Para entender cómo
está formada la materia, tuvieron que pasar más de 20 siglos y esa pregunta no
está resuelta del todo. En un principio existieron dos teorías. Una de ellas
proponía a la materia como divisible hasta el infinito y que cada de una de las
partes conservaba las características de la totalidad de la cual surgió. La
otra teoría propone que la división infinita de la materia es posible hasta
cierto punto y que existe una cantidad mínima de la cual parte todo. A este
modelo se le llamó modelo discontinuo de la materia. Y es ahí, en la misma
Grecia, que surge la idea de una partícula básica, mínima, indivisible y en
constante movimiento denominada átomo. Y aunque esta idea nació hace tantísimo
tiempo, no fue retomada sino más de 2000 años. Cuando se empiezan a estudiar
con más detalle el estado gaseoso, los científicos son capaces de explicar el
comportamiento de los gases imaginando que están formados por partículas y
espacio vacío, de esta manera es posible comprender propiedades como la
expansión y la compresión. Así es como surgió el modelo cinético de partículas,
que más tarde se adapta a los demás estados de la materia con muy buenos
resultados. Bajo esta perspectiva, debemos considerar que en la época de Newton,
por ejemplo, átomo y partícula eran tratados como sinónimos, la realidad es que
no lo son. En la actualidad se concibe una partícula como porción mínima de
materia que conserva las características y propiedades de la totalidad de la
materia que forma parte. A partir de estos estudios nace un modelo basado en la
existencia de las partículas, el cual es llamado “modelo cinético de
partículas”, entre sus postulados básicos están los siguientes:
Toda la materia está formada por partículas.
Las partículas se encuentran siempre en movimiento.
Las partículas interaccionan entre sí con fuerzas de mayor o menor intensidad
La distancia que existe entre partícula y partícula es muy grande en
comparación con su tamaño
Los choques entre partícula-partícula y entre la partícula y la pared del
recipiente en donde se encuentran ocurren sin pérdida de energía.
La energía cinética promedio de las partículas es proporcional a su
temperatura.
Paráfrasis: El perfume es liquido, pero al momento de aplicarlo, sale
cortándose partículas tan pequeñas que no son visibles para el ojo humano, es
decir, son microscopias.Estas partículas se quedan en el aire y se mueven todo
el tiempo. Por ello podemos olerlas mas no verlas. Ahora el perfume pasa a
formar de un gas enorme: el aire. El aire esta compuesto por millones de
partículas que chocan con las partículas del perfume haciendo que se muevan.
Entre partículas existe un espacio llamado vacío.
Teoría cinética de
los gases:
Fue propuesta por Maxwell Boltzmann, fue resultado del estudio del
comportamiento de los gases. Para elaborar un modelo exitoso es
necesario contemplar las características o variables que sean mas
relevantes para la descripción y explicación del
sistema, proceso u objeto a modelar. En este caso, las consideraciones que
tuvieron Maxwell y Boltzmann para la creación de su modelo fueron:
·Los gases están formados por partículas que se mueven al azar.
·Las partículas son esféricas, microscópicas e indivisibles. ·Las partículas tienen masa, están en constante movimiento y solo
interactúan unas con otras cuando chocan entre si.
·La energía cinética promedio que tengan
las partículas determinará la temperatura del gas. A mayorcinética promedio,
mayor temperatura del gas.
·La velocidad de movimiento de las partículas determinará su energía
cinética. A mayor velocidad, mayor energía cinética.
·Las partículas están separadas entre si por distancias muy grandes,
comparadas con el tamaño de las mismas.
·Entre una partícula y otra hay vacío.
·El numero de partículas que forman un gas es muy grande, de manera que
es posible utilizar estadística para su
análisis.
·Cuando las partículas chocan entre si o contra las paredes del
recipiente que contiene el gas, no hay pérdidas de energía
mecánica (energía cinética y potencial)
·El movimiento de cada partícula obedece las leyes del movimiento de
Newton.
Postulados que
complementan la teoría cinética de los gases:
a) La materia es
discontinua, es decir, esta formada por un gran número
de partículas separadas entre si.
b)
Dichas partículas se encuentran en constante movimiento debido a dos
clases de fuerzas; de cohesión y de repulsión.
Cohesión: Las fuerzas de cohesión tienden a mantener
las partículas unidas entre si.
Repulsión: Las fuerzas de repulsión tienden a
dispersar las partículas y alejarlas unas de otras.
desarrollo
Histórico del Modelo Cinético de Partícula
El modelo cinético
de partícula es la teoría que actualmente se acepta como cierta y que explica
que toda la materia esta formada por partículas (átomos),
que están vibrando y dependiendo como vibren o se muevan el material
será sólido, líquido o gas. Pero esto no siempre se supo; a continuación se
explica como a lo largo de los años el humano llego a construir elModelo Cinético de Partícula.
Modelo cinético de
John Dalton
Modelo cinético de
Isaac Newton
Modelo cinético de
Daniel Bernoulli
En resumen: El Modelo Cinético
de Partícula
·Los gases están formados por partículas (átomos y
moléculas)
·Las partículas se mueven en
todas direcciones
·Las partículas se mueven a
velocidades diferentes.
·Las partículas son extremadamente
pequeñas pero al estar en movimiento constante ocupan mucho espacio, mucho volumen.
·Entre las partículas de un gas no
existen fuerzas de atracción ni repulsivas.
·Al recibir calor las partículas se mueven mas; y al enfriarse se mueven menos.
·Al presionar un gas las partículas se mueven mas.
La
historia de la teoría cinética de los gases
La teoría cinética de los gases, propuesta en el siglo XIX por Maxwell Y
Boltzmann, fue el resultado del estudio del comportamiento de los gases. Para
elaborar un modelo exitoso es necesario contemplar las características o
variables que sean más relevantes para la descripción y explicación del
sistema, proceso u objeto a modelar.
10 consideraciones de Maxwell
1.Los gases están formados por partículas que se mueven al azar.
2.Las partículas son esféricas, microscópicas e indivisibles.
3.Las partículas tienen masa, están en constante movimiento y solo
interactúan unas con otras
cuando
chocan entre sí.
4.La energía cinética promedio que tengan las partículas determinará la
temperatura del gas. A
mayor
energía cinética promedio, mayor temperatura del gas.
5.La velocidad de movimiento de las partículas determinará su energía
cinética. A mayor
velocidad,
mayor energía cinética.
6.Las partículas están separadas entre sí por distancias muy grandes,
comparadas con el tamaño
de
las mismas.
7.Entre las partículas y otra, hay vacío.
8.El número de partículas que forman un gas es muy grande, de manera que
es posible utilizar
estadística
para su análisis.
9.Cuando las partículas chocan entre sí o contra las paredes del recipiente
que contiene el gas,
no
hay pérdidas de energía mecánica (energía cinética y potencia).
10.El movimiento de cada partícula obedece las leyes del movimiento de
Newton.
Postulados
de la teoría cinética de los gases
"Los gases están constituidos por partículas que se mueven en línea
recta y al azar"
"El volumen de las partículas se considera despreciable comparado
con el volumen del gas"
Cohesión: Las fuerzas de cohesión son las fuerzas que atraen y
mantienen unidas las moléculas. Es la acción o la propiedad de las moléculas,
de como se pegan entre sí, siendo fuerzas de carácter atractivo.
Repulsión:La fuerza de repulsión es
aquella que ocasiona que dos cuerpos al intentar acercarlos, los obliga a
alejarse.
El perfume pasa a formar un gas enorme. el aire que este esta compuesto
de millones de partículas que chocan con las partículas del perfume.Entre las
partículas existe un espacio llamado vacío.
1.Los gases están conformados por partículas que se mueven al azar
2.Las partículas son esféricas, microscópicas e indivisibles
3.las partículas tienen masa están en constante movimiento y solo
interactúan unas con otras cunado chocan entre si.
4.La energía cinética promedio que tengan las
partículas determinará la temperatura del gas. A mayor energía promedio, mayor
temperatura del gas.
5.La velocidad del movimiento de partículas determinará su energía
cinética. A mayor velocidad mayor energía cinética.
6.Las partículas están separadas entre sí por distancias muy grandes
comparas con el tamaño de las mismas.
7.Entre una partícula y otra hay vacío
8.El número de partículas que forman un gas es muy grande la manera que es
posible utilizar estadística para su análisis.
9.Cuando las partículas chocan entre sí o contra las paredes o contra
el recipiente que tiene el gas, no hay pérdidas de energía mecánica.( energía
cinética y potencia)
10.El movimiento de cada partícula obedece las leyes del movimiento de
Newton.
DOS POSTULADOS
FUNDAMENTALES:
1.La materia es discontinua, es decir, esta compuesta por un gran número
de partículas separadas entre si.
2.Dichas partículas se encuentran en constante movimiento divido a dos
clases de fuerzas: cohesión y repulsión
COHESIÓN:
Adhesión de las cosas entre sí o entre las materias de que están formadas:
si mostramos cohesión no podrán con nosotros.
Unión de dos cosas.
unión recíproca entre las moléculas de una sustancia homogénea.
Fuerza de atracción que mantiene las moléculas unidas.
REPULSIÓN:
Sentimiento de repugnancia hacia algo.
Rechazo u oposición.
Fuerza que tiende a separar un cuerpo de otro o a no admitirlo en
su propia masa o composición.
ESTADOS DE AGREGACIÓN
DE LA MATERIA
NOMBRES QUE SE LES
ASIGNA A LOS CAMBIOS DE FASE DE UN ESTADO DE AGREGACIÓN A OTRO:
Indudablemente
es el sol la mayor fuente de energía de nuestro planeta, prácticamente toda la
energía a excepción de la nuclear podríamos decir tiene su u origen en
esta fuente inagotable. Cada día el sol nos envía tanta energía que
podría satisfacer cualquier demanda, sin embargo aún no tenemos la
tecnología necesaria para aprovecharla en su totalidad y a eso también
tendríamos también que agregar que no hay la suficiente voluntad política, ya
que dependemos en gran parte del negocio trasnacional que tiene las petroleras
Por eso cada vez se abre camino la tesis de poder aprovechar esta
energía, que es segura, limpia, llega para todos, no genera efectos
secundarios malsanos, en fin todo lo que podríamos encontrar de ventajoso, así
que se hace necesario que podamos darnos cuenta de todas estas inmensas
posibilidades y empezar a generar alternativas que hagan viable
tecnológicamente esta fuente de energía y poderla aprovechar. Así que empecemos
a revisar las tecnologías actuales que aprovechan esta fuente energética y ver
que investigaciones se hacen para el futuro para aprovecharla al 100%, además
hay que motivar a nuestros estudiantes para que empiecen a ver esta energía
como algo accesible y posible y empezar a experimentar con ella, así que veamos
un poco sobre este interesante tema.
El
Sol, fuente de vida y origen de las demás formas de energía que el hombre ha
utilizado desde los albores de la historia, puede satisfacer todas nuestras
necesidades, si aprendemos cómo aprovechar de forma racional la luz que
continuamente derrama sobre el planeta. Ha brillado en el cielo desde hace unos
cinco mil millones de años, y se calcula que todavía no ha llegado ni a la
mitad de su existencia.
El
Sol produce una enorme cantidad de energía: aproximadamente 1,1 x 1020
KiloWatios hora cada segundo (1 KiloWatio hora es la energía necesaria para
iluminar una bombilla de 100 Watios durante 10 horas). La atmósfera exterior
intercepta aproximadamente la mitad de una billonésima parte de la energía
generada por el sol, o aproximadamente 1.5 trillones
(1.500.000.000.000.000.000) de KiloWatios hora al año. Sin embargo, debido a la
reflexión, dispersión y absorción producida por los gases de la atmósfera, sólo
un 47% de esta energía, o aproximadamente 0.7 trillones (700.000.000.000.000.000)
de KiloWatios hora alcanzan la superficie de la tierra.
Esta energía es la que pone en marcha la "maquinaria" de la Tierra.
Calienta la atmósfera, los océanos y los continentes, genera los vientos, mueve
el ciclo del agua, hace crecer las plantas, proporciona alimento a los
animales, e incluso (en un largo período de tiempo) produce los combustibles
fósiles. Nosotros dependemos de la energía de las plantas, el agua, el viento y
los combustibles fósiles para hacer funcionar nuestras industrias, calentar y
refrigerar nuestras viviendas y para mover nuestros sistemas de
transporte.
La cantidad de
energía que se consume en el mundo anualmente es aproximadamente 85 billones
(85.000.000.000.000) de KiloWatios hora. Esto es lo que se puede medir, es
decir la energía que se compra, vende o comercializa. No hay forma de saber
exactamente qué cantidad de energía no comercial consume cada persona (por
ejemplo cuanta madera se quema, o que cantidad de agua se utiliza en pequeños
saltos de agua para producir energía eléctrica). Según algunos expertos esta
energía no comercial puede constituir como mucho una quinta parte del total de
energía consumida. Aunque fuera este el caso, la energía total consumida por el
mundo significaría sólo 1/7.000 de la energía solar que incide sobre la
superficie de la tierra cada año. (1)
Sería poco racional no intentar aprovechar, por todos los medios técnicamente
posibles, esta fuente energética gratuita, limpia e inagotable, que puede
liberarnos definitivamente de la dependencia del petróleo o de otras
alternativas poco seguras, contaminantes o, simplemente, agotables.
Es
preciso, no obstante, señalar que existen algunos problemas que debemos
afrontar y superar. Aparte de las dificultades que una política energética solar
avanzada conllevaría por sí misma, hay que tener en cuenta que esta energía
está sometida a continuas fluctuaciones y a variaciones más o menos bruscas.
Así, por ejemplo, la radiación solar es menor en invierno, precisamente cuando
más la solemos necesitar.
Es de vital importancia proseguir con el desarrollo de la todavía incipiente
tecnología de captación, acumulación y distribución de la energía solar, para
conseguir las condiciones que la hagan definitivamente competitiva, a escala
planetaria.(2)
¿Qué
se puede obtener con la energía solar?
Básicamente,
recogiendo de forma adecuada la radiación solar "energía
solar", podemos obtener calor y
electricidad.
El calor se logra mediante los captadores o colectores térmicos, y la
electricidad, a través de los llamados módulos fotovoltaicos. Ambos procesos
nada tienen que ver entre sí, ni en cuanto a su tecnología ni en su
aplicación.
Hablemos primero de los sistemas de aprovechamiento térmico. El calor recogido
en los colectores puede destinarse a satisfacer numerosas necesidades. Por
ejemplo, se puede obtener agua caliente para consumo doméstico o industrial, o
bien para dar calefacción a nuestros hogares, hoteles, colegios, fábricas, etc.
Incluso podemos climatizar las piscinas y permitir el baño durante gran parte
del año.
También, y aunque pueda parecer extraño, otra de las más prometedoras
aplicaciones del calor solar será la refrigeración durante las épocas cálidas
.precisamente cuando más soleamiento hay. En efecto, para obtener frío hace
falta disponer de una «fuente cálida», la cual puede perfectamente tener su
origen en unos colectores solares instalados en el tejado o azotea. En los
países árabes ya funcionan a pleno rendimiento acondicionadores de aire que
utilizan eficazmente la energía solar.
Las aplicaciones agrícolas son muy amplias. Con invernaderos solares pueden
obtenerse mayores y más tempranas cosechas; los secaderos agrícolas consumen
mucha menos energía si se combinan con un sistema solar, y, por citar otro
ejemplo, pueden funcionar plantas de purificación o desalinización de aguas sin
consumir ningún tipo de combustible.
Las «células solares», dispuestas en paneles solares, ya producían electricidad
en los primeros satélites espaciales. Actualmente se perfilan como la solución
definitiva al problema de la electrificación rural, con clara ventaja sobre
otras alternativas, pues, al carecer los paneles de partes móviles, resultan
totalmente inalterables al paso del tiempo, no contaminan ni producen ningún
ruido en absoluto, no consumen combustible y no necesitan mantenimiento.
Además, y aunque con menos rendimiento, funcionan también en días nublados,
puesto que captan la luz que se filtra a través de las nubes.
La electricidad que así se obtiene puede usarse de manera directa (por ejemplo
para sacar agua de un pozo o para regar, mediante un motor eléctrico), o bien
ser almacenada en acumuladores para usarse en las horas nocturnas. También es
posible inyectar la electricidad generada en la red general, obteniendo un
importante beneficio.
Si se consigue que el precio de las células solares siga disminuyendo,
iniciándose su fabricación a gran escala, es muy probable que, para la tercera
década del siglo, una buena parte de la electricidad consumida en los países
ricos en sol tenga su origen en la conversión fotovoltaica. (3)
Cómo
se fabrican las celdas fotovoltaicas?
La
construcción de celdas fotovoltaicas se ha generalizado debido a la falta de
sistemas de redes eléctricas y a las grandes áreas rurales y despobladas que el
mundo posee actualmente; desde la década del 90’ la tecnología fotovoltaica se
emplea para suministrar electricidad a diferentes aplicaciones como sistemas de
telefonía satelital, educación vía satélite, seguridad y control de plataformas
marinas no tripuladas, entre otras aplicaciones. Las celdas fotovoltaicas son
de bajo costo y aplicables en electrificación y telefonía rural como bombeo de
agua y protección catódica. Los costos de generación e inversión se encuentran
en el rango de 3,500 a 7,000 US$/KW instalado y de 0,25 a 0,5 dólares por KWh
generado; esto nos permite apreciar que la expansión de la industria de energía
solar se expandirá en muy poco tiempo y que los módulos o paneles solares
parecen ser los precursores. En conclusión, las celdas son el motor de
cualquier sistema solar, mientras que los rayos solares, el combustible para
que las celdas funcionen correctamente; su garantía es no menor a 25 años lo
que implica un grana ahorro en mantenimiento o arreglos.
Las
celdas fotovoltaicas son elementos que producen electricidad al incidir la luz
sobre su superficie. La fuente de luz utilizada generalmente es el sol,
considerando su costo marginal nulo. Estas celdas también son conocidas como
baterías solares, fotopilas o generadores helio voltaicos.
Dado
que cada elemento puede generar una cantidad reducida de electricidad, en sus
orígenes se destinaron a alimentar consumos pequeños con
requerimientos particulares, como los de la exploración espacial. Con el avance
tecnológico este campo se fue ampliando, como se puede ver en detalle en la
bibliografía sugerida al final. Generalmente se las agrupa en disposiciones
serie-paralelo, formando paneles solares para aumentar la potencia
generada.
La
fiabilidad de las celdas solares es muy grande y no necesitan mantenimiento.
Son bastante insensibles a las variaciones climáticas y a los agentes
atmosféricos, salvo, como es lógico, los que impiden la llegada de la luz.
Su desarrollo empezó
en el año 1839 cuando Becquerel descubrió que si se ilumina uno de dos
electrodos sumergidos en un electrolito, aparece entre ambos una diferencia de
potencial, dando lugar al efecto fotovoltaico. En 1876, mientras Adams y Day se
hallaban experimentando con la conductividad de unas varillas de selenio amorfo
embebidas en hierro, descubrieron que se creaba una diferencia de potencial
cuando sus aparatos eran iluminados. Las celdas solares fueron comercializadas
inicialmente en 1955. Las investigaciones iniciales en este campo se enfocaron
al desarrollo de productos para aplicaciones espaciales, siendo su primera
utilización exitosa en los satélites artificiales; sus principales
características (simplicidad, bajo peso, eficiencia, confiabilidad y ausencia
de partes móviles) las hicieron ideales para el suministro de energía en el
espacio exterior.
Por
otra parte, en el año 1873, W. Smith observó una variación de la capacidad de
conducción del selenio por efecto de la luz. A partir de ese descubrimiento,
denominado efecto fotoconductivo, Siemens construyó un fotómetro,
que contribuyó a la divulgación del nuevo fenómeno.
(4)
Funcionamiento de
la celda
Las
celdas fotovoltaicas conocidas también como celdas solares están hechas de de
materiales semiconductores, en especial de silicio, el mismo que se emplea en
la industria de la microelectrónica. Se emplea una delgada rejilla
semiconductora para poder originar un campo eléctrico, positivo en un lado y
negativo en el otro, claro está; cuando la energía proveniente de los rayos
solares llega a la celda fotovoltaica, los electrones son golpeados y sacados
de los átomos del material semiconductor. (5)
La
electricidad se obtiene se ponen a los semiconductores tanto positivos como
negativos formando un circuito eléctrico, es entonces cuando los electrones son
capturados en forma de corriente eléctrica. Las celdas son aquellas que,
juntas, forman un panel fotovoltaico, pero un arreglo de varias celdas
conectadas eléctricamente unas con otras en una estructura generan un módulo
fotovoltaico.
Los
módulos son construidos con el objetivo de brindar un determinado nivel de
voltaje, un ejemplo es un sistema de 12 voltios; la corriente que se produzca
dependerá siempre de cuanta luz el módulo capte. Los sistemas de este estilo
puede funcionar aisladamente o conectados en red; con respecto a estos último,
los mismos interaccionan a través de una interfaz electrónica, es decir, un
inversor, que transforma la corriente directa en alterna para poder ser
utilizada luego.
¿Qué
sistemas forman una instalación fotovoltaica?
Los
esquemas básicos de instalaciones fotovoltaicas son los siguientes:
Tal
y como indica el esquema los elementos que componen una instalación
fotovoltaica conectada a red son los siguientes:
Generador
Fotovoltaico Las células fotovoltaicas, por lo
general de color negro o azul oscuro, se asocian en grupos y se protegen de la
intemperie, formando módulos fotovoltaicos. Varios módulos fotovoltaicos junto
con los cables eléctricos que los unen y con los elementos
de soporte y fijación, constituyen lo que se conoce como generador
fotovoltaico.
El generador fotovoltaico es el elemento encargado de transformar la radiación
solar en energía eléctrica. Esta electricidad se produce en corriente continua,
y sus características dependen de la intensidad energética de la radiación
solar y de la temperatura ambiente.
Inversor
El inversor es el elemento que transforma la energía eléctrica (corriente
continua) producida por los paneles en corriente alterna de las mismas
características que la de la red eléctrica. Existen diferentes tipos de
inversores, pero se considera recomendable escogerlo en función del tamaño de
la instalación a realizar.
La
batería
La
batería es el elemento encargado de acumular la energía entregada por los
paneles durante las horas de mayor radiación para su aprovechamiento durante
las horas de baja o nula insolación.
El
regulador
El
regulador de carga controla la carga de la batería evitando que se produzcan
sobrecargas o descargas excesivas que disminuyen su vida útil. Con esta
configuración el consumo se produce en corriente continua.
¿Cuál
es la vida útil de una instalación solar?
En
el caso de los sistemas solares térmicos, las instalaciones poseen un periodo
de vida superior a los 25 años.
En el caso de las instalaciones fotovoltaicas, el periodo de vida es superior a
los 30 años. (6)
Energía solar térmica
La energía solar térmica o energía termosolar consiste
en el aprovechamiento de la energía del Sol para producir calor que puede
aprovecharse para cocinar alimentos o para la producción de agua caliente
destinada al consumo de agua doméstico, ya sea agua caliente sanitaria,
calefacción, o para producción de energía mecánica y, a partir de ella, de energía
eléctrica. Adicionalmente puede emplearse para alimentar una máquina de
refrigeración por absorción, que emplea calor en lugar de electricidad para
producir frío con el que se puede acondicionar el aire de los locales. (7)
De manera muy esquemática, el sistema de
energía solar térmica funciona de la siguiente manera: el colector o panel
solar capta los rayos del sol, absorbiendo de esta manera su energía en forma
de calor, a través del panel solar hacemos pasar un fluido (normalmente agua)
de manera que parte del calor absorbido por el panel es transferido a dicho
fluido, el fluido eleva su temperatura y es almacenado o directamente llevado
al punto de consumo.
Las
aplicaciones mas extendidas de esta tecnología son el calentamiento de agua
sanitaria (ACS), la calefacción por suelo radiante y el precalentamiento de
agua para procesos industriales.
Otras
aplicaciones son el calentamiento de agua para piscinas cubiertas o a la
intemperie y usos emergentes como el de climatización o frío solar alimentando
a bombas de absorción.
En
función de la aplicación, usaremos distintos tipos de colectores ó paneles
solares térmicos, variando también la complejidad de la instalación. De esta
manera, podemos usar paneles solares planos para aplicaciones típicas de
calentamiento de agua sanitaria, colectores de tubo de vacío en zonas
especialmente frias o para aplicaciones de calefacción y climatización,
colectores de polipropileno sin cubierta para aumentar la temporada de baño en
piscinas a la intemperie, etc.
En
cuanto a las instalaciones, podemos encontrar desde equipos compactos para
dotar de agua caliente sanitaria a una casa unifamiliar, hasta instalaciones
mas complejas con fluidos caloportadores distintos al agua, intercambiadores de
calor, grandes depósitos de acumulación, etc.
Actualmente
podemos afirmar que el aprovechamiento de la energía solar térmica es una
tecnología madura y fiable, que las inversiones realizadas en general son
amortizables sin la necesidad de subvenciones, y que se trata de una
alternativa respetuosa con el medio ambiente. (8)
Actividades:.
Para
ampliar esta información haz clic sobre los siguientes enlace para ver la
siguiente infografia:
La energía solar es toda aquella que se deriva directamente
del sol. Existen muchas otras formas de energía que, de manera indirecta se
derivan del sol. Por ejemplo, la mayoría de las fuentes de energía en uso hoy
en día como el gas, el carbón y el petróleo son materiales biológicos muy
antiguos que se derivan su energía del sol. Del mismo modo, la energía
contenida en la madera tiene su origen en última instancia en el sol, a través
del proceso conocido como fotosíntesis.
Sin embargo, cuando mencionamos a la energía solar nos
referimos normalmente a la energía directa del sol. Este tipo de energía en
general se refiere a la generación de calor o electricidad a través del sol.
La luz del sol se puede usar directamente para generar
electricidad por medio de celdas fotovoltaicas. El uso de celdas fotovoltaicas
o paneles solares es cada vez más común como una alternativa eficiente y de
bajo costo para generar electricidad.
La concentración de la energía solar en forma de calor es
otra forma de aprovechar esta forma de energía. En el ambiente doméstico, se
usan calentadores solares de agua, que permiten reducir el consumo de otras
formas de energía como el gas o la energía eléctrica. También existen
tecnologías avanzadas para concentrar el calor del sol en plantas generadoras
de electricidad de gran potencia para usos industriales o comerciales.
La energía solar tiene muchísimas ventajas sobre otras
fuentes de energía. Las siguientes son algunas de las más importantes:
Ventajas
La energía solar es
un recurso renovable prácticamente ilimitado. Hay virtualmente una
provisión ilimitada de energía solar que podemos usar y es una energía
renovable. Esto significa que nuestra dependencia de combustibles fósiles se
puede reducir en proporción directa a la cantidad de energía solar que
producimos. Con el constante incremento en la demanda de fuentes de energía
tradicionales y el consiguiente aumento en los costos, la energía solar es cada
vez más una necesidad.
No contamina. La
energía solar es una excelente fuente de energía alternativa porque no hay
contaminación al usarse.
Tiene un bajo costo
de aprovechamiento. El único costo asociado al uso de la energía solar es
el costo de fabricación de los componentes e instalación. Tras la inversión
inicial no hay costos adicionales asociados a su uso.
Es adaptable a las
necesidades. Los sistemas de energía solar pueden ser diseñados para ser
flexibles y expandibles. Esto significa que tu primer proyecto solar puede ser
pequeño y puedes aumentar en el futuro la capacidad de tu sistema para
adaptarlo a tus necesidades. Al empezar con un proyecto relativamente pequeño
puedes reducir el gasto inicial.
Es limpia. Un
sistema de energía solar para generación eléctrica en el hogar puede
potencialmente eliminar hasta 18 toneladas de emisiones de gases de invernadero
al ambiente cada año.
La energía solar
opera con sistemas silenciosos. No hay contaminación por ruido.
La encuentras en
todos lados. Una gran ventaja de la energía solar es su uso en ubicaciones
remotas. Es la mejor forma de proveer electricidad a lugares aislados en todo
el mundo, donde el costo de instalar líneas de distribuición de electricidad es
demasiado alto.
Como has visto, la energía solar tiene grandes ventajas que
la hacen muy atractiva para cualquier uso, ya sea en tu propio hogar, o para la
generación de energía eléctrica para fábricas y comercios. Sin embargo, también
tiene algunas desventajas cuando se la compara con otras fuentes de energía.
Algunas de ellas son:
Desventajas
Los grandes proyectos de generación de energía solar a
escala comercial pueden requerir grandes
cantidades de tierra. Sin embargo, un sistema para una casa habitación no
tiene este problema.
Los costos iniciales
de instalación de un sistema de energía solar pueden ser altos comparados con
otras alternativas. Sin embargo, como se señaló en el apartado de ventajas,
no existen costos posteriores, por lo que la inversión inicial se recupera
rápidamente. Para algunas familias los costos iniciales pueden ser un obstáculo
importante, por lo que en muchos países existen apoyos gubernamentales y
esquemas de financiamiento.
En algunos lugares la
luz solar no tiene la intensidad o no es suficientemente constante para
proporcionar un flujo de energía permanente. Este prácticamente no es un
problema en México, ya que nuestro país cuenta con una excelente captación de
luz solar en prácticamente todo su territorio.
En conclusión, la energía solar es una excelente alternativa
para proveer las necesidades de energía de la sociedad moderna, ya que es
limpia y eficiente. Aunque tiene algunas desventajas, la mayoría de ellas sólo
aplica para proyectos muy grandes o en ubicaciones específicas donde la luz
solar no es adecuada. Para países como México, que cuentan con una ubicación
excelente para el aprovechamiento de la energía solar, esta forma de energía es
una opción que debemos aprovechar al máximo.
Al promover la energía solar ayudas a que nuestro planeta
sea mejor.
ENERGÍA SOLAR VENTAJAS Y
DESVENTAJAS
Hoy, en el Blog de Energías Renovables queremos continuar
hablando de la importancia de las ventajas y desventajas de las energías
renovables, qué influencia ejercen en nuestra vida y cuán necesarias son para
el funcionamiento normal y saludable de la Tierra. En este caso hablaremos
sobre la energía solar.
Cuando hablamos de energía solar,
nos referimos a la energía solar térmica y a la energía solar fotovoltaica:
1.La energía solar térmica consiste
en calentar un fluido aprovechando la energía del sol, lo que permitiría
producir vapor y, posteriormente energía eléctrica. Esto se consigue mediante
los captadores o colectores solares.
2.En la energía solar
fotovoltaica, la luz del sol incidiría sobre una célula fotovoltaica que
produce energía eléctrica directamente.
VENTAJAS DE LA ENERGÍA SOLAR
Cuando pensamos en la energía
solar, son muchas las ventajas que vienen a nuestra cabeza, parece
que este tipo de energía se nos ofrece día tras día con la salida del sol y, al
ser España un lugar tan favorecido por esta estrella, se convierte en un tipo
de energía que podríamos calificar como interesante.
·La más
importante de todas las ventajas es que este tipo de energía
no contamina.
·Al estar
hablando de la energía solar podemos afirmar que es una fuente
inagotable.
·Es un
sistema de aprovechamiento de energía idóneo para zonas donde
el tendido eléctrico no llega (zonas rurales, montañosas,
islas), o es dificultoso y costoso su traslado.
·Los
sistemas de captación solar que se suelen utilizar son de fácil mantenimiento,
lo que facilita su elección.
·Vas
a ahorrar dinero a medida que la tecnología va
avanzando, mientras que el costo de los combustibles fósiles aumenta con el
paso del tiempo porque cada vez son más escasos.
·La única inversión es el coste inicial de la infraestructura, pues no requiere de ningún
combustible para su funcionamiento, y se puada amortizar a los 5 años de su
implantación.
·La
energía solar fotovoltaica no requiere ocupar ningún espacio adicional, pues
puede instalarse en tejados y edificios.
·La
disponibilidad de energía solar reduce la dependencia de otros países para el
abastecimiento de energía de la población.
·Es un
sector que promueve la creación de empleo, necesario para la fabricación de
células y paneles solares, como para realizar la instalación y el mantenimiento
de la misma.
DESVENTAJAS DE LA ENERGÍA SOLAR
Cuando pensamos en las desventajas de
este tipo de energía renovable, suele costarnos mucho más pensar en algo en
concreto salvo que estéticamente, no queda especialmente bonito cuando se
decide instalarlo en los campos.
·Pero
además, el nivel de radiación de esta energía fluctúa de una
zona a otra, y lo mismo ocurre entre una estación del año y otra, lo que puede
no ser tan atractivo para el consumidor.
·Cuando se
decide utilizar la energía solar para una parte importante de la población , se
necesitan grandes extensiones de terreno, lo que dificulta que se
escoja este tipo de energía.
·Además,
otra de las desventajas, es que inicialmente requiere una fuerte
inversión económica a la que muchos consumidores no están dispuestos a
arriesgarse
·Muchas
veces se debe complementar este método de convertir energía con
otros, como por ejemplo las instalaciones de agua caliente y calefacción,
requieren una bomba que haga circular el fluido.
·Los
lugares donde hay mayor radiación, son lugares desérticos y
alejados, (energía que no se aprovecha para desarrollar actividad
agrícola o industrial,etc…)
LA ENERGÍA SOLAR EN LA ACTUALIDAD
En algunos países, como
Alemania, la energía solar cobra un gran protagonismo; a finales de los 80 y
principios de los 90 se pusieron en marcha varios planes para la construcción
de plantas de energía solar y tejados solares. Además el gobierno
alemán ha fomentado la implantación de este tipo de energía con subvencionas y
ayudas.
En Rajastán (India), se han
construido cocinas solares, con la capacidad de alimentar a
1000 personas al día. La cocina solar más grande del mundo puede servir 33.800
comidas diarias.
Chipre es el país que más
cantidad de energía solar produce por habitante, y más del 90% de sus edificios
contienen captadores solares térmicos.
Grecia es capaz de
abastecer a uno de cada 4 habitantes mediante la energía solar, y sus instalaciones de energía
solar suponen más del 20 % de todos los europeos.
En Israel, una ley instaurada
hace 20 años, obliga a que los edificios están dotados de colectores solares,
lo que implica que el 85% de las viviendas tengan energía solar.
China es el país con una mayor
superficie de captadores solares instalados, en total el 40% de todos
los captadores del mundo estarían en China.
TIPOS DE ENERGÍA SOLAR
Existen diferentes tipos de energía solar dependiendo del método de recogida,
la transformación de la energía que se realice y sus aplicaciones. Estos son
los principales tipos de energía solar que se pueden
distinguir:
Energía solar pasiva: Es el conjunto de
infraestructuras encaminadas a obtener la energía directamente del sol, sin transformar.
No emiten ningún tipo de gases que contribuyan al efecto invernadero y la
energía puede ser consumida en el momento o acumulada para aprovecharla en el
futuro.
Energía solar activa: En este caso, las
infraestructuras convierten la energía solar en calor. En este caso se utilizan
sistemas como ventiladores o bombas para almacenar la energía. Este tipo de
energía solar se puede utilizar para calefacción o como calentador de agua, por
ejemplo.
Energía solar térmica: Se trata del aprovechamiento de
la energía de los rayos del sol para producir calor y energía destinada al
consumo sanitario a pequeña escala, es decir, para calefacciones o sistema de
calentamiento de agua en viviendas.
Energía termoeléctrica: La energía solar termoeléctrica se basa en el
calentamiento de líquidos por efecto del sol. Estos líquidos se utilizarán en
un ciclo termodinámico para producir energía eléctrica, generalmente a gran
escala.
Energía fotovoltaica: Este tipo de energía solar
produce energía y calor renovables a través del uso de células fotovoltaicas.
Estos aparatos son capaces de transformar los fotones, esto es, la energía
lumínica, en electricidad. Suelen tener una vida útil cercana a los 25 años.
Energía eólico solar: Se trata de una especie de
chimenea pintada de negro en la que se almacena el aire que será calentado por
los rayos del sol. Su gran problema es que es difícil calentar el aire lo
suficiente, por lo que para que este sistema sea efectivo las chimeneas de aire
deben tener una gran altitud.
A continuación os dejamos
un vídeo explicativo sobre la energía solar para que disfrutes
de manera interactiva sobre este tipo de energía renovable.
MÁS APLICACIONES POSIBLES DE LA ENERGÍA SOLAR
La energía solar es susceptible
de ser aprovechada en numerosos ámbitos, que incluyen algunas industrias y
sectores que actualmente solo miran en la dirección de los combustibles
fósiles.
Una de las posibles aplicaciones de la energía solar y que, de hecho, ya se
está llevando a cabo en algunas ciudades, es como fuente de alumbrado
público. En algunas zonas se han colocado farolas que funcionan a través de
energía solar y son capaces de acumular energía durante el día para ofrecer luz
durante la noche. Se trata de un sistema que daría lugar al autoabastecimiento
de luz y que ofrecería un gran ahorro en el alumbrado público.
La mayoría de aplicaciones de energía solar en países como España, o no se dan,
o se dan a gran escala, ya que las tasa e impuestos son solo aptas para grandes
compañías capaces de realizar grandes inversiones en busca de grandes
beneficios a medio y largo plazo. Sin embargo, en muchas otras zonas del mundo
la energía solar también se está desarrollando a nivel local y
familiar, para uso privado. Cada vez más hogares disfrutan de calefacción o
agua caliente gracias a la instalación de paneles solares caseros.
Por otro lado, otra de las
posibles aplicaciones de la energía solar podría estar en la industria
automovilística, donde todavía no ha pasado de ser el sistema de propulsión
de algunos prototipos de imagen futurista. Sin embargo, la idea de vehículos
totalmente autónomos que no necesitan de combustible o de recargarse
eléctricamente y que además son totalmente limpios y respetuosos con el medio
ambiente debería valorarse.
Otra aplicación posible y que de hecho ya se utiliza es el uso de los paneles
solares espaciales. Estos son paneles solares que se instalan en los
satélites y que recogen la energía solar en el espacio, energía que luego es
usada para el abastecimiento energético de los propios satélites o transmitida
a la Tierra para su uso en el planeta.
Sea como fuere, la energía solar
no representa ni un 1% de la energía que se consume en el planeta. Y una
energía tan poderosa, renovable y limpia no se puede seguir desaprovechando
así.
