Introducción ( Energía Solar )
Que podemos hacer con la energía solar ?
Disposición
general del sistema
Sistema
de captación
Sistema de captación de baja temperatura
Sistema de captación de Media y Alta temperatura
Disposición en tejados y azoteas
Una energía
garantizada para los próximos 6.000 millones de años
El
Sol, fuente de vida y origen de las demás formas de energía que el
hombre ha utilizado desde los albores de la Historia, puede satisfacer
todas nuestras necesidades, si aprendemos cómo aprovechar de forma
racional la luz que continuamente derrama sobre el planeta. Ha brillado en
el cielo desde hace unos cinco mil millones de años, y se calcula que
todavía no ha llegado ni a la mitad de su existencia.
Durante
el presente año, el Sol arrojará sobre la Tierra cuatro mil veces más
energía que la que vamos a consumir.
No
sería racional no intentar aprovechar, por todos los medios técnicamente
posibles, esta fuente energética gratuita, limpia e inagotable, que puede
liberarnos definitivamente de la dependencia del petróleo o de otras
alternativas poco seguras o, simplemente,
contaminantes.
Es preciso, no obstante, señalar que existen algunos problemas que
debemos afrontar y superar. Aparte de las dificultades que una política
energética solar avanzada conllevaría por sí misma, hay que tener en
cuenta que esta energía está sometida a continuas fluctuaciones y a
variaciones más o menos bruscas. Así, por ejemplo, la radiación solar
es menor en invierno, precisamente cuando más la necesitamos.
La energía solar es igual de gratis que las demás fuentes de
energía. Todas se encuentran allí esperando a que las tomemos, pero
al cogerlas cuestan dinero, y en especial coger la energía solar cuesta más
que las demás. Acto seguido
se expecifica el porqué la energía solar es tan
costosa de aprovechar, agrupando los distintos métodos de
aprovechamiento para ver comparativamente cuáles son sus posibilidades.
Uno de los obstáculos para el aprovechamiento en general de la
energía solar es su baja intensidad. Incluso para las condiciones de
tiempo despejado, ha quedado claro que la baja intensidad (y la
variabilidad) de la energía son desventajas importantes en una potencial
fuente de energía.
A mediodía, en los trópicos, la intensidad puede acercarse a 1 kW
por m 2 de superficie expuesta. Incluso
el mejor de los muchos dispositivos que estudiaremos más adelante para la
conversión de la energía solar en formas más convenientes, no nos daría
más de unos 150 W/ml aun en estas condiciones ideales.
La energía diaria sería tan sólo de 0,5 a 1 kWh/m'. Evidentemente, el tamaño de los colectores por sí sólo haría
antieconómico abastecer por este procedimiento otra cosa que no fuese una
demanda de energía local y pequeña.
En los países más
desarrollados, la demanda total de energía ya
es del orden de 50 kWh por persona y día.
Para satisfacer esa demanda en una comunidad de tamaño medio por
ejemplo 100.000 personas, mediante el método de mayor rendimiento con el
que pudiésemos contar en la actualidad, se necesitarían unos colectores
con una superficie total mayor de 5 km'.
Esta superficie es del mismo orden que el área de terreno sobre la
que se construye la ciudad, incluso para las intensidades medias de una
ciudad antigua. Si se
utilizase una zona alrededor del perímetro de esta ciudad, tendría que
ser de una anchura de varios cientos de metros. Donde el clima es menos favorable, hay muchos países del
mundo donde el consumo de energía excede a la energía solar que incide
sobre todo su territorio, habitado o no.
Se han hecho proyectos para situar colectores solares en autopistas
y vías de ferrocarril y, en todos aquellos lugares donde no obstaculicen
la incidencia de la luz en las apreciadas tierras de labor.
Se puede demostrar que con esos sistemas se podría conseguir una
parte importante del suministro de energía en zonas desarrolladas.
No obstante, aunque no se puede decir que no llegará el día en
que se lleven a la práctica esos proyectos, podemos afirmar sin riesgo a
equivocarnos que durante bastante tiempo las comunidades de estas zonas
seguirán obteniendo su energía por otros procedimientos.
Sin embargo, para las demandas más modestas de una comunidad en
desarrollo o rural, la perspectiva puede ser muy diferente.
En este Caso, el aprovechamiento de la energía, en unas cantidades
muy inferiores a la energía incidente sobre la región, produciría unos
cambios espectaculares para el futuro de la zona.
Además, los dispositivos solares serían competitivos con otras
fuentes de energía. La
prueba la tenemos en el éxito de las instalaciones de agua caliente
solar. La demanda de agua caliente, incluso en los países desarrollados,
puede satisfacerse por medio de dispositivos cuya área de colectores sea
menor que la superficie de cubierta de los edificios normales de
viviendas. Los millones de
estos aparatos hoy en uso son una prueba de su competitividad en estas
aplicaciones.
Hay cantidad de pequeñas labores, en la actualidad realizadas a
mano o utilizando trabajo animal o que no se realizan en absoluto, cuya
demanda energética estaría dentro de las posibilidades de los sistemas
solares con superficies de colector desde unos cuantos metros cuadrados
hasta unos cuantos cientos de metros.
Al igual que con otras innovaciones, la introducción de estos
aparatos es en gran medida una cuestión económica, materia especialmente
dificíl.
Mientras tanto, sin embargo, estudiaremos de nuevo otra causa de
dificultades, que existe incluso cuando la intensidad solar es la máxima
posible. Es la variación de
la intensidad según la hora y la estación, y la gran proporción de
tiempo al día en que no podemos contar con la energía solar.
Siempre que se diseñe un sistema de calefacción o de refrigeración
de edificios, producción de energía eléctrica para
uso continuo y cualquier otra utilización en la que la variación de la
demanda no coincida con la variación de suministro, hay que habilitar un
sistema de almacenamiento de la energía.
Para un cielo continuamente despejado, que se da durante gran parte
del año en algunas zonas desérticas, puede ser necesario habilitar un
almacenamiento equivalente únicamente al suministro de un día, ya que al
día siguiente el suministro se volverá a restablecer. Este pequeño almacenamiento puede seguir siendo suficiente
cuando se prevea la utilización de una fuente auxiliar, para aquellas
ocasiones en que el surninistro no pueda satisfacer la demanda.
La mayoría de sistemas de calefacción para viviendas que
funcionan con energía solar suelen llevar un sistema auxiliar, ya que sería
antieconómico diseñar un sistema de calefacción solar de forma que
pudiese satisfacer la demanda en el día más nublado y frío del año, ya
que para el resto del tiempo resultaría una instalación
sobredimensionada. Evidentemente
hay una relación en este caso, entre la variabilidad de la radiación
solar, la variabilidad de la demanda de calefacción, la capacidad del
sistema auxiliar y la capacidad de almacenamiento que hay que habilitar.
El equilibrio que hay que establecer entre estos factores depende
fundamentalmente de razones económicas.
No podemos entrar aquí en demasiadas profundidades; depende de
factores tales como el coste del combustible, materiales, maquinaria y
mano de obra, y de la variación de la temperatura del aire exterior.
De alguno de estos factores, como el soleamiento, no se puede hacer
una predicción exacta para un emplazamiento dado, sino que se debe hacer
un acopio de datos estadísticos durante un período largo de tiempo, para
ese emplazamiento concreto. Se
verá, sin embargo, que en la relación entre estas magnitudes no se
incluyen tanto los valores de asoleo máximos o mínimos que se hayan
registrado, sino el tiempo que duran esos períodos de máximo o mínimo.
Contando con este tipo de datos, el ingeniero puede empezar a
equilibrar las distintas partes del sistema: el convertidor de energía,
la maquinaria auxiliar (si hace falta) y el sistema de almacenamiento.
Es
de vital importancia proseguir con el desarrollo de la incipiente tecnología
de captación, acumulación
y distribución de la energía solar, para conseguir las condiciones que
la hagan definitivamente competitiva, a escala planetaria.
