Diariamente, el
sol baña a la Tierra con sus rayos y no nos damos cuenta del valor que esto tiene. La
energía solar puede ser convertida en
electricidad o calor. Se encuentra dentro de las llamadas “
energías verdes”, pues es
renovable y limpia. Para darnos una idea de su potencial, los rayos que tocan la superficie durante una hora equivalen a la energía consumida por todas las actividades humanas en un año, y la irradiación recibida cada diez días equivale a todas las 16 reservas conocidas de petróleo, carbón y gas.
La constante solar es la cantidad de energía solar que llega la atmósfera superior de la Tierra por unidad de superficie. Su magnitud puede variar según las condiciones atmosféricas, la hora del día o la latitud. En México tenemos uno de los mayores índices, en promedio 5 kW/m2.
Para recolectar los rayos del sol y aprovecharlos utilizamos los
páneles solares, que comprenden tanto a los sistemas
fotovoltaicos como a los
fototérmicos. Están compuestos por numerosas celdas, también llamadas células fotovoltaicas, hechas principalmente de
silicio, un
semiconductor que, cuando es contaminado o dopado con determinados materiales, obtiene propiedades eléctricas únicas en presencia de la luz solar.
De manera sencilla, los
fotones de luz chocan contra la célula y son absorbidos por el material semiconductor, los electrones salen despedidos de sus átomos, recorriendo el semiconductor y producen electricidad. El término
fotovoltaico se compone de la palabra griega para luz y del apellido del físico italiano Volta.
Se conocen
tres generaciones de células solares: en la primera, el dispositivo es una superficie de silicio y sólo percibe el espectro visible de la luz solar; la segunda utiliza varias capas y cada una está diseñada para captar una longitud de onda mayor que la luz; la tercera es muy distinta de las anteriores, emplea dispositivos sensibilizados por tinte, las células de polímeros orgánicos y las de puntos cuánticos.
Algunos ejemplos de sus aplicaciones prácticas son: potabilización de agua, destilación, secado, arquitectura sostenible, cubiertas solares, acondicionamiento y ahorro de energía en edificaciones: calentamiento de agua, calefacción doméstica, iluminación, refrigeración, aire acondicionado, energía para electrodomésticos.
Los sistemas fototérmicos transforman la radiación solar en calor y la transfieren a un fluido de trabajo. Se clasifican en tres categorías:
- De baja temperatura: suministran calor a temperaturas menores a 650. Son para usos domésticos, como calentamiento de piscinas, de agua para baño, o procesos industriales donde no se excedan los 600.
- De temperatura media: concentran la radiación solar para entregar el calor a mayor temperatura, por lo regular entre los 100 y 3000. Su uso queda restringido a zonas de alta insolación.
- De alta temperatura: operan a temperaturas mayores a 5000. Se utilizan para producir electricidad y transmitirla a la red eléctrica.
Aunque un panel solar proporciona una cantidad pequeña de energía, cuando muchos se colocan en un área grande proporcionan la energía suficiente. Se tiene calculado que si una cuarta parte de los edificios y pavimentos de Estados Unidos fueran convertidos en páneles, proveerían de la energía suficiente a ese país.
La
contaminación es un tema que va de la mano con el desarrollo de esta tecnología debido a que su principal mercado son las grandes ciudades. Blake y Sherwood (1995) encontraron en 180 muestras de aire tomadas en cinco diferentes lugares de la Ciudad de México, entre febrero de 1993 y mayo de 1995, altas concentraciones de
hidrocarburos reactivos derivados del gas L.P., éstos, junto con los componentes olefínicos y acetilénicos, tienen la parte dominante en la producción de
ozono del Valle de México.
Si bien los módulos fotovoltaicos son relativamente sencillos, para su fabricación se requiere tecnología sofisticada que sólo está disponible en países como Estados Unidos, Alemania, España o Japón. En México, el desarrollo de esta tecnología apenas comienza. El pionero ha sido el Instituto Politécnico Nacional desde más de 25 años.
Aunque ha fabricado desde celdas de silicio cristalino hasta módulos fotovoltaicos, su producción no ha trascendido a la fabricación en serie, por la tecnología de que disponen y sus elementos de producción limitados. El laboratorio de Energía Solar y el Instituto de Física de la UNAM han desarrollado tecnología de películas delgadas, pero no se ha logrado obtener prototipos.
En junio de 2007, tras la inauguración de la primera
planta fotovoltaica con capacidad para abastecer de energía una edificación del Centro de Investigaciones en Energía (CIE) de la UNAM, el director del centro, Claudio Estrada Gasca, indicó que si se desatendía y no se consideraba de manera integral el problema, la crisis de energética nos hallaría desarmados y sin la posibilidad de desarrollar soluciones propias, “pues se sabe que a escala mundial las fuentes de petróleo se agotarán en 50 años”. Si bien reconoció que se han hecho esfuerzos, “lo estamos haciendo un poco tarde (…) naciones como China e India nos ha invadido con sus productos vinculados a energías renovables en unos pocos años”.
Según él, además de una inversión mayor en este campo, se requiere de una nueva visión cultural y social “en la que seamos responsables en el uso y consumo energético, y aprendamos sobre qué mundo queremos tener”. Reconoció que uno de los principales obstáculos es el costo, pues producir un kilowatt-hora cuesta ocho centavos de dólar con combustibles fósiles (petróleo, gas, carbón), mientras que con energía solar cuesta en promedio un dólar, es decir, “10 veces más, pero en los países donde ya se asimilado el costo ambiental hay más iniciativas para asumir el costo y desarrollar una tecnología eficiente”.
Es muy interesante ver que, aunque México es un país privilegiado en sol y viento (fuentes de energía solar y eólica), países como Austria o Alemania están entre los más avanzados en investigación en estos campos. La cuestión no es sólo que se desperdicia, sino que además no se crea la tecnología para aprovecharla. Eduardo Rincón Mejía, investigador de la UNAM, en 2006, dijo que en el país teníamos instalados 600 000 m2 de captador plano, es decir, 6 m2 por cada mil habitantes, mientras que Austria, que recibe una tercera parte de irradiación, utiliza 50 veces más: 250 metros por cada mil habitantes. “Si México destinara 2% de sus ingresos petroleros al desarrollo de tecnologías para el desarrollo de las fuentes renovables, nos volveríamos autosuficientes”, apuntó.
Curiosamente, hasta las petroleras extranjeras “tienen inversiones multimillonarias en fuentes renovables. Una de las mayores productoras de celdas fotovoltaicas es Shell”, señaló Rincón Mejía.
Existe un proyecto para crear en el estado de Yucatán el primer
Consorcio para el Desarrollo de Proyectos y Equipo para el Aprovechamiento de la Energía Solar en México. Según Fausto Sanz, investigador de la Universidad de Barcelona, comenzaba a funcionar el primero de enero del 2009 y participan centros de investigación y empresas de España, Italia y México, así como especialistas de las universidades de Barcelona, España, Verona, Italia, y la Unidad Mérida del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav).
La doctora Georgina Kessel Martínez, Secretaria de Energía, en la inauguración de la Trigésima Segunda Semana Nacional de Energía Solar, el 22 de octubre de 2008, en Mérida, Yucatán, destacó el objetivo del Gobierno de que en 2012 más de la cuarta parte de la capacidad de generación provenga de energías alternas. Comentó, asimismo, que existe un programa para promocionar los
calentadores solares de agua en México, con lo que se busca impulsar el ahorro de energía en los sectores residencial, industrial, comercial y agrícola; la meta es instalar 1.8 millones de m2 antes de que termine la presente administración, e informó que hasta agosto de 2008 se llevaban 113 000 m2.
Aprovechar la iluminación natural, colores claros y la distribución de los espacios más utilizados son algunas medidas para ahorrar energía eléctrica.
El 29 enero de 2009 se llevó a cabo la conferencia internacional “
Energía Solar de Bajo Coste”, en Sevilla, dirigida a productores de energía solar, fabricantes y proveedores de materiales y equipos, consultoras de energía, organismos oficiales relacionados y publicaciones especializadas, sus objetivos fueron analizar los principales aspectos tecnológicos, medioambientales y comerciales de este tema en el mundo y establecer una plataforma de conocimiento que facilite el desarrollo de redes de contactos entre los participantes.
Podemos comenzar a
ahorrar energía teniendo en cuenta los siguientes consejos en casa, aprovechando la radiación y el calor procedentes del sol podemos conseguir ahorros de hasta 70%:
- aprovecha la iluminación natural para realizar tus actividades, ahorrarás dinero y no contaminarás
- utiliza pinturas blancas o claras para obtener una mejor iluminación
- procura que los techos o tejados sean oscuros, la diferencia puede suponer una ganancia de calor de 50%
- en las zonas más frías, distribuye las habitaciones que más utilices de día hacia el sur.
