¿Qué es la energía solar y cómo funciona la energía solar?

Imagine un lugar donde todo, desde automóviles hasta hogares e industrias, funcione con energía solar. Donde el aire es puro. La energía no cuesta nada. La escasez de energía es historia. El hombre finalmente está en paz con el medio ambiente. Con peligrosos niveles de contaminación en aumento, el agotamiento de los recursos naturales y los precios del combustible fuera de control, el mundo está mirando hacia los cielos en busca de una solución.

La respuesta está en aprovechar la energía ilimitada, limpia y ecológica del sol. El sol es la clave para la existencia de vida en la tierra. Ha estado allí durante miles de millones de años y dispara continuamente su energía solar en nuestra dirección. El sol continúa calentando nuestro planeta y necesitamos encontrar formas más eficientes de aprovechar su energía a su máximo potencial.

El sol es absolutamente estimulante cuando pensamos en él. La luz que se origina en el sol viaja millones de millas a través del espacio a través de la atmósfera para llegar a nosotros. Proporciona calor, luz visual y la energía que necesita la vida vegetal en la tierra. Imagínese si este vasto recurso pudiera aprovecharse y utilizarse de una manera útil. Esto es exactamente lo que pretende hacer la energía solar.

La energía solar se obtiene aprovechando la energía del sol y convirtiéndola en electricidad utilizando tecnologías de energía solar como paneles solares o energía concentrada. La energía solar es la forma de energía más renovable que existe en la actualidad. La energía solar se clasifica como fuente de energía renovable, ya que es eterna en una escala de tiempo humana. No produce emisiones nocivas y, lo que es más importante, es totalmente gratuito. Por el contrario, los combustibles fósiles como el petróleo, el gas y el carbón son recursos energéticos no renovables, ya que su suministro es limitado. En pocas palabras, algún día nos quedaremos sin combustibles fósiles.

¿Cómo funciona la energía solar?

Los rayos del sol contienen grandes cantidades de energía. Naturalmente, cuando los rayos del sol golpean un objeto, la energía se convierte inmediatamente en calor. Piensa en el calor que percibes cuando te acuestas al sol. Sin embargo, cuando los rayos del sol golpean ciertos materiales especialmente diseñados, se convierte en corriente eléctrica, que puede aprovecharse para generar electricidad. Estos dispositivos especialmente diseñados capaces de convertir la energía del sol en electricidad se denominan paneles solares o paneles fotovoltaicos.

Un panel solar se compone de múltiples células solares o células fotovoltaicas, que son las principales responsables de convertir la energía del sol en electricidad. La fotovoltaica es el proceso científico mediante el cual la energía solar se convierte en electricidad. Cada panel solar o panel fotovoltaico viene con un número determinado de celdas de silicio. Estas células reaccionan con los fotones existentes en los rayos solares para generar corriente continua (DC).

Luego, la corriente continua se canaliza a una inversión donde se convierte en corriente alterna (CA). La corriente alterna se transmite a la red de distribución de su hogar u oficina y ahora puede alimentar los electrodomésticos de su hogar u oficina. Cuando produce más electricidad de la que necesita, el excedente se devuelve a la red eléctrica nacional, lo que puede generarle algo de dinero.

Los 2 métodos más populares para recolectar energía solar

Existen pocos métodos para convertir la energía del sol en electricidad, pero los más comunes son los paneles solares y los sistemas solares térmicos. Veamos ambos en detalle.

  1. Sistemas solares térmicos

Los sistemas solares térmicos se aplican principalmente a edificios residenciales donde existe una mayor necesidad de reducir las facturas mensuales de energía. Sin embargo, esta tecnología también se puede utilizar en edificios comerciales. La idea detrás de los sistemas térmicos solares es aprovechar la energía del sol, convertirla en calor y canalizarla hacia el sistema de calefacción de su hogar o negocio como agua caliente o calefacción de espacios. Aquí se puede aplicar una amplia variedad de enfoques, incluidos los sistemas activos y pasivos.

Un ejemplo típico de un sistema activo es el calentador de agua solar. Los calentadores de agua solares vienen en una amplia gama de diseños e incluyen un calentador de inmersión de colector y un tanque de almacenamiento. El colector solar suele ser de color negro para absorber la máxima energía del sol. El colector contiene un líquido de transferencia, que normalmente es una mezcla de agua y glicol, comúnmente conocido como anticongelante. Esta combinación ayuda a prevenir la congelación del agua durante el invierno.

El agua calentada en el colector luego se canaliza a un intercambiador de calor situado en el tanque de almacenamiento de su hogar. El calor procedente del intercambiador calentará el agua contenida en el acumulador. Después de que el líquido emite su calor, se permite que el agua fluya de regreso al colector para calentarse más. La función del controlador es asegurarse de que el líquido circule hacia el colector cuando haya suficiente calor disponible.

Los sistemas pasivos implican diseños de ingeniería innovadores que culminan en un edificio que almacena y utiliza automáticamente la energía solar. Un ejemplo típico de sistema pasivo utilizado para generar energía solar es el invernadero. Un invernadero recolecta energía solar en un día soleado y la usa para mantener su casa caliente durante la noche.

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¿Cómo funciona el principio de invernadero?

Los rayos del sol quedan atrapados por la acción de invernadero de las áreas de vidrio estratégicamente citadas (orientadas al norte) que están completamente expuestas al sol. La eficiencia de todo el proceso depende de la orientación de la ventana, los marcos, las persianas y el tipo de acristalamiento. El calor atrapado es luego absorbido y almacenado por materiales de alta temperatura en la casa. El calor se libera durante la noche para compensar el calor perdido con el fin de mantener la temperatura requerida en la casa.

La calefacción solar pasiva se utiliza junto con el sombreado pasivo, lo que permite la máxima absorción de energía solar durante el invierno y mitiga el sobrecalentamiento durante el verano. Este equilibrio térmico se logra citando correctamente las áreas del vidrio (orientación norte), incluidos los voladizos de alero diseñados correctamente. El calor reirradiado circula bien hacia donde se necesita a través de un diseño de flujo de aire efectivo y convección.

La forma más efectiva de circulación de calor es la re-radiación directa. Sin embargo, el calor también se conduce a través de los materiales de construcción y circula por el movimiento del aire. El diseño del piso también debe tenerse en cuenta cuando se busca aplicar el principio de invernadero. Las habitaciones más esenciales, como las salas de estar, deben diseñarse orientadas al norte para garantizar que obtengan el mejor acceso solar de invierno.

La pérdida de calor se reduce sustancialmente con los tratamientos de ventana correctos y un ático, paredes y piso elevado impecablemente aislados. El sistema de almacenamiento térmico también debe estar debidamente aislado para lograr altos niveles de efectividad.

Las ventanas y puertas de calidad, las esclusas de aire, los detalles de construcción herméticos y el sellado contra corrientes de aire reducen sustancialmente la infiltración de aire. La forma general de la casa y la disposición de las habitaciones debe diseñarse adecuadamente para reducir la pérdida de calor, que ocurre en todas las partes del edificio, pero rápidamente a través del techo. En climas fríos, es más eficiente tener formas compactas que reduzcan sustancialmente el área del techo y las paredes externas. Cuando el clima se vuelve cálido, más pared externa es esencial para permitir una increíble ventilación cruzada.

  1. Energía solar fotovoltaica o paneles solares

La energía fotovoltaica implica la conversión directa de los rayos solares en electricidad a nivel atómico. Los materiales específicos manifiestan una característica llamada efecto fotoeléctrico que los activa para absorber los fotones contenidos en los rayos del sol y emitir electrones. Estos electrones libres se capturan más tarde, lo que da como resultado una corriente eléctrica que se puede utilizar como electricidad.

¿Cómo funciona la energía solar fotovoltaica?

Las celdas fotovoltaicas o celdas solares están hechas de un material semiconductor conocido como silicio. Todo comienza con una fina oblea semiconductora contenida en las células solares. La oblea semiconductora se trata cuidadosamente para crear un campo eléctrico; campo positivo en un lado y campo negativo en el otro. Cuando los rayos del sol golpean la celda solar, los electrones se desprenden de los átomos en el material semiconductor. Un circuito eléctrico se forma cuando los conductores eléctricos están atados a los lados positivo y negativo, lo que permite que los electrones se aprovechen como corriente eléctrica (electricidad). Esta electricidad se puede utilizar para alimentar hogares o negocios.

Cuando un número determinado de células solares se conectan eléctricamente entre sí y se instalan en una estructura o marco de soporte, se denomina módulo fotovoltaico. Los módulos están especialmente desarrollados para proporcionar electricidad a un voltaje predeterminado, como el sistema común de 12 voltios. La fuerza del voltaje producido depende de la intensidad de los rayos solares que golpean la superficie de la celda solar.

Se pueden unir numerosos módulos para formar una matriz. Generalmente, si el área de la matriz es más grande, se generará más energía eléctrica. Las células fotovoltaicas producen corriente continua (CC). La corriente continua se transmite a un convertidor que la convierte en corriente alterna (CA) que puede alimentar los electrodomésticos y la oficina.

Crédito de la imagen: pixabay

Author: poweb

Diseñador web, siempre he querido poner mi granito de arena para la conservación del planeta. Lo intento con esta web y algunas otras.

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