Paneles solares: energía renovable y económica

La energía solar es una fuente de energía renovable que se ha vuelto cada vez más popular en todo el entorno. Se puede aprovechar directamente del sol, incluso en días nublados, y se utiliza para generar electricidad y calentar o desalinizar agua. Hay dos formas principales de generar energía solar:

Contenido de este Articulo

Energía Solar Fotovoltaica (PV)

La energía solar fotovoltaica utiliza dispositivos electrónicos llamados células solares para convertir la luz solar directamente en electricidad. Es una de las tecnologías de energía renovable de más rápido crecimiento y está desempeñando un papel cada vez más importante en la transformación energética global. A fines de 2020, la capacidad instalada total de energía solar fotovoltaica alcanzó los 710 GW en todo el entorno. Se agregaron aproximadamente 125 GW de capacidad nueva de energía solar fotovoltaica en 2020, la mayor adición de capacidad de cualquier fuente de energía renovable.

La energía solar fotovoltaica es altamente modular y varía en tamaño desde pequeños kits solares para el hogar y instalaciones en techos de 3 a 20 kW, hasta sistemas con capacidad de cientos de megavatios. Ha democratizado la producción de electricidad.

El costo de fabricación de los paneles solares ha disminuido drásticamente en la última década, lo que los hace no solo asequibles, sino también a menudo la forma más barata de obtener electricidad. Los precios de los módulos solares cayeron hasta un 93% entre 2010 y 2020. Durante el mismo período, el costo promedio nivelado de la electricidad (LCOE, por sus siglas en inglés) para proyectos de energía solar fotovoltaica a gran escala disminuyó un 85%.

Energía Solar Concentrada (CSP)

La energía solar concentrada utiliza espejos para concentrar los rayos solares. Estos rayos calientan un fluido que crea vapor para impulsar una turbina y generar electricidad. La CSP se utiliza para generar electricidad en plantas de energía a gran escala. A fines de 2020, la capacidad instalada de CSP en todo el entorno se acercaba a los 7 GW, un aumento de cinco veces entre 2010 y 2020. Es probable que se hayan puesto en marcha alrededor de 150 MW en 2020, aunque las estadísticas oficiales solo capturaron 100 MW.

Es posible clasificar los sistemas CSP según el mecanismo por el cual los colectores solares concentran la irradiación solar: ya sea variedades de concentración lineal o concentración puntual. La mayoría de los sistemas existentes utilizan sistemas de concentración lineal llamados colectores de canal parabólico. Las torres solares, a veces también conocidas como torres de energía, son la tecnología CSP de concentración puntual más ampliamente implementada, pero representaron solo alrededor de una quinta parte de todos los sistemas implementados a fines de 2020.

Una de las principales ventajas de una planta de energía CSP en comparación con una planta de energía solar fotovoltaica es que se puede equipar con sales fundidas en las que se puede almacenar calor, lo que permite generar electricidad después de la puesta del sol. A medida que el mercado ha madurado, el costo del almacenamiento de energía térmica ha disminuido, lo que hace que una duración de almacenamiento de 12 horas sea económica. Esto ha resultado en un aumento en la duración de almacenamiento en los sistemas CSP. La CSP con almacenamiento de energía térmica de bajo costo tiene la capacidad de integrar mayores proporciones de energía solar y eólica variable, lo que significa que, aunque a menudo no se aprecie lo suficiente, la CSP podría desempeñar un papel cada vez más importante en el futuro.

Las fuentes de energía alternativas están en aumento. Durante mucho tiempo, las fuentes de combustibles fósiles han sido la principal fuente de energía debido a su precio relativamente bajo. Sin embargo, se prevé que nuestra demanda de energía aumente en el futuro y ya no podemos depender de fuentes de energía finitas y contaminantes. En la última década, hemos visto un cambio positivo hacia la expansión de nuestra capacidad de energía renovable, tanto a nivel local como global.

Los paneles solares, los aerogeneradores en tierra y en alta mar y la energía hidroeléctrica son algunas de las tecnologías de energía alternativa que abastecerán nuestras necesidades energéticas futuras. Nuestra dependencia del gas natural y el petróleo es la principal causa del daño ambiental y, solo en el sector energético, es responsable de un aumento del 1,7% en los gases de dióxido de carbono en nuestra atmósfera. Por lo tanto, las fuentes de energía alternativas serán un enfoque principal para prevenir los efectos del cambio climático en nuestro planeta.

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Según las Estadísticas Anuales de Capacidad Renovable 2019 de IRENA, la capacidad de generación renovable mundial alcanzó los 351 GW. Las tres fuentes de energía alternativa con el porcentaje más alto son:

  • La energía hidroeléctrica representa 172 GW, que es aproximadamente la mitad del total.
  • La energía eólica en tierra y en alta mar ocupa el segundo lugar con 564 GW.
  • La capacidad de energía solar es ligeramente menor, con 480 GW, dividida entre la energía solar fotovoltaica y la energía solar térmica.

Se prevé que las fuentes de energía alternativas se expandan en todos los sectores para 202El sector eléctrico tiene la mayor participación, y en el camino hacia la descarbonización, la electrificación se convertirá en el principal portador de energía, la mayor parte de la cual se generará a partir de energía renovable.

La calefacción ocupa el segundo lugar con un 12%, y el sector del transporte ocupa el último lugar con solo un 3,8% de fuentes de energía alternativas con margen de mejora.

En el siguiente infográfico, GreenMatch destaca el alcance actual y futuro de las fuentes de energía alternativas y brinda una visión general de las inversiones y las proyecciones futuras en nuestro camino hacia un futuro sostenible.

¿La inversión en 2019 se está desacelerando?

Según la implementación planificada establecida por el Acuerdo de París, la inversión acumulada en energía verde debe alcanzar los 110 billones de dólares, o alrededor del 2% (promedio) del producto interno bruto doméstico anual dentro de ese período.

La tracción ganada para las fuentes de energía alternativas ha disminuido los costos, especialmente para la energía solar. Según el Informe de Estado de las Renovables 2019 de REN21, la inversión global en nueva capacidad alcanzó los 289 mil millones de dólares, excluyendo la energía hidroeléctrica por encima de los 50 MW.

El gobierno chino puso fin a sus programas de subsidios porque la energía solar ahora se considera asequible y ha llevado a una falta de implementación de energía solar en China. Como resultado, los números muestran un 11% menos de inversiones en comparación con 201

De manera similar, en abril de 2019, el esquema de tarifas de alimentación en el Reino Unido finalizó para los nuevos solicitantes que deseen utilizar energía alternativa.

Las previsiones de inversión prevén una estabilización y un crecimiento en las inversiones para la próxima revisión. Hasta ahora, China es el mayor inversor por país. Su caída en el gasto en energía solar debido a los subsidios afectó significativamente el número total, mostrando un claro dominio sobre el mercado de energía renovable.

Alcance futuro de las fuentes de energía alternativa

La adopción más amplia de fuentes de energía alternativas depende de tecnologías renovables aún más eficientes y de la reestructuración de la industria de servicios públicos eléctricos. Con el uso de energías renovables, es posible generar energía limpia a nivel doméstico con tecnologías como paneles solares, bombas de calor y calderas de biomasa.

Para aprovechar al máximo la energía que depende en gran medida del clima o del tiempo, aún tenemos que encontrar mejores soluciones de almacenamiento de energía.

Uso de la Tierra y Crecimiento de la Población

Con el crecimiento de la población que se espera que alcance los 7 mil millones para 2050, el uso más amplio de las grandes plantas solares a gran escala puede no ser la solución ideal, ya que ocupan mucho espacio. Minimizar la huella de la tierra es crucial o diseñar tecnologías más eficientes, como los convertidores de energía eólica.

La energía eólica es actualmente una de las fuentes de energía alternativa más importantes en el Reino Unido y abastece aproximadamente a 4 millones de hogares. La energía eólica marina aún está poco desarrollada debido al costoso mantenimiento y su ubicación en aguas profundas, pero en el futuro podremos generar energía de manera más eficiente a partir de los océanos y aguas profundas.

Las fallas en el diseño de las turbinas eólicas actuales limitan el potencial del uso de la energía eólica, ya que no pueden alcanzar altitudes de vientos altos. La tecnología aérea futura puede liderar el camino con un alcance mucho más prometedor de hasta 500 m, donde los vientos son más fuertes.

Uno de los proyectos más costosos en etapa temprana incluye la obtención de energía solar del espacio. El prototipo consiste en reflectores ópticos, células fotovoltaicas que convierten la luz solar en energía y un circuito que convierte la electricidad en radiofrecuencia. Luego, una antena integrada transmitirá la energía de regreso a la Tierra.

En el futuro, esta innovadora fuente de energía alternativa podría satisfacer las demandas energéticas de nuestra creciente población sin limitaciones, utilizando la luz solar constante del espacio.

Almacenamiento de Energía Verde

El almacenamiento eficiente de baterías es vital para una mayor adopción de fuentes de energía alternativas. La energía fotovoltaica solar depende de la exposición directa al sol, lo que significa que una cantidad considerable de energía no se utiliza o se desperdicia debido a la falta de baterías de almacenamiento solar incorporadas.

En el futuro, el hidrógeno será una fuente de energía impulsora. Actualmente, la mayoría se produce a partir de combustibles fósiles. Sin embargo, el exceso de energía alternativa también se utiliza para producir gas de hidrógeno. Los usos son versátiles: el gas de hidrógeno se puede suministrar a la red de gas natural o, mediante el uso de celdas de combustible, se puede convertir nuevamente en electricidad. El hidrógeno podría ser ampliamente utilizado en el sector del transporte cuando podamos encontrar soluciones menos costosas para una implementación más amplia de tales fuentes de energía alternativas.

El hidrógeno tiene la mayor densidad de masa de cualquier combustible, lo que lo hace mejor para la distribución y el almacenamiento. Su química estable también significa que puede retener energía mejor que cualquier otro medio.

En el futuro, la creación de una infraestructura de suministro y almacenamiento permitirá un uso más eficiente del hidrógeno. Los planes futuros para el hidrógeno incluyen la construcción de un sistema de almacenamiento subterráneo donde el exceso de energía eólica, por ejemplo, se pueda transformar en hidrógeno mediante electrólisis.

Energía Alternativa e Infraestructura

Nuestra infraestructura global actual solo está adaptada para los combustibles fósiles. Construir una nueva llevará años y una gran cantidad de recursos. En los últimos años, las tecnologías fuera de la red basadas en energía alternativa han logrado alimentar lugares remotos en forma de redes mini o locales.

La descentralización completa de la red brindará oportunidades para que los clientes vendan electricidad a la red y tengan control sobre la energía necesaria y consumida. Sin embargo, el Reino Unido está lejos de establecer una descentralización completa debido a la vasta escala de transformación necesaria.

Se puede considerar que varias empresas son pioneras en la reestructuración fuera de la red en el Reino Unido, como UPS y algunos de los gigantes minoristas y de supermercados.

La ampliación de la energía alternativa abrirá más empleos dentro del sector de la energía sostenible. El crecimiento y la implementación en todos los sectores requerirán años de planificación y una inversión sustancial.

Para garantizar un futuro sin más emisiones de gases de efecto invernadero, podemos comenzar imponiendo más prohibiciones en proyectos futuros de combustibles fósiles y objetivos de emisiones más estrictos.

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