Energia Solar: Guia Completa de Sistemes i Tecnologies

Energia Solar: Radiació Directa i Difusa

L'energia solar arriba a la Terra de dues maneres: directament, coneguda com a radiació directa, o després de reflectir-se en partícules com la pols i el vapor d'aigua presents a l'atmosfera, anomenada radiació difusa. La radiació solar és una font d'energia neta, gratuïta, inesgotable i disponible de manera constant.

Desavantatges de l'Energia Solar

Malgrat els seus beneficis, l'energia solar presenta alguns inconvenients:

• La radiació solar arriba de manera dispersa a la superfície terrestre.
• Cal transformar-la per a la majoria de les seves aplicacions.
• Requereix sistemes de captació de gran superfície.
• La inversió inicial per a la instal·lació dels sistemes pot ser elevada.

Sistemes d'Aprofitament de l'Energia Solar

Per aprofitar l'energia solar, existeixen principalment dos tipus de sistemes:

• La via tèrmica: Consisteix a transformar la radiació solar en energia tèrmica (calor).
• La conversió fotovoltaica: Transforma directament la radiació solar en energia elèctrica.

Aprofitament per Via Tèrmica

La utilització tèrmica de l'energia solar es pot realitzar mitjançant:

• Sistemes actius: Utilitzen captadors solars, amb o sense concentració de la radiació, per recollir i transformar l'energia solar.
• Sistemes passius: Impliquen un disseny arquitectònic adaptat a l'entorn i al clima, com l'orientació d'edificis o l'ús de materials específics per maximitzar la captació i retenció de calor solar de manera natural.

Classificació dels Sistemes Tèrmics Actius

Els sistemes actius es classifiquen segons la temperatura que poden assolir:

• Baixa temperatura: S'utilitzen col·lectors que es basen en l'efecte hivernacle per a aplicacions com la calefacció d'aigua sanitària.
• Mitjana temperatura: Emprats principalment en centrals termosolars per a la generació d'electricitat o processos industrials.
• Alta temperatura: S'assoleix en instal·lacions com els forns solars. Aquests sistemes utilitzen una gran superfície de captació parabòlica, formada per miralls, que reflecteixen i concentren la radiació solar en una àrea molt petita (el focus de la paràbola). En aquest punt es troba el forn, on es poden obtenir temperatures extremadament elevades, fins als 4000 °C.

Centrals Termosolars: Generació Elèctrica

Les centrals termosolars són instal·lacions que aprofiten l'energia solar tèrmica per generar electricitat. En aquestes centrals, la radiació solar es concentra sobre un fluid portador de calor, transformant-se en energia tèrmica. Aquest fluid, un cop escalfat, circula per un intercanviador de calor on produeix vapor. El vapor resultant acciona un grup turboalternador, que finalment genera energia elèctrica.

Centrals amb Col·lectors Distribuïts (DCS)

Les centrals de Col·lectors Distribuïts (DCS, per les sigles en anglès Distributed Collector Systems) utilitzen col·lectors de concentració. Aquests dispositius concentren la radiació solar sobre la superfície captadora d'un element receptor de dimensions molt reduïdes. D'aquesta manera, s'obtenen temperatures de fins a 300 °C, suficients per produir vapor que mourà les turbines. Un inconvenient significatiu d'aquests col·lectors és que només poden aprofitar la radiació directa.

Centrals Solars de Torre Central (CRS)

Les Centrals Solars de Torre Central (CRS, per les sigles en anglès Central Receiver Systems), també conegudes com a centrals de torre, aprofiten l'energia solar a alta temperatura. En aquest tipus d'instal·lació, la captació de la radiació solar es realitza mitjançant un camp d'heliòstats. Els heliòstats són miralls mòbils que segueixen el moviment del sol i concentren la radiació solar en un receptor central, instal·lat a la part superior d'una torre elevada.

Conversió Fotovoltaica: Electricitat Directa

La conversió fotovoltaica és el procés que transforma la radiació solar directament en energia elèctrica. Per a aquesta finalitat, s'utilitzen captadors solars formats per cèl·lules solars o fotovoltaiques.

Funcionament de les Cèl·lules Fotovoltaiques

Les cèl·lules fotovoltaiques estan fabricades principalment amb una làmina prima de material semiconductor, generalment silici. Aquest material té la propietat intrínseca de generar un corrent elèctric quan els fotons de la radiació solar hi incideixen. Aquest fenomen físic es coneix com a efecte fotovoltaic.