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Energía solar

La energía solar es la que se obtiene mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el sol, a esto se le conoce como radiación solar.
La radiación solar que llega a la Tierra puede aprovecharse por medio del calor que produce a través de la absorción de la radiación, por ejemplo en dispositivos ópticos o de otro tipo. La radiación solar es una de las llamadas energías renovables, particularmente del grupo no contaminante, conocido como energía limpia o energía verde.

La potencia de la radiación varía según el momento del día, las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. Se puede asumir que en buenas condiciones de irradiación el valor es de aproximadamente 1000 watts por m2 en la superficie terrestre. A esta potencia se la conoce como irradiancia.

La radiación es aprovechable en sus componentes directa que es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias, y la difusa que es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas las direcciones.

La irradiancia directa normal (o perpendicular a los rayos solares) fuera de la atmósfera, recibe el nombre de constante solar y tiene un valor medio de 1354 watts/m2 (que corresponde a un valor máximo en el perihelio1 de 1395 watts/m2 y un valor mínimo en el afelio2 de 1308 watts/m2).

Según informes de Greenpeace, si se llevaran a cabo las inversiones necesarias en granjas solares e instalaciones domésticas, la energía solar fotovoltaica podría suministrar electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030.

La Tierra recibe 174 petavatios de radiación solar entrante (insolación) desde la capa más alta de la atmósfera. Aproximadamente el 30% es reflejada de vuelta al espacio mientras que el resto es absorbida por las nubes, los océanos y las masas terrestres. El espectro electromagnético de la luz solar en la superficie terrestre está ocupado principalmente por luz visible y rangos de infrarrojos con una pequeña parte de radiación ultravioleta.

La radiación absorbida por los océanos, las nubes y las masas de tierra incrementan la temperatura de éstas. El aire calentado contiene agua evaporada que asciende de los océanos, y también en parte de los continentes, causando circulación atmosférica o convección. Cuando el aire asciende a las capas altas, donde la temperatura es baja, va disminuyendo su temperatura hasta que el vapor de agua se condensa formando nubes. El calor latente de la condensación del agua amplifica la convección, produciendo fenómenos como el viento, borrascas y anticiclones. La energía solar absorbida por los océanos y masas terrestres mantiene la superficie a 14 °C. Para la fotosíntesis de las plantas verdes la energía solar se convierte en energía química, que produce alimento, madera y biomasa, de la cual derivan también los combustibles fósiles.

Se estima que la energía total que absorben la atmósfera, los océanos y los continentes puede ser de 3.850.000 exajules por año. En 2002, esta energía en un segundo equivalía al consumo global mundial de energía durante un año. La fotosíntesis captura aproximadamente 3.000 ejem. por año en biomasa, lo que representa solo el 0,08% de la energía recibida por la Tierra. La cantidad de energía solar recibida anual es tan vasta que equivale aproximadamente al doble de toda la energía producida jamás por otras fuentes de energía no renovable como son el petróleo, el carbón, el uranio y el gas natural.

Tecnología y usos de la energía solar

Energía solar pasiva:
Aprovecha el calor del sol sin necesidad de mecanismos o sistemas mecánicos.

Energía solar activa: para uso de baja temperatura (entre 35 °C y 60 °C, se utiliza en casas), de media temperatura, alcanza los 300 °C, y de alta temperatura, llega a alcanzar los 2000 °C. Ésta última, se consigue al incidir los rayos solares en espejos, que van dirigidos a un reflector, que lleva a los rayos a un punto concreto. También puede ser por Centrales de Torre y por Espejos Parabólicos.

Existen diferentes formas de aprovechar la energía generada por la irradiación solar sobre la tierra y son la siguientes:

Energía solar térmica: Es usada para producir agua caliente de baja temperatura para uso sanitario y calefacción.
Energía solar fotovoltaica: Es usada para producir electricidad mediante placas de semiconductores que se alteran con la radiación solar.
Energía solar termoeléctrica: Es usada para producir electricidad con un ciclo termodinámico convencional a partir de un fluido calentado a alta temperatura (aceite térmico).
Energía solar híbrida: Combina la energía solar con otra energía. Según la energía con la que se combine es una hibridación:

  • Renovable: biomasa, energía eólica.
  • Fósil. (hidrocarburos)

Energía eólico solar: Funciona con el aire calentado por el sol, que sube por una chimenea donde están los generadores.

MAPA DE RADIACIÓN SOLAR SOBRE LA TIERRA

Energía solar

La instalación de centrales de energía solar en la zonas marcadas en el mapa podría proveer algo más que la energía actualmente consumida en el mundo (asumiendo una eficiencia de conversión energética del 8%), incluyendo la proveniente de calor, energía eléctrica, combustibles fósiles, etcétera. Los colores indican la radiación solar promedio entre 1991 y 1993 (tres años, calculada sobre la base de 24 horas por día y considerando la nubosidad observada mediante satélites).