El Sol es la fuente de energía más impresionante que existe para el mundo. Desde el comienzo del siglo XXI, frente al creciente desgaste de las energías tradicionales, el cuestionamiento de si se ha hecho lo suficiente para explotar esta incomparable opción energética es permanente. ¿Qué tanto se aprovecha la energía solar?
Por Manuel Merelles
La energía solar es la fuente principal de vida en la Tierra y es el origen de gran parte de las fuentes de energía renovables, como la eólica, hidroeléctrica, undimotriz, de la biomasa, las olas y corrientes marinas.
Más allá de ser una alternativa amigable con el ambiente, el calentamiento de agua y la generación de electricidad mediante energía solar se han convertido en tecnologías económicamente atractivas y altamente competitivas.
En los últimos años se ha registrado un aumento notable de instalaciones de energía solar térmica y fotovoltaica, gracias a la sensibilidad creciente de la sociedad desarrollada hacia la necesidad de sustituir los combustibles fósiles y a los avances en los sistemas (mejora de la calidad y reducción de costos).
Los sistemas solares más importantes basados en la vía térmica que se utilizan para la producción de electricidad son los “de alta temperatura”. Las centrales de este tipo más extendidas son las termoeléctricas de receptor central. Éstas constan de una amplia superficie de helióstatos, es decir, de grandes espejos sostenidos por soportes que reflejan la radiación solar y la concentran en un pequeño punto receptor habitualmente instalado en una torre.
En las termoeléctricas, el aporte calorífico de la radiación es absorbido por un fluido térmico (agua, aire, sales fundidas) que es conducido a través de un circuito primario hacia un generador de vapor. En él intercambia calor y vaporiza a un segundo fluido que circula por un circuito secundario (agua), que es el que acciona los álabes del grupo turbina-alternador para generar energía eléctrica. Posteriormente, el fluido del circuito secundario se condensa a fin de repetir el ciclo. El fluido del circuito primario vuelve a la caldera y repite el ciclo.
El helióstato se mueve siguiendo la orden de un ordenador central, encontrándose siempre en la posición idónea para captar la radiación solar. Entre las instalaciones solares a alta temperatura están las centrales solares en discos parabólicos, en las que la figura geométrica de las superficies reflectantes es la de un paraboloide de revolución.
En los sistemas fotovoltaicos, la luz solar transporta energía en forma de flujo de fotones. Cuando éstos inciden en determinado tipo de materias (semiconductores) y bajo ciertas condiciones, la energía luminosa se convierte en eléctrica. En las centrales eólico-solares, la radiación solar incide sobre una cubierta que calienta el aire contenido en su interior mediante el efecto invernadero. Debido a que el aire caliente pesa menos que el frío y tiende a subir, se dirige hacia una chimenea de conducción, en cuyo interior se encuentra alojada una turbina que está asociada a un generador de corriente eléctrica.
El cobre, con sus propiedades físicas, participa en todo el proceso de “cosechar” energía solar, desde la construcción de los absorbedores que captan y transfieren la energía, hasta el sistema de conducción de fluidos a altas temperaturas, manteniendo óptimas condiciones de higiene gracias a la acción bactericida de las cañerías de cobre.
Por su parte, los océanos representan un tipo natural de recolección; como resultado de su absorción (océanos y corrientes oceánicas), se producen gradientes de temperatura. Cuando existen grandes masas a distintas temperaturas, los principios termodinámicos predicen que se puede crear un ciclo generador de energía que extrae la masa con mayor temperatura, mientras transfieren cierta cantidad a la masa con temperatura menor. La diferencia entre ellas se manifiesta como energía mecánica, al mover una turbina que puede conectarse a un generador para producir electricidad.
Debido a que es limpia e inagotable, la energía solar se presenta como una alternativa apabullante, al permitir la liberación de la dependencia del petróleo y de otras alternativas de generación menos seguras (centrales nucleares) y más contaminantes (centrales térmicas).
Por supuesto, resulta imprescindible desarrollar la tecnología de captación, acumulación y distribución, con el propósito de hacerla realmente competitiva frente al resto de opciones energéticas que se ofrecen al usuario.
El obstáculo principal en el aprovechamiento de la materia prima irradiada por el sol es el factor económico. Si bien el costo de un sistema convencional de gas o electricidad para calentar agua es de un bajo costo inicial, estos sistemas consumen energía que cada vez tendrá un mayor valor. Es posible que en el futuro las administraciones gubernamentales sigan el ejemplo de países desarrollados para la gestión eficiente de la energía, las cuales brindan apoyo a las instituciones por medio de incentivos tributarios o rebajas en permisos municipales, con ánimo de impulsar su utilización, implementando acciones diversas:
- Utilizar láminas y conductos de cobre, las cuales poseen una mayor conducción térmica, especialmente en la fabricación de la placa intercambiadora, donde el cobre transmite energía solar al fluido
- Perfeccionar los controles de calidad de colectores solares y módulos fotovoltaicos para lograr una durabilidad de al menos 30 años con un mínimo mantenimiento
- Contemplar en las normas de edificación la posibilidad de una futura instalación solar
- Incorporar en los nuevos edificios colectores de energía solar para el calentamiento de agua y la electrificación básica
- Potenciar una educación cívica tendiente a frenar el creciente consumo energético
- Efectuar comparaciones de rentabilidad económica de la energía solar frente a otras alternativas, considerando los costos sociales y de prevención de riesgos de algunas instalaciones
Inversión récord en 2014
De acuerd
o con el noveno reporte anual del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), Tendencias Globales en la Inversión de Energías Renovables, preparado por el Centro de Colaboración Frankfurt School y el Bloomberg New Energy Finance, se registró un aumento de 17 por ciento (%) de inversión en tecnologías renovables en 2014, luego de registrar dos años en declive.
La capacidad eléctrica adicional de 103 gigawatts (GW) utilizando nuevas fuentes de energía renovable en 2014; 86 GW de 2013; 89 GW en 2012, y 81 GW en 2011 hacen de 2014 un año récord en términos de nueva capacidad eléctrica instalada. Una fuerte y continua disminución de costos de la tecnología, particularmente en la solar, significa que cada dólar invertido en energía renovable compró mayor capacidad de producción en ese último año, en el cual el mercado estuvo dominado por inversiones récord en energía solar y eólica, representando 92 % de la inversión global en energía renovable y combustibles. En tanto, la inversión en energía solar aumentó 25 %, alcanzando 149.6 mil millones de dólares, la segunda cifra más alta hasta ahora. Asimismo, aproximadamente 46 GW de energía solar fotovoltaica se añadieron en todo el mundo, que es también una cifra récord.
La característica do
minante del sector solar fue una expansión sin precedentes en Asia, donde se invirtieron 74.9 mil millones de dólares en energía solar, aproximadamente la mitad del total mundial.
En comparación, otras fuentes de energía renovables no tuvieron buenos resultados. Los biocombustibles cayeron 8 %; la biomasa y la energía de residuos, 10 %, y las pequeñas centrales hidroeléctricas, 17 %.
Una de las características clave del resultado de este periodo fue la rápida expansión de las energías renovables en los nuevos mercados de países en desarrollo, donde las inversiones aumentaron 36 %, lo que representa 131.3 billones de dólares. China, con 83.3 mil millones de dólares; Brasil, con 7.6 mil; India, con 7.4 mil, y Sudáfrica, con 5.5 mil, se ubican entre los 10 mejores países inversores, en tanto que en Indonesia, Kenia, Turquía, Chile y México se invirtió más de 1 billón de dólares.
Con información de ICA – Procobre
ICA-Procobre es una red de instituciones latinoamericanas cuya misión es la promoción del uso del cobre, impulsando la investigación y el desarrollo de nuevas aplicaciones y difundiendo su contribución al mejoramiento de la calidad de vida y el progreso de la sociedad.
