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ENERGÍA SOLAR - CÓMO FUNCIONA

Calienta el suelo, los mares y el aire; condiciona las corrientes oceánicas y el ciclo hidrológico, y da vida a las plantas y a los árboles. La radiación solar es la gran fuente de energía del pasado, del presente y del futuro. Esta energía de todos los tiempos se ha ganado el calificativo de "energía del futuro" porque se empleará de forma creciente para satisfacer las necesidades energéticas de toda la humanidad. En el próximo siglo, sólo competirán con ella los reactores nucleares, objeto de rechazo por los sectores ecologistas, y los sistemas de fusión termonuclear, todavía en vías de investigación.

Así funciona la energía del futuro
Desde hace 6.000 millones de años, el Sol produce calor y luz. Sus características le convierten en un astro de vital importancia para nuestro planeta. Esa gran esfera incandescente fue la única fuente de energía para el hombre al principio de los tiempos. Después, con la aceleración del progreso técnico, llegó un vertiginoso aumento del consumo de otros recursos como el carbón, el petróleo o el gas natural, agentes contaminantes y para nada inagotables que pronto precisaron la búsqueda de alternativas limpias y renovables. Entre estas alternativas se encuentra la vuelta al aprovechamiento de la fuerza solar pero, eso sí, con unas nuevas y más modernas técnicas de obtención energética.

Aprovechamiento
De la radiación solar total, solamente dos millonésimas partes llegan a la atmósfera terrestre. Pero de esta radiación dirigida a nuestro planeta poco más de la mitad incide efectivamente en la superficie de la tierra. En los niveles superiores de la atmósfera se elimina la mayor parte de la radiación ultravioleta, mientras que la tercera parte de la radiación es devuelta al espacio por reflexión, difusión y refracción y además, una parte queda absorbida por el vapor de agua y otros componentes de la atmósfera.

Por otra parte, la energía solar no llega de manera uniforme a la Tierra: la estación del año, la hora del día, la altitud, etc., son factores que hacen variar la radiación que absorbe la superficie terrestre. El aprovechamiento energético del Sol presenta una serie de ventajas frente a otros tipos de energías, como es su carácter de gratuita e inagotable a escala humana -ya que se calcula que la vida del Sol se prolongará durante otros 6.000 millones de años-. Sin embargo, la energía solar presenta serios problemas para su explotación. En primer lugar, la radiación solar llega de forma dispersa e inconstante, especialmente al no disponer en la actualidad de un sistema eficaz de almacenamiento de energía. En segundo lugar, para utilizar a gran escala la energía solar son necesarios sistemas de captación de gran superficie, lo cual influye en su coste. Además, los componentes necesarios son todavía caros.

La vía térmica
Este primer camino para el aprovechamiento de la energía solar consiste básicamente en la absorción de la energía solar y su transformación posterior en calor. Su principal ventaja descansa en el alto rendimiento de transformación, hasta un 65% de radiación da energía calorífica. La desventaja, en cambio, radica en el hecho de que únicamente es utilizable la radiación solar directa. Por eso, la utilización de instalaciones termo-solares se limita a regiones con índices de radiación directa elevada.

La utilización térmica del Sol puede realizarse a través de sistemas activos sin concentración, con concentración o por medio de centrales termo-solares para producir energía eléctrica. También es posible un "aprovechamiento pasivo" de la radiación solar mediante la construcción de viviendas que de adapten al entorno y clima en el que se localizan y que estén diseñadas racionalmente para ese fin.

El sistema más interesante para el aprovechamiento activo a baja y media temperatura lo constituyen los colectores, que permiten absorber su calor y transmitirlo a un fluido, generalmente agua o una mezcla anticongelante. Los colectores planos están formados por una placa receptora, de cobre o acero inoxidable, capaz de absorber la radiación del Sol en forma de calor, y unos tubos construidos con un buen conductor térmico para la circulación del fluido que recoge el calor.

Para el aprovechamiento de la energía solar a media temperatura se emplean los colectores de concentración. Estos colectores emplean dispositivos que concentran la radiación del Sol en una superficie reducida, un punto o una línea. Para su correcto funcionamiento, necesitan disponer de un sistema eficaz de seguimiento del Sol que les permita recibir constantemente la radiación solar en la posición óptima.

Centrales termo-solares
Existen sistemas de aprovechamiento que permiten la termo-generación de electricidad a través de la conversión de la radiación del Sol en energía calorífica. Esquemáticamente, en una central termo-solar el calor recogido en un fluido -agua, aceite, sodio, sales fundidas, aire, etcétera-se transmite a un sistema de producción de vapor que pone en funcionamiento una turbina a la cual va acoplada un alternador, que produce electricidad como en una central eléctrica convencional.

En los sistemas heliotérmicos con colectores distribuidos, un fluido atraviesa consecutivamente varios colectores de concentración hasta alcanzar la temperatura requerida por un generador de vapor. Las desventajas que presentan estos sistemas son las pérdidas térmicas por el largo recorrido que tiene que efectuar el fluido.

Las centrales solares de torre central disponen de una amplia superficie cubierta de espejos, denominada campo de helióstatos, que concentran la radiación solar en un receptor instalado en el extremo superior de la torre. La energía recogida en el receptor central se utiliza para calentar un fluido hasta una temperatura muy elevada que permite la producción de vapor necesario para poner en funcionamiento un turbogenerador como en una central eléctrica convencional.

La conversión fotovoltaica
Al margen de la vía térmica, se utiliza también la conversión directa de la luz en energía eléctrica. En la conversión fotovoltaica se utilizan las llamadas células solares, construidas con un material cristalino semiconductor, que tiene la cualidad de producir electricidad al incidir sobre él los fotones de una radiación luminosa.

Las células solares aprovechan únicamente de un 15% a un 25% de la energía lumínica que reciben, y este rendimiento es menor a medida que aumenta la temperatura de la célula. No obstante, el mayor inconveniente del aprovechamiento fotovoltaico radica en su alto coste. Sin embargo, las perspectivas a largo plazo son esperanzadoras para este sistema, ya que las investigaciones están profundizando en la fabricación de materiales con los que se están consiguiendo rendimientos superiores a los actuales

En la actualidad
La sociedad de hoy precisa calor para calefacción y para la realización de procesos industriales, electricidad para el alumbrado y la producción de trabajo mecánico y combustibles líquidos y gaseosos para poner en movimiento los motores de los vehículos. La energía solar puede aportar respuestas adecuadas en todos estos campos. Queda todavía mucho camino por recorrer para que podamos aprovechar al máximo -incluso mediante la construcción de centrales espaciales-esta fuente de energía.

Fuente

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