La energía del futuro, hoy ¿Cómo funcionan los paneles solares y los heliostatos?

Recursos renovables. Es un problema que enfrentamos todos los días, nos demos cuenta o no. Con cada bomba de una manija de gas, con cada presión del acelerador de un automóvil, con cada enchufe de nuestros cargadores de teléfonos inteligentes, estamos consumiendo combustible. Y un día, ese combustible se va a agotar. Entonces, ¿por qué no usamos la única fuente de energía que no se agota: el sol??

El sol es una entidad magnífica. Proporciona al mundo la energía suficiente para alimentar a toda la civilización. El único problema es cómo capturamos y aprovechamos esa energía. ¿De qué sirve un montón de energía libre si no podemos convertirla en un medio útil? Ahí radica el problema, y ​​es mucho más difícil de resolver de lo que pueda imaginar..

“Espera un minuto” tu dices, “Hemos tenido electricidad solar comercial desde la década de 1980!” Y tendrías razón en decir eso. Sin embargo, el problema no está en cómo para convertir la energía del sol en electricidad. Ya sabemos cómo hacerlo, pero no a un nivel que pueda consumirse en masa. Para comprender los límites de la energía solar, necesitamos saber cómo funcionan los paneles solares.

Así que únete a mí mientras profundizo en el funcionamiento interno de la energía solar. Veamos más de cerca el proceso involucrado en la transformación de la luz solar en una fuente de combustible viable.

La energía solar comienza, como es de esperar, con el sol. Esa gigantesca bola de fuego que cuelga en el cielo es la fuente perfecta de energía. A diferencia del carbón, el sol no obstruye nuestra atmósfera con dióxido de carbono. Es de fácil acceso para que no tengamos que ir a perforar en todo el mundo. Trabajar con energía solar no representa una amenaza para los seres humanos (excepto tal vez para las quemaduras ocasionales).

Y sobre todo, la energía solar es gratuita. Además de construir los receptores reales y mantener el equipo, la energía solar no tiene costos asociados..

Entonces, cómo funciona todo?

La energía está a nuestro alrededor en diferentes formas. La luz es energía. El calor es energía. El movimiento es energía. La quietud es energía (potencial). El sol emite una cantidad masiva de luz y nuestro objetivo es convertir esa energía luminosa en algo que podamos usar, a saber, la energía eléctrica..

En la mayoría de los casos, cuando la luz incide en un objeto, se convierte en energía térmica. Piensa en tu última visita a la playa. Cuando te sentabas al sol, tu piel se calentaba. Es un simple hecho de la vida que todos hemos experimentado. Pero existen ciertos materiales que convierten la luz en energías distintas del calor. El silicio es uno de esos materiales..

Cuando la luz incide en el silicio, no se disipa como calor. En cambio, los electrones en la molécula de silicio saltan alrededor, produciendo una corriente eléctrica. Sin embargo, para utilizar el silicio de esta manera, necesita grandes cristales de silicio que sean lo suficientemente grandes para producir cantidades notables de electricidad..

Las versiones más antiguas de la tecnología solar utilizaban cristales de silicio. Al final resultó que, este método de conversión de luz solar no era muy factible porque los cristales de silicio grandes son difíciles de cultivar. Cuando algo es difícil, su precio permanece alto. Si el precio se mantiene alto, el uso generalizado se vuelve poco probable.

Hoy en día, la tecnología solar utiliza un material diferente. Este nuevo material está compuesto de cobre, indio, galio y selenio y se denomina apropiadamente cobre-indio-galio-seleniuro, o CIGS. A diferencia del silicio, los cristales hechos de CIGS son más pequeños y más baratos, pero son mucho más ineficientes que el silicio en la conversión de la luz solar..

Y ahí es donde estamos hoy. La electricidad solar representa muy poco de la producción de energía del mundo, y seguirá siéndolo hasta que los científicos encuentren un nuevo material que funcione tan bien como el silicio o descubran un método para producir grandes cristales de silicio a bajo costo..

Por ineficientes que son los paneles solares en este momento, existen algunos métodos que se utilizan para mejorar la captura y el almacenamiento de la energía solar. Una forma es usar una batería que almacena la energía, permitiendo el consumo cuando no hay sol, por la noche y durante los días nublados. Otra forma es utilizar un heliostato..

¿Qué es un heliostato? Se puede considerar como un espejo grande (o muchos espejos) unido a un poste o plataforma giratoria (o muchos postes y plataformas). A diferencia de los paneles solares, los heliostatos no absorben directamente el sol; en su lugar, usan espejos para redirigir la luz del sol y apuntar a paneles solares estacionarios para su absorción.

Los heliostatos son controlados en su mayoría por computadoras. Estas computadoras se alimentan de ciertos datos (la ubicación del heliostato, la ubicación del panel solar, la hora y la fecha) y los datos se procesan hasta que la computadora puede calcular la posición del sol en el cielo. Una vez hecho esto, la computadora ajusta el ángulo del espejo para que la luz del sol rebote y golpee el panel solar objetivo..

El mayor beneficio del heliostato es que una gran cantidad de ellos se pueden organizar para apuntar a un solo receptor solar. Mientras que normalmente un panel solar solo puede recibir algo de cobertura de la luz solar, una disposición de heliostatos puede amplificar drásticamente la cantidad de luz que se está convirtiendo.

Pero incluso con los heliostatos, la energía solar aún tiene un largo camino por recorrer antes de que pueda usarse en una escala generalizada. Si no fuera por el problema de mudado La luz solar real, la energía solar sería el combustible más renovable, más asequible y más saludable para el medio ambiente para nuestra civilización. Es decir, hasta que el sol explote..

Crédito de la imagen: Ilustración del panel solar a través de Shutterstock, Foto del panel solar a través de Shutterstock

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