Energia solar

ENERGIA SOLAR ESP

9/6/11

18:24

Página 3

Museos Científicos Coruñeses Una información elaborada por

Museos Científicos Coruñeses

Monografías de Comunicación Científica Edición realizada con el patrocinio de:

Entidades colaboradoras:

energía solar

12

ENERGIA SOLAR ESP

9/6/11

18:24

Página 4

L

a preocupación por el cambio climático y el encarecimiento de los combustibles fósiles ha dirigido el interés de la población hacia fuentes de energía poco contaminantes. Y, especialmente, hacia aquellas que están basadas en recursos naturales renovables, como son la radiación solar y el viento. El desarrollo que han tenido en España la sitúan como una de las grandes potencias mundiales en fuentes de energías renovables.

■ ¿Es

lo mismo energías alternativas que renovables?

A

lgunos autores afirman que las energías alternativas serían las no tradicionales (solar, eólica, geotérmica, etc) mientras que otros sostienen que deberían considerarse así a las que no queman combustibles fósiles; es decir, que entre las energías alternativas incluirían la nuclear y la hidroeléctrica. Las energías renovables o sostenibles son aquellas que se obtienen de fuentes prácticamente inagotables para

el consumo humano, bien porque son muy abundantes (como la solar o la eólica) o porque se regeneran de forma natural (biomasa). El uso de algunas fuentes renovables, como la combustión de biomasa, implica la emisión de gases contaminantes.

La mayor parte de la electricidad que consumimos en nuestro país se genera en centrales donde se queman combustibles fósiles (carbón, fuel, gas) que liberan a la atmósfera dióxido de carbono

■ ¿Qué relación tiene el cambio

climático con el consumo de energía?

Significado de los prefijos Kilo (k) Mega (M) Giga (G) Tera (T)

millar millón mil millones billón

La energía solar, además de mantener la vida terrestre (biomasa) a través de la fotosíntesis, es la causa de la circulación atmosférica (energía eólica) y del ciclo del agua (hidroelectricidad)

1.000 1.000.000 1.000.000.000 1.000.000.000.000

D

esde el descubrimiento del fuego el ser humano ha recurrido a la quema de combustibles para generar energía.

La combustión de carbón, petróleo y gas (centrales energéticas, motores de combustión, etc) genera más del 80% de las emisiones mundiales de dióxido de carbono, que se acumula en la atmósfera. El problema es que el consumo energético mundial no deja de aumentar y este gas es uno de los que provocan el calentamiento del planeta.

■ ¿Sería posible el uso de energía solar

como fuente principal de energía para la producción de electricidad?

P

arece que sí. Según la Administración de Información Energética de EE.UU., la potencia máxima de electricidad que se demanda en el mundo en un momento determinado es de unos 12,5 billones de vatios (12,5 TW). Esta misma agencia afirma que pese al incremento de medi-

das de ahorro y eficiencia energética, para el año 2030 se necesitarán 16,9 TW. Como, la potencia aprovechable de energía solar en el mundo es de 580 TW, esta fuente de energía podría suministrar más de cuarenta veces la potencia máxima de electricidad que se demanda actualmente.

■ ¿Podría

usarse la energía solar para mover los automóviles?

S

í, pero fundamentalmente a través de la producción eléctrica que se genera en las centrales solares. De hecho, cada vez existen más automóviles eléctricos y se espera que a partir del próximo año todas las marcas comiencen a comercializar modelos de este tipo. También existen prototipos que se mueven sólo con la energía eléctrica que generan en sus paneles solares, pero aún quedan muchos problemas técnicos por resolver (baterías muy pesadas, diseños poco eficientes, etc).

parte de la mimos en genera en e queman s (carbón, beran a la e carbono

ENERGIA SOLAR ESP

9/6/11

18:25

Página 5

■ ¿Es

rentable la energía solar en países poco soleados o que están próximos a los polos?

Mapa mundial de insolación 80N

S

í, pero las instalaciones tienen que estar adaptadas a la baja insolación. Alemania, Noruega y Canadá son ejemplos de países que, aunque están lejos de las zonas terrestres que reciben mayor insolación, utilizan esta energía. El 80% del aprovechamiento doméstico de energía solar en Alemania se dedica a producir agua caliente sanitaria. Una cuestión relacionada con la rentabilidad es que muchos países las subvencionan para fomentar el uso y ahorrar la construcción de otras infraestructuras energéticas, o bien penalizan el consumo de combustibles fósiles.

60N

40N

20N

■ ¿Qué

diferencia hay entre la energía solar térmica y la fotovoltaica, cuál es mejor?

0

L

20S

a primera aprovecha el calor del Sol mientras que la segunda convierte la luz en electricidad. La térmica se emplea fundamentalmente para calentar un fluido, que a su vez sirve para la producción de agua caliente sanitaria, para calentar piscinas, para la climatización de edificios y para otras aplicaciones industriales. También puede emplearse para mover turbinas que generan electricidad; España es un referente mundial en

este aprovechamiento, pues tiene 17 centrales activas (generan casi 800 MW) a las que se esperan añadir otras 43 en los próximos años. La electricidad de origen fotovoltaico sirve para alimentar motores, otros aparatos eléctricos o para ser vertida a la red eléctrica. Una diferencia importante es que la térmica se almacena en depósitos de agua u otros fluídos, mientras que la fotovoltaica en baterías, que son más caras y menos eficientes.

■ ¿Se

puede disponer de toda la energía necesaria para una vivienda a partir de la energía solar?

T

écnicamente sí, pero en la actualidad sería muy caro. Por poner un ejemplo, una vivienda eficiente, con cocina y calefacción eléctrica, tiene un consumo medio de 12 kWh por día, y necesitaría una instalación fotovoltaica con una potencia de 8 kWp (la p significa pico, y alude a la máxima potencia que pueden generar los paneles), lo que

implicaría una superficie de al menos 50 m2. Además habría que añadir el coste de un sistema de acumulación de energía para emplear por las noches y durante los días nublados. Por otro lado, una instalación solar térmica de 4 m2, pensada para una vivienda típica, puede aportar entre el 60 y 80% de la energía necesaria para agua caliente.

40S

60S

■ ¿Cuántas

familias pueden ser abastecidas por la actual producción de energía solar en España?

E

n 2010 la producción eléctrica solar en España fue algo más de 7.200 GWh, según informe de Red Eléctrica de España. El consumo doméstico medio anual de una familia de cuatro miembros es de unos 4.000 kWh, por lo que la energía solar producida el pasado año daría para abastecer a alrededor de 1.800.000 hogares. De todas formas hay que recordar que, durante el año 2010, la electricidad generada a partir de las instalaciones solares tan sólo cubrió el 2,6 % de la consumida en nuestro país (en verano llegó al 4%).

■ ¿De

qué material están hechas las placas solares?

L

Las cocinas solares se han hecho tan populares que ya existen encuentros y concursos sobre ellas

as placas están formadas por muchas células solares, cada una de las cuales tiene unos pocos centímetros de tamaño. Suelen estar formadas por silicio, aunque en algunas se sustituye por otras sustancias semiconductoras como telururo de cadmio o arseniuro de galio; en la construcción también se puede emplear cobre y aluminio. Además, para protegerlas del ambiente (granizo, etc) se cubren con vidrio por la parte superior, mientras que por la inferior se fijan a un soporte.

ENERGIA SOLAR ESP

9/6/11

18:25

Página 6

Insolación media anual (en kWh/m2) 2.200-2.500 1.900-2.200 1.600-1.900 1.300-1.600 1.00-1.300 700-1.000 400-700

■ ¿Cómo

funciona un panel solar?

E

n 1887 Hertz descubrió que algunos materiales podían emitir electrones al ser iluminados. En 1905 Einstein publicó un artículo revolucionario en el que explicaba este hecho, llamado efecto fotoeléctrico. Los paneles solares aprovechan esta propiedad para

luz solar

Heinrich Hertz (1857-1894)

qué es tan cara la energía solar?

electrones

P

■

¿Cuánta energía eléctrica produce como media una placa solar?

U

n panel fotovoltaico de 1 m2, formado por células de silicio cristalino, puede generar una potencia eléctrica de unos 150 W en función de la intensidad de luz recibida. Pero la capacidad para convertir luz solar en electricidad depende del material del que esté construida la celda. Por ejemplo, mientras que las celdas de arseniuro de galio alcanzan una eficacia del 30%, las mejores de silicio no superan el 20%. También sucede que las de telururo de cadmio son capaces de aprovechar la luz difusa de un día nublado mientras que las de silicio requiere luz directa.

Albert Einstein (1879-1955)

Efecto fotoeléctrico

■ ¿Por

rincipalmente por el alto coste de la fabricación de las láminas de silicio, el componente básico de las células solares de una placa fotovoltaica. Este proceso implica la utilización de tecnología compleja y un gasto energético elevado.

De todas formas una parte de la investigación se dirige hacia al desarrollo de paneles más eficientes y de menor coste. Actualmente, las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red eléctrica cuestan entre 5.500 y 7.000 euros por kWp, mientras que las aisladas entre 12.000 y 13.000 euros por kWp.

crear una diferencia de potencial eléctrico, lo que desencadena una pequeña corriente eléctrica.

átomos

■

¿Contaminan las placas solares cuando dejan de funcionar?¿Cada cuánto tiempo hay que cambiarlas?

E

l envejecimiento de las placas fotovoltaicas hace que dejen de ser eficientes hacia los 25 años.

Los materiales con las que se fabrican, silicio, vidrio, cobre, aluminio, plomo, telururo de cadmio, arseniuro de galio, pueden contaminar si no se tratan adecuadamente. Una gran parte de los componentes de las

placas solares pueden reutilizarse, y de hecho, empresas del sector crearon en 2007 una asociación para la recogida y reciclaje de paneles solares. El reciclaje no sólo disminuye el impacto ambiental de estos residuos, sino que permite ahorrar energía en el proceso de fabricación.

ENERGIA SOLAR ESP

9/6/11

18:23

Página 1

■ ¿Por

qué no es obligatorio poner paneles solares en las casas de nueva construcción para reducir el consumo de energía?

El futuro pasa por adaptar la fuente energética a cada uso, actividad o lugar

E

l Código Técnico de la Edificación, aprobado por el Consejo de Ministros el 17 de marzo de 2006, obliga a introducir sistemas de energía solar térmica, fotovoltaica u otras semejantes. También exige utilizar materiales y técnicas de construcción en los edificios nuevos y en los que vayan a rehabilitarse, de modo que cubran entre el 30 y 70% de las necesidades de agua caliente sanitaria. Para las viviendas ya construidas existen ayudas públicas, que en Galicia se gestionan a través del Instituto Energético de Galicia (Inega).

■ ¿Cuál

es la

energía renovable con más futuro?

L

La incorporación de paneles solares a los edificios, como este de Londres, puede integrarse en el diseño arquitectónico para mejorar su impacto estético

a respuesta es difícil porque continuamente se están produciendo avances tecnológicos. Los expertos han calculado que la potencia solar aprovechable en el mundo es de 580 TW; sin embargo, tan sólo tenemos instalaciones para captar 0,008 TW. Esta diferencia ofrece un enorme margen de crecimiento.

■ ¿Podremos

cubrir en el futuro nuestras necesidades energéticas con las energías renovables?

M

uy probablemente sí en cuanto a las necesidades de energía eléctrica.

En 2009 las energías renovables proporcionaron en nuestro país el 29% de toda la electricidad consumida, mientras que en 2010 este porcentaje ascendió al 35%. Se espera que para el 2030 el 75% de la producción eléctrica mundial

proceda de energías renovables. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la electricidad sólo supone alrededor del 14% de toda la energía que se comercializa. Una de nuestras necesidades energéticas más importantes es la de combustibles fósiles (petróleo) para la locomoción.

■ ¿Es cierto que la energía eólica ya nos proporciona más energía que la nuclear?

S

ólo en determinados momentos.

Según Red Eléctrica Española, durante el año 2010 la energía de origen nuclear cubrió en España el 21% del consumo, mientras que la eólica llegó al 16%. Pero

En 2009 se inauguró en Sevilla una enorme central solar de torre. Está formada por un campo con 1.225 heliostatos (cada uno es un espejo de 120 m2) que reflejan la luz del sol sobre una torre de 165 metros de altura. El calor se emplea para producir el vapor que acciona las turbinas donde se genera la energía eléctrica

como la energía de origen eólico depende mucho de las condiciones meteorológicas, hubo algún día en el que superó a la nuclear.

Por ejemplo, el 9 de noviembre de 2010 cubrió el 43% del consumo total en nuestro país, mientras que el 26 de junio tan sólo llegó a suministrar el 1%.

Más recientemente, y por primera vez en nuestro país, la electricidad de origen eólico generada durante el mes de marzo de 2011, ha sido mayor que la producida por otras tecnologías (nuclear, ciclo combinado de gas, etc).

ENERGIA SOLAR ESP

9/6/11

18:24

Página 2

Presa de una central hidroeléctrica

■ ¿Las centrales hidroeléctricas

causan algún impacto ambiental en el ecosistema donde se construyen?

S

í. Además del impacto que implican las obras para su construcción (apertura de vías de comunicación, construcción de instalaciones, producción de residuos, etc) las más importantes están relacionadas con el embalse del agua, pues genera inundación de espacios y modificación del caudal del río.

Esto altera las características del suelo, vegetación, fauna, clima y población humana del lugar donde se instale. Las presas, por ejemplo, son barreras que impiden el libre desplazamiento de algunos peces hacia el nacimiento de los ríos, que es donde se reproducen.

■ ¿Todos

los suelos de Galicia servirían para la energía geotérmica?

L

a energía geotérmica aprovecha el calor interno del planeta. En algunos lugares, como los que están cercanos a volcanes, géiseres y otras fuentes de calor, esta energía se puede emplear para calentar fluidos que, a su vez, sirvan para mover turbinas y generar electricidad. Las zonas gallegas con más potencial están en Lugo y Ourense. Otra forma de

aprovechar la energía geotérmica, y que se podría utilizar en cualquier terreno, está basada en un sistema conocido como “bomba de calor”.

Estas máquinas aprovechan que la temperatura del suelo, a partir de unos 10-15 metros de profundidad, es constante a lo largo del año, y se mantiene entre 7 y 14 grados.

Diferentes formas de aprovechar la energía de las olas Turbina Esquema de una central olamotriz

Aire

■

Alternador Olas

L

Los movimientos verticales de un flotador absorben la energía de la ola

Elemento flotante que se flexiona en función de las diferencias de altura de la superficie marina

¿Qué energía podemos extraer de las olas del mar?

as olas y las mareas se usan para generar electricidad. En el caso de las olas (energía undimotriz u olamotriz) se aprovecha el movimiento y agitación de las aguas marinas, y existen diferentes procedimientos. Por Un brazo fijo ejemplo, el empuje de las olas puede oscila como un Museos Científicos Coruñeses emplearse para comprimir aire que, a péndulo al ser empujado por su vez, empujaría unas turbinas que el oleaje generarían electricidad. Se estima que, aunque puede tener gran futuro, esta energía lleva unos diez años de retraso respecto a otras renovables. Galicia es la comunidad autónoma con mayor Museos Científicos Coruñeses potencial para su aprovechamiento.

Museos Científicos Coruñeses

DISEÑO Y MAQUETACIÓN

Museos Científicos Coruñeses