UNIDAD 1 APROVECHAMIENTO DEL SOL PARA PRODUCIR ENERGIA

Aprovechamiento
del sol para
producir energía

unidad
didáctica1

Energía solar fotovoltaica
Aprovechamiento del sol para producir energía

1. Introducción

La energía solar es en la actualidad uno de los métodos más limpios de producción de energía conocidos. Los paneles solares constituyen uno de los métodos
más simples que se pueden usar para convertir la energía del sol en energía
eléctricaaprovechable, sin que en esta transformación se produzcan subproductos
peligrosos para el medio ambiente. Parten de una fuente de energía que para
nosotros va a resultar inacabable: la energía que emite el sol, y de la que nos
llega una cantidad tal, que si toda ella pudiera ser aprovechada, bastaría media
hora de un día para satisfacer la demanda energética mundial durante todo un
año. Aunqueesto, como ya sabemos, no pasa del plano teórico y es imposible de
realizar de forma práctica.
Aún así, cada vez es mayor el número de actividades en las que la energía solar
resulta aplicable, abarcando diseños tan diferentes como pueden ser un coche
solar o los satélites.
La principal desventaja que presenta la energía solar es su coste. Los paneles solares no son baratos (aunque la materia prima,silicio, sea muy abundante), y además
están construidos con materiales frágiles y sensibles (semiconductores, cristal, etc.),
que requieren mantenimiento constante y a menudo, ser reemplazados.
Además, cada panel no rinde más de un 40%, por lo que un panel solar aislado
no produce suficiente potencia. No obstante, este problema se soluciona agrupando mayor número de paneles que funcionenconjuntamente para producir
energía. Aunque este sistema ocupa mucho más espacio, genera mucha más
potencia. Actualmente se tiende a una mejora de los rendimientos de las células
energéticas, lo que se traduce en una creciente disminución de los costes por lo
que resulta una alternativa viable a otras fuentes de energía.

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Energía solar fotovoltaica
Aprovechamiento del sol para producir energía

Esprevisible un aumento a nivel mundial de este tipo de energía por sus demostradas ventajas a todos los niveles.

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2. El sol como
fuente energética

El sol es la estrella más próxima a la Tierra. Tiene un radio de unos 700.000 km y
una masa de 2 · 1030 kg, unas 330.000 veces la de la Tierra. A su alrededor giran
los planetasdel sistema solar, aunque él concentra el 99% de la masa del mismo. Su
densidad es 1,41 · 103 kg/m3. La temperatura de su superficie ronda los 6.000 ºC,
aunque es algo menor en las manchas solares (alrededor de los 4.800 ºC). Las
manchas solares tienen una gran influencia en nuestro clima. Cerca del centro la
temperatura es de más de 15.000.000 ºC y la densidad es unas 120 veces mayor
que en lasuperficie. En esta zona se alcanzan presiones de 250.000 millones de
atmósferas. Los gases del núcleo están comprimidos hasta una densidad 150
veces la del agua.
La fuente de toda la energía del sol se encuentra en el núcleo. Debido las condiciones extremas de presión y temperatura en su interior, tienen lugar reacciones
nucleares de fusión. En éstas, cuatro átomos de hidrógeno se combinan paraconvertirse en un átomo de helio. La masa del átomo de helio es 0,7% menor que
la masa de los cuatro átomos de hidrógeno. Esa masa que falta es lo que se
convierte en energía que, en forma de rayos gamma, se expande desde el núcleo
hacia la superficie en los primeros 500.000 km de espesor de la esfera solar por
radiación, ahí alcanza la zona en que el transporte es ya por convección y que
permite alos fotones, después de un largo viaje de miles de años alcanzar la
superficie solar.
La ecuación de la reacción nuclear simplificada es la siguiente:
4H → He + 2e + υ + γ + 4,2 ⋅ 10-12 J

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Aprovechamiento del sol para producir energía

donde
H = átomo de hidrógeno.
He = átomo de helio.
υ = frecuencia característica de la onda electromagnética.
γ = longitud de...