Definició d’energia solar amb exemples i usos

Definició d’energia solar amb exemples i usos
La definició d’energia solar és l’energia que prové del sol i que podem capturar gràcies a la radiació solar. El concepte d’energia solar s’utilitza sovint per referir -se a l’energia elèctrica o tèrmica que s’obté mitjançant la radiació solar.

Aquesta font d’energia representa la font d’energia primària a la Terra. Com que és una font inesgotable, es considera energies renovables.

D’aquesta energia, es deriven moltes altres fonts d’energia, com ara:

Energia eòlica, que aprofita la potència del vent. El vent es genera quan el sol escalfa grans volums d’aire.
Combustibles fòssils: provenen d’un procés extremadament llarg de descomposició de partícules orgàniques. Els descomposels orgànics eren plantes de fotosintetització en gran mesura.
Energia hidràulica, que aprofita l’energia potencial de l’aigua. Sense la radiació solar, el cicle de l’aigua no seria possible.
L’energia de la biomassa, una vegada més, és el resultat de la fotosíntesi de les plantes.
Aquest tipus d’energia renovable és una alternativa als combustibles fòssils que no emeten gasos d’efecte hivernacle com el diòxid de carboni.

Exemples d’energia solar
Alguns exemples d’energia solar inclouen els següents:

Els panells solars fotovoltaics generen electricitat; Aquestes instal·lacions s’utilitzen en cases, refugis de muntanya, etc.
Potenions fotovoltaiques: són extensions significatives dels panells fotovoltaics que tenen com a objectiu generar electricitat per subministrar la xarxa elèctrica.
Els cotxes solars utilitzen cèl·lules fotovoltaiques per convertir la radiació solar en electricitat per conduir un motor elèctric.
Cuines solars: estan fetes d’un sistema parabòlic per concentrar la llum del sol a un punt per augmentar la temperatura i poder cuinar.
Sistemes de calefacció: amb energia tèrmica solar, es pot escalfar un líquid que es pot utilitzar en un circuit de calefacció.
La calefacció de la piscina és un simple circuit de líquids en el qual circula l’aigua al llarg d’un conjunt de col·leccionistes tèrmics solars exposats al sol.
Calculadores: Alguns dispositius electrònics tenen un petit panell solar per subministrar energia al circuit elèctric.
La ventilació solar és un tipus d’energia solar que utilitza la calor del sol per ventilar un espai. Sovint s’utilitza en cases i edificis per millorar la qualitat de l’aire i reduir els costos d’energia. La ventilació solar es pot utilitzar per ventilar una habitació individual o un edifici sencer.
La fotosíntesi és una forma natural que les plantes utilitzen per convertir l’energia solar en energia química.
Tipus d’energia solar
Hi ha tres tipus de tecnologies d’energia solar:

Energia solar fotovoltaica: els panells solars fotovoltaics estan compostos per un material que, quan la radiació solar es colpeja, allibera electrons i genera un corrent elèctric.
Energia solar tèrmica: aquest sistema aprofita la capacitat de calor dels raigs del sol. La radiació solar es converteix en energia tèrmica per escalfar un líquid que es pot utilitzar per escalfar aigua calenta domèstica. A les centrals tèrmiques solars, es genera vapor i, posteriorment, electricitat.
L’energia solar passiva és un recurs per aprofitar la calor solar sense utilitzar recursos externs. Per exemple, els arquitectes poden orientar les cases i decidir on posar finestres, tenint en compte on es rebrà la radiació solar. Aquesta tècnica es coneix com a arquitectura bioclimàtica.
Com es produeix l’energia solar?
Des d’un punt de vista físic, l’energia solar es produeix al sol mitjançant una successió de reaccions nuclears. Quan aquesta energia ens arriba a la Terra, podem aprofitar -la de moltes maneres:

Panells solars amb cèl·lules fotovoltaiques. Els panells fotovoltaics estan fabricats amb un material que, en rebre llum, ionitza directament i allibera un electró. D’aquesta manera, la radiació solar es transforma en energia elèctrica.
Utilitzant col·leccionistes solars dissenyats per convertir la radiació solar en energia tèrmica. El seu propòsit és escalfar un líquid que circula per dins. En aquest cas, no tenim electricitat, però tenim líquid a una temperatura alta que es pot utilitzar en moltes aplicacions.
L’energia solar concentrada és un sistema que reflecteix tota la il·luminació solar fins a un punt focal per assolir temperatures altes. Aquesta tecnologia s’utilitza en plantes termosolars per a la generació d’energia.
Els sistemes d’energia solar passius utilitzen energia solar sense cap entrada d’energia externa. Per exemple, els dissenys arquitectònics permeten la màxima radiació solar a l’hivern i eviten l’excés de calor a l’estiu.
Tipus de plaques solars
El terme panells solars s'utilitza per a tots dos mètodes (fotovoltaics i tèrmics). En qualsevol cas, el disseny és significativament diferent segons el tipus de tecnologia solar que s’utilitzarà:

El panell tèrmic solar utilitza rajos solars per escalfar un líquid que transfereix calor a un líquid i després escalfa aigua. Els escalfadors d’aigua solar s’utilitzen a les cases per obtenir aigua calenta.
El panell fotovoltaic explota les propietats de determinats elements semiconductors col·locats a les cèl·lules solars. Les cèl·lules solars produeixen energia elèctrica quan se sotmeten a radiació solar. Gràcies a l’anomenat efecte fotovoltaic, l’exposició al sol provoca el moviment d’electrons en un component (normalment silici), generant un corrent elèctric continu.
El panell solar concentrador també utilitza una sèrie de miralls parabòlics amb una estructura lineal. L’objectiu d’aquests miralls és concentrar la radiació solar a un punt focal per assolir les temperatures prou altes com per generar vapor.
Usos de l’energia solar

Aprofitar la potència del sol: una guia per a la fotovoltaica
L’energia solar té molts usos i aplicacions que es poden resumir en tres punts:

Aigua calenta domèstica dhw
La calefacció d’aigua solar s’utilitza per subministrar aigua calenta domèstica (DHW) i calefacció a cases i complexos d’edificis petits. S'han creat centrals d'energia solar que, mitjançant turbines de vapor, converteixen la calor emmagatzemada en electricitat.

Tot i això, aquests prototips no s’han utilitzat àmpliament a causa del baix rendiment d’aquestes centrals elèctriques en comparació amb els elevats costos i el subministrament elèctric irregular.

Generació d’electricitat
Els panells fotovoltaics s’utilitzen en sistemes solars aïllats per alimentar dispositius allunyats de les xarxes elèctriques (sondes espacials, repetidors telefònics d’altitud, etc.). També s’utilitzen en aplicacions amb exigències d’energia tan baixa que una connexió amb la xarxa elèctrica no seria econòmica (senyals de llum, aparcaments, etc.).

Aquests dispositius han d’estar equipats amb acumuladors capaços d’acumular l’excés d’electricitat produïda durant el dia per alimentar l’equip a la nit i durant períodes ennuvolats, normalment bateries solars.

També s’utilitzen en sistemes grans connectats a la xarxa, tot i que l’alimentació és variable en condicions diàries i estacionals. Per tant, és difícil predir i no programable.

Aquesta discontinuïtat fa que sigui difícil satisfer la demanda d’electricitat en qualsevol moment, tret de la producció amb un ampli marge de seguretat per sobre dels cims de la demanda anuals. Tot i això, al ser el pic de producció de centrals solars a l’estiu, aconsegueix compensar la major demanda interna a causa dels climatitzadors.

Quins són els avantatges i els contres de l’energia solar?
L’ús d’energia solar implica avantatges i contres específics.

Les principals crítiques o inconvenients són:

Es va obtenir un cost d’inversió elevat per quilowatt.
Ofereix una eficiència molt alta.
El rendiment obtingut depèn de l’horari solar, del temps i del calendari. Per aquest motiu, és difícil saber quina potència elèctrica podrem obtenir en un moment determinat. Aquest inconvenient desapareix amb altres fonts d’energia, com l’energia nuclear o fòssil.
La quantitat d’energia que es necessita per fer un panell solar. La producció de panells fotovoltaics requereix molta energia, sovint utilitzant fonts d’energia no renovables com el carbó.
D'altra banda, heu de considerar els avantatges de l'energia solar:

Els seus defensors donen suport a la reducció de costos i els guanys d’eficiència a causa de les economies d’escala i millores tecnològiques en futurs sistemes solars.
Pel que fa a l’absència d’aquesta font d’energia a la nit, també assenyalen que s’arriba al pic màxim de consum elèctric durant el dia, és a dir, durant la màxima producció d’energia solar.
És una font d’energia renovable. És a dir, és inesgotable.
És energia no contaminant: no genera gasos d’efecte hivernacle i, per tant, no contribueix a agreujar el problema del canvi climàtic.
Autor: Oriol Planes - Enginyer Tècnic Industrial