Energía solar
La mayoría de nosotros no pensamos mucho en el origen de nuestra electricidad, sólo en que está disponible y es abundante. La electricidad generada quemando combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural, emite dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno y óxidos de azufre, gases que, según los científicos, contribuyen al cambio climático. La energía solar térmica (calor) es una alternativa libre de carbono y renovable a la energía que generamos con combustibles fósiles como el carbón y el gas. Tampoco es cosa del futuro. Entre 1984 y 1991, Estados Unidos construyó nueve centrales de este tipo en el desierto californiano de Mojave, y hoy siguen proporcionando una capacidad combinada de 354 megavatios anuales, energía utilizada en 500.000 hogares californianos [fuente: Hutchinson]. Una energía fiable. En 2008, cuando seis días de máxima demanda colapsaron la red eléctrica y provocaron cortes de electricidad en California, esas centrales termosolares siguieron produciendo al 110% de su capacidad [fuente: Kanellos].
¿Se pregunta dónde ha estado la tecnología desde entonces? En los años 90, cuando bajaron los precios del gas natural, también lo hizo el interés por la energía termosolar. Hoy, sin embargo, la tecnología está a punto de resurgir. Los Laboratorios Nacionales de Energías Renovables de Estados Unidos calculan que la energía termosolar podría proporcionar cientos de gigavatios de electricidad, equivalentes a más del 10% de la demanda de Estados Unidos [fuente: LaMonica].
¿Cómo produce energía térmica la energía solar?
La energía térmica (también llamada energía calorífica) se produce cuando un aumento de la temperatura hace que los átomos y las moléculas se muevan más deprisa y choquen entre sí. La energía que procede de la temperatura de la sustancia calentada se denomina energía térmica.
¿Cómo se utiliza la energía solar térmica?
La energía solar térmica puede utilizarse para calefacción, aire acondicionado, agua caliente, calor de procesos industriales, secado, destilación y desalinización, y energía eléctrica.
¿Cómo funciona la energía solar térmica para los niños?
Calefacción solar
Suele colocarse en el tejado de un edificio. La placa absorbe la luz solar y la utiliza para calentar el aire o el agua que circula por las tuberías situadas detrás de ella. A continuación, el aire o el agua pasan por el sistema de calefacción o fontanería del edificio. También puede almacenarse en un depósito para su uso posterior.
Paneles solares térmicos
La forma más barata de almacenar energía solar durante muchas horas, como las cinco a siete horas de máxima demanda vespertina que se dan ahora en más lugares del mundo, es el almacenamiento de energía térmica. A medida que ha aumentado la adopción de la energía solar fotovoltaica -que cubre las horas de luz diurna-, el pico de demanda suele producirse ahora por la tarde. El almacenamiento de energía es clave para un mundo impulsado por las energías renovables. Como forma térmica de la energía solar, la energía solar concentrada (CSP) es ideal para el almacenamiento térmico de la energía solar.
Hay varias formas en que las distintas tecnologías de CSP reciben el fluido calentado para almacenar la energía térmica del sol, pero una vez listo para almacenar, un enorme tanque de metal -como el de la foto de arriba- almacena el líquido caliente, ya sea en sales fundidas (a unos 565°C) para la CSP de torre de energía o en un fluido de transferencia de calor (a unos 400°C) para la CSP de canal parabólico. (Véase Cómo funciona la CSP: torre de energía, colector, Fresnel o disco)
Piense en este tanque de almacenamiento de energía solar potencial como en una pila de carbón fuera de una vieja central de carbón, o como en una caverna subterránea llena de gas natural a la espera de ser quemado en la superficie en una central eléctrica cercana.
Cómo funciona la energía solar térmica
Existen dos métodos fundamentales para aprovechar la energía del sol: generar electricidad directamente mediante paneles solares fotovoltaicos (FV) o generar calor mediante tecnologías solares térmicas. Aunque los dos tipos de energía solar son similares, difieren en sus costes, beneficios y aplicaciones.
La energía solar térmica engloba cualquier tecnología que aprovecha la luz solar y la convierte en calor. Ese calor se puede utilizar para tres fines principales: convertirlo en electricidad, calentar agua para su uso en el hogar o la empresa, o calentar espacios dentro de su casa. Cada una de estas opciones requiere tecnologías distintas, pero todas aprovechan la energía del sol para compensar parte de sus necesidades energéticas.
La energía solar térmica se diferencia de la energía solar fotovoltaica en que las tecnologías solares térmicas utilizan el calor del sol para producir energía, mientras que la energía solar fotovoltaica aprovecha el “efecto fotovoltaico” de algunos semiconductores como el silicio para producir un flujo de electricidad directamente de los rayos del sol.
Energía solar por concentración
La Administración de Información Energética de Estados Unidos clasifica los colectores solares térmicos en colectores de baja, media y alta temperatura. Los de baja temperatura suelen ser planos y se utilizan para calentar piscinas o aire de ventilación. Los colectores de media temperatura también suelen ser placas planas, pero se utilizan para calentar agua o aire para uso residencial y comercial.
Los colectores de alta temperatura concentran la luz solar mediante espejos o lentes y suelen utilizarse para satisfacer necesidades de calor de hasta 300 grados C / 20 bares de presión en industrias y para la producción de energía eléctrica. Hay dos categorías: la energía solar térmica concentrada (CST), para satisfacer las necesidades de calor de las industrias, y la energía solar concentrada (CSP), cuando el calor recogido se utiliza para generar energía eléctrica. La CST y la ESTC no son sustituibles en cuanto a su aplicación.
Las mayores instalaciones se encuentran en el desierto americano de Mojave, en California y Nevada. Estas centrales emplean diversas tecnologías. Los mayores ejemplos son la central solar de Ouarzazate, en Marruecos (510 MW), la central solar de Ivanpah (377 MW), la instalación de Solar Energy Generating Systems (354 MW) y Crescent Dunes (110 MW). España es el otro gran promotor de centrales termosolares. Los mayores ejemplos son la central solar Solnova (150 MW), la central solar Andasol (150 MW) y la central solar Extresol (100 MW).
