Fotovoltáica

La energía proveniente del sol

La energía solar que recibe la Tierra, es una fuente importante de energía limpia y renovable. Una de sus principales características es que no produce residuos tóxicos y su mantenimiento es sencillo ya que no depende de un suministro eléctrico ni tiene componentes mecánicos. Ésta se transmite a través de las ondas electromagnéticas presentes en los rayos de sol, las cuales son generadas en forma continua y emitidas permanentemente al espacio, parte de ella llega a la Tierra, y alrededor del 70% es absorbida por la atmósfera, la tierra y por los océanos. El otro 30% es reflejado por la atmósfera de regreso al espacio.

Este tipo de energía puede aprovecharse de manera útil por el hombre a través de distintos sistemas de captación y conversión, uno de ellos es mediante paneles solares formados por celdas fotovoltaicas que transforman la energía lumínica del sol en energía eléctrica a través del efecto fotovoltaico.

Energía fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica se basa en captar la energía solar, la cual mediante unos dispositivos llamados celdas solares transforman la energía solar en energía eléctrica.

Efecto Fotovoltaico

Una celda fotovoltaica tiene como función primordial convertir la energía captada por el sol en electricidad a un nivel atómico. Estas celdas están construidas por una capa delgada de un material semiconductor (silicio), el que capta la radiación y hace posible el efecto fotovoltaico, es decir los fotones de luz son absorbidos para luego irradiar electrones; provocando un salto de electrones, generando una pequeña diferencia de potencial en sus extremos. Cuando estos electrones libres son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.

El proceso de conversión de energía comienza cuando los rayos del sol chocan y son captados por las dos placas de silicio, u otro material conductor, uno de los cuales actúa con carga negativa del tipo “n” y el otro con carga positiva del tipo “p”. Una vez que los rayos son captados estos ionizan los átomos del silicio de las placas separando así las cargas positivas de las cargas negativas (electrones). Mientras las cargas positivas se desplazan hacia el terminal positivo los electrones se desplazan hacia el negativo. Al atraerse naturalmente las cargas, éstas son forzadas a desplazarse hacia el terminal opuesto a través del conductor que une ambas placas, generando así la generación de un ciclo continuo de generación de electricidad.

Panel Solar

Un panel solar está compuesto por varias celdas fotovoltaicas, y la interconexión de dos o más paneles se conoce como un arreglo solar. La energía que ellos captan puede ser utilizada por distintos aparatos eléctricos.

La radiación solar en la tierra

Se entiende por radiación solar al grupo de radiaciones electromagnéticas emitidas por el sol, las que llegan a través de ondas en diferentes frecuencias, pero solo la mitad de estas pueden ser detectadas por el ojo humano y es conocida como luz visible, el resto comprende las ondas infrarrojas y ultravioletas.

Una vez que la radiación llega a la tierra y penetra la atmosfera, se pueden distinguir los siguientes tipos:

    Radiación Directa
Esta se caracteriza porque llega directamente desde el sol hacia un punto determinado, los rayos solares no se difuminan o se desvían a su paso por la atmósfera terrestre.
    Radiación Difusa
Este tipo de radiación se refiere a que una parte de ella al pasar por la atmosfera es reflejada o absorbida por las nubes y por muchos otros factores (montañas, edificios, el suelo, etc.),por lo que difumina o desvía los rayos solares, y no logran tener una dirección directa.
    Radiación Reflejada o Albedo
Esta radiación es aquella reflejada por la superficie terrestre. Los rayos solares pueden ser desviados por factores atmosféricos y también por reflexiones a causa de superficies planas. Un claro ejemplo es la reflexión que se produce en la nieve y sobre el agua del mar.
    Radiación Global
Corresponde simplemente a la suma de las tres radiaciones anteriores dadas.

No existe forma de producción de energía con mayor proyección de futuro, homogeneidad geográfica de disponibilidad y estabilidad en el tiempo para suministro cubriendo las necesidades actuales y futuras que la generación solar fotovoltaica.

A partir de la consolidación del uso “democratizado” de la energía solar fotovoltaica como base de generación de energía se perderá la importancia geoestratégica del dominio de las fuentes de generación de energía. La evolución demográfica, la sensibilidad por la gravedad de la trascendencia del cambio climático, movimientos socio-culturales y la consolidación de modelos de economía compartida serán las bases para que se consolide el proceso irreversible de evolución hacia la conversión de la energía solar fotovoltaica en  la máxima fuente de generación de energía para el futuro de los “Sapiens”.

La energía fotovoltaica pilar del cambio de paradigma

Como fue dicho la generación de energía solar fotovoltaica entendemos que esta destinada a ser la mayor fuente de energía para el futuro desarrollo de los ”Sapiens”. Queremos diferenciar la energía fotovoltaica de las otras fuentes renovables de generación de energía por un factor específico que tiene la energía fotovoltaica respecto a cualquier otra fuente.

Este factor es la disponibilidad ilimitada, constante y predecible de la fuente de energía solar fotovoltaica. El Sol aporta energía constantemente durante todas las horas del día.    

• Consideramos la disponibilidad de energía ilimitada porque realmente los factores de relación de la energía aportada por el Sol sobre la superficie terrestre respecto a la necesidad de energía actual es del nivel de 1 a 20.000, lo que considerando las necesidades proyectadas para los próximos siglos, probablemente milenios, nos permite afirmar que esta fuente de energía es inagotable. Esto sin considerar opciones complementarias que en este mismo siglo XXI, con toda seguridad, proyectamos que se comiencen a implantar de forma que el área de generación no se circunscriba a la de la superficie terrestre y puedan considerarse áreas complementarias creadas en el entorno de la Tierra.
•  La fuente originaria de la energía fotovoltaica (fotones) se recibe de forma constante en a superficie de la Tierra, independientemente de las condiciones atmosféricas y meteorológicas de cada momento en todos los puntos de la Tierra los fotones son irradiados sobre la superficie de nuestro planeta todas las horas del día sobre la parte de esta superficie orientada al sol. Así pues, se pueden efectuar proyecciones de la irradiación recibida en cualquier punto del planeta a cualquier hora, permitiendo proyectar soluciones para aquellos horarios en que directamente los rayos solares no impacten en el punto de consumo de la energía. Desde aquí aventuramos que durante las próximas décadas los Sapiens estarán en condiciones de canalizar la fuente de energía, o la propia energía generada por esta fuente (y otras fuentes) hasta los puntos de consumo de forma eficiente.
•   El hecho de la fuente de la energía fotovoltaica ser el Sol, nos permite afirmar que se trata de una fuente predecible, que al no estar sujeta a elementos temporales condicionados por fenómenos que se producen el la Tierra o en su entorno, como sería el caso del viento, elemento base para la generación de energía eólica, fuertemente vinculada a la atmosfera terrestre, y proceder el astro Sol que emite continuamente radiación fotovoltaica, con millones de años de existencia permite hacer proyecciones -en el entorno de magnitudes temporales aptas para los Sapiens- de recepción de la radiación producida por esta fuente de forma absolutamente predecible para los próximos milenios.

Estos tres factores convierten la energía solar fotovoltaica como el primer pilar i fundamento sobre el que se sustentará el nuevo paradigma que desde aquí auguramos va a ser el que marque el camino de los Sapiens en las próximas e inmediatas décadas.

Existen otras tecnologías de generación de energía que están evolucionando en forma de costos y eficiencia, como la eólica, la hidroeléctrica. Ninguna de ellas tiene la posibilidad de cumplir con lo que se conoce como la Ley de Moore y facilitar la accesibilidad al usuario como generador de su propia energía.