Energies Alternatives i Aprofitament Solar: Guia Completa

Energies Alternatives i Renovables

Les energies alternatives també s'anomenen energies renovables perquè provenen de fonts d'energia que es renoven de manera continuada, en contraposició als combustibles fòssils, que tenen recursos limitats.

Centrals Solars i Radiació Solar

La major part de les energies renovables i no renovables provenen de la radiació solar. En definitiva, tots els éssers vius que habiten la Terra reben energia del sol, directament o indirectament.

L'energia solar arriba a la superfície de la Terra directament (radiació directa) o després de reflectir-se amb la pols i el vapor d'aigua que conté l'atmosfera (radiació difusa). Quan el cel està ennuvolat, la radiació difusa és l'única que ens arriba.

L'energia solar és neta, gratuïta i inesgotable (es calcula que durarà uns 5.000 milions d'anys en esgotar-se), i està disponible tots els dies de l'any amb les limitacions que imposen les estacions de l'any.

Principals Inconvenients de l'Energia Solar:

• La radiació arriba de manera dispersa i inconstant a la superfície terrestre.
• S'ha de transformar, en el moment que arriba, en energia tèrmica o elèctrica, ja que no es disposa de cap sistema d'emmagatzematge eficaç.
• Per utilitzar-la a gran escala són necessaris sistemes de captació de gran superfície, perquè té una densitat energètica baixa (1 kW/m² com a màxim).
• És necessària una inversió inicial elevada, atès que els sistemes de captació encara són relativament cars.

Sistemes d'Aprofitament de l'Energia Solar

Actualment es disposa de dos sistemes d'aprofitament de l'energia solar:

1. La via tèrmica, que consisteix en la transformació de la radiació solar en energia tèrmica.
2. La conversió fotovoltaica, en què la radiació es transforma directament en energia elèctrica.

L'aprofitament tèrmic es pot realitzar mitjançant sistemes actius (captadors amb o sense concentració de la radiació i amb centrals termosolars per a la producció d'energia elèctrica) o mitjançant aprofitament passiu de la radiació solar amb la construcció de cases amb un disseny arquitectònic adaptat a l'entorn i el clima que les envolta.

Els sistemes actius poden ser de temperatura baixa, mitjana i alta. Els sistemes de temperatura baixa més utilitzats són els captadors plans (també anomenats col·lectors), que es basen en l'efecte hivernacle. S'utilitzen generalment per a l'obtenció d'aigua calenta sanitària, calefacció, climatització, etc.

Els sistemes de temperatura mitjana i alta es poden utilitzar per a l'obtenció indirecta d'energia elèctrica en les anomenades centrals termosolars. Una aplicació molt important dels sistemes de temperatura alta és el forn solar per a la seva utilització en el camp de la investigació dels materials d'alta tecnologia.

Centrals Termosolars: Generació Elèctrica

L'obtenció d'energia elèctrica a través de l'energia tèrmica obtinguda de la radiació solar sempre segueix el mateix procés: la radiació solar es concentra sobre un fluid (aigua, oli tèrmic, sodi, etc.) i es transforma en energia tèrmica. El fluid escalfat es passa per un intercanviador, produeix vapor i acciona un grup turboalternador, en el qual s'obté energia elèctrica com en qualsevol central tèrmica.

Tipus de Centrals Termosolars:

• A) Centrals amb col·lectors distribuïts (DCS): Els DCS utilitzen els anomenats col·lectors de concentració, que concentren la radiació solar que reben en la superfície captadora d'un element receptor de superfície molt reduïda (un punt o una línia). Això permet obtenir, amb bons rendiments, temperatures de fins a 300 graus, suficients per produir vapor a alta temperatura, que s'utilitza per generar electricitat o també en altres processos industrials.
• B) Centrals solars de torre central (CRS): Les CRS aprofiten l'energia solar a alta temperatura. El sistema de captació està format per una gran superfície coberta d'heliòstats, anomenada camp d'heliòstats, que concentra la radiació solar en un receptor instal·lat a l'extrem superior d'una torre.

Conversió Fotovoltaica: De Sol a Electricitat

Un altre sistema per a l'aprofitament de la radiació solar és la conversió fotovoltaica, que consisteix a transformar la radiació solar directament en energia elèctrica, mitjançant captadors formats per cèl·lules solars o fotovoltaiques.

Les cèl·lules fotovoltaiques estan constituïdes per una làmina de material semiconductor, normalment silici, que té la propietat de produir electricitat quan hi incideixen els fotons de les radiacions. Aquest fenomen s'anomena efecte fotovoltaic.

Regulador:

Protegeix la bateria de càrregues i descàrregues excessives.

Inversor:

Converteix el corrent continu (DC) generat per les cèl·lules en corrent altern (AC) per al seu ús domèstic o industrial.