La energía solar es la radiación electromagnética que emite el sol y que se capta para convertirla en energía útil. Las plantas absorben la energía solar para convertir la luz del sol en alimento mediante el proceso de fotosíntesis, mientras que los humanos captan la luz solar para convertirla en electricidad útil mediante procesos como el efecto fotovoltaico.
La electricidad producida por la energía solar puede utilizarse en las redes eléctricas o almacenarse en baterías. La energía del sol es abundante y gratuita, y los costes de convertir la energía solar en electricidad siguen bajando a medida que la tecnología solar se vuelve más avanzada y eficiente. La energía solar es la fuente de energía más accesible y abundante de la Tierra. También tiene la ventaja de producir una huella de carbono menor que la de los combustibles fósiles, lo que reduce su impacto medioambiental global.
Tabla de contenidos
Definición de energía solar
Nuestro sol es una estrella formada en su mayoría por hidrógeno y helio. Produce energía dentro de su núcleo mediante un proceso llamado fusión nuclear, en el que el hidrógeno se fusiona para formar un átomo más ligero de helio. La energía que se pierde en este proceso se irradia al espacio como energía. Una pequeña cantidad de esta energía llega a la Tierra. Cada día, la energía solar que llega sólo a EE.UU. es suficiente para satisfacer un año y medio de nuestras necesidades energéticas.
Actualmente, Estados Unidos tiene una capacidad de energía solar de unos 97,2 gigavatios. Sólo un 3% de la electricidad generada en EE.UU. procede de la energía solar. El resto procede mayoritariamente de combustibles fósiles convencionales como el carbón y el gas natural. El Departamento de Energía predice que, para 2030, uno de cada siete hogares de EE.UU. tendrá paneles solares en el tejado gracias a los incentivos del gobierno y a la reducción de costes gracias a una tecnología más eficiente.
Generación de electricidad
La tecnología solar puede tomar la luz del sol y convertirla en energía mediante paneles solares fotovoltaicos (FV) o concentrando la radiación solar mediante espejos especiales. Las partículas individuales de luz se llaman fotones. Se trata de pequeños paquetes de radiación electromagnética que tienen diferentes cantidades de energía en función de la rapidez con la que se mueven. Los fotones son liberados por el sol durante el proceso de fusión nuclear cuando el hidrógeno se convierte en helio. Si los fotones tienen suficiente energía, pueden aprovecharse para generar electricidad.
Los paneles fotovoltaicos están fabricados con células fotovoltaicas individuales. Estas células contienen materiales llamados semiconductores que permiten que los electrones fluyan a través de ellas. El tipo de semiconductor más utilizado en las células fotovoltaicas es el silicio cristalino. Es relativamente barato, abundante y dura mucho tiempo. De todos los materiales semiconductores, el silicio es también uno de los conductores de electricidad más eficientes.
Cuando los fotones con mucha energía entran en contacto con los semiconductores, pueden desprender electrones. Estos electrones producen una corriente eléctrica que puede utilizarse para obtener energía o almacenarse en una batería.
La mayor parte de la energía producida por los paneles solares se envía a la red eléctrica para ser distribuida a los lugares que necesitan electricidad. Incluso los paneles solares de los tejados privados envían electricidad adicional a la red eléctrica. El almacenamiento en baterías suele ser caro, y vender el exceso de electricidad a las compañías eléctricas es la forma más rentable de producir electricidad solar en este momento.
Energía solar térmica
La tecnología de la energía solar térmica (STE) capta la energía solar y la utiliza para obtener calor. Hay tres categorías diferentes de colectores de energía solar térmica: de baja, media y alta temperatura.
Los colectores de baja temperatura utilizan aire o agua para transferir la energía térmica captada por el sol al lugar que hay que calentar. Pueden presentarse en forma de colectores solares acristalados que calientan el aire para transferirlo a través de un edificio, paredes metálicas o vejigas de agua montadas en el tejado que se calientan con la luz solar. Son los más utilizados para espacios pequeños o para calentar piscinas.
Los colectores de temperatura media funcionan moviendo un producto químico no helado a través de una serie de tubos que recogen la luz solar para calentar el agua y el aire en edificios residenciales y comerciales.
Los colectores de alta temperatura utilizan una serie de espejos parabólicos para convertir la energía solar en calor de alta temperatura que luego puede generar electricidad. Los espejos captan la luz solar y la enfocan en lo que se llama el receptor. A continuación, este sistema calienta los fluidos contenidos y los hace circular para producir vapor. De forma muy parecida a la generación eléctrica convencional, el vapor hace girar una turbina, que crea energía para que un generador produzca la electricidad deseada.
Los espejos que recogen la luz solar deben ser capaces de seguir la trayectoria del sol a lo largo del día para maximizar la eficiencia. Estos grandes sistemas son utilizados principalmente por las empresas de servicios públicos para crear electricidad que se envía a través de la red eléctrica.
La energía solar hoy en día
La tecnología solar ha dado pasos increíbles en las últimas décadas, y se espera que crezca aún más rápido en los próximos años. En casi todo el mundo, la energía solar es la más barata de producir. Y los costes siguen bajando a medida que mejora la tecnología. Se prevé que el coste de un kilovatio-hora de electricidad producida por energía solar sea de medio céntimo en el año 2050. Eso es comparado con la tarifa actual a escala comercial de unos 6 céntimos por kWh.
En 2016, el Departamento de Energía de EE.UU. hizo públicos sus objetivos para SunShot 2030, que incluyen la reducción de los costes de producción de energía solar y el aumento drástico de la cantidad de generación de electricidad solar. Ampliar el acceso a la energía solar y reducir el tiempo que se tarda en crear la infraestructura solar son algunas de las formas en que el Departamento de Energía planea alcanzar estos objetivos.
Ventajas y desventajas
La energía solar es cada vez más asequible, e incluso puede llegar a ser más barata que la energía convencional producida por combustibles fósiles a medida que la tecnología se hace más eficiente. Los incentivos gubernamentales, tanto para los propietarios de viviendas como para las empresas, hacen que sea una tecnología atractiva para invertir.
Aunque la energía solar tiene muchos pros, los contras siguen impidiendo que sea accesible para todos. Por desgracia, no todos los consumidores de electricidad pueden instalar su propio sistema fotovoltaico. Algunas personas no son propietarias del lugar donde viven, o sus casas no reciben suficiente luz solar para que los paneles solares sean eficientes. Y aunque el precio de los paneles solares ha disminuido drásticamente en la última década, los costes iniciales de la instalación de energía solar en el tejado siguen siendo prohibitivos para muchos.
A escala comercial, la producción de energía solar sigue siendo una forma de que las empresas produzcan electricidad sin contribuir a los crecientes niveles de gases de efecto invernadero en la atmósfera. Los paneles solares pueden colocarse junto a los cultivos comerciales para reducir la cantidad de tierra cultivable que inutilizan para la agricultura.
La generación de electricidad solar en sí misma no emite contaminantes; sin embargo, la producción de paneles solares, a menos que funcionen con energía solar, sigue produciendo emisiones. Los paneles solares tampoco son reciclables en la mayor parte del mundo. Al final de su vida útil, la mayoría de los paneles solares se eliminan en vertederos. Este proceso tiene el potencial de liberar sustancias químicas tóxicas en el medio ambiente.
Algunas instalaciones de Europa están liderando el reciclaje de paneles solares y encontrando formas de reutilizar muchos de los materiales originales para nuevos paneles solares. Esto también reduce el impacto medioambiental al disminuir el número de nuevos materiales semiconductores que hay que extraer y procesar. A medida que la energía solar aumente su popularidad y asequibilidad, es muy probable que la demanda de reciclaje de paneles solares aumente.