Breve historia de la Energía Solar
La energía solar viene utilizándose desde los orígenes mismos de la raza humana, como única fuente de calor. Veamos a continuación un breve resumen de la evolución del aprovechamiento de esta fuente.
· Se dice que Arquímedes consiguió quemar las naves romanas que asediaban a Siracusa en el año 212 a.C., concentrando sobre ellas los rayos solares mediante brillantes reflectores.
· En el año 1615 un francés, Solomon de Caux, desarrolló una de las primeras máquinas activadas con energía solar que, mediante la expansión de aire con el calor proveniente del Sol, podía bombear agua.
· En el siglo XVII E. W. Tschirnhours usó un espejo parabólico de cobre de 1m. de radio como horno para secar porcelana.
· El científico sueco Sosses descubrió el efecto invernadero en la segunda mitad del siglo XVIII.
· En 1774 Galileo y Lavoisier usaron la energía del Sol en sus investigaciones, empleando una lente de 1320 mm. para calentar materiales, ya que sostenían que este calor
tenía una pureza que el producido por otras fuentes por no tener contaminantes.
· En 1878 se logró producir hielo empleando energía solar.
· En 1882 Mouchot y Pifre, en París, crearon una máquina solar de vapor, que hacía funcionar una imprenta, utilizando como colector un concentrador parabólico estañado.
· A principios del siglo XX se empleó la energía solar para destilar grandes cantidades de agua en el norte de Chile, y tambien para bombas de irrigación en Egipto.
· En 1954 se desarrolla la primer celda fotovoltaica de silicio, con un rendimiento del 6%, en la Bell Telephone Laboratories, EE.UU.
· En 1955 se logra aumentar el rendimiento de la celda fotovoltaica a 11%.
Con todo esto vemos que el aprovechamiento de la energía solar ha sido limitado en la historia de la humanidad, ya que a pesar del costo inexistente de la fuente, el equipo
necesario para su captación hacía que el costo total de la instalación resultara poco competitivo con los combustibles fósiles, de más fácil utilización.
Sin embargo, como se vio en el capítulo anterior, la situación se va revirtiendo al
acercarnos al fin de las reservas mundiales de combustibles fósiles, con el consiguiente aumento del precio, y la aparición en el mercado de equipos cada vez más económicos y eficientes.
Aspectos ambientales
Aprovechamiento de la energía solar
La radiación solar al tope de la atmósfera terrestre es de
170 x 1012 kW, aproximadamente 1,35 kW/m2.
Si consideramos que el 30% de ésta es reflejada al espacio, el 23% utilizada para el ciclo hidrológico y el 47% restante absorbida en los mares, tierra y la propia atmósfera, tenemos que la energía sobre las masas continentales es de aproximadamente 26 x 1012 kW, valor que corresponde a unas 3000 veces el consumo de energía actual de la humanidad.
Podemos dividir el aprovechamiento de la energía solar en dos grandes grupos:
1. Sistemas térmicos: Se trata de equipos que captan la radiación solar y la transforman
en calor útil, para ser éste utilizado con fines varios, desde producción de agua caliente,
calefacción, destilación, fines industriales, etc.
2. Sistemas fotovoltaicos: Se denomina así a los equipos que transforman la luz solar directamente en electricidad, para ser luego utilizada para cualquier fin que la requiera.
Ventajas:
· Fuente inagotable.
· Recursos abundantes para satisfacer demanda mundial.
· Disponibilidad en mayor o menor cantidad en el lugar de colección.
· Fuente esencialmente no contaminante.
· No consume combustibles.
· No posee piezas en movimiento.
· Es totalmente silencioso y no contamina el medio ambiente.
· Son modulares permitiendo permitiendo aumentar gradualmente la potencia instalada
sin interrumpir el funcionamiento del sistema.
· Tecnología requerida relativamente simple en la mayoría de los casos, implicando gran
vida útil y muy escaso mantenimiento.
Inconvenientes:
· Baja densidad (< 1 kW/m2) Grandes áreas de colección
Grandes inversiones iniciales
· Fuente de energía intermitente (día y noche, nubes), requiriendo sistemas de
almacenaje en las instalaciones pequeñas .
· Contaminación posible Modificación local del albedo
Transferencia de calor del lugar de origen al destino
Alteración estética del paisaje en grandes
instalaciones
Como se observa arriba la fuente solar tiene ventajas muy importantes, siendo la principal el hecho de ser una fuente inagotable, ya que si bien el Sol tiene una vida estimada en
5.000 millones de años más hasta extinguirse, cuando esto suceda también nuestro planeta desaparecerá, por lo que el abastecimiento de energía dejará de ser un problema para sus habitantes.
A esto se suma la ventaja de estar la radiación solar equitativamente distribuida (si bien con pequeñas diferencias) en todo el planeta, sin que nadie pueda monopolizarla, siendo además un recurso suficiente para satisfacer la demanda mundial, aunque esto no puede
llevarse a la práctica en la actualidad.
Otra gran virtud de estos sistemas es su despreciable nivel de contaminación si se compara con otras fuentes. No puede, sin embargo, hablarse de contaminación nula, ya que cualquier actividad o acción del hombre contamina en menor o mayor cantidad, es decir modifica las características o condiciones de un lugar determinado con la sola acción de existir. Es por esto que carece de realidad la propaganda que se ha hecho muchas veces en pro de la energía solar en cuanto a polución. Esto se debe a que, si bien una vez en operación los equipos solares no producen desperdicio alguno, debe entenderse que para su
fabricación se ha invertido una cierta cantidad de energía y utilizado una cierta cantidad de materiales que tendrán que ser desechados con conciencia una vez terminado el ciclo de vida de lo equipos. Aún así, los equipos cuentan con una enorme vida útil y la mayoría de los materiales que los componen pueden ser reciclados, teniendo como consecuencia un costo ambiental notoriamente más bajo que las fuentes convencionales.
Otra cualidad del aprovechamiento de esta fuente, particularmente de los sistemas térmicos, es la de tener una tecnología bastante simple, dando como resultado una enorme confiabilidad y posibilidad de fabricación in situ y con pocos recursos de equipos de captación de calor solar para fines diversos, desde colectores para agua hasta cocinas y hornos solares.
Como inconvenientes podemos citar que, debido a la gran dispersión de la radiación solar en la superficie terrestre, la densidad energética es algo baja, del orden de 1 kW/m2 como máximo, generando la necesidad de utilizar grandes áreas de colección si se requieren vastas cantidades de energía, dando origen al elevado costo del uso de la energía solar.
Los ciclos día-noche y la nubosidad en la atmósfera terrestre crean un segundo problema, que es la intermitencia en la iluminación solar, haciendo necesario un sistema de almacenaje de la energía si se requiere o desea un abastecimiento continuo, significando un
costo adicional en la instalación de los equipos.
En cuanto a la contaminación posible, se citan la modificación local del albedo, que es la reflexión del suelo, factor que en casos esporádicos puede afectar mínimamente la vida de las aves del lugar; la transferencia de calor, por otra parte, se debe a que en algunos casos el equipo de captación solar se encuentra a cierta distancia del punto de utilización, y el fluído con temperatura elevada debe ser transportado mediante cañerías de un punto a otro,
provocando rara vez algunas molestias a la fauna o flora a su alrededor.
La alteración estética del paisaje es un ejemplo de contaminación visual que puede darse solamente en una instalación de mayúsculas dimensiones, pero más allá de su pequeña importancia, vale la pena mencionarse para evitar dejar fuera de la discusión alguna variable.