Energía solar fotovoltaica y fototérmica

La generación de energía, dependiendo de la fuente utilizada, puede ser una de las actividades que más impactan negativamente al medio ambiente, principalmente a través de la emisión de gases contaminantes. En este sentido, el uso de fuentes renovables y limpias es actualmente el gran desafío del sector energético. Entre estas fuentes, la energía solar es una alternativa importante, ya que es una fuente gratuita, abundante y no contaminante. Hay dos formas principales de aprovechar la energía solar directamente: energía fotovoltaica y fototérmica.

Fotovoltaica

Esta forma de energía resulta de la transformación directa de la luz en energía eléctrica utilizando el principio del efecto fotovoltaico. Este efecto resulta de la excitación de electrones en materiales semiconductores en presencia de luz solar, generando una corriente eléctrica. Este proceso se realiza a través de un dispositivo denominado célula fotovoltaica, los paneles fotovoltaicos o solares están formados por un conjunto de células fotovoltaicas asociadas. Estas células suelen estar hechas de silicio (Si), un semiconductor que abunda en la Tierra y es caro.

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Paneles fotovoltaicos. Foto: Imágenes de Vibe / Shutterstock.com

Los paneles solares son los componentes principales de los sistemas fotovoltaicos. En general, otros elementos que componen un sistema fotovoltaico son: baterías, controlador de carga e inversor. Las principales aplicaciones de un sistema fotovoltaico son:

  • Sistemas aislados: son aquellos que no están conectados a la red de distribución eléctrica. Suelen utilizar un sistema de almacenamiento de energía (baterías) para ser utilizado durante los periodos sin sol. Se pueden utilizar para abastecer una sola residencia o en minirredes para atender a pequeñas comunidades;
  • Sistemas híbridos: en este caso, el sistema fotovoltaico trabaja en conjunto con otro sistema de generación de energía, como el eólico o cualquier otro, por lo que es un sistema más complejo;
  • Sistemas conectados a red: están conectados a redes de distribución de energía, de modo que la energía producida se inyecta a la red pública. Generalmente no utilizan sistemas de almacenamiento, cuando hay un exceso de energía generada, se «almacena» en la red eléctrica.

energía fototérmica

La conversión fototérmica es el uso de radiación solar para calentar un determinado material, generalmente un fluido (líquido o gaseoso). Este tipo de energía se utiliza mucho para calentar agua para uso residencial, pero también se puede aplicar para calentar gases para secar granos. El equipo más extendido para el aprovechamiento de la energía fototérmica es el colector solar, que capta la energía de la radiación solar y la transfiere al fluido, guardado en un depósito aislado térmicamente, denominado caldera, hasta su uso final.

Energía solar fototérmica. Foto: Manuela Fiebig / Shutterstock.com

Existen varios tipos de colectores, que se pueden clasificar en colectores planos o colectores concentradores. Los colectores planos se utilizan para calentar agua y se pueden utilizar en diversos sectores (residencial, industrial, agrícola). Los colectores concentradores cuentan con un sistema para expandir la cantidad de rayos que llegarán a la placa de absorción, obteniendo temperaturas superiores a las obtenidas con los colectores planos. Se utilizan en aplicaciones industriales que implican el secado de granos y la producción de vapor.

Referencias:

Almeida, E. et al. Energía solar fotovoltaica: revisión de la literatura, Belo Horizonte. 2015. Disponible en: .

CRECIMIENTO Energía solar y principios y aplicaciones. CEPEL, 2006. Disponible en: .

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