Los colectores solares son dispositivos que recogen la radiación del Sol y la utilizan para generar calor, ya sea para cocinar alimentos, calentar agua o generar electricidad. Los colectores solares no son nuevos: se han utilizado desde el siglo XVIII como hornos solares y desde el siglo XIX para generar vapor y electricidad.
Tabla de contenidos
Tipos de colectores solares
Un colector solar puede costar miles de millones de dólares para llevar electricidad a ciudades enteras o menos de 100 dólares para llevarlo de acampada. Pero la física que hay detrás de la tecnología es más o menos la misma.
Hornos solares
Antes de la llegada de las células fotovoltaicas (FV) para convertir la energía luminosa del Sol (fotones) directamente en electricidad (voltios), los colectores solares absorbían el calor para cocinar los alimentos. En 1767, el naturalista y físico ginebrino Horace de Saussure creó un horno solar que elevaba la temperatura hasta los 230 grados F (110 grados C). Los hornos solares se siguen utilizando hoy en día en todo el mundo como una forma práctica de cocinar los alimentos sin electricidad ni combustión.
La madera y otros biocombustibles como la turba siguen siendo las principales fuentes de combustible para cocinar para casi la mitad de la población mundial. Sustituir la madera por hornos solares puede ayudar a evitar la deforestación: una sola cocina solar evita que se coseche una tonelada de madera al año, según Solar Cookers International. Cocinar con el calor del sol también reduce las emisiones de carbono de la quema de leña y reduce la contaminación del aire interior.
Calentadores de agua
Los calentadores de agua solares suelen ser pequeños paneles negros montados en el tejado. Los paneles pueden confundirse con los paneles solares fotovoltaicos, pero los hogares suelen necesitar sólo uno o dos paneles para mantener un calentador de agua.
Los colectores solares también pueden configurarse como una serie de tubos colectores negros, que actúan en general de la misma manera: tanto los paneles como los tubos tienen materiales que absorben el calor y lo conducen al suministro de agua. A menudo, como en la foto, el calentador de agua está unido a paneles en el tejado para reducir la pérdida de calor y maximizar la presión del agua. Los calentadores de agua solares también pueden utilizarse para calentar piscinas.
Comercialmente, los calentadores de agua solares existen desde que Clarence Kemp presentó el Climax en 1891. Pronto se hicieron populares, sobre todo en climas soleados como California y Florida, pero la industria se vio paralizada por los incentivos de las compañías eléctricas para que los clientes se pasaran a los calentadores de agua de gas y eléctricos.
La reintroducción de los calentadores de agua solares puede combatir el cambio climático. Según la zona climática, se calcula que los calentadores de agua solares pueden satisfacer más del 80% de la demanda anual de agua caliente de una región y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes del calentamiento del agua en más del 90%.
Generación de electricidad residencial
Los colectores a pequeña escala disponibles a escala residencial incluyen colectores solares parabólicos que tienen la forma de una gran antena parabólica pero contienen espejos, no antenas. Generan electricidad dirigiendo la luz solar hacia un motor Stirling. A diferencia de un motor de combustión interna o de una central térmica como una central nuclear o de combustibles fósiles, un motor Stirling no emite gases de efecto invernadero ni libera vapor, por lo que pierde poca agua al producir electricidad. Y con pocas piezas móviles y sin emisiones, son seguros de usar en un patio trasero o en un tejado.
Además del beneficio directo de la reducción de emisiones, los recursos energéticos distribuidos, como los colectores solares locales, pueden ayudar a reducir los costes totales del sistema de generación y distribución de electricidad. Como los colectores solares están cerca de la fuente de la demanda de electricidad, el coste de transmisión para llevar la electricidad a los clientes es mínimo o nulo. Los propietarios de viviendas pueden disfrutar de independencia energética, almacenar su propia electricidad para mantener las luces encendidas incluso durante los apagones, y reducir la necesidad de que las empresas de servicios públicos construyan nuevas líneas de transmisión para traer la energía desde centrales eléctricas lejanas.
¿Qué son los recursos energéticos distribuidos?
Los recursos energéticos distribuidos (DER) están descentralizados, suelen ser de menor escala, se controlan localmente y están más cerca de los clientes que las centrales eléctricas convencionales. Los DER incluyen la energía solar residencial y comunitaria, la pequeña generación hidroeléctrica, la biomasa y la energía geotérmica.
Colectores solares a escala comercial
En su escala más grande, los colectores solares se utilizan en plantas de energía solar concentrada (CSP) para producir cientos de megavatios de electricidad. Utilizan un gran conjunto de espejos para dirigir la luz solar a una torre central que contiene colectores solares, generando así cantidades masivas de calor. El calor produce vapor para accionar una turbina y crear electricidad. En un circuito cerrado, casi toda el agua utilizada para producir el vapor se enfría, se recupera y se reutiliza.
Los proyectos a gran escala, como el complejo del Sistema de Generación Eléctrica Solar Ivanpah en el desierto de Mojave, han tenido un éxito desigual, y el desarrollo de nuevos proyectos en Estados Unidos se ha secado. Durante los apagones de California en 2020, el complejo Ivanpah no pudo funcionar a plena capacidad. Y aunque las centrales termosolares prometen proporcionar electricidad limpia y renovable cuando funcionan a pleno rendimiento, Ivanpah sigue necesitando la quema de gas natural para entrar en funcionamiento cada mañana. En todo el mundo, los proyectos de CSP han sido pocos y poco frecuentes.
Un recurso sin explotar
El Sol es el origen de casi toda la vida en la Tierra, pero en proporción sigue siendo el recurso natural menos desarrollado que podemos utilizar para alimentar la civilización moderna. En comparación con los paneles solares fotovoltaicos, los colectores solares son formas relativamente baratas y de baja tecnología de aprovechar esa energía. Cualquiera que haya prendido fuego a algo simplemente con el uso de la luz solar y una lupa sabe del poder que encierra ese recurso sin explotar.
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