Cómo funciona la energía solar |  ¿Qué es la energía solar?

Cómo funciona la energía solar | ¿Qué es la energía solar?


La energía solar parece ser la respuesta a todo, ¿no es así? La energía solar es barata, limpia y sostenible, pero ¿de qué se trata realmente? En esta serie te lo explicamos.

Verá, allá en el espacio, a unos 150 millones de kilómetros de distancia, hay una enorme explosión nuclear que ha estado ardiendo durante miles de millones de años, disparando luz y energía en todas las direcciones, y gran parte de esa energía está llegando a nosotros aquí en la Tierra. Como, bastante. Tanto, amigos, suficiente para alimentar a cada planta y animal del planeta por miles de millones… y no se va a acabar pronto. También podemos utilizar esta energía. Cuando sale el sol, podemos convertir esa luz solar en electricidad limpia y barata y almacenarla en baterías para cuando el sol no brille.

Todo esto plantea la pregunta: ¿Por qué no hacemos eso??

EMPECEMOS DESDE EL PRINCIPIO

Podemos sentarnos aquí y hablar sobre las diversas conspiraciones y maquinaciones e intereses especiales y, en general, gente mala que está «reteniendo» la idea de que la energía solar puede ser una fuente de energía principal literalmente todo el día, y lo haremos.

Sin embargo, antes de hacer eso, debemos asegurarnos de que todos entendamos lo que queremos decir con «energía solar» tal como existe hoy. Así que hablemos de qué es la energía solar y cómo funciona.

DEFINICIONES

En su sentido más amplio, la energía solar es la energía que proviene del sol y puede referirse tanto al calor como a la energía luminosa que recibimos del sol o, a veces, tanto al calor como a la energía luminosa.

Sin embargo, cuando pensamos en «energía solar» desde una perspectiva de tecnología limpia, pensamos principalmente en tecnología que convierte la luz solar en electricidad. Esto generalmente toma la forma de «paneles» solares compuestos por una serie de «células» fotovoltaicas que convierten la energía de esa luz en electricidad.

Imagen cortesía de la NASA.

Para entender cómo ocurre esta transformación, podemos mirar la palabra misma: fotovoltaica. «Foto» proviene de la palabra griega para luz, donde «fotón» es lo mismo para una sola partícula de luz. «Voltaico», por otro lado, proviene de «voltio», la unidad SI de fuerza eléctrica descrita por primera vez por Alessandro Volta, de quien se nombra la unidad. Entonces, decir que algo es fotovoltaico es decir que convierte la luz (un fotón) en electricidad (voltaje).

Este «efecto fotovoltaico» o «fotoeléctrico» se produce a nivel atómico. Esto significa que cuando un fotón superpequeño choca contra un átomo, el átomo absorbe un fotón y libera (o «emite») un electrón. El movimiento de los electrones es… ¡lo has adivinado! – Electricidad.

Hecho de la diversión: El efecto fotoeléctrico fue observado por primera vez en 1839 por un físico francés llamado Edmund Bequerel, de quien probablemente nunca haya oído hablar. Encontró que ciertos materiales generan pequeñas cantidades de electricidad cuando se exponen a la luz solar. Luego, en 1905, un tipo que probablemente tener Escuché que Albert Einstein describió esta propiedad fotoeléctrica de la luz. Fue este y no su famosa teoría de la relatividad y su elegante solución E = mc², que eventualmente le valió el Premio Nobel de Física en 1921. con 26

Todos los paneles solares utilizan este efecto fotovoltaico, o «PV», para convertir la luz solar en electricidad. Pero como estamos hablando de átomos y fotones y otras cosas pequeñas, podrías pensar que la cantidad de electricidad generada por el efecto fotovoltaico es igualmente pequeña… ¡y tienes razón!

Las celdas fotovoltaicas individuales suelen ser pequeñas y, por lo general, producen solo alrededor de 1 o 2 vatios de electricidad. Ni siquiera lo suficiente para encender una bombilla (!). Para generar suficiente energía para ser útil, varias celdas se unen en cadenas para formar unidades más grandes conocidas como módulos, y estos módulos se pueden encadenar y ensamblar en «matrices» aún más grandes. Estos arreglos luego se integran en paneles que se pueden colocar afuera al sol para comenzar a generar electricidad. Cuando decimos paneles solares, esto es lo que queremos decir: un panel que contiene muchas, muchas células fotovoltaicas.

ALGO MAS DETALLADO

Ahora que tiene una comprensión básica de lo que es la energía solar y los procesos físicos (la «física») de cómo funciona, es posible que esté pensando que es hora de colocar paneles solares en todas partes, y aunque probablemente tenga razón, hay una poco más necesita saber para discutir inteligentemente algunos de los problemas del mundo real que enfrentan una implementación más amplia de la energía solar. Apropiadamente, el más esencial de estos temas son los materiales.

SILICIO Y CÉLULAS SOLARES

Figura 1. Cuotas de mercado de diferentes tecnologías fotovoltaicas. Datos basados ​​en estudios de mercado anuales publicados en Photon International. Aquisgrán, Alemania: Photon Europe.

El silicio es el líder indiscutible en lo que respecta a la energía solar comercial y residencial, y rara vez cae por debajo del 90 % de la cuota de mercado fotovoltaica total (arriba). También es uno de los elementos más abundantes en la tierra, y debido a que es esencialmente «arena», se puede encontrar en casi cualquier lugar de todos los continentes. Es barato y fácil de conseguir, pero probablemente te hayas dado cuenta de que no puedes dejar caer un cable USB en la playa y cargar tu teléfono en un día soleado. Esto se debe a que las células fotovoltaicas basadas en silicio no están hechas de silicio ordinario.

En cambio, las células fotovoltaicas están hechas de silicio cristalino. Este es silicio que ha sido tratado y procesado químicamente para que se convierta en un cristal. Hay algunas formas diferentes de lograr esto, pero una vez hecho esto, el siguiente paso es cortar el cristal en rebanadas súper delgadas llamadas «obleas». A partir de ahí, los dos lados de la oblea se tratan de tal manera que la corriente solo puede fluir en una dirección. Esto hace que la oblea actúe como un «diodo» (recuerda esa palabra, la usaremos más adelante) controlando el flujo de electrones libres.

Recuerda: este flujo de electrones es La electricidad, y la capacidad de canalizar esa electricidad en bombillas, motores eléctricos o baterías, hace que la energía solar sea útil para los humanos. Los materiales fotovoltaicos como el silicio siempre absorben fotones y donan electrones: la tecnología de energía solar aprovecha estos electrones y los pone a trabajar para nosotros.

SIGUIENTE

Ahora que ha aprendido cómo la luz crea electricidad al hacer que los átomos liberen electrones cuando absorben la luz solar, y cómo fabricar células fotovoltaicas con silicio cristalizado ayuda a controlar el movimiento (o «flujo») de electrones. Para capturar y controlar, probablemente sea seguro decir que sabe lo suficiente sobre cómo funciona la energía solar para meterse en problemas. Pero no se preocupe, lo mantendremos fuera de problemas al continuar con su educación solar en la próxima parte de la nuestra. CleanTechnica Guía de energía solar: CÓMO FUNCIONA LA ENERGÍA SOLAR | HISTORIA TEMPRANA DE LA SOLAR.

contenido original de CleanTechnica.


 


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