Hace poco hablamos en Xataka Ciencia sobre energías renovables y no renovables. Hoy profundizaremos un poco más en la energía solar, veremos sus ventajas e inconvenientes y analizaremos los dos grupos de tecnologías que existen.
Hablamos de energía solar como la captación de la radiación solar para transformar energía solar en calor (térmica), o para generar electricidad (fotovoltaica). Esta energía necesita pasar por un proceso de transformación, ya que no se puede aprovechar directamente. Dentro de la energía solar existen dos grupos de tecnologías:
Solar térmica
El sol se emplea para calentar un fluido que posteriormente alimenta algún sistema de generación convencional. Por ejemplo, un ciclo de vapor para mover una turbina que genere electricidad. Para concentrar la luz solar en un punto existen diferentes métodos:
Concentrador parabólicos: Cuenta con un arreglo de espejos en forma de cilindro parabólico. En el foco se coloca un conducto por donde pasa el fluido.
Concentrador discoidal: Toda la energía solar se concentra en un punto.
Concentrador de torre: Mediante un conjunto de espejos se forma una estructura (heliostato) reflectante rectangular, que se utiliza para “apuntar” hacia una torre la radiación solar. Utilizando varios heliostatos conseguimos alcanzar una temperatura muy elevada.
Tras aumentar la temperatura del fluido en cuestión, se introduce en una caldera, donde se calienta agua. Al aumentar el agua su temperatura, ésta se convierte en vapor, que se utiliza para hacer mover una turbina.
Una turbina es una máquina en la que una corriente de agua, vapor o gas, hace girar que un rodete de paletas o álabes. Para convertir esta energía mecánica del rotor en energía eléctrica, se hace uso de un generador eléctrico, que a partir de la Ley de Faraday, genera una fuerza electromotriz (F.E.M.)
Solar fotovoltaica
Se convierte directamente la energía solar en electricidad a través de células solares. Estas células son capaces de convertir los fotones procedentes del Sol gracias al efecto fotovoltaico. De forma sencilla, los fotones de la luz solar inciden sobre la célula solar, y son absorvidos por el material semiconductor, por ejemplo el silicio. Los electrones salen despedidos de sus respectivos átomos recorriendo el semiconductor, y produciendo corriente eléctrica.
Para ver las ventajas y desventajas de la energía solar, comparémosla con otra energía renovable de uso extendido: la energía eólica. Actualmente la energía solar posee un coste de unos $0.12 kWh en comparación con los $0.09 que presenta la energía eólica. En cuanto a su rendimiento, las dos presentan cifras en torno a los 25-40%, aunque depende de qué tipo de tecnología utilicemos en cada caso. Los costes de inversión en la energía varían entre $2M y $5M por MW instalado mientras que en la energía eólica oscilan entre $2M y $3M. Como gran desventaja de la energía solar podemos señalar que las plantas solares ocupan enormes áreas de terreno, aunque pueden localizarse en terrenos deshabitados como desiertos o zonas deshabitadas. Además, la localización de la planta solar no es arbitraria. Debe colocarse en zonas de alta irradiancia solar y constante. Normalmente entre las latitudes de 40º Norte y 40º Sur.
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Comentarios
Buena diferenciación entre las dos maneras de aprovechar la energía solar. La primera es ampliamente utilizada, muy útil en sistemas de calefacción de agua caliente: no es lo mismo elevar la temperatura del agua desde 10ºC a 50ºC que desde 25ºC o 35ºC.
La segunda opción se ha visto penalizada últimamente con el cambio de regulación en España y ha perdido el atractivo inversor que tenía hace unos años. Hay que mencionar que el proceso de fabricación de las células fotovoltáicas es muy contaminante, habría que investigar sobre este tema.
En España tenemos muchas y muy buenas horas de Sol, habría que aprovecharlo mejor usando estas tecnologías, subvencionándolas y llevándolas a la regulación de nueva construcción con más entusiasmo y optimismo. Habría que darle un empujón como se hizo en los 40, 50 y 60 con la hidroeléctrica, en los 90 y sobretodo 00 con la eólica.
ya, y por eso pagamos la luz al precio que la pagamos, precisamente por esas subvenciones que damos. Porque al final, hay que pagarlas. Solo hay que ver lo que genera la energía solar, con las subvenciones que recibe. Exageradisimas, se pagaban antes del cambio a 5,5veces el precio del kw en el mercado durante 25 años, y luego a 4,5. Claro, así, también "invierto", si es que a eso se le llama invertir.
Las subvenciones, que se devuelvan integramente, aunque sea a interes 0%
¿Subvención? Ah, te refieres a cuando los españoles pagamos algo con nuestros impuesto, el mérito se lo pone el gobierno, y muchos se creen que es "gratis" ;-)
quizá tengas razón. puede que "las subvenciones" que mencionas no estén muy bien aplicadas. mejor ventajas fiscales. lo que no puede ser tampoco es que mi tejado fotovoltáico sea considerado una central energética con sus impuestos como una empresa.
ni tanto ni tan poco, pero España ha pasado de regalar el dinero (cheque 400€, subvenciones para todo) a robar directamente. es lo que tiene la crisis :(
¿Los datos de la solar fotovoltaica tiene en cuenta a la tinta fotovoltaica?
Para los que no sabemos, aquí podemos ver por donde pasan “las latitudes de 40º Norte y 40º Sur”: http://johnstodderinexile.files.wordpress.com/2006/10/world-latitudes.jpg
Actualmente, para que la energía solar tenga futuro económicamente hay que invertir en I+D para conseguir mayor eficiencia. Hasta ahora no se ha hecho, porque con las ayudas que se daban no era necesario buscar la eficiencia puesto que ya eran reentables.
Con todo y con ello, a falta de un gran giro de tuerca hacia la energía solar, sigo pensando que no es buena opción como sistema de generación de energía eléctrica de base para el sistema eléctrico. Las veo más como una fuente de energía limpia para situar cerca de los puntos de consumo, como podría ser en la fachada de un edificio para disminuir la demanda energética del mismo. Esto creo que ya lo comenté en algun otro artículo.
Un saludo
Perdonad! edito el comentario que soy muy despistado :-p En el artículo pone que las placas solares pueden localizarse en terrenos deshabitados como desiertos. Totalmente cierto, pero también hay que tener en cuenta otro factor, la el rendimiento de las placas solares baja considerablemente con el aumento de temperatura. No recuerdo los valores esactos, pero el margen óptimo de funcionamiento de las placas creo que está entre unos 15ºC y 30ºC (si alguien conoce los datos exactos... que me corrija)
-- editado por última vez a las 16:27
lo mas recomendado es a unos 25ºC, si aumenta la temperatura la eficiencia varía en aprox: -2.3 mV/ºC no tengo el dato acerca de lo que sucede si la temp. disminuye considerablemente.
en todo caso, en el MIT ya están trabajando en un nuevo tipo de célula mucho más eficiente.
No solo en el MIT, en la UPV, la profesora que tuve de Física I también está (o estaba) en un grupo de investigación de células fotovoltaicas y parece que les iba bien. Investigaban creo recordar diversos materiales y procesos de fabricación.
Cierto, por ahi andaban los valores. La relación es lineal en temperaturas próximas a los 25ºC ideales que tú comentas, pero luego el rendimiento desciende rápidamente cuando se alcanzan valores de temperatura ambiente altos (Andalucía en verano) o temperatura bajos, en este último caso se hace más evidente, los electrones son más perezosos a moverse con temperaturas bajas.
¿Los electrones son más perezosos a bajas temperaturas? Señor, eso es solo cierto para materiales cerámicos. Para metálicos el descenso de la temperatura genera conductividades mayores, y en algunos casos si la temperatura está cerca de los 10K el material empieza a comportarse como un superconductor.
Aunqueee, ahora que lo pienso, so se qué materiales componen las células solares, pero supongo que el comportamiento no será tan distinto del de los metales porque tendrán gran cantidad de elementos metálicos para facilitar la corriente eléctrica.
El silicio es uno de los materiales que las componen. Si no estoy mal informado son semiconductores.
Lo de las bajas temperaturas lo decía por eso de que a 0 kelvin no hay nada de energía, no hay movimiento de electrones (es lo que me contaron a mi)... Es una conclusión a la que he llegado yo solito :-p No sabía nada de que a 10K un material comenzase a comportarse como superconductor.
Gracias por la información ;-)
Un saludo
No lo vayas a asumir como una norma general. Los semiconductores a temperatura de 0 K se comportan como aislantes. Solo cuando se incrementa la temperatura empieza a aparecer el comportamiento como semiconductor.
Lo de la eficiencia en función de la temperatura pues la verdad ya no me meto porque de semiconductores he dado muy poquito y muy por encima.
pero a 0K, tanto los semiconductores como cualquier material se comportaría como aislante no? si a 0 K no hay energía, no puede haber corriente eléctrica. :-s
¡No se! a lo mejor estoy diciendo una burrada :-p
Pero a ver! No se puede estar a 0K!!! No empecéis a pensar en qué pasaría si fuesen 0K porque no se puede llegar a 0K, eso destroza por completo las leyes de la termodinámica. Siempre que estés casi a 0K los átomos tendrán cierta energía interna. No se el funcionamiento interno de los metales a tan bajas temperaturas, pero los metales son enlaces iónicos cristalinos con una nube de electrones libres. Y la corriente eléctrica son electrones en movimiento desplazándose por un campo eléctrico generado por una diferencia de potencial. No se si realmente la energía interna de los átomos evita el desplazamiento de los electrones puesto que el campo eléctrico les está ofreciendo una energía potencial eléctrica que se transforma en energía cinética. Aunque puedo estar equivocado.
La influencia de la temperatura en los semiconductores debería saberla, pero no la recuerdo, pero en mis apuntes dice que a mayor temperatura mayor conductividad.
a ver, no hay que ser tan radical, no es que esto se pueda o no por esta ley o la otra. si se puede estar a 0 Kelvin, como posibles son los viajes en en tiempo! y no se violaría ninguna ley de ningún tipo, lo que pasa es que técnicamente no se puede.
eso si, que aún alcanzando (en el hipotético caso de que lo consiguiésemos) esa mínima temperatura, quedaría una energía residual (por el principio de aquel W.H. que ya saben) pero es tan "normal" como lo es el que no podamos conseguir el vacío absoluto.
Disculpa que te contradiga, pero no se puede llegar al cero absoluto ni técnicamente ni teóricamente. Si eso no fuese cierto se podría construir una máquina térmica de rendimiento 1 que permitiría movimiento perpetuo que es imposible.
Si se llega al 0 absoluto se contradicen las leyes de la termodinámica y por tanto nada puede llegar al cero absoluto.
y lo de los viajes en el tiempo... eso es otra cosa xD
-- editado por última vez a las 23:53
pero dicha maquina puedes construirla conceptualmente, solo que al momento de ponerse manos a la obra no tendrás como. Por cierto que en una bobina superconductora puedes poner a circular una corriente, la cual después de retirar la fuente, seguirá girando infinitamente.
Hmm conceptualmente se me ocurren muchas cosas jajajaja, pero lo que quería decir es que no es correcto divagar sobre qué pasaría en el cero absoluto basándose en reglas físicas si físicamente no se puede llegar a ese punto.
Es como pensar que El Cielo es como el Garry's Mod, muchos objetos y sitio para construir lo que quieras gratis. No puedes afirmarlo porque no puedes demostrar la existencia de El Cielo. jaja.
Lo de la bobina no lo tengo nada claro... Incluso cuando la temperatura tienda a 0. Los electrones chocan con los átomos del material frenándose y generando energía térmica y por tanto perdiendo energía cinética. Deberías seguir aportando energía potencial eléctrica.
"deberías"... pero no. así de extrañas son las cosas. no se si has leído acerca de superfluidos, los superfluidos ponen de manifiesto a nivel macro, los efectos cuánticos de la materia. un superfluido puede, incluso, atravesar materia sólida, como un cristal, sólo necesita que tenga porosidad de tamaño sub-microscopico (con un microscopio no verías un agujero de esos)
en cuanto al símil que me mencionas, bueno, no se si es que soy malo explicándome, pero por ejm, conceptualmente se puede construir un enfriador que consiga el cero absoluto, lo que sucede es que no tienes el material para trabajar. igual es posible hacer un salto del tiempo, las leyes físicas parecen permitirlo, pero por esas cosas de la vida, no tenemos de donde sacar la energía equivalente a la producción de unos 10.000 millones de soles en un año! que sería lo necesario para producir un agujero de gusano de 1m de diámetro
Vaya! Pues no sé demasiado sobre eso, pero prometo que investigaré. Me parece muy interesante. Gracias por comentarlo.
Huy menuda disertación que habeis hecho sobre los supercondutores xD. Ya podrias haber hablado sobre semiconductores que es el tema ¬¬ (es broma).
Aunque es recopilar un poco lo que habeis dicho pero, como patriot ha apuntado, los superconductores tienen la propiedad de tener resistencia nula al paso de la corriente. Por eso una corriente podría quedar confinada en un superconductor si fuente externa.
Por otro lado, lo que se decia de que a 0K (o temperaturas cercanas) no se puede tener corriente electrica eso es erroneo como han dicho, porque a esa tempetura lo que no se tiene es energia termica, es decir que los atomos no vibran, pero eso no priva de que haya otros tipos de energía. De hecho se trabaja con campos magneticos y electricos en superconductores a esas temperaturas.
Por otro lado, un conductor cuando se baja a 0 K, idealmente, sigue siendo un conductor (aparte de que pueda aparecer el comportamiento superconductor). Pero un semiconductor a 0K es un aislante.
Y para acabar ya y por alusiones, cuando decia (y digo) 0K me refiero a situaciones teoricas o a la aproximación más cercana que se ha conseguido alcanzar. Es cierto que no se puede conseguir, pero si que se puede predecir el comportamiento de compuestos a esa temperatura que, aunque luego nose puedan probar en un laboratorio, pero si que resultan muy utiles conceptualmente.
+1
como el condensado superfluido Bose-Einstein, que Einstein predijo se alcanzaba al rededor de los 3k (en realidad fue a los 1.7k)
+1
eso hombre, si encuentras algo nuevo, aquí estamos
Buenas!!!
pues igual habria otra forma, la ley el otro dia en una pagina, y me gusto, pero dudo que la dejen ser "publica" y barata...
coger la energia solar, almacenarla, y luego usarla, en un proceso que puedes repetir N veces...
que os parece???
aqui la web y la noticia...
http://www.amazings.com/ciencia/noticias/261110d.html Química Descubren Cómo Almacenar de Modo Estable el Calor del Sol 26 de Noviembre de 2010. Un equipo de investigadores del MIT ha descubierto cómo exactamente actúa una molécula llamada fulvaleno dirutenio al almacenar calor y al liberarlo, dos procesos activables de manera artificial. Este conocimiento debería ahora hacer posible encontrar sustancias químicas similares en comportamiento, pero compuestas por ingredientes más abundantes y menos caros que el rutenio. Esto podría convertirse en la base para desarrollar una batería recargable que almacenase calor en vez de electricidad.
La sustancia estudiada, que fue descubierta en 1996, experimenta una transformación estructural cuando absorbe la luz solar, pasando a un estado de alta energía en el cual puede permanecer estable por tiempo indefinido. Para activar la transformación que la saca de ese estado, basta con agregar una pequeña cantidad de calor o bien usar un catalizador. Esa transformación hace que la sustancia regrese a su forma original, liberando durante el proceso el calor que había retenido. De todas formas, tal como ha tenido oportunidad de comprobar el equipo de Jeffrey Grossman del MIT, el proceso es más complicado de lo que podría parecer.
Resulta que hay un paso intermedio que desempeña un papel fundamental. En este paso intermedio, la sustancia forma una configuración semiestable entre los dos estados conocidos previamente. El hallazgo ha sido inesperado. El proceso de dos pasos ayuda a explicar por qué la sustancia es tan estable, por qué el proceso es fácilmente reversible y también por qué la sustitución del rutenio por otros elementos no ha funcionado hasta ahora.
De hecho, este proceso hace posible producir una batería de calor recargable, capaz de almacenar y liberar repetidamente el calor obtenido de la luz solar u otras fuentes. En principio, un combustible hecho de fulvaleno, al liberar su calor almacenado, podría alcanzar una temperatura de hasta 200 grados Celsius, lo suficiente para ser usado en un sistema de calefacción, o incluso para alimentar un motor que produzca electricidad a partir de ese calor.
Comparada con otras tecnologías que se valen de la energía solar, esta singular batería de calor aprovecharía muchas de las ventajas de la energía solar térmica, pero con la diferencia de que almacena el calor en forma de combustible. El hecho de que sus transformaciones sean estables a largo plazo pero reversibles a voluntad del usuario es también una baza importante. Al usuario le bastaría exponer el combustible al sol para cargarlo, luego lo utilizaría para que emitiera calor, y de nuevo se iniciaría el ciclo volviendo a exponer el mismo combustible al sol para recargarlo.
Además de Grossman, en esta investigación han intervenido Yosuke Kanai del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, Varadharajan Srinivasan del MIT, y Steven Meier y Peter Vollhardt de la Universidad de California, Berkeley.
¡HAY LÍMITE DE VOTOS POSITIVOS!...y a mi que me encantan puntuar comentarios.
Oh, en México se vislumbra un buen futuro para este tipo de energía, al menos eso escuché en las noticias...XD
No se si hay límite de votos positivos pero sí que los hay de votos en general por día. Y es muy molesto ir leyendo y encontrar un post que se merece un +10 y que te diga "Has superado tu límite de votos del día" Yagh! Jaja, +1
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