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 captar 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 amb la radiació solar.

Aquesta font d'energia representa la font d'energia primària a la Terra.Com que és una font inesgotable, es considera energia renovable.

D'aquesta energia se'n deriven moltes altres fonts d'energia, com ara:

Energia eòlica, que aprofita la força 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 descomponedors orgànics eren en gran part plantes fotosintetitzants.
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:

Les plaques solars fotovoltaiques generen electricitat;aquestes instal·lacions s'utilitzen en habitatges, refugis de muntanya, etc.
Centrals fotovoltaiques: són importants extensions de plaques fotovoltaiques 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 impulsar un motor elèctric.
Cuines solars: estan fetes d'un sistema parabòlic per concentrar la llum del sol fins a un punt per augmentar la temperatura i poder cuinar.
Sistemes de calefacció: amb energia solar tèrmica es pot escalfar un fluid que es pot utilitzar en un circuit de calefacció.
La calefacció de piscines és un circuit de fluids senzill en el qual l'aigua circula per un conjunt de col·lectors solars tèrmics exposats al sol.
Calculadores: alguns aparells 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 a les cases i edificis per millorar la qualitat de l'aire i reduir els costos energètics.La ventilació solar es pot utilitzar per ventilar una habitació individual o un edifici sencer.
La fotosíntesi és una forma natural que utilitzen les plantes per convertir l'energia solar en energia química.
Tipus d'energia solar
Hi ha tres tipus de tecnologies d'energia solar:

Energia solar fotovoltaica: les plaques solars fotovoltaiques estan compostes per un material que, quan incideix la radiació solar, allibera electrons i genera corrent elèctric.
Energia solar tèrmica: Aquest sistema aprofita la capacitat calorífica dels raigs solars.La radiació solar es converteix en energia tèrmica per escalfar un fluid que es pot utilitzar per escalfar aigua calenta sanitària.A les centrals solars tèrmiques 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 les 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 del 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:

Plaques solars amb cèl·lules fotovoltaiques.Els panells fotovoltaics estan fets d'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·lectors solars dissenyats per convertir la radiació solar en energia tèrmica.La seva finalitat és escalfar un fluid que circula per dins.En aquest cas, no disposem d'electricitat, però tenim fluid a alta temperatura que es pot utilitzar en moltes aplicacions.
L'energia solar concentrada és un sistema que reflecteix tota la il·luminació solar a un punt focal per assolir altes temperatures.Aquesta tecnologia s'utilitza a les plantes termosolars per a la generació d'energia.
Els sistemes d'energia solar passiva utilitzen l'energia solar sense cap aportació 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 als dos mètodes (fotovoltaic i tèrmic).En qualsevol cas, el disseny és molt diferent en funció de quin tipus de tecnologia solar s'utilitzarà:

El panell solar tèrmic utilitza els raigs solars per escalfar un líquid que transfereix calor a un fluid i després escalfa l'aigua.Els escalfadors d'aigua solars s'utilitzen a les llars per obtenir aigua calenta.
El panell fotovoltaic aprofita les propietats d'elements semiconductors particulars col·locats a les cèl·lules solars.Les cèl·lules solars produeixen energia elèctrica quan se sotmeten a la 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 de concentració 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 temperatures prou altes per generar vapor.
Usos de l'energia solar

Aprofitant el poder 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 sanitària ACS
La calefacció solar d'aigua s'utilitza per subministrar aigua calenta sanitària (ACS) i calefacció a habitatges i petits edificis.S'han construït centrals solars que, mitjançant turbines de vapor, converteixen la calor emmagatzemada en electricitat.

Tanmateix, aquests prototips no han estat molt utilitzats 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 lluny de les xarxes elèctriques (sondes espacials, repetidors telefònics d'altitud, etc.).També s'utilitzen en aplicacions amb una demanda energètica tan baixa que una connexió a la xarxa elèctrica no seria econòmica (senyals lluminosos, parquímetres, etc.).

Aquests aparells han d'anar equipats amb acumuladors capaços d'acumular l'excés d'electricitat produïda durant el dia per alimentar els equips de nit i durant els períodes ennuvolats, normalment bateries solars.

També s'utilitzen en grans sistemes connectats a la xarxa, encara que el subministrament d'energia és variable en condicions diàries i estacionals.Per tant, és difícil de 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 pics anuals de demanda.Tanmateix, al ser el punt àlgid de producció de les centrals solars a l'estiu, aconsegueix compensar la major demanda interna deguda als aparells d'aire condicionat.

Quins són els avantatges i els contres de l'energia solar?
L'ús de l'energia solar comporta pros i contres específics.

Les principals crítiques o inconvenients són:

Alt cost d'inversió per quilowatt obtingut.
Ofereix una eficiència molt alta.
El rendiment obtingut depèn de l'horari solar, el temps i el calendari.Per aquest motiu, és difícil saber quina potència elèctrica podrem obtenir en un moment donat.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 plaques fotovoltaiques requereix molta energia, sovint utilitzant fonts d'energia no renovables com el carbó.
D'altra banda, cal tenir en compte els beneficis 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 les millores tecnològiques en els futurs sistemes solars.
Pel que fa a l'absència d'aquesta font d'energia a la nit, també apunten que el pic màxim de consum elèctric s'aconsegueix durant el dia, és a dir, durant la màxima producció d'energia solar.
És una font d'energia renovable.En altres paraules, és inesgotable.
És una energia no contaminant: no genera gasos d'efecte hivernacle i, per tant, no contribueix a agreujar el problema del canvi climàtic.
Autor: Oriol Planas – Enginyer Tècnic Industrial