Energia Solar

La energía solar presenta dos características específicas muy importantes que la diferencian de las fuentes energéticas convencionales: dispersión e intermitencia. Evidentemente, la energía solar es una forma de energía que presenta gran dispersión, ya que su densidad, en condiciones muy favorables, difícilmente alcanza 1kW/m2, valor que queda muy por debajo de las densidades con las que se trabaja usualmente en ingeniería. Esto significa que para obtener densidades energéticas elevadas se necesitan, o bien grandes superficies de captación, o sistemas de concentración de los rayos solares. Por otro lado, la otra característica específica de la energía solar es su intermitencia. Esto hace que, a la par que se desarrollan instalaciones captadoras de energía, es necesario investigar los correspondientes sistemas de almacenamiento de la energía captada. Los sistemas activos se basan de la captación de la radiación solar por medio de un elemento de unas determinadas características, denominado colector. Según las características del colector, el aprovechamiento de la energía solar se puede acometer bajo dos puntos de vista bien diferenciados: la conversión térmica, o aprovechamiento del calor contenido en la radiación solar, y la conversión eléctrica, o aprovechamiento de la energía luminosa (fotones) de la radiación solar para generar directamente energía eléctrica (efecto fotovoltáico). A su vez, la conversión térmica se basa en tres técnicas que difieren entre sí en función de la temperatura; de temperaturas bajas, medias y altas, según si la captación sea directa, de bajo índice de concentración o de alto índice de concentración, respectivamente.

El viento es una consecuencia de la radiación solar. Las diferencias de insolación entre los distintos puntos de la Tierra generan diferentes áreas térmicas y los desequilibrios de temperatura provocan diferencias de densidad en las masas de aire, que se traducen en vibraciones de presión. El aire, como cualquier gas, se mueve desde las zonas de alta presión a las de baja presión. Se establece así cierto equilibrio por transferencia de energía entre las zonas de diferente temperatura, lo que ocasiona un desplazamiento de masas de aire, produciendo el viento. De esta forma, se podría definir el viento como una corriente de aire resultante de las diferencias de presión en la atmósfera, provocadas en la mayoría de los casos por variaciones de la temperatura. Sin embargo, la circulación de las masas de aire está determinada por la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre ellas. Estas fuerzas son: FUERZA DEBIDA AL GRADIENTE DE PRESION: acelera el aire cuando se establecen variaciones de presión FUERZA GRAVITACIONAL: produce una aceleración igual a la aceleración de la gravedad. FUERZA DE ROZAMIENTO (TAMBIEN LLAMADA DE FRICCION): acelera el aire debido a gradientes de viscosidad; adquiere importancia en la capa de la atmósfera más cercana a la superficie de la Tierra. FUERZA DE CORIOLIS (TAMBIÉN DENOMINADA FUERZA DE DEFECCIÓN HORIZONTAL): Describe los efectos producidos por la rotación de la tierra.

El mayor desarrollo en el sector de las energías renovables en los últimos cinco años se realizó en las plantas eólicas. En 1997 se instaló a nivel mundial nuevas plantas con una capacidad de 1510 MW. Eso son un 19.5 % de la capacidad total (7763 MW) de todas las instalaciones eólicas hasta la fecha. El mayor uso del viento al nivel mundial se da en Alemania (2079 MW) seguido de los EEUU (1805 MW) y Dinamarca. (1157 MW) Recientemente se ha construido en el desierto de Palm Spring en EEUU una planta gigante, la cual sustituyó una planta nuclear. En los países del norte de Europa, cada vez más se las utiliza para pequeñas barrios. Con los rotores modernos se puede producir electricidad para un precio de alrededor de 0.05 U$ / kWh. Dinamarca, tiene el promedio por persona más alto en la generación de energía eléctrica por plantas eólicas y es el país más avanzado en el sector de la fabricación de plantas eólicas. Durante el año 1997 se exportó un 75% de todas las turbinas nuevas instaladas en todo el mundo. La industria de la producción de plantas eólicas en Dinamarca es la segunda actividad más fuerte en lo que a exportaciones se refiere. Actualmente genera 8600 empleos.

Las fuentes de energía renovables son aquellas que proceden del flujo de energía que recibe continuamente la Tierra, y que tiene su origen en el Sol, aunque en ciertos casos existe una cierta contribución de los campos gravitatorios terrestre y lunar. La diferente distribución de la energía solar en la atmósfera influye a sí mismo en el movimiento de las masas de aire. Cuando el aire se calienta tiende a subir y es rápidamente sustituido por aire más frío, fenómeno que constituye el origen de los vientos. Por consiguiente, la energía eólica, o energía contenida en el viento es una forma indirecta de la energía solar y, por tanto de naturaleza renovable. Otra parte de la energía solar que penetra en la atmósfera es absorbida por las plantas verdes para su crecimiento, que la almacenan en forma de energía química. Este es el primer eslabón de lo que se conoce como energía de la biomasa que se extiende posteriormente a todos los seres vivos e inevitablemente esta contenida en los diferentes de residuos orgánicos que aquellos generan. Por su parte la energía contenida en el interior de la Tierra o energía geotérmica tiene su origen remoto en el Sol. Muchas veces se considera esta fuente de energía como no renovable dado que no es debida al flujo energético continuo procedente del exterior de la Tierra. Sin embargo la continua disipación de la misma debida, entre otras razones a la fricción de las rocas internas de la corteza terrestre, hace que su flujo se puede considerar prácticamente inagotable por lo que se estudia como fuente renovable en diversas ocasiones. Cuando el agua de mar absorbe la energía solar, se evapora y pasa a la atmósfera. Sin embargo, después de un cierto tiempo vuelve a caer en forma líquida o sólida acumulándose a diferentes alturas sobre la Tierra. La energía potencial que poseen estas masas de agua situadas a cierta altura se transforma en energía cinética al precipitarse hacia más bajas. A la energía contenida por el agua en las condiciones citadas se le denomina energía hidráulica y se trata, evidentemente, de una fuente renovable de origen solar. Finalmente la acción sobre los océanos de las fuerzas gravitatorias de la Luna, del calor solar y de los vientos origina, respectivamente, tres manifestaciones de la energía del mar: mareas, gradientes térmicas y olas que debido a los fenómenos implicados se pueden considerar a sí mismos energía renovable.

Las fuentes irrenovables de energía como carbón, petróleo y gas llegaron al Triángulo de las Bermudas desde el punto de vista, disminución de reservas, alta demanda y destrucción del medio ambiente. La energía nuclear falla al no tener soluciones para los desechos radiactivos. El potencial de peligro es tan alto, que solo el ser humano perfecto puede controlarlo. Y este ser humano no existe. La fuerza principal para el desarrollo de vida en este mundo en los 4500 millones anos pasados era la energía del sol. Una pequeña parte de esa energía llego en millones de años a capas de piedras profundas, donde formo un almacén de energía gigante en forma de carbón, petróleo y gas. Los seres humanos en el tiempo de industrialización, aprendieron usar este almacén de energía para la producción de artículos. De esta manera se liberaron de la cadena de solo estar contento con la energía solar, cual nos manda el sol diariamente. Para la civilización se abrieron nuevos posibilidades, pero solo con el alto precio de dejarse a una fuente de energía agotable. Según estudios científicos, las reservas para petróleo alcanzan para aproximadamente 40 años más, para gas 60 anos más y para el carbón unos 120 años más. Estos son datos según estimaciones del consumo actual. Estas fuentes de energía irrenovable limitado nos enseñan, que no podemos seguir de la misma manera, cuando queremos dejar una reserva de emergencia para nuestros hijos. Sol, viento y agua son, desde el punto visto hoy día, las únicas fuentes de energía del futuro se dice, pero todavía dominan fuertemente las fuentes irrevocables como nuclear, combustible y gas en la producción de energía al nivel mundial. A pesar de esto, los gobiernos de la mayoría de los piases promueven con fondos del estado 50 veces más las investigaciones en las tecnologías de las energías irrevocables. Hoy al día, me nos de 1% del consumo total del mundo se produce por energía solar o energía eólica. Agua produce por lo menos 2.5% de la energía mundial y 15% de la producción de la energía eléctrica. Para los ingenieros las nuevas tecnologías en el sector de producción de energía renovable hace tiempo están sin limites, sol, viento y agua, cada uno de estas fuentes renovables podrían encargarse para la producción de energía en el mundo. En países con alta radiación solar durante todo el año se tendría que obligar a la población a utilizarla por ley, como se muestra en el ejemplo de Israel. En este país se estipula que para construcciones nuevas hasta de nueve pisos, la producción de agua caliente para uso doméstico tiene que ser a través de colectores solares. En una gran área de Australia, América Latina, EEUU y Africa (lugares donde hay alta radiación solar y temperaturas suaves) se producen los colectores agua caliente para un precio de 0.01 - 0.02 U$/kWh.

Cada vez que sobre un sistema determinado se realiza un trabajo acompañado de una modificación, sea de su posición, de su movimiento propio, o incluso de su condición molecular, esta realización procura a dicho sistema la capacidad de hacer el trabajo, o sea, le suministra energía. Todas estas energías pueden transformarse continuamente una en otra. Así la energía calorífica puede transformarse en energía cinética, lo mismo que la energía mecánica puede convertirse en energía térmica; el calor puede transformarse en reacción química y, a la inversa, una reacción química puede procurar calorías. La energía eléctrica se transforma continuamente en energía mecánica o en energía calorífica. En la energía nuclear, únicamente, la desintegración del átomo engendra calorías, pero sin que lo contrario sea posible. Cuando se transforma en trabajo, la energía utilizada pierde siempre cierto porcentaje de su capacidad: hay una perdida en la modificación, el rendimiento no es integral. En el conjunto del universo existe degradación constante de la energía. Entre las energías básicas, potenciales, se distinguen principalmente: • la energía mecánica • la energía térmica o calorífica • la energía eléctrica • la energía nuclear o atómica • la energía química

En el siglo pasado los beneficios sociales derivados del uso de la energía superaron cualquier objeción planteada por el impacto o repercusión en el medio ambiente que dicho uso suponía. No así en las últimas décadas, en especial en los últimos quince años, en los que surge en toda su magnitud el angustioso problema de la contaminación y degeneración ambiental causado por una utilización inadecuada e incontrolada de la energía. Quizás la cuestión sea no cómo llegar a producir cada vez más energía, sino como evitar necesitar cada vez mayores cantidades de la misma, aprovechando eficaz y racionalmente las fuentes energéticas renovables que nos ofrece la Naturaleza.

En este blog trataremos de reflejar los ultimos avances y novedades en el campo de la energía solar.

La energía solar se perfila como una alternativa a los combustibles fósiles, ademas de ser una fuente inagotable de recursos no contaminantes.