La energía solar en España 2024

La energía solar está garantizada para los próximos 6000 millones de años, interesante, ¿verdad?. Esta fue la primera cuestión que me llamó la atención, pero detrás de la energía renovable más potente del mundo hay todo un universo por descubrir

Según estudios, el Sol desde el inicio de la historia ha sido fuente de vida y origen del resto de energías. Siempre ha brillado en el cielo desde hace unos cinco mil millones de años. Se calcula que todavía no ha llegado ni a la mitad de su existencia.

Datos curiosos de energía solar

La energía solar es fascinante y tiene innumerables aspectos que llaman la atención. ¿Sabias que…

• • El Sol emite a la Tierra cuatro mil veces más energía que la que consumimos
  • El Sol es 109 veces más grande que el planeta Tierra. Esto implica que seguramente sea la fuente de energía más grande que conozcamos.
  • La radiación solar recibida en una hora equivale al consumo mundial anual de electricidad.
  • España es uno de los países de Europa que más potencial tiene para este tipo de energía pues recibe de media unas 2500 horas/año de sol.
  • La comunidad autónoma que tiene un mayor número de instalaciones solares es Andalucía. Además, de ser lider en generación de energía fotovoltaica tiene el honor de haber sido la primera en poner en marcha los proyectos de energía termosolar en nuestro país.
  • Los primeros paneles solares fueron producidos en los años 50 para utilizarse en satélites espaciales. A partir de los años 70 fue cuando se abrió al resto del mundo.
  • El país europeo con más instalaciones de energía solar es Alemania, y el país con mayor número de plantas solares a nivel mundial es China.
  • El pais con objetivos más ambiciosos es Alemania. El plan de Alemania tiene un horizonte hasta el año 2050. Consiste en alcanzar que toda la energía consumida en su país provenga de energías renovables.

¿Qué es la energía solar?

Ahora que hemos visto los aspectos más curiosos de la energía solar, empecemos por el principio, y vamos a definir exactamente a que nos referimos con el término de energía solar.

Según la RAE, es «la energía obtenida a partir de la radiación del Sol y utilizada para usos térmicos mediante colectores o para generar electricidad con paneles fotovoltaicos».

Otra definición sería: «Es una fuente de energía renovable que se obtiene del sol y con la que se pueden generar electricidad y calor».

Las ventajas de la energía solar

La energía solar, al igual que otras renovables, presenta fantásticas ventajas que la hacen una energía muy atractiva. Entre sus principales cualidades podemos destacar:

• • La materia prima procede del sol y es gratuita
  • Es una energía limpia e inagotable
  • No está sujeta a cambios geopolíticos por lo que es más estable para los ciudadanos
  • Evita la dependencia de otras energías como el petróleo que son más contaminantes
  • Es sostenible y respetuosa con el medio ambiente
  • Es una energía silenciosa
  • El coste de mantenimiento es muy razonable y si lo comparamos con otras energías su coste es menor.
  • Esta energía puede aprovecharse directamente, o bien ser convertida en otras formas útiles como, por ejemplo, en electricidad.

Los inconvenientes de la energía solar

Si bien la energía solar es una magnifica opción podemos afirmar que no es perfecta, y que aun hay campo de desarrollo para evitar estos inconvenientes. Hay más aspectos, pero a mi modo de ver estos son los más importantes:

• • Es intermitente. Tiene periodos de máxima producción y otros de escasa o nula producción
  • Requiere sistemas de almacenamiento. Estos están en desarrollo, pero aun tienen un coste elevado
  • Uno de sus principales elementos los paneles solares emplean materiales altamente contaminantes como el trifloururo de nitrógeno y hexafloururo de azufre. Estos son gases generadores de efecto invernadero y que tienen un gran impacto sobre el calentamiento global muy superior al producido por el dióxido de carbono.
  • Otros elementos como las células solares requieren para su fabricación materias primas muy escasas como el teluluro de cadmio (CdTe). Otros elementos como algunos materiales semiconductor a base de cobre, indio, galio y selenio (CIGS).
  • Requiere mucho espacio. actualmente, la media global aproximada está en 170 W/m². Este valor es mucho más elevado que otros sistemas de generación de energía como la energía termosolar o la energía nuclear.

¿Cómo se produce la energía solar?

Las células solares fotovoltaicas transforman la luz del sol en electricidad mediante el efecto fotoeléctrico,. Este consiste en que unos materiales específicos son capaces de absorber fotones (partículas lumínicas) y liberar electrones. Este fenómeno produce una corriente eléctrica.

La energía solar termoeléctrica emplea paneles o espejos para absorber y concentrar el calor solar. A continuación, se transfiere a un fluido y es conducido a través de tuberías hasta su aprovechamiento en edificios e instalaciones para la producción de electricidad y calor.

Los tipos de energía solar

La energía solar se aprovecha de tres formas diferentes:

✅ La energía solar pasiva

Este método consiste en aprovechar la radiación solar sin la utilización de ningún dispositivo intermedio. Es decir, aprovechar la ubicación, el diseño y la orientación de los edificios, empleando correctamente las propiedades de los materiales y otros elementos arquitectónicos como: aislamientos, tipo de cubiertas, protecciones, etc.

Estos conceptos son ampliamente utilizados por la arquitectura bioclimática logrando buenos niveles de eficiencia energética. La energía solar pasiva reduce  considerablemente el gasto en climatización y en iluminación de los edificios.

✅ La energía solar fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica aprovecha las propiedades de materiales especiales como el silicio, para producir una corriente eléctrica. Esta corriente eléctrica se puede consumir directamente y/o almacenar en baterías.

Otro grupo de aplicaciones son las conectadas a la red, que incluyen grandes centrales de potencia y pequeñas instalaciones asociadas a consumidores domésticos e industrias. Esta instalaciones de energía solar fotovoltaica de tamaño pequeño, medio , o grande pueden vender la energía a la red pública.

También existen aplicaciones singulares, como la alimentación energética de objetos, satélites artificiales, relojes y calculadoras.

✅ La energía solar térmica

Consiste de forma muy general en calentar agua a una temperatura elevada, y mediante colectores solares bien aislados, trasladar el agua a un intercambiador de calor. Este tipo de energía solar es muy ampliamente utilizado para agua caliente sanitaria o para la calefacción de una vivienda.

La energía solar concentrada

La energía solar térmica tiene un gran potencial en grandes plantas. Estas plantas de energía solar termoelectrica, también se denominan plantas de energía solar concentrada

La energía solar termoeléctrica produce electricidad mediante un ciclo termodinámico convencional a partir de un fluido (aceite térmico) calentado a alta temperatura.

Se clasifica en sistemas de media temperatura y alta temperatura. Las centrales de media temperatura más desarrolladas actualmente corresponden a centrales con colectores cilindroparabólicos. Los aprovechamientos de alta temperatura se realizan mediante centrales de torre y centrales de generadores discoparabólicos.

✅ Central de colectores cilindroparabólicos

Están constituidas por colectores de espejo que reflejan la radiación sobre un tubo situado en la línea focal, el cual contiene el absorbente y el fluido caloportador. El fluido es calentado hasta 400ºC, con relaciones de concentración solar de entre 15 y 50, produciendo vapor sobrecalentado que alimenta una turbina convencional que genera electricidad. Es necesario disponer de un sistema de seguimiento solar.

✅ Central de torre

Constan de un campo de helióstatos, que reflejan la radiación sobre un intercambiador de calor situado en la parte superior de una torre central. Alcanzan temperaturas de 600 ºC.

✅ Generador solar de discos-parabólicos

Consisten en un conjunto de espejos, que forman una figura disco-parabólica en cuyo foco se dispone el receptor solar en el que se calienta el fluido. El fluido es calentado hasta 750 ºC  para generar electricidad.

La energía solar híbrida

Esta energía combina cualquier tipo de energía solar con la energía obtenida de otra forma (central hidroeléctrica, térmica ciclo combinado, nuclear, biomasa, energía eólica).

Si bien es menos eficiente, soluciona el problema de la intermitencia de máximo rendimiento durante el día y mínimo en periodos nocturnos y nublados. Un elemento característico de estas instalaciones es el inversor híbrido. Este dispositivo permite gestionar la energía proveniente de varios sistemas.

El panel solar híbrido

Un panel solar híbrido es la combinación de las tecnologías fotovoltaica y térmica en un solo módulo. Este tipo de panel solar es capaz de generar simultáneamente electricidad y calor.

Esto se debe a su capacidad de aprovechar todo el espectro de luz existente. Se aprovecha la energía solar fotovoltaica  y la energía solar térmica a la vez.En este aspecto, se diferencia de los paneles fotovoltaicos y térmicos, que captan la luz ultravioleta e infrarroja respectivamente.

Aunque se trata de un producto existente desde la década de los 70, no ha sido hasta ahora cuando se ha comenzado a instalar esta tecnología en cada vez más lugares.

Como principales ventajas cuenta con su versatilidad, su alto grado de innovación y menor necesidad de espacio.

Sirve para aportar electricidad, agua caliente sanitaria e, incluso calefacción si el sistema lo permite (siendo suelo radiante y emisores de baja temperatura lo ideal) en un sólo panel.

Los tipos de paneles solar híbridos

Los tipos de paneles solares híbridos han evolucionado según el avance de la tecnología que ha dado lugar a sucesivas generaciones. El salto de una generación a la siguiente se logra en función del grado de aislamiento que del panel y de las cubiertas.

✅ Panel solar híbrido de generación 0 (PVT-0)

Se trata del modelo primario y más básico en el mercado de los paneles solares híbridos. Es la primera placa solar híbrida.

Este panel está simplemente compuesto por células fotovoltaicas, un absorbedor de calor y una caja de conexiones para el cableado eléctrico. No cuenta con aislamiento por ninguno de sus lados, por lo que la temperatura que puede alcanzar es mucho más baja.

Dadas estas características, estos paneles suelen estar instalados en piscinas ya que el agua se requiere a menor temperatura.

✅ Panel solar híbrido de 1ª generación (PVT-1)

En este caso, a la unión del laminado fotovoltaico y del colector térmico se le incorpora una cubierta trasera cuya función consiste en la conservación del calor. Así evitamos que el calor se pierda por la parte trasera del panel.

La falta de cubierta trasera provoca que el laminado fotovoltaico no esté a tanta temperatura, potenciando así la parte eléctrica del panel. Estos paneles trabajan a menor temperatura que modelos de híbridos con cubierta frontal. Esto resulta optimo para zonas calurosas y, especialmente, lugares donde se pretende potenciar es la generación de energía fotovoltaica.

Actualmente es el panel solar híbrido que más se comercializa en todo el mundo.

✅ Panel solar híbrido de 2ª generación (PVT-2)

La principal característica de estos paneles es la incorporación de una cubierta frontal transparente. Con esto se consigue atenuar  el principal inconveniente de las placas solares híbridas de generaciones anteriores: la pérdida de calor a través de la cara frontal.

Aislando el propio panel por ambas partes se consigue un descenso aún mayor de las pérdidas de calor. Por lo tanto, un considerable incremento del rendimiento térmico del panel.

Al reducir tanto las pérdidas de calor, este panel se postula como ideal para los lugares con un clima frío y, sobretodo, donde lo que se pretende es potenciar la producción térmica.

✅ Otras tecnologías en paneles solares híbridos

Cada día evolucionan más este tipo de paneles por su gran versatilidad. En este sentido destacamos la tecnología CTA (Cubierta Transparente Aislante) por su eficiencia.

Esta tecnología favorece que el rendimiento del panel aumente en dos sentidos. En cuanto a la parte fotovoltaica, el hecho de que el agua circule por el interior del panel hace que las células fotovoltaicas se refrigeren de manera que, al trabajar a menor temperatura, la electricidad generada sea mayor. En cuanto a la producción térmica, la tecnología CTA y el gas inerte que ésta incorpora mejoran la eficiencia del panel.