3. MARCO TEÓRICO

ENERGÍAS VERDES

Se denomina energía verde a la energía que se obtiene de fuentes naturales

virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que

contienen, o porque son capaces de regenerarse por medios naturales.

(Fernández Castaño N., et al., enero 2012).

Las energías renovables han constituido una parte importante de la energía

utilizada por los humanos desde tiempos remotos, especialmente la solar, la eólica

y la hidráulica. La navegación a vela, los molinos de viento o de agua y las

disposiciones constructivas de los edificios para aprovechar la del sol, son buenos

ejemplos de ello. (Fernández Castaño N., et al., enero 2012).

CLASIFICACIÓN

BIOMASA

La formación de biomasa a partir de la energía solar se lleva a cabo por el proceso

denominado fotosíntesis vegetal que a su vez es desencadenante de la cadena

biológica. Mediante la fotosíntesis las plantas que contienen clorofila, transforman

el dióxido de carbono y el agua de productos minerales sin valor energético, en

materiales orgánicos con alto contenido energético y a su vez sirven de alimento a

otros seres vivos. La biomasa mediante estos procesos almacena a corto plazo la

energía solar en forma de carbono. La energía almacenada en el proceso

fotosintético puede ser posteriormente transformada en energía térmica, eléctrica

o carburantes de origen vegetal, liberando de nuevo el dióxido de carbono

almacenado.(Fernández Castaño N.,2012).

ENERGÍA EOLICA.

La energía eólica es aquella que se produce a través de la energía cinética del

viento en energía eléctrica a través de aerogeneradores, que utilizan una hélice

para transmitir el movimiento que el viento produce en sus palas en rotor de un

alternador. Cuando una instalación eólica necesita producir electricidad para verter

a la red de distribución se agrupan varios generadores, dado lugar a los

denominados parques eólicos. . (Cayetano Espejo Marin, 2004)

ENERGÍA GEOTÉRMICA

La energía geotérmica es aquella energía que puede ser obtenida por el hombre

mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. Parte del calor

interno de la Tierra (5.000 °C) llega a la corteza terrestre. En algunas zonas del

planeta, cerca de la superficie, las aguas subterráneas pueden alcanzar

temperaturas de ebullición, y, por tanto, servir para accionar turbinas eléctricas o

para calentar. (Cayetano Espejo Marin, 2004)

ENERGIA HIDRAULICA

La energía hidráulica es la energía cinética del movimiento de masas de agua, o la

energía potencial del agua disponible a una cierta altura. Como la mayoría de las

otras energías renovables, la energía hidráulica es una consecuencia de la

radiación solar. El Sol inicia el ciclo hidrológico evaporando agua de la superficie

de la Tierra (océanos, lagos, etc.) que, posteriormente, al precipitar y fluir por la

superficie de los terrenos es capaz de proporcionar esta energía.

ENERGÍA SOLAR.

La energía solar es la fuente principal de vida en el planeta: dirige los ciclos

biofísicos, geofísicos y químicos que mantienen la vida en la Tierra, los ciclos del

oxígeno, del agua, del carbono y del clima. El sol nos suministra alimentos

mediante la fotosíntesis y como es la energía del sol la que induce el movimiento

del viento, del agua y el crecimiento de las plantas, la energía solar es el origen de

la mayoría de las fuentes de energía renovables.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS ENERGÍAS VERDES.

Las fuentes de energía renovables son distintas a las de combustibles fósiles o

centrales nucleares debido a su diversidad y abundancia. Se considera que el Sol

abastecerá estas fuentes de energía (radiación solar, viento, lluvia, etc.) durante

los próximos cuatro mil millones de años. La primera ventaja de una cierta

cantidad de fuentes de energía renovables es que no producen gases de efecto

invernadero ni otras emisiones, contrariamente a lo que ocurre con los

combustibles, sean fósiles o renovables. Algunas fuentes renovables no emiten

dióxido de carbono adicional, salvo los necesarios para su construcción y

funcionamiento, y no presentan ningún riesgo suplementario, tales como el riesgo

nuclear. No obstante, algunos sistemas de energía renovable generan problemas

ecológicos particulares. Así pues, los primeros aerogeneradores eran peligrosos

para los pájaros, pues sus aspas giraban muy deprisa, mientras que las centrales

hidroeléctricas pueden crear obstáculos a la emigración de ciertos peces, un

problema serio en muchos ríos del mundo (en los del noroeste de Norteamérica

que desembocan en el Océano Pacífico, se redujo la población de salmones

drásticamente). Un problema inherente a las energías renovables es su naturaleza

difusa, con la excepción de la energía geotérmica la cual, sin embargo, sólo es

accesible donde la corteza terrestre es fina, como las fuentes calientes y los

géiseres. Puesto que ciertas fuentes de energía renovable proporcionan una

energía de una intensidad relativamente baja, distribuida sobre grandes

superficies, son necesarias nuevos tipos de "centrales" para convertirlas en

fuentes utilizables.

TIPOS DE ENERGÍA SOLAR.

Energía solar térmica.

La energía solar térmica consiste en el aprovechamiento del calor solar mediante

el uso de paneles solares térmicos, colectores o captadores. El funcionamiento de

un sistema de energía solar térmica se muestra de la siguiente manera: el colector

o panel solar capta los rayos del sol, absorbiendo de esta manera su energía en

forma de calor, a través del panel solar hacemos pasar un fluido (normalmente

agua) de manera que parte del calor absorbido por el panel es transferido a dicho

fluido, el fluido eleva su temperatura y es almacenado, o es llevado directamente

al punto de consumo.

Energía solar fotovoltaica.

El fundamento de la energía solar fotovoltaica es el efecto fotoeléctrico o

fotovoltaico, que consiste en la conversión de la luz en electricidad. Este proceso

se consigue con algunos materiales que tienen la propiedad de absorber fotones y

emitir electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, el resultado es

una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.

La energía solar fotovoltaica es una tecnología que genera corriente continua

(potencia medida en vatios o kilovatios) por medio de semiconductores cuando

éstos son iluminados por un haz de fotones. Mientras la luz incide sobre una célula

solar, que es el nombre dado al elemento fotovoltaico individual, se genera

potencia eléctrica; cuando la luz se extingue, la electricidad desaparece. Las

células solares no necesitan ser cargadas como las baterías. Algunas células

solares vienen manteniéndose en operación terrestre o en el espacio desde hace

30 años. (Alonso-Montes, I., Fernández-Durán, A., et al, 2009).

IMPACTO EN LA SOCIEDAD

En una forma gráfica, podemos asimilar la Tierra a una nave espacial cuyos

recursos le llegan de forma diaria en forma de rayos de sol. Lo que conocemos

como energía solar es el único aporte que recibe el planeta y se sirve de él, para

alimentar todos los procesos biológicos que dan lugar a la vida.

Es difícil valorar la magnitud de ese aporte diario, pero es fácil que asociemos su

funcionamiento a un mecanismo simple como es el de cualquier fuente de energía.

Pongamos por ejemplo el gas. Se sabe cuánto calor da un metro cúbico, así que si

necesitamos un número de veces ese calor el problema se resuelve aportando el

volumen necesario a través de unas tuberías; cuyo único problema es su trazado

pues el gas se sabe dónde se encuentra.

La energía solar se presenta en un formato bien distinto y para su utilización

tenemos que hacer un ejercicio más complejo que el modelo simplista de las

fuentes tradicionales.

En primer lugar, la radiación solar no es un producto homogéneo sino un conjunto

de radiaciones de distintas propiedades físicas que producen unos resultados

diferentes según cuál sea su estructura. La luz y el calor son dos de las

expresiones de ese paquete al que llamamos radiación.

Pero además, el origen no está inmóvil como los yacimientos sino en constante

movimiento. Como ese movimiento lleva asociado los días, las noches y las

estaciones, la cantidad de energía que nos suministra no es constante como en el

caso del gas, sino variable. La energía solar es natural, es ecológica, es gratis y es

abundantísima e inagotable. Pero a cambio el formato en el que nos llega es más

complejo que el de las fuentes tradicionales. Por ello, aunque no sea

imprescindible, sí que es aconsejable que todo aquel que piensa hacer uso de sus

posibilidades, dedique un poco de esfuerzo a conocer las peculiaridades de esta

fuente de energía. (Winter, F., Swenson, R-B. 2006)

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA.

TECNOLOGÍAS FOTOVOLTAICAS.

De las tecnologías solares, la fotovoltaica es en la actualidad la que tiene el más

rápido crecimiento. Esta tecnología está basada en las celdas solares. Como se

sabe, la forma más común de las celdas solares se basa en el efecto fotovoltaico,

en el cual la luz que incide sobre un dispositivo semiconductor de dos capas

produce una diferencia del foto-voltaje o del potencial entre las capas. Este voltaje

es capaz de conducir una corriente a través de un circuito externo de modo para

producir trabajo útil. (Estrada-Gasca, C., Arancibia-Bunes, C. 2010)

CELDAS FOTOVOLTAICAS.

Es dónde se produce la conversión fotovoltaica, las más empleadas son las

realizadas con silicio cristalino La incidencia de la radiación luminosa sobre la

celda crea una diferencia de potencial y una corriente aprovechable.

Fabricadas a partir del silicio, las celdas fotovoltaicas cobraron auge a partir de los

años 50, cuando comenzaron a ser utilizadas para el abastecimiento energético de

los satélites.

Figura 1. Funcionamiento de una celda solar

-SISTEMAS FOTOVOLTAICOS NO CONECTADOS A LA RED (OFF‐GRID SYSTEMS).

Los sistemas fotovoltaicos que no son conectados a la red eléctrica son conocidos como “sistemas off‐grid”. Los módulos fotovoltaicos generan electricidad en forma de corriente directa (CD) que puede ser utilizada directamente sin necesidad alguna de un almacenamiento temporal (por ejemplo en bombas de agua alimentadas con energía solar), sin embargo la mayoría de los sistemas off‐grid cuentan con baterías que almacenan la energía generada por los módulos FV para su posterior uso. Los sistemas off‐grid utilizan comúnmente equipos de CD (lámparas, radios, televisiones, refrigeradores), aunque usando inversores de CA un mayor número de dispositivos pueden ser utilizados (laptops, equipo médico). Una de las principales aplicaciones de estos sistemas es el alumbrado público.

-SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS A LA RED (ON‐GRID SYSTEMS).A diferencia de los sistemas off‐grid, los sistemas on‐grid son conectados directamente a la red pública de electricidad. La corriente directa (CD) producida por el sistema fotovoltaico es convertida por un inversor a corriente alterna (CA) y luego alimentada, a través de varios dispositivos de seguridad, a la red sin ningún almacenamiento en baterías de por medio. En cierto sentido, la red eléctrica puede ser vista como un sistema de almacenamiento para la energía solar (Wiesner, S. 2011).

APLICACIÓN EN LA SOCIEDAD

La energía solar fotovoltaica permite un gran número de aplicaciones, ya que puede suministrar energía en emplazamientos aislados de la red (viviendas aisladas, faros, postes SOS, bombeos, repetidores de telecomunicaciones, etc.), o mediante instalaciones conectadas a la red eléctrica, que pueden ser de pequeño tamaño (instalación en vivienda individual) o centrales de gran tamaño.

La modulación de los generadores fotovoltaicos implica que se pueden constituir sistemas de suministros de energía eléctrica en un amplio rango de potencia. La energía solar fotovoltaica se considera una forma cara de producir energía es muy a menudo que en aplicaciones aisladas de la red, la solución más económica de suministro eléctrico. El crecimiento del mercado mundial indica que la electricidad solar ha penetrado en muchas áreas en las que es económicamente viable. Además, el crecimiento rapidísimo, en los sistemas conectados a la red de ha hecho atractivo para particulares compañías y gobierno que desean contribuir al establecimiento de un sistema de suministro eléctrico más benigno con el medio ambiente (Alonso-Montes, I., Fernández-Durán, A., et al, 2009).

VENTAJAS.

Una de las desventajas es que utiliza energía gratuita y renovable, aparte de que no produce polución ni contaminación ambiental y no requiere luz de combustibles, de esta manera va aminorando gastos en suministro, transporte y almacenamiento del los mismos. Es muy silenciosa y de bajo mantenimiento. Permite aumentar la potencia instalada mediante la incorporación de nuevos módulos (es modular).

DESVENTAJAS.

Los rendimientos del sistema aun son bajos, básicamente por las bajas eficiencias de las células solares (15 –20 %). Tiene un alto costo inicial ya que no es un producto masivo aun, de esta manera depende mucho de factores climatológicos y el montaje debe ser un lugar de clima soleado o de verano lo más constante posible, para tener un rendimiento elevado y compensar su costo. En la actualidad no existen muchas entidades que financien este tipo de proyectos.

Cuadro 1. Sistemas aislados.

Sistemas aislados.

Aplicaciones de consumo.

Interior. Exterior.

Balanza eléctrica.

Herramientas eléctricas.

Teléfonos móviles.

Relojes.

Calculadoras.

Dispositivos de carga.

Fuentes.

Linterna.

Barcos.

Ventilación en coches.

Luces de jardín.

Aplicaciones industriales.

Señales de tráfico.

Telemática.

Pantalla.

Luces para navegación.

Protección catódica.

Motorización remota.

Restaurantes.

Hoteles.

Telecomunicaciones.

Aplicación remota.

Alumbrado.

Suministro a viviendas.

Suministro a poblados.

Purificación de agua.

Riego.

Escuelas.