Fuentes de Energía Renovable: Solar y Eólica

Aprovechamiento de la Energía Solar

La energía solar se puede aprovechar mediante dos métodos principales: la conversión térmica y la conversión fotovoltaica, además de su aprovechamiento pasivo.

Conversión Térmica

Este método se basa en la absorción del calor del sol. Cuando un cuerpo se expone a la radiación solar, parte de esta es reflejada y otra parte es absorbida. La eficiencia de la absorción depende de las propiedades del material, como el color (el negro absorbe más que el blanco).

Tipos de Conversión Térmica

• De baja y media temperatura (hasta 80ºC): Utilizan colectores solares, que son dispositivos diseñados para absorber el calor del sol y transferirlo a un fluido caloportador (como el agua). Estos colectores pueden ser:
  • Planos: Consisten en una caja metálica con una lámina metálica negra en su interior que absorbe la radiación solar.
  • De concentración: Empleados para temperaturas superiores a 80ºC. Utilizan concentradores (reflectores como espejos o refractores como lentes) para dirigir una mayor cantidad de radiación solar hacia un captador. Estos concentradores pueden ser fijos o móviles.
• De alta temperatura: Permiten obtener temperaturas muy elevadas a partir de la energía solar.
  • Hornos solares: Utilizan un espejo parabólico que concentra los rayos solares en su foco. La concentración se logra mediante un conjunto de espejos (helióstatos) que reflejan la radiación solar hacia el espejo principal.
  • Centrales solares: Son instalaciones que transforman la energía solar en energía eléctrica. Se dividen en:
    • DCS (Direct Steam Generation): Utilizan receptores distribuidos que reciben la energía de concentradores parabólicos.
    • CRS (Concentrated Solar Power): Disponen de un único receptor central que absorbe la energía reflejada por helióstatos orientados.

Aprovechamiento Pasivo de la Energía Solar

Este método se enfoca en el calentamiento de recintos sin necesidad de dispositivos mecánicos complejos. Se basa en dos principios fundamentales:

• Aislamiento del recinto: Se utilizan materiales como el vidrio para permitir la entrada de la radiación solar y, al mismo tiempo, aislar el interior del exterior, minimizando las pérdidas de calor.
• Almacenamiento de calor: Se instalan acumuladores térmicos para guardar el calor absorbido durante las horas de mayor insolación, permitiendo su uso posterior.

Conversión Fotovoltaica

La conversión fotovoltaica transforma la luz del sol directamente en energía eléctrica mediante el uso de células fotovoltaicas, que están fabricadas con materiales semiconductores. Al incidir la luz solar sobre estas células, se genera una corriente eléctrica.

• Rendimiento: El rendimiento típico de estas células se sitúa alrededor del 25%.
• Tensión: La tensión generada por cada célula es relativamente pequeña y puede variar con la temperatura.
• Almacenamiento: Las instalaciones fotovoltaicas requieren acumuladores (baterías) para almacenar la energía generada.
• Coste: El principal inconveniente de esta tecnología es el elevado coste de las células fotovoltaicas.
• Utilidad principal: Se aplica en centrales solares fotovoltaicas, pequeñas instalaciones, viviendas, satélites, etc.

Ventajas e Inconvenientes de la Energía Solar

• Ventajas:
  • Es una energía limpia.
  • Es gratuita.
  • Es inagotable.
• Inconvenientes:
  • Las instalaciones requieren una gran superficie de terreno.
  • El carácter no uniforme de la radiación solar limita su aprovechamiento en ciertas zonas y países.
  • El coste de las instalaciones puede ser alto.
  • El rendimiento de la conversión puede ser algo bajo en comparación con otras fuentes de energía.

Energía Eólica

La energía eólica es la energía cinética del viento. Su origen se encuentra en el Sol, ya que el calentamiento desigual de las masas de aire en la atmósfera produce diferencias de presión, lo que a su vez genera el movimiento del aire desde zonas de alta presión hacia zonas de baja presión.

Máquinas Eólicas

Son dispositivos destinados al aprovechamiento de la energía del viento, transformándola en energía eléctrica o mecánica.

Tipos de Máquinas Eólicas

• De eje horizontal: Son las más desarrolladas. El eje de la máquina se dispone paralelamente a la dirección del viento, de modo que este incide sobre las palas y las hace girar.
  • Molinos de viento clásicos: Montaban toda su estructura sobre un poste, sujetado por vigas en ángulo, y su orientación era manual.
  • De eje horizontal lentas: Tienen potencias de 0,5 a 50 kW. Sus hélices suelen tener entre 12 y 24 aspas y miden alrededor de 6 metros.
  • De eje horizontal rápidas: Generan potencias superiores a 3,6 MW. Utilizan hélices de 2 o 3 aspas aerodinámicas, fabricadas en madera, aluminio o fibra de vidrio.
• De eje vertical: Se adaptan a cualquier dirección del viento sin necesidad de dispositivos de orientación. Sin embargo, suelen producir potencias más bajas.