¿Qué es la energía solar y cómo funciona?

Se ven paneles solares por todas partes: en los tejados, en las marquesinas de los coches, en los cubos de basura compactadores, en las lámparas de exterior, en las naves espaciales y en huertas solares como la que Altus Power posee y explota en Kapolei, HI. Pero, ¿qué es la energía solar y cómo funciona? ¿Cómo convierten esos paneles la luz solar en electricidad?

Para empezar, la energía solar es un recurso inmenso, incluso el recurso energético más abundante de la Tierra, según la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica(NOAA). De hecho, añade la NOAA, el Sol proporciona a la Tierra 173.000 teravatios de energía solar de forma continua, una cantidad más de 10.000 veces superior al consumo energético total del mundo. Y esa energía estará disponible durante toda la vida del Sol. "Es finita, pero estamos hablando de miles de millones de años", afirmó el profesor de física del MIT Washington Taylor en un artículo publicado en 2011 en MIT News.
 

¿Qué es la energía solar?

La energía solar consiste en aprovechar el calor y la luz del Sol para generar calor y electricidad. Los sistemas de aprovechamiento de la energía solar pueden ser pasivos o activos.

Las técnicas solares pasivas incluyen los sistemas pasivos de calefacción solar, que utilizan la ubicación, la orientación y los materiales de construcción de un edificio para controlar la temperatura interior del mismo, según explica el Instituto de Estudios Medioambientales y Energéticos.

Las técnicas solares activas, por su parte, incluyen las células fotovoltaicas, la energía solar concentrada y el calentamiento solar del agua. Las células fotovoltaicas utilizan material semiconductor para convertir la luz solar en electricidad. La energía solar concentrada utiliza un conjunto de espejos para concentrar la luz solar en receptores que convierten la luz en calor, que puede alimentar turbinas y generar electricidad. Y los calentadores solares de agua utilizan colectores solares para calentar el agua de hogares, edificios comerciales y piscinas.

¿Cómo funciona la energía solar?

De las tecnologías solares mencionadas, las células fotovoltaicas (FV) son las más difíciles de entender: ¿Cómo absorben la luz solar y producen electricidad?

Según explica la Administración de Información Energética de EE.UU., las células fotovoltaicas están formadas por un material semiconductor, normalmente silicio, que puede absorber los fotones (o partículas de energía solar) de la luz solar. Cuando esos fotones son absorbidos, los electrones se desprenden -o "liberan"- del material semiconductor.

Pero en el caso de las células fotovoltaicas de silicio, ya existe un campo eléctrico interno, puesto que una capa de silicio de tipo n se coloca junto a una capa de silicio de tipo p, según la American Chemistry Society. El silicio de tipo N tiene un exceso de electrones, mientras que el silicio de tipo p tiene un exceso de huecos. En la unión entre las dos capas, los electrones rellenan los huecos, dejando iones cargados negativamente en un lado e iones cargados positivamente en el otro.

Debido a este campo eléctrico, los electrones liberados son atraídos hacia el lado n, mientras que los huecos que dejan atrás son atraídos hacia el lado p. Con un desequilibrio eléctrico entre los dos lados, los conductores canalizan los electrones desde el lado n, a través de un circuito que incluye una carga externa como una batería, y de vuelta al lado p, donde los electrones rellenan los huecos y el ciclo comienza de nuevo.

¿Cuáles son las ventajas de la energía solar?

Aunque la creación de células fotovoltaicas puede ser cara y consumir mucha energía, el uso de la energía solar tiene ventajas indudables. La Administración de Información Energética de EE.UU. señala que el uso de la energía solar puede tener un beneficio indirecto para el medio ambiente al reducir o sustituir fuentes de energía más dañinas.

Por ejemplo, una energía renovable como la solar puede reducir o sustituir la energía derivada de combustibles fósiles. Según un estudio del NREL, si el 35% de la electricidad del oeste de Estados Unidos procediera de la energía eólica y solar, las emisiones de carbono se reducirían entre un 25 y un 45%, lo que equivale a retirar de la circulación entre 22 y 36 millones de coches.

La energía solar también puede "mejorar la calidad del aire, reducir el consumo de agua para la producción de energía y proporcionar servicios ecosistémicos a las comunidades anfitrionas mediante el secuestro de carbono, la polinización y la gestión de las aguas subterráneas y pluviales", según la Oficina del Departamento de Energía de Estados Unidos.U. S. Department of Energy's Office of Energy Efficiency & Renewable Energy.

En su libro de 2011 Solar Energy Perspectives, la Agencia Internacional de la Energía afirmaba que el desarrollo de una energía solar "asequible, inagotable y limpia" tendría enormes beneficios. "Aumentará la seguridad energética de los países gracias a la dependencia de un recurso autóctono, inagotable y en su mayor parte independiente de las importaciones, mejorará la sostenibilidad, reducirá la contaminación, disminuirá los costes de mitigación del cambio climático y mantendrá los precios de los combustibles fósiles más bajos que de otro modo", sostenía la agencia. "Estas ventajas son globales".
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