¿Qué es la Energía Solar? ¿Cuáles son sus principales formas de uso?

La energía solar está conquistando el interés del sector energético, tanto por su potencial productivo como por sus reducidas emisiones de carbono, posicionándose en tercer lugar de las energías renovables más utilizadas en el mundo [1]. Debido al incremento de demanda energética, que será sostenido en las próximas décadas [2], la energía solar será un gran aliado para obtener electricidad de manera ecológica. Además de esto, tiene un gran potencial energético que puede ser aprovechado sin costos al medioambiente por su operación [3]. En esta nota revisaremos brevemente en qué consiste y sus dos principales formas de uso: Termosolar y Fotovoltaica.

La energía solar es la utilización de la radiación solar como fuente energética, la cual se puede usar directa o indirectamente, para producir electricidad o calor. La forma más extendida por popularidad es el panel solar, que utiliza el principio fotovoltaico para transformar la luz del sol directamente en electricidad [2]. A diferencia de la mayor parte de los métodos para generar electricidad este principio no se basa en la inducción electromagnética sino en la excitación de los electrones. El panel, hecho generalmente de un material en base a silicio, absorbe la energía solar y sus electrones se desplazan. Esta es la electricidad, en forma de corriente continua, que utilizamos [2]. Y a pesar de resultar convenientes en instalación y uso [3], sigue habiendo desafíos a resolver para aumentar el crecimiento de su uso. Uno de los más importantes es su eficiencia de conversión de energía solar a eléctrica, que de mejorarse, muchos proyectos ahora imposibles podrían convertirse en viables [4].

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Por otro lado, tenemos el sistema termosolar que se utiliza tanto para generar calor como electricidad. En estos sistemas se absorbe la luz del sol como energía calórica y se conduce a un fluido (que puede ser agua, aceite o sal fundida) [5][6]. Desde este, se puede utilizar el principio de inducción electromagnética y convertir el fluido en un vapor a presión para mover una turbina [2] o se puede utilizar el calor almacenado para distintos fines. Estos sistemas, que pueden ser con concentradores de luz o no, suelen ser más eficientes que su contrapartida fotovoltaica [2][3]. También es posible cambiar el tipo de fluido, el uso de bombas o almacenadores de calor [5], lo que le da flexibilidad al sistema para diferentes contextos. A pesar de esto, no está exento de desafíos que dificultan su implementación: Los sistemas de respaldo son difíciles de implementar, los tanques de almacenamiento de esta energía son aún muy poco eficientes y prácticos, elevados costos de inversión, entre otros problemas [3], hacen que su implementación sea más compleja que la de los paneles fotovoltaicos.

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Esta prometedora tecnología, que está encaminada en la vía del desarrollo tecnológico sostenido, puede que haya sido una de las grandes aplicaciones de nuestros conocimiento científicos del siglo pasado. Y aunque los procesos termosolares aún no están instalados a nivel mayoritario [7] y los paneles solares no están extendidos en todo el mundo [2], las grandes inversiones que se han dedicado al tema han permitido explorar nuevas áreas dentro de la industria. Nuevos procesos como aprovechar los paneles solares como método de enfriamiento pasivo (gracias a que parte de la luz que absorben no se transforma en calor) [8] nos dan un renovado empuje de desarrollo sostenible para este siglo.

Referencias

1. Ritchie, H., & Roser, M. (2020). Energy. Our World in Data. - "Renewable Energy". Published online at OurWorldInData.org. Retrieved from: https://ourworldindata.org/renewable-energy [Online Resource]

2. Kannan, N., & Vakeesan, D. (2016). Solar energy for future world:-A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 62, 1092-1105.

3. Kumar, K. R., Chaitanya, N. K., & Kumar, N. S. (2020). Solar Thermal Energy Technologies and its Applications for Process Heating and Power Generation–A Review. Journal of Cleaner Production, 125296.

4. Al-Shahri, O. A., Ismail, F. B., Hannan, M. A., Lip, M. H., Al-Shetwi, A. Q., Begum, R. A., ... & Soujeri, E. (2020). Solar photovoltaic energy optimization methods, challenges and issues: A comprehensive review. Journal of Cleaner Production, 125465.

5. Herez, A., Ramadan, M., Abdulhay, B., & Khaled, M. (2016, July). Short review on solar energy systems. In AIP Conference Proceedings (Vol. 1758, No. 1, p. 030041). AIP Publishing LLC.

6. Pu, W., Yang, N., Yue, C., Bai, S., & Chen, Y. (2019). Simulation on direct contact heat transfer in gas-molten salt bubble column for high temperature solar thermal storage. International Communications in Heat and Mass Transfer, 104, 51-59.

7. Adelakun, N. O., & Olanipekun, B. A. (2019). A Review Of Solar Energy. Journal of Multidisciplinary Engineering Science and Technology (JMEST) Vol, 6.

8. Ahmed, S., Li, Z., Javed, M. S., & Ma, T. (2021). A review on the integration of radiative cooling and solar energy harvesting. Materials Today Energy, 100776.