El aumento de la energía solar sostenible
La energía solar es una fuente de energía responsable con el medio ambiente. Descubra lo que los rayos del sol pueden hacer para abastecer al planeta y ayudar a conservarlo.
¿Qué es la energía solar?
La energía solar es la energía que proviene del sol. El calor y la luz del sol se aprovechan y usan para generar electricidad o energía térmica para una variedad de necesidades domésticas, empresariales y otras necesidades operativas. La salida de un sistema de energía solar se mide en vatios.
La energía solar (también conocida como generación solar o radiación solar) es la fuente de energía renovable más abundante. Una fuente de energía renovable es una fuente de energía que se puede regenerar. A diferencia de los combustibles fósiles (petróleo, gas natural y carbón), esta fuente de energía no se agota después de un uso. Además, la energía eólica, hidráulica y geotérmica son otros ejemplos de energía renovable.
Es posible que le sorprenda saber que las tecnologías de energía solar no son un descubrimiento de la era moderna: Las personas han estado usando la energía solar desde el siglo 7 A.C. cuando los humanos usaban lupas y los rayos del sol para hacer fuego y quemar hormigas. Por supuesto, desde ese momento, ha habido avances y desarrollos importantes en las tecnologías de energía solar.
Esta es una breve introducción y una escala de tiempo de la energía solar, según el Departamento de Energía de EE. UU.:
- En 1767, el científico suizo Horace de Saussure creó el primer colector solar del mundo.
- Edmond Becquerel, un físico francés, descubrió en 1839 el efecto fotovoltaico, que es cuando la luz o la energía radiante produce un voltaje o una corriente eléctrica.
- Décadas más tarde, el matemático francés Augustin Mouchot registró patentes para motores con energía solar.
- En 1883, el inventor de Nueva York Charles Fritts creó una célula solar al recubrir selenio con una fina capa de oro que logró una tasa de conversión energética del 1 al 2 por ciento (como referencia, la mayoría de las células solares modernas funcionan a una tasa de entre el 15 y el 20 por ciento), según la revista Smithsonian. El inventor Edward Weston recibió dos patentes por células solares cinco años más tarde.
- Albert Einstein publicó un documento sobre el efecto fotoeléctrico a principios del siglo XX.
- En 1954, Bell Telephone Laboratories produjo una célula solar de silicio, la primera célula que podía convertir suficiente energía para ejecutar equipos eléctricos diarios, con una eficiencia del 4 % (y posteriormente del 11 %). Seis años más tarde, Hoffman Electronics llegó a alcanzar una eficiencia del 14 %.
- En los años 70, el dr. Elliot Berman diseñó una célula solar menos costosa, lo que supuso una reducción del precio a 20 USD por vatio.
- Paul MacCready creó un avión con energía solar (el primero de su tipo) con 16 000 células solares y lo llevó de Francia a Inglaterra en 1981.
- En 1998, el científico Subhendu Guha lideró la invención de tejas solares flexibles que convierten la luz solar en electricidad para los techos.
- A partir del siglo XXI, se siguieron realizando grandes avances en la capacidad y la eficiencia de las tecnologías de energía solar.
En la actualidad, "la energía solar es la fuente de electricidad nueva más rápida y asequible" en los Estados Unidos, según Energy.gov, con 3 millones de instalaciones en el país. Y, globalmente, la energía solar también está en aumento para uso doméstico e industrial.
Un ejemplo cotidiano y popular de energía solar serían los paneles solares rectangulares y negros que se ven en algunas casas. Las empresas también han adoptado esta forma de generación solar; incluso Disney World tiene una instalación solar en forma de Mickey Mouse formada por 48 000 paneles solares fuera de su parque temático Epcot.
Las tecnologías solares han continuado evolucionando y mejorando a lo largo de los años. En este artículo se proporciona información general sobre la energía solar, cómo funciona, las ventajas de usarla y el futuro de la energía solar.
¿Cómo se recolecta y almacena la energía solar?
Fotovoltaica (PV)
Implica el uso de un dispositivo (piense en los paneles solares) para absorber la luz solar y convertirla en energía eléctrica. Estos dispositivos se conocen como células solares y están conectados para formar unidades más grandes que generan energía.
Energía solar de concentración (CSP)
Recolecta energía del sol para crear calor, que luego se usa para generar electricidad. Esta tecnología usa espejos para centrar o "concentrar" la energía de la luz.
Calefacción y refrigeración solar (SHC)
Recolecta la energía del sol y la usa para proporcionar servicios de calefacción y refrigeración a hogares y empresas. Esta tecnología usa un colector solar, tuberías aisladas y un tanque de almacenamiento de agua caliente.
Componentes del almacenamiento de la energía solar
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Baterías
El núcleo de los sistemas de almacenamiento de energía. Dos tipos comunes de baterías son las de litio-níquel-manganeso-cobalto y las de litio-ferrofosfato.
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Subpaneles de carga crítica
Te permite decidir qué dispositivos esenciales reciben energía en el caso de un corte en el suministro.
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Paneles solares
Se usan para recargar baterías. Las películas finas, PERC, policristalino y monocristalino son diferentes tipos de paneles solares.
¿De qué están hechos los paneles solares? En su núcleo, los paneles solares suelen contener silicio (el material semiconductor más común que se usa en las células fotovoltaicas), una cubierta de vidrio, un marco de metal y otro hardware para mantener el panel unido y admitir su funcionalidad.
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Inversores
Se usan para convertir la corriente alterna en corriente directa (los paneles solares y las baterías convierten la corriente directa en corriente alterna).
Almacenamiento de la energía solar
A continuación, de acuerdo con Green Building Elements, hay tres maneras de almacenar la energía solar:
Almacenamiento de batería
Normalmente, las baterías de ion de litio se usan para almacenar la energía solar.
Almacenamiento de energía mecánica
El aire comprimido (forzado en un recipiente, como un tanque, y dispensado según sea necesario), una central hidroeléctrica reversible (el agua se envía a través de los generadores de turbinas para producir energía cuando hay demanda) y un volante de inercia (exceso de energía que se usa para proporcionar energía cuando es necesario) son tres variaciones de este tipo de sistema de almacenamiento.
Almacenamiento térmico
Usa sal fundida y agua en un depósito aislado para contener la energía.
También hay un "almacenamiento virtual", un proceso por el que se calienta o refrigera un edificio antes de que se produzca un pico previsto de demanda eléctrica. A continuación, el edificio almacena esta energía cuando se necesita.
Para obtener una lista completa de términos y definiciones, consulte el Glosario de energía solar en el Departamento de Energía de los EE. UU.
Ventajas de la energía solar
Entonces, ¿cuáles son las ventajas de la energía solar? Hay bastantes, incluidos el bienestar medioambiental, las oportunidades de trabajo y los créditos fiscales. Esta es una introducción a algunas de las principales ventajas:
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Es mejor para el medioambiente que las fuentes de energía tradicionales
Probablemente, el planeta es lo primero que se viene a la cabeza a la hora de considerar las ventajas de la energía solar. Las energías renovables, como la energía solar, ayudan a reducir la dependencia del mundo en los combustibles fósiles, reducir nuestra huella de carbono y proporcionar electricidad sin provocar contaminación tóxica.
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Los costes de mantenimiento de la energía solar han mejorado
Aunque la configuración inicial puede ser demasiado costosa para algunos hogares, los costes de mantenimiento han bajado a lo largo de los años. En la última década en concreto, el coste de instalación solar ha disminuido en un 60 %. (Sin embargo, los costes pueden depender de factores como la región y las restricciones de la cadena de suministro).
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Los sistemas de energía solar tienen ventajas de cara a la declaración de impuestos
Dar el paso hacia la energía solar puede ser bueno para su cartera (aunque sea a largo plazo). Por ejemplo, el gobierno estadounidense ofrece un crédito fiscal federal para la energía solar que puede usarse para cubrir los costes de instalación de un sistema de energía solar fotovoltaica. Existen gobiernos estatales y otros gobiernos locales que ofrecen programas que ayudan a compensar los altos precios.
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Las tecnologías de energía solar han evolucionado
Las tecnologías de equipo y almacenamiento han mejorado de forma sustancial a lo largo de los años. Hoy en día, los paneles solares producen más energía durante más tiempo (con una eficiencia de aproximadamente el 20 %) y duran hasta 30 años.
El uso de la energía solar para su hogar o negocio tiene muchos aspectos positivos muy amplios. Sin embargo, esta fuente de energía tiene sus limitaciones. Estas son algunas desventajas del uso de la energía solar:
- La contaminación sigue siendo un problema. Aunque la energía solar es una solución más responsable con el medio ambiente que la quema de combustibles fósiles, algunos de los productos químicos y materiales usados en el proceso de fabricación de células fotovoltaicas producen residuos peligrosos.
- Puede ser muy costoso instalarlo. Aunque la energía solar puede ahorrarle dinero a largo plazo, la instalación inicial y el equipo pueden ser costosos.
- Existen limitaciones de servicio. Dado que la energía se genera cuando ha salido el sol, determinadas horas del día y condiciones meteorológicas (como cielos nublados) no son óptimas para la energía solar.
- Otros impactos medioambientales. El uso del agua, el uso de la tierra y la posible pérdida de ecosistemas son consideraciones que se deben tener en cuenta al escalar los sistemas de energía solar.
A partir de ese último punto, la energía solar presenta oportunidades responsable con el medioambiente para el sector y las empresas. Por ejemplo, las herramientas y aplicaciones emergentes pueden ayudar a las organizaciones a visualizar simulaciones de depósitos para aumentar las tasas de aciertos de extracción y actualizar las redes eléctricas de los recursos energéticos distribuidos para reducir los costes y ampliar las posibilidades. También ha habido grandes avances en el uso de la computación cuántica para la optimización de la generación de energía.
Cómo implementar la energía solar
Antes de implementar la energía solar, investigue. Le interesará calcular los costes para su área, consultar los reembolsos y créditos fiscales disponibles, explorar diferentes sistemas y examinar las reseñas de las empresas de instalación de sistemas. Técnicamente, puede instalar paneles solares usted mismo, pero querrá considerar si esa es la mejor opción para usted.
Si es propietario de una empresa, tendrá en cuenta varias consideraciones al realizar el paso a la energía solar, incluido qué elementos usan electricidad en su lugar de trabajo (el sistema de refrigeración y calefacción, maquinaria, equipos, etc.). Aunque, al igual que los hogares, al final experimentará un ahorro de costes, hacer el cambio a energía solar probablemente será una inversión inicial de tiempo y dinero. Sin embargo, hay soluciones energéticas de IoT disponibles para ayudarle a reducir los costes operativos, a la vez que optimiza el suministro y la demanda, y supervisa el mantenimiento de los recursos de la red.
Para la instalación en casa, la mayoría de los usuarios probablemente considerarán que el precio alto es el mayor obstáculo para empezar a usar la energía solar. Por ejemplo, el coste de un sistema de paneles solares en una casa de tamaño medio en EE. UU., después de los créditos fiscales para la energía solar, oscila entre 11 144 USD y 14 696 USD, y entre aproximadamente 200 USD a 250 USD por panel para un pequeño proyecto casero, según Consumer Affairs. Algunas guías amplían aún más el rango y enumeran los costes entre 10 000 USD y 25 000 USD en EE. UU. También hay que tener en cuenta los "costes indirectos", como los costes de mano de obra de instalación y permisos. Puede optar por alquilar paneles solares, lo que significa que no tiene que pagar los costes de instalación, mantenimiento o reparación, pero hay ventajas y desventajas que debe tener en cuenta.
El precio inicial puede ser excesivo para la mayoría de los hogares y hay que esperar hasta que llegue el período de recompensa de los paneles solares (de media, verá una rentabilidad de la inversión a los 7-12 años). Pero el ahorro también puede ser significativo: La energía solar puede ahorrar a los residentes de EE. UU. entre 600 y 2000 USD en costes de electricidad al año, según HomeGuide. Además, algunas instalaciones cuestan menos que las cifras enumeradas. El tamaño de la casa (una propiedad más grande suele indicar un precio más alto), el nivel de consumo energético y los tipos de tecnologías que elija para el sistema son tres factores principales que influirán en los costes. Sitios web como Solar Estimate le permiten ingresar su código postal o elegir su ubicación en el mapa virtual para ayudar a determinar los costes de la instalación de paneles solares en su hogar.
También puede optar por incorporar la energía solar a su vida diaria de varias maneras, tanto grandes como pequeñas. Tampoco es necesario gastar mucho dinero para empezar a usar la energía solar. Por ejemplo, puede comprar una carcasa con energía solar para su smartphone, linternas de carga solar para el kit de emergencia de su coche o una estufa solar para su próximo viaje de campamento, en algunos casos, por menos de 100 USD. Fuera de los paneles solares, también hay otras opciones para usar la energía solar en su casa. Los propietarios de los hogares pueden usar dispositivos con energía solar para calentar sus piscinas y configurar luces solares para iluminar su jardín o patio por la noche. También puede usar la generación solar en su vida laboral. ¿Quiere trabajar de forma remota, fuera de las instalaciones? Lleve un cargador portátil con paneles solares para abastecer su portátil mientras trabaja fuera en una cafetería.
El futuro de la energía solar
El futuro de la energía solar es brillante (nunca mejor dicho), porque:
- Es buena para el planeta. La energía solar es sostenible y responsable con el medioambiente.
- El mundo se dirige hacia la energía limpia. Después del año 2035, el 50 % de la generación de energía será renovable.
- Cada vez es más asequible y eficaz. Se espera que el precio de los sistemas de energía solar siga bajando, mientras que el servicio sigue mejorando.
- Ayuda a crear nuevos negocios y trabajos. Se espera que el crecimiento del sector y del trabajo prospere en este espacio.
Con respecto a ese último punto, las carreras en el campo de la energía renovable están en aumento. Este sector emplea a más de 3 millones de personas en EE. UU. y a 11 millones de personas en todo el mundo, según el Environmental and Energy Study Institute. El número de trabajos relacionados con la energía solar varía en EE. UU. Por ejemplo, hay 211 trabajos relacionados con la energía solar en Dakota del Norte frente a más de 10 000 en Texas, según la Solar Energy Industries Association (SEIA). No obstante, el espacio de la energía solar consta de ingenieros, investigadores, operadores de plantas solares, instaladores de equipos y una variedad de otros profesionales en trabajos en todo el país.
Las empresas también están mirando hacia delante con la energía solar y otras energías renovables. Las grandes empresas tecnológicas han anunciado iniciativas de responsabilidad social y objetivos medioambientales para sus organizaciones. Por ejemplo, Microsoft ha hecho un compromiso de utilizar la recuperación positiva de agua y tener una huella negativa de carbono en 2030. Los consumidores también se preocupan cada vez más por la responsabilidad social corporativa, por lo que se espera que más organizaciones desarrollen directivas en torno a su compromiso con la sostenibilidad en un futuro próximo.
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Preguntas más frecuentes
- La energía solar es la energía del sol que se puede transformar en electricidad. Es una fuente renovable de energía, lo que significa que se puede reponer y no se agota después de un único uso. La energía solar tiene una variedad de usos y se puede usar para abastecer edificios, calentar agua, cargar dispositivos y equipos electrónicos aplicables, etc. La energía solar también se conoce como radiación solar. Obtener más información >
- La energía solar se puede usar tanto a nivel doméstico como comercial. Por ejemplo, a nivel residencial, puede proporcionar electricidad, agua caliente, calefacción y refrigeración a los hogares. Algunas empresas usan la energía solar para operar sus oficinas, fábricas o granjas. Además, los gobiernos pueden abastecer servicios públicos e instalaciones, como alumbrado público, estacionamientos, transporte y escuelas, con energía solar.
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El uso de la energía solar tiene varias ventajas. Además de ser abundante y renovable, la energía solar reduce nuestra huella de carbono colectiva, ya que la propia generación solar produce cero emisiones. La energía solar también puede ser rentable. Por ejemplo, los avances tecnológicos están haciendo que los sistemas de energía solar sean cada vez más asequibles y, con el tiempo, estos sistemas pueden reducir drásticamente las facturas de los servicios públicos. Además, la energía solar es escalable; se puede usar para abastecer una sola residencia o toda una comunidad. Por último, los sistemas de energía solar se pueden instalar prácticamente en cualquier ubicación, incluso en áreas remotas, lo que significa que se puede proporcionar energía en lugares que no tienen acceso a la electricidad.
- En primer lugar, hay tres tecnologías principales que se usan para aprovechar la energía solar: fotovoltaica (PV), la energía solar de concentración (CSP) y la calefacción y refrigeración solar (SHC). Una vez que se ha aprovechado, necesita algunos componentes básicos para almacenarla: baterías, paneles solares, subpaneles de carga crítica e inversores. A continuación, hay tres maneras de almacenar la energía solar: baterías, energía mecánica y almacenamiento térmico. Según sus necesidades y para qué usa la energía solar (por ejemplo, para abastecer una casa suburbana de 1200 pies cuadrados frente a una propiedad grande fuera de la red), el proceso puede diferir.
- Los costes iniciales de la instalación (en Estados Unidos, puede costar entre 10 000 USD y 25 000 USD para una casa residencial) pueden ser costosos para muchos consumidores. Sin embargo, algunos países tienen programas gubernamentales que pueden ayudarle a compensar los costes de empezar a usar la energía solar. Esto podría incluir recursos sobre la creación de un sistema rentable o cómo asegurar los créditos fiscales disponibles. Tardará algún tiempo (aproximadamente una década), pero debería recuperar los costes de un sistema de paneles solares y ver el ahorro reflejado en la factura de electricidad. En función de factores como el coste del sistema de energía solar y el tamaño de la propiedad, el ahorro en el coste de la electricidad puede oscilar entre unos cientos de dólares y un par de miles de dólares al año.
- La energía solar es una de las formas de energía más sostenibles disponibles actualmente. No solo es abundante y renovable(el sol proporciona suficiente energía cada día para satisfacer nuestra demanda energética global actual durante todo un año), sino que también se puede generar de forma económica y a gran escala. La generación solar no produce emisiones de gas invernadero, requiere unos costes de mantenimiento mínimos una vez instalados los paneles solares y proporciona energía sin riesgo de contaminar el agua ni el aire.
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