las dos últimas décadas del siglo XX su uso se hizo masivo y ha aumentado en forma creciente en otros países del mundo. Se han encontrado múltiples aplicaciones, como las telecomunicaciones y las naves espaciales que se alimentan con paneles solares, y se investiga aceleradamente su uso en medios de transporte terrestre y aéreo.

En la actualidad, destaca Alemania con la mayor producción entre los países del mundo, y entre los europeos le siguen España e Italia. Algunos países sudamericanos han iniciado la aplicación de esta energía más tardíamente, entre ellos Chile, Perú y Brasil. En Asia sobresalen China y Japón.

Existen pocas plantas solares de gran tamaño en el mundo, las principales pertenecen a Estados Unidos, India y China. El primero de ellos ha aprovechado las áreas desérticas de California para construir tres grandes plantas, consideradas las de mayor capacidad instalada.

sol-promedio-anual-energia-solar-en-el-mundoEn el mapa se observa que la zona que recibe mayor cantidad de energía solar es la de bajas latitudes, en tanto las zonas frías, en especial las más cercanas a los polos, son la de menor radiación.

  • Radiación solar directa y difusa

    La radiación solar que incide sobre la atmósfera terrestre es en parte reflejada al espacio, mientras que la mayor porción ingresa a la atmósfera. En la radiación que finalmente incide sobre la superficie terrestre se distinguen dos componentes: directa y difusa. La radiación directa es aquella que proviene del disco solar (y que produce sombra), mientras que la radiación difusa se origina por su dispersión en la atmósfera y proviene de todo el cielo, excepto el disco solar. La radiación difusa se produce principalmente por la presencia de nubes, donde los rayos solares chocan y cambian su dirección en muchos sentidos; por esta razón en días nublados no se observa sombra. La energía contenida en la radiación directa es mucho mayor que la que entrega la radiación difusa, lo que se hace evidente en días soleados, cuando la temperatura ambiente sube considerablemente. La radiación global es la suma de ambas.

    sol-energia-directa-y-difusaRelación entre las componentes directa y difusa en un día claro. La intensidad de la radiación solar varía considerablemente a lo largo del día, siendo el máximo al mediodía.

     

  • Existen plantas solares que concentran el calor en una torre central, donde se produce la electricidad mediante el calentamiento de un fluido que mueve las turbinas.

    sol-gemasolarPlanta Gemasolar, ubicada en Sevilla, España.

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