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Inagotable y Versatil: la Energía Solar

El consumo mundial de energía es actualmente de 13 Teravatios (TW = 1012 vatios) de los cuales cerca del 80 % es generado a partir de los combustibles fósiles. La quema de dichos combustibles, intensificada a partir de la Revolución Industrial, ha acentuado el crecimiento de los niveles de CO2 en la atmósfera, con el consecuente recalentamiento del planeta. De este modo, mientras que los niveles medios de CO2 en la atmósfera hace 150 años eran de 280 ppm, actualmente su concentración media alcanza los 370 ppm, lo que significa que se ha producido un aumento del 32 %. La situación empeorará de cumplirse las previsiones del consumo energético mundial que se sitúan en 26,4 - 32,9 Teravatios en el año 2050 y asciende a 46,3-58,7 Teravatios para el 2100. De continuar utilizándose los combustibles fósiles como fuente energética primaria y mayoritaria, los expertos han predicho que los niveles de CO2 atmosféricos alcanzarán en cincuenta años valores entre dos y tres veces superiores al nivel preantropogénico (270 ppm). Ante esta situación, el gran reto científico-tecnológico de nuestro siglo es, por tanto, el desarrollo de nuevos sistemas de producción de energía medioambientalmente sostenibles que, al menos, logren frenar el progresivo aumento de los niveles de CO2 en la atmósfera. A pesar de que el severo impacto medioambiental provocado por el consumo de combustibles fósiles debiera ser autosuficiente para incentivar la búsqueda de energías sustitutivas, esta iniciativa se ha visto especialmente impulsada ante la evidente disminución de las reservas de combustibles fósiles accesibles para su explotación. A modo de ejemplo, mientras que actualmente Estados Unidos importa un 30 % de su energía, en un plazo de 20 años deberá importar las dos terceras partes del consumo de petróleo y gas natural.

Las mayores expectativas, al menos desde un punto de vista medioambiental, están depositadas en el uso de las energías renovables por ser limpias, inagotables y autogestionadas. No obstante, se ha estimado que la demanda energética mundial es muy superior a la que podría ser proporcionada por fuentes como la hidráulica, eólica o la biomasa. No es el caso, sin embargo, de la energía solar  teniendo en cuenta que a la Tierra llega más energía procedente de la luz del sol que la generada mundialmente en un año a partir de los combustibles fósiles. La respuesta a esta problemática reside, por tanto, en la energía solar y por ello se están dedicando grandes esfuerzos de investigación en dicho campo.

El aprovechamiento de la luz solar de la energía solar como fuente energética puede llevarse a cabo de forma directa, transformándola en energía eléctrica o térmica, o bien de forma indirecta, mediante la producción de combustibles que almacenan su energía. Para la generación directa de electricidad se emplean paneles fotovoltaicos y, aunque su eficacia ha sido notablemente mejorada como fruto de largos años de investigación, su implantación a gran escala encuentra en el factor económico su mayor obstáculo: para que dicha tecnología pueda imponerse como principal suministradora energética es necesario que el coste de la electricidad fotovoltaica sea entre 12 y 15 veces inferior al precio actual.

Entre las estrategias para conseguir dicho objetivo se encuentran el desarrollo de electrodos de bajo coste y sistemas fotoelectroquímicos capaces de emplear un rango más amplio del espectro solar que el aprovechado con los dispositivos actuales. En lo que respecta al aprovechamiento térmico del sol, el uso de concentradores solares para la generación de electricidad es ya una tecnología muy avanzada que ha logrado implantarse comercialmente, aunque su expansión está siendo frenada por motivos económicos y geográficos (su rentabilidad está sujeta a la latitud y climatología de cada país o región). Otras futuras aplicaciones de la energía solar concentrada,  como el abastecimiento de energía térmica en procesos industriales o para climatización industrial, son proyectos aún en desarrollo.  Por último, en cuanto a la producción de combustibles, existen diferentes alternativas en fase de investigación, entre las que despunta  la producción de hidrógeno para su uso ulterior en las pilas de combustible.

La relevancia del papel del hidrógeno como combustible reside no sólo en una producción energética de elevada eficiencia y libre de emisiones de CO2 sino también en la posibilidad de ser almacenado, lo que permite una mayor adecuación del binomio producción-demanda. A esta ventaja debe sumársele que, entre otras alternativas, el hidrógeno puede obtenerse a partir del agua, recurso natural inagotable, lo que asegura su permanente disponibilidad como fuente de energía. Sin embargo, para la implantación a gran escala de las pilas de combustible deben solventarse serias dificultades relativas al desarrollo de tecnologías de
producción de hidrógeno así como de su almacenamiento. En este sentido, y confirmando las altas expectativas depositadas en el hidrógeno como combustible de nuestro futuro próximo, diversos países han decidido fomentar las iniciativas de investigación en esta materia, incluyendo los campos de producción, almacenamiento y uso final. Para superar este gran reto del siglo XXI el hombre tiene a su disposición su experiencia e ingenio y, como prueba de ello, se está investigando la producción de hidrógeno por vías tan diferentes como los procesos termoquímicos (ruptura térmica del agua utilizando la luz solar como fuente calor), por vía foto-electroquímica, fotosíntesis artificial e incluso mediante sistemas fotobiológicos basados en el empleo de algas o bacterias hidrolizantes. Aprovechemos al máximo la energía solar

 

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