La energía solar

La energía solar es la energía que llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética procedente del Sol, donde es generada por un proceso de fusión nuclear en virtud del cual cada segundo se funden millones de toneladas de hidrógeno para formar helio. En la formación de helio hay una pérdida de masa, que se transforma en energía según la famosa ecuación de Einstein E = mc2.

La energía solar absorbida por la Tierra durante un año es 10 veces más grande que el total de fuentes fósiles, incluyendo las fuentes no descubiertas, no explotadas y las no recuperables. Sólo con aprovechar una mínima parte de los más de tres millones y medio de kilovatios-hora anuales que llegan a nuestro planeta del Sol se podría prescindir de las actuales fuentes energéticas.

Su aprovechamiento presenta algunos problemas, ya que es una energía difusa que generalmente hay que concentrar (se necesitan grandes superficies de colectores para acumular cantidades útiles de energía) y que se recibe de forma irregular (la intensidad del sol varía a lo largo del día; por la noche no brilla), por que exige resolver el problema de su almacenamiento o disponer de otra energía tradicional de reserva.

Actualmente, la investigación se centra en las siguientes líneas:
  • Aprovechamiento directo a través de procesos térmicos mediante colectores e instalaciones de climatización.

  • Conversión de energía solar en electricidad a través de conversión térmica a media y a alta temperatura y conversión fotovoltaica, especialmente con una concentración previa.

  • Gradientes térmivos marinos.
Las aplicaciones directas pueden realizarse, sin embargo, con rendimientos del 60%; en la conversión en energía eléctrica no es fácil superar el 20%.

Centrales solares

Una vez visto que es factible producir electricidad a partir de la energía solar, el siguiente paso es la producción a una escala adecuada. Por el momento, los sistemas más desarrollados son los métodos indirectos por conversión térmica, que consiste en utilizar éste para accionar una turbina y ésta a su vez para accionar un generador. Actualmente los países industrializados están dedicando atención a las centrales de mediana potencia (500 kW), sobre todo con vistas a la construcción de centrales de potencia superior a varios megavatios. En varias zonas del mundo se han instalado plantas de uno u otro tipo. Como es lógico, han influido de forma definitiva en la elección de los lugares las características climatológicas y los niveles de insolación.

El tipo más frecuente es la central electrosolar o torre solar. Ésta está formada por un campo de espejos orientables (heliostatos) que concentran la radiación sobre una caldera situada en lo alto de la torre en cuestión. Las temperaturas alcanzadas dependen de la superficie y del número de espejos instalados. En los modelos más desarrollados, los espejos comunican cerca del 70% de la energía que reciben a la caldera de vapor. Posteriormente, un 30% de la energía llegada a la caldera por este procedimiento se transforma en electricidad, tal como ocurre en una central térmica.

Sin embargo, para producir electricidad en cantidades apreciables, los hornos solares requieren grandes espejos que ocupan superficies muy extensas y tienen un costo muy elevado. Por ejemplo, de 30 a 50 kilómetros cuadraros de colectores solares se necesitarían para generar la cantidad de electricidad producida por una sola central eléctrica de 1.000 MW y esto sólo ocurriría mientras estuvieran recibiendo la irradiación solar más fuerte.

Una de las mayores centrales solares del mundo está situada en Estados Unidos, en el desierto de Mojave, al sur de California. Posee unos doscientos espejos en forma de mariposa, con alas de seis metros de altura, que se extienden sobre 40 hectáreas; tiene una potencia máxima de 10 MW., generados por una turbina impulsada por vapor a unos quinientos grados.

Otro tipo de central solar es la central de convección ascensional. Está formada por un tubo vertical de más de 100 m de altura alrededor del cual se extiende una enorme capa de material transparente de varias hectáreas de extensión. Esta capa es atravesada por la radiación solar, que calienta el terreno, pero impide que escape la radiación infrarroja que proviene del suelo, por este efecto asciende por el tubo impulsando un molino de viento. Esta corriente ascensional se ve reforzada por el efecto de chimenea. Se ha calculado que para una central de convección ascensional de 1 MW., se necesitaría una torre de 90 m de altura y una capa de 20 km de diámetro.