Energias renovables, energía y electricidad.
¿Qué es la energía? La energía es la capacidad que tienen los cuerpos para producir trabajo: trabajo mecánico, emisión de luz, generación de calor, etc. La energía puede manifestarse de distintas formas: gravitatoria, cinética, química, eléctrica, magnética, nuclear, radiante, etc., existiendo la posibilidad de que se transformen entre sí, pero respetando siempre el principio de conservación de la energía. Prácticamente toda la energía de que disponemos proviene del Sol. El Sol produce el viento, la evaporación de las aguas superficiales, la formación de nubes, las lluvias, etc. Su calor y su luz son la base de numerosas reacciones químicas indispensables para el desarrollo de los vegetales y de los animales, cuyos restos, con el paso de los siglos, originaron los combustibles fósiles: carbón, petróleo y gas natural.
¿Cómo ha sido la evolución histórica de la energía? Durante casi toda la historia de la humanidad, el hombre ha utilizado las energías renovables como fuente de energía; no es hasta después de la revolución industrial cuando se inicia la utilización generalizada de los combustibles fósiles.Este último periodo,de unos 200 años,se ha caracterizado por un consumo creciente e intensivo de energía que prácticamente ha acabado con los combustibles fósiles. Con todo, representa un periodo muy pequeño en el conjunto de la historia de la humanidad, cuyo comienzo se puede cifrar hace unos 200 000 años (si se considera desde el hombre de Neandertal) o unos 40 000 años (si se considera desde el hombre de Cromañón). El hombre de las cavernas era esencialmente carnívoro; la única energía de la que disponía era su propia fuerza muscular, que utilizaba, fundamentalmente, para cazar alimentos. Con el descubrimiento del fuego el hombre primitivo pudo acceder, por primera vez, a algunos servicios energéticos como cocinar, calentar la caverna y endurecer las puntas de sus lanzas. Hace unos 8000 años el hombre comienza a explotar la tierra con fines agrícolas y ganaderos y aprende a domesticar animales de tiro, por lo que ya no tiene que valerse sólo de su fuerza muscular. Cuando ni su propia fuerza muscular, con la ayuda de la de los animales, fue suficiente para satisfacer las crecientes demandas energéticas de las sociedades en expansión, apareció la esclavitud, con lo que pasó a utilizar la energía de muchos hombres al servicio de un número reducido de hombres libres. Hace unos 2000 años el hombre comienza a utilizar fuentes energéticas basadas en las fuerzas de la naturaleza, como es la del agua y, hace unos 1000 años, la del viento.Aparecen así los molinos de agua, primero, y los de viento, después, que se utilizaron en sus orígenes para moler grano.
¿Cómo se clasifican las fuentes de energía? Las fuentes de energía pueden clasificarse, atendiendo a su disponibilidad, en renovables y no renovables:
• Las energías renovables son aquellas cuyo potencial es inagotable, ya que provienen de la energía que llega a nuestro planeta de forma continua, como consecuencia de la radiación solar o de la atracción gravitatoria de la Luna. Son fundamentalmente la energía hidráulica, solar, eólica, biomasa, geotérmica y las marinas.
• Las energías no renovables son aquellas que existen en la naturaleza en una cantidad limitada. No se renuevan a corto plazo y por eso se agotan cuando se utilizan. La demanda mundial de energía en la actualidad se satisface fundamen talmente con este tipo de fuentes ener géticas: el carbón, el petróleo, el gas natural y el uranio.
Desde el punto de vista de la utilización de la energía, podemos clasificar la energía en primaria, secundaria y útil.
• Energía primaria: es la que se obtiene directamente de la naturaleza y corresponde a un tipo de energía almacenada o disponible, como por ejemplo el petróleo, el carbón, el gas natural, el uranio y las energías renovables.
• Energía secundaria (también conocida como energía final): se obtiene a partir de transformaciones de la energía primaria. Ejemplos de esta categoría son la electricidad o la gasolina.
• Energía útil: es la que obtiene el consumidor después de la última conversión realizada por sus propios equipos de demanda, como por ejemplo la energía mecánica gastada en un motor, la luminosa en una bombilla, etc. Algunas energías primarias pasan directamente a energía útil, sin transformarse previamente en energía secundaria.
¿Cuál es la dependencia energética en nuestro entorno? La dependencia energética de la Unión Europea muestra un aumento constante. La Unión Europea cubre sus necesidades energéticas en un 50% con productos importados y, si no cambia su política energética, antes de 20 años ese porcentaje ascenderá al 70%. Tal dependencia externa acarrea riesgos económicos, sociales y ecológicos. La Península Ibérica tiene limitados recursos energéticos convencionales (no renovables), por lo que su sistema energético se ha caracterizado siempre por poseer una alta dependencia exterior, que ha ido aumentando en los últimos años. De este modo, las importaciones de energía en España han pasado de representar el 61% en el año 1985 al 75% en el momento actual. El caso de las islas de la Macaronesia (Canarias, Madeira, Azores y Cabo Verde) es más crítico ya que carecen totalmente de recursos energéticos convencionales. El caso extremo es el de Canarias donde la importación de energía primaria representa casi un 98% del consumo interior. En la actualidad, las islas Canarias se suministran del petró - leo y sus derivados, importándolos por me dio de buques.
¿A qué dedicamos la energía? A nivel mundial, la mayor parte de la energía consumida se dedica a la producción de electricidad y al transporte, sector este último que muestra una tendencia al alza, creciendo porcentualmente cada año. En España el transporte representa alrededor del 40% del consumo de energía primaria y la electricidad algo más del 20%. El resto del consumo se distribuye entre el sector doméstico y los sectores productivos. Estos porcentajes son parecidos en casi todos los países desarrollados. En las islas Canarias estas cifras varían algo respecto a la media nacional, debido fundamentalmente al impacto del transporte marítimo y aéreo, al poco peso específico de la industria y a una mayor contribución del sector turístico. Se dedica aproximadamente un 24% de la energía primaria a la producción de electricidad y más del 72% al transporte (del cual alrededor de un 35% se dedica al transporte terrestre). Estas cifras varían considerablemente si se estima sólo el mercado interno, que es aquel que no contempla el transporte externo a las islas, como el aéreo y el marítimo. Un contexto muy diferente se vive en los países en vías de desarrollo, donde casi 2000 millones de personas no tienen acceso a la electricidad. El consumo de energía en estas zonas se limita principalmente al uso de la leña, que se utiliza, sobre todo, para cocinar los alimentos. El consumo energético en estas áreas es muy peque ño en comparación con el de los países desa rrollados.
El efecto invernadero Sin nuestra atmósfera, la temperatura media de la Tierra sería de unos -18 ºC y no los 15 ºC actuales. Toda la luz solar que recibimos alcanzaría la superficie terrestre y simplemente volvería, sin encontrar ningún obstáculo, al vacío. La atmósfera aumenta la temperatura del globo terrestre unos 30 ºC y permite la existencia de océanos y criaturas vivas como nosotros. Gracias a nuestra atmósfera, sólo una fracción de ese calor vuelve directamente al espacio exterior. El resto queda retenido en las capas inferiores de la atmósfera, que contienen gases –vapor de agua, CO2, metano y otros– que absorben los rayos infrarrojos emitidos. A medida que estos gases se calientan, parte de su calor vuelve a la superficie terrestre. Todos ellos actúan como una gran manta que impiden que salga el calor. Todo este proceso recibe el nombre de efecto invernadero. La energía solar llega a la Tierra en forma de radiación de longitud de onda corta (radiación ultravioleta), al tomar contacto con el suelo se refleja una parte, siendo el resto absorbido por éste. La radiación absorbida vuelve a la atmósfera en forma de calor, que es una radiación de longitud de onda larga (radiación infrarroja). Al viajar hacia la atmósfera se encuentra con los mismos gases, que si bien antes dejaban pasar libremente a las radiaciones de onda corta, actúan de freno a las de onda larga, devolviéndola otra vez a la Tierra, evitando que la energía escape hacia el exterior y calentando más el resto del planeta. Cuanto mayor sea la concentración de esos gases, mayor es la energía devuelta hacia el suelo y, por tanto, mayor el calentamiento de la superficies.
¿Puedes imaginar un mundo sin electricidad? La electricidad es la forma más sofisticada de energía que existe en la actualidad y permite su transporte entre lugares lejanos de forma económica y eficaz. Si preguntáramos a cualquier persona del mundo desarrollado si se imagina un mundo sin electricidad, la respuesta que obtendríamos seguramente sería:“no”. No hay nada más que mirar a nuestro alrededor y comprobar cómo nuestro modo de vida y el funcionamiento de la sociedad moderna se fundamentan en la utilización cotidiana de la electricidad. La electricidad nos permite una mayor calidad de vida, una vida más confortable, donde muchas tareas son ejecutadas por aparatos eléctricos, desde lavar la ropa en la lavadora a almacenar información en ordenadores o conservar nuestros alimentos en la nevera,enfriar o calentar nuestras viviendas y, últimamente, hasta cocinar y secar la ropa. Esta gran dependencia de la sociedad actual de la energía eléctrica conlleva un mayor consumo, cuyas consecuencias afectan no sólo al medioambiente,sino también a la salud; desde los sistemas de producción de energía eléctrica, que en su mayoría utilizan recursos energéticos no renovables (carbón, gas, petróleo o uranio) al impacto causado por los sistemas de distribución de energía. Conocer todos los pasos que sigue la electricidad desde que se produce hasta que encendemos una simple bombilla nos llevará a tomar conciencia sobre la necesidad de hacer un buen uso de la misma y a adoptar hábitos y medidas para su ahorro y su mejor aprovechamiento.
¿Cómo llega la energía del Sol a nuestro planeta? El Sol, de forma directa o indirecta, es el origen de todas las energías renovables, exceptuando la energía maremotriz y la geotérmica. La energía del Sol se desplaza a través del espacio en forma de radiación electromagnética, llegando una parte de esta energía a la atmósfera. De esta energía que llega a la atmósfera, una parte es absorbida por la atmósfera y por el suelo, y otra parte es reflejada directamente al espacio desde el suelo. Es por esto por lo que menos de la mitad de la radiación solar llega efectivamente a la superficie terrestre, siendo esta parte la que podemos utilizar con fines energéticos en nuestro planeta. La radiación solar llega a nuestro planeta de tres formas distintas: • Radiación directa: es la radiación que nos llega directamente del Sol; sin haber incidido con nada por el camino y, por tanto, sin haberse desviado ni cambiado de dirección. Esta radiación es la que produce las sombras. Es el tipo de radiación predominante en un día soleado. • Radiación difusa: es la radiación que nos llega después de haber incidido con cualquier elemento de la atmósfera (polvo, nubes, contaminantes, etc.), por lo que ha cambiado de dirección. Es el tipo de radiación predominante en un día nublado. • Radiación reflejada o albedo: es la radiación reflejada por la superficie terrestre; cobra importancia en las zonas con nieve, con agua (como cerca del mar o de una presa) o cualquier otra zona donde la reflexión sea importante. • La radiación global: es la suma de la radiación directa y la radiación difusa. Para medir la radiación solar que llega a la superficie terrestre se utilizan los siguientes instrumentos:
• Piranómetro: que mide la radiación global o la difusa, según se le ponga un anillo de sombra (difusa) o no (global).
• Pirheliómetro: que mide la radiación directa.
• Pirgeómetro (o albedómetro): que mide la radiación reflejada o albedo.
¿Sabías que? El Sol es una de las más de 135 000 millones de estrellas que tiene la Vía Láctea y está situado a unos 150 millones de km de la Tierra (distancia conocida como Unidad Astronómica –UA–). La Tierra gira alrededor del Sol describiendo una órbita elíptica que tarda un año y, a su vez, laTierra gira sobre sí misma alrededor de su eje,tardando un día en realizar este giro.
¿Cómo funciona la energía solar térmica? El principio básico de funcionamiento de estos sistemas solares es sencillo: la radiación solar se capta y el calor se transfiere a un fluido (generalmente agua o aire). Para aprovechar la energía solar térmica se usa el captador solar, también denominado colector o placa solar. El fluido calentado se puede usar directamente (por ejemplo, para calentar agua en piscinas) o indirectamente mediante un intercambiador de calor (por ejemplo, en el caso de la calefacción de una habitación). El colector es el elemento que capta la energía solar. Normalmente consta de los siguientes elementos: • Cubierta frontal transparente, por lo general vidrio. • Superficie absorbente, por donde circula el fluido (normalmente agua) y que suele ser de color negro. • Aislamiento térmico, para evitar las pérdidas de calor. • Carcasa externa, para su protección. El colector solar basa su funcionamiento en el efecto invernadero: la radiación solar –rayos solares– (onda corta) incide en el vidrio y lo atraviesa y es absorbida por una superficie que se calienta. Esta superficie emite, a su vez, calor –radiación térmica– (onda larga); no obstante este tipo de onda no puede atravesar el vidrio, por lo que se queda atrapada dentro del colector. 3.4. ¿Cuáles son los tipos de aprovecha - miento de la energía solar térmica? La energía solar térmica se utiliza principalmente para calentar fluidos, normalmente agua. Dependiendo de la temperatura final alcanzada por el fluido a la salida, las instalaciones se dividen en: 1. Baja temperatura Son las más extendidas y se destinan a aquellas aplicaciones que no exigen temperaturas del agua superiores a los 90 ºC, como, por ejemplo, la producción de agua caliente sanitaria (ACS) para viviendas y polideportivos, apoyo a la calefacción de viviendas, calentamiento de agua para piscinas, etc. 2. Media temperatura Destinada a aquellas aplicaciones que exigen tempe - raturas del agua comprendidas entre 80 ºC y 250 ºC, como, por ejemplo, el calentamiento de fluidos para procesos industriales y la desalinización de agua de mar. 3. Alta temperatura Destinada a aquellas aplicaciones que requieran temperaturas del agua superiores a los 250 ºC, como es el caso de la generación de vapor para la producción de electricidad.
Energía solar térmica de baja temperatura Los colectores que se utilizan en estas aplicaciones son colectores planos. Dentro de estos sistemas podemos distinguir 2 tipos de instalaciones: 3.5.1. Sistemas de circulación forzada En este tipo de sistemas el acumulador se suele situar dentro del edificio, por ejemplo, en el sótano. Para hacer circular el agua entre el colector y el acumulador se utiliza una bomba, por lo que se hace necesario un aporte externo de energía. Este tipo de sistemas se utiliza sobre todo en el centro y norte de Europa, habi - da cuenta de que en estos países el clima es muy frío en invierno como para poder situar el acumulador en el exterior, dado que las pérdidas de calor serían cuantiosas. 3.5.2. Sistemas termosifón Este tipo de sistemas funcionan sin aporte externo de energía, ya que aprovechan el denominado efecto termosifón: el movimiento del agua se produce por la dife rencia de temperaturas entre el agua fría del de- pó sito de acumulación (tanque) y la caliente del captador, puesto que el agua que está dentro del colector se calienta por el Sol, disminuyendo su densidad y, por tanto, su peso específico. Al disminuir su peso específico, el agua más caliente se sitúa en la parte superior del captador. Este hecho, unido a que el mayor peso del agua fría del depósito hace que ésta caiga por el conduc to que une la parte inferior del depósito con la par - te inferior del captador, provoca que el agua caliente del captador ascienda hasta el tanque. En este tipo de sistemas el tanque se suele situar por encima del captador. Se crea de esta forma el movimiento del agua del colector al depósito, el cual se mantendrá mientras haya suficiente diferencia de temperatura entre el colector y el depósito. Una vez calentada el agua de éste, las temperaturas se igualan y el movimiento cesa. El sistema termosifón se suele situar en los tejados o azoteas de las viviendas y es el que se instala mayoritariamente en viviendas unifamiliares en Canarias. Para instalaciones grandes, como, por ejemplo, la de un hotel, se optaría preferentemente por un sistema con circulación forzada. Estos 2 tipos de instalaciones pueden ser, a su vez, de circuito abierto o cerrado. 3.5.3. Instalaciones de circuito abierto El agua que circula por el colector es la misma que se utiliza como agua caliente. El agua entra en el colector, se calienta, pasa al tanque y se usa directamente. 3.5.4. Instalaciones de circuito cerrado Por el colector circula un fluido (en circuito cerrado) que se calienta y cede su calor al agua de abasto a través de un intercambiador de calor. Las instalaciones de circuito cerrado son apropiadas para aquellas zonas donde el agua de abasto es de mala calidad, ya que si esta agua circulara por el colector (caso del circuito abierto), éste se estropearía antes y habría que cambiarlo. Sin embargo, si se utiliza el circuito cerrado, el único elemento que está en contacto con el agua de abasto es el intercambiador de calor, elemento más económico y fácil de cambiar. En Canarias, lo habitual es utilizar instalaciones de circuito cerrado en la provincia de Las Palmas y de circuito abierto en la provincia de Santa Cruz de Tenerife, dada la mejor calidad de sus aguas. 3.6. Energía solar térmica de alta temperatura Para alcanzar temperaturas lo suficientemente altas que produzcan electricidad es imprescindible recurrir a un sistema de concentración de los rayos solares. Estos sistemas requieren de un dispositivo de seguimiento solar, de tal forma que siguen al Sol en su recorrido diario, consiguiendo así una mayor captación de la radiación solar.
Aplicaciones de la energía solar térmica de baja y media temperatura • Agua caliente sanitaria (ACS) doméstica: es la aplicación más extendida de la energía solar térmica de baja temperatura. Se emplean colectores solares planos. La temperatura necesaria suele ser de 45 ºC. • Climatización de piscinas: se pueden distinguir básicamente dos tipos de instalaciones: instalaciones en piscinas descubiertas e instalaciones en piscinas cubiertas. En el caso de las instalaciones en piscinas descubiertas se suelen emplear sistemas muy simples, en los que la propia piscina actúa como acumulador; constan de un sistema de captación, que suelen ser colectores de plástico negro, más económicos y resistentes al cloro del agua de la piscina, los cuales se alimentan con la propia agua de la piscina, eliminando la necesidad del intercambiador. En las instalaciones en piscinas cubiertas se emplean colectores planos convencionales y el sistema está formado por un circuito doble, con intercambiador de calor. La temperatura necesaria suele ser de 26 ºC. • Sistemas combinados de ACS y calefacción: se utilizan de modo especial en el centro y norte de Europa, aunque empieza a existir una pequeña, pero creciente, demanda en Canarias. Estos sistemas se dimensionan para cubrir las necesidades de agua caliente y calefacción. El rango de temperaturas que se alcanza con energía solar estaría entorno a los 45 ºC para el ACS y 65 ºC para su uso en calefacción, por lo que parecen especialmente indicados para su utilización en sistemas de calefacción basados en suelo radiante o en radiadores. • Secado solar: se utiliza sobre todo en países en de - sa rrollo donde no se dispone de neveras para la conservación de alimentos. Durante siglos se ha utilizado el secado solar de las cosechas, simplemente esparciendo el grano para exponerlo al sol y al aire. En la actualidad se diseñan sistemas sencillos para los mismos fines. • Cocinas solares: se utilizan preferentemente en paí - ses en desarrollo y sustituyen el uso de la leña para cocinar. Estos sistemas posibilitan la pasteurización del agua (muy importante en estos países para reducir el riesgo de enfermedades ocasionadas por la ingesta de agua contaminada) y la cocción de los alimentos en pocas horas. Una cocina solar puede ahorrar 2250 kg de leña al año y cuesta unos 120 €. • Refrigeración solar: estos sistemas utilizan un ciclo de absorción que extrae calor de un habitáculo. El ciclo de absorción precisa de una mezcla de absorbentes y refrigerantes (por ejemplo agua–bromuro de litio, agua–amoniaco, etc.). El calor solar vaporiza el agua de la mezcla (se requieren temperaturas superiores a los 100 ºC). A partir de ese momento se sigue el ciclo convencional: el vapor se condensa en un condensador enfriado por aire o por agua y posteriormente se expansiona hasta volver a la fase de vapor, produciendo frío. En Canarias ya se han desarrollado proyectos experi mentales de este tipo de sistemas y se prevé una implantación importante en los próximos años. • Aplicaciones en industrias: estas aplicaciones suelen darse en casos en los que se trabaja a temperaturas similares a las del agua caliente sanitaria como puede ser el lavado de botellas, separación de fibras, tratamiento de alimentos, etc. Los elementos y diseño para estas aplicaciones pueden ser los mismos que para agua caliente sanitaria y, por lo tanto, se trata de una serie de aplicaciones comerciales. • Desalinización solar: la destilación solar ha sido utilizada tradicionalmente en lugares con escasez de agua y alto índice de radiación solar, como en desiertos. Recientemente se han desarrollado en Canarias varios sistemas de desalación de agua de mar con energía solar térmica de baja tempertura. Estos sistemas, todavía en fase de I+D (Investigación y De - sarrollo), pretenden mejorar la ratio de producción de agua por m2 frente a los sistemas clásicos de destilación.
Aplicaciones de la energía solar térmica de alta temperatura La energía solar térmica de alta temperatura se utiliza para producir electricidad. Estos sistemas utilizan el calor de la radiación solar para calentar un fluido y producir vapor, que acciona una turbina que, a su vez, se acopla a un generador eléctrico. El principio de funcionamiento es como el de una central térmica convencional, diferenciándose en la forma de producir el vapor, que es por calentamiento solar, alcanzándose temperaturas de 1000 ºC. En Canarias se podrían implantar sistemas de energía solar térmica de alta temperatura, del rango de potencia de entre 5 y 15 MW. Instalaciones de mayor potencia son factibles técnicamente, pero poco probables debido a las limitaciones del espacio.
¿Cómo se genera electricidad con energía solar fotovoltaica? La energía solar se puede transformar directamente en electricidad mediante células fotovoltaicas. Este proceso se basa en la aplicación del efecto fotovoltaico, que se produce al incidir la luz sobre unos materiales denominados semiconductores; de esta manera se genera un flujo de electrones en el interior del material que puede ser aprovechado para obtener energía eléctrica. Un panel fotovoltaico, también denominado módulo fotovoltaico, está constituido por varias células fotovoltaicas conectadas entre sí y alojadas en un mismo marco. Las células fotovoltaicas se conectan en serie, en paralelo o en serie-paralelo, en función de los valores de tensión e intensidad deseados, formando los módulos fotovoltaicos. Las instalaciones fotovoltaicas se caracterizan por: • Su simplicidad y fácil instalación. • Ser modulares. • Tener una larga duración (la vida útil de los módulos fotovoltaicos es superior a 30 años). • No requerir apenas mantenimiento. • Tener una elevada fiabilidad. • No producir ningún tipo de contaminación ambiental. • Tener un funcionamiento totalmente silencioso. Un panel fotovoltaico produce electricidad en corriente continua y sus parámetros característicos (intensidad y tensión) varían con la radiación solar que incide sobre las células y con la temperatura ambiente. La electricidad generada con energía solar fotovoltaica se puede transformar en corriente alterna, con las mismas características que la electricidad de la red eléctrica, utilizando inversores.
¿Cómo se mide la energía solar fotovoltaica? Para su caracterización, los módulos se miden en unas condiciones determinadas denominadas condiciones estándar: 1000 W/m2 (1 kW/m2) de radiación solar y 25 ºC de temperatura de las células fotovoltaicas. La máxima potencia generada en estas condiciones por ca - da módulo fotovoltaico se mide en Wp (vatios pico); a es - ta potencia se la denomina potencia nominal del módulo. La energía producida por los sistemas fotovoltaicos se calcula multiplicando su potencia nominal por el número de horas sol pico, dado que no todas las horas de sol son de la intensidad considerada como pico (1000 W/m2). El número de horas sol pico de un día concreto se obtendrá dividiendo toda la energía producida en ese día (en Wh/m2) entre 1000 W/m2. Aproximadamente, la suma total de la energía que produce el Sol durante un día equivale en la Península Ibérica a unas 5 horas sol pico durante el verano y entre 2 y 4 durante el invierno, según la zona. En Canarias, en zonas de buena radiación solar, la media anual puede rondar las 5,5 horas de sol pico al día.
¿Con qué material se fabrican los paneles solares fotovoltaicos? El material más utilizado en la actualidad para la fabricación de células fotovoltaicas es el silicio, que es el material más abundante en la Tierra después del oxígeno; la combinación de ambos forma el 60% de la corteza terrestre. Tradicionalmente han coexistido tres tipos de células de silicio. • Silicio monocristalino: utiliza lingotes puros de silicio (los mismos que utiliza la industria de chips electrónicos). Son los más eficientes, con rendimientos superiores al 12%. • Silicio policristalino: se fabrica a partir de restos de piezas de silicio monocristalino. Su rendimiento es algo inferior pero su menor coste ha contribuido enormemente a aumentar su uso. • Silicio amorfo: se obtiene por deposición de capas delgadas sobre vidrio. El rendimiento es bastante menor que los anteriores, por lo que su uso se limita a aplicaciones de pequeña potencia como calculadoras, relojes, etc. Recientemente se han desarrollado dos nuevas tecnologías a base de silicio.
• Silicio en bandas.
• Película de silicio.
Tienen la particularidad de ser flexibles, por lo que sus aplicaciones son mucho más versátiles. Entre las últimas investigaciones están también las nuevas tecnologías de capa delgada, en las que el semiconductor se aplica pulverizado y no precisa ser cortado (como en las demás tecnologías), lo que evita la pérdida de material que se produce en las operaciones de corte de la oblea (célula), abaratando mucho los costes de producción. Esta nueva tecnología no utiliza el silicio sino otros materiales como materia prima. Su cuota de mercado todavía es pequeña, pero va aumentando rápidamente. 4.4. ¿Cuáles son las aplicaciones de la energía solar fotovoltaica? Las instalaciones solares fotovoltaicas se dividen en dos grandes grupos: sistemas aislados (sistemas autónomos sin conexión a la red eléctrica) y sistemas conectados a la red eléctrica.
Sistemas aislados Se emplean en lugares con acceso complicado a la red eléctrica y en los que resulta más fácil y económico instalar un sistema fotovoltaico que tender una línea de enganche a la red eléctrica general. Estos sistemas los podemos encontrar, por ejemplo, en:
• Zonas rurales aisladas.
• Áreas de países en vías de desarrollo sin conexión a red.
• Iluminación de áreas aisladas y carreteras.
• Sistemas de comunicación (repetidores de señal, boyas, balizas de señalización, SOS en carreteras y autopistas…).
• Sistemas de bombeo de agua.
• Suministro eléctrico en yates.
• Pequeños sistemas autónomos como calculadoras, cámaras, ordenadores, teléfonos portátiles, etc.
Estos sistemas suelen constar de:
• Paneles fotovoltaicos.
• Baterías.
• Reguladores de carga.
• Inversores. Paneles fotovoltaicos: generan electricidad a partir de la energía del Sol en corriente continua (CC). Baterías: almacenan la electricidad generada por los paneles para poder utilizarla, por ejemplo, en horas en que la energía consumida es superior a la generada por los módulos o bien de noche.
Reguladores de carga: controla el proceso de carga y descarga de las baterías, evitando sobrecargas y descargas profundas y alargando así la vida útil de las baterías. Inversores: transforman la corriente continua (CC) en alterna (CA), que es la que se utiliza de forma habitual en nuestros hogares. Si los consumos fuesen en CC, se podría prescindir del inversor.
En algunos países en vías de desarrollo las instalaciones en CC tienen una gran importancia, llegando a miles de sistemas instalados. El número de paneles que han de instalarse se debe calcular teniendo en cuenta:
• La demanda energética en el mes más desfavorable (normalmente meses de invierno). • La radiación máxima disponible en dicho mes dependerá de la zona en cuestión, la orientación y la inclinación de los módulos fotovoltaicos elegida.
0 Comments:
Publicar un comentario