El sol es la estrella más cercana a la Tierra. A una distancia de 150 millones de kilómetros (93 millones de millas), su fuerza gravitacional mantiene al planeta en órbita. Irradia luz y calor, o energía solar, lo cual hace posible la existencia de vida en la Tierra.
Las plantas necesitan luz solar para crecer. Los animales, incluyendo a los seres humanos, necesitan las plantas como alimento y por el oxígeno que producen. Sin el calor del sol, la Tierra se congelaría. No habría vientos, corrientes oceánicas o nubes para transportar agua.
Uso de la energía solar en la agricultura
La energía solar es esencial para la agricultura, como la cultivación de tierras, la producción de cultivos y la cría de ganado. Desarrollada hace unos 000 años, la agricultura tuvo un papel clave en el surgimiento de la civilización. Técnicas solares, como la rotación de cultivos, aumentaron las cosechas. El secado de alimentos utilizando el sol y el viento evitó que los cultivos se echaran a perder. Este excedente de alimentos permitió poblaciones más densas y sociedades estructuradas.
Las civilizaciones antiguas alrededor del entorno posicionaban sus edificios hacia el sur para aprovechar el calor y la luz solar. Utilizaban ventanas y tragaluces por la misma razón, además de permitir la circulación de aire. Estos son elementos de la arquitectura solar. Otros aspectos incluyen el uso de sombreado selectivo y la elección de materiales de construcción con masa térmica, es decir, que almacenan calor, como la piedra y el concreto. Hoy en día, los programas informáticos hacen que las aplicaciones sean más fáciles y precisas.
El uso de invernaderos
El invernadero es otro desarrollo solar temprano. Al convertir la luz solar en calor, los invernaderos permiten cultivar plantas fuera de temporada y en climas que pueden no ser adecuados para ellas. Uno de los primeros invernaderos data del año 30 d.C., antes de que se inventara el vidrio. Construido con láminas translúcidas de mica, un mineral delgado, fue construido para el emperador romano Tiberio, quien quería poder comer pepinos durante todo el año. La técnica general es la misma hoy en día, aunque ha habido muchas mejoras para aumentar la variedad y cantidad de cultivos cultivados.
Una vez que se cosecha la comida, la energía solar se puede utilizar para cocinarla. El primer horno solar fue construido en 1767 por Horace de Saussure, un físico suizo. Alcanzó temperaturas de 88 grados Celsius (190 grados Fahrenheit) y se utilizó para cocinar frutas. Hoy en día, existen muchos tipos diferentes de cocinas solares que se utilizan para cocinar, secar y pasteurizar, lo cual ralentiza el crecimiento de microorganismos en los alimentos. Debido a que no utilizan combustibles fósiles, son seguras, no producen contaminación ni causan deforestación.
Las cocinas solares se utilizan en muchas partes del entorno en aumento. Se estima que solo en India hay medio millón instaladas. India tiene los dos sistemas de cocción solar más grandes del entorno, que pueden preparar comida para 2000 personas diariamente. Según el primer ministro indio Manmohan Singh, dado que las fuentes de energía agotables en el país son limitadas, es necesario centrar la atención en el desarrollo de fuentes de energía renovable y el uso de tecnologías eficientes en energía.
En Nicaragua, se utiliza una cocina solar modificada para esterilizar equipos médicos en clínicas.
Uso de la energía solar térmica
La energía solar térmica se puede utilizar para calentar agua. Introducida por primera vez a fines del siglo XIX, el calentador solar de agua fue una gran mejora sobre las estufas que quemaban madera o carbón porque era más limpio y costaba menos operar. Eran muy populares en hogares estadounidenses en lugares soleados, como los estados de Arizona, Florida y California. Sin embargo, a principios del siglo XX, el petróleo y el gas natural de bajo costo estuvieron disponibles y los sistemas solares de agua comenzaron a ser reemplazados. Hoy en día, no solo son populares nuevamente; se están convirtiendo en la norma en algunos países, como China, Grecia y Japón. Incluso se requiere su uso en cualquier nueva construcción en Australia, Israel y España.
Además de calentar agua, la energía solar se puede utilizar para hacerla potable, o adecuada para beber. Un método es la desinfección solar (SODIS). Desarrollado en la década de 1980, SODIS implica llenar botellas de plástico con agua y luego exponerlas al sol durante varias horas. Este proceso reduce los virus, bacterias y protozoos en el agua. Más de dos millones de personas en 28 países en desarrollo utilizan este método diariamente para su agua potable.
Generación de electricidad con energía solar
La energía solar fotovoltaica es otra aplicación de la tecnología solar. Esto se puede hacer de varias formas. Las dos más comunes son las células fotovoltaicas (paneles solares) y la energía solar concentrada.
Las células fotovoltaicas convierten la luz solar directamente en electricidad. La cantidad de energía generada por cada célula es muy baja. Por lo tanto, es necesario agrupar grandes cantidades de células, como los paneles montados en el techo de una casa, para generar suficiente energía.
La primera célula solar se construyó en la década de 1880. La primera aplicación importante fue en el satélite estadounidense Vanguard I, lanzado en 195Un transmisor de radio alimentado por células solares funcionó durante aproximadamente siete años; uno que utilizaba baterías convencionales duró solo 20 días. Desde entonces, las células solares se han convertido en la fuente de energía establecida para los satélites, incluidos los utilizados en la industria de las telecomunicaciones.
En la Tierra, las células solares se utilizan desde calculadoras y relojes hasta hogares, edificios comerciales e incluso estadios. El Estadio Mundial de Kaohsiung en Taiwán, completado en 2009 para albergar los Juegos Mundiales, tiene más de 8,800 paneles solares en su techo. Charles Lin, director de la Oficina de Obras Públicas de Taiwán, dijo: los paneles de energía solar del estadio harán que el lugar sea autosuficiente en cuanto a sus necesidades de electricidad. Cuando el estadio no está en uso, puede abastecer de energía al 80 por ciento de los vecindarios circundantes.
A diferencia de las células solares, que utilizan la luz solar para generar electricidad, la tecnología de energía solar concentrada utiliza el calor del sol. Lentes o espejos concentran la luz solar en un pequeño haz que se puede utilizar para operar una caldera. Esto produce vapor para hacer funcionar turbinas y generar electricidad. Este método se utilizará en la Planta Generadora Solana, que está siendo construida por la compañía de servicios públicos APS en las afueras de Phoenix, Arizona, en los Estados Unidos. Cuando se complete en 2012, Solana será una de las plantas de energía solar más grandes del entorno. Una vez que esté en pleno funcionamiento, abastecerá a 70,000 hogares.
Este es un hito importante para arizona en nuestros esfuerzos por aumentar la cantidad de energía renovable disponible en los estados unidos, dijo la ex gobernadora de Arizona, Janet Napolitano.
Desafíos y ventajas de la energía solar
Hay algunos desafíos con la energía solar. En primer lugar, es intermitente, es decir, no es continua. Cuando no hay sol, como durante la noche, no se puede generar energía. Para proporcionar energía continua, se deben utilizar sistemas de almacenamiento u otras fuentes de energía, como la energía eólica. En segundo lugar, si bien tanto la energía fotovoltaica como la solar concentrada se pueden utilizar prácticamente en cualquier lugar, el equipo que requieren ocupa mucho espacio. La instalación, excepto en estructuras existentes, puede tener un impacto negativo en el ecosistema al desplazar plantas y vida silvestre. Por último, el costo de recolectar, convertir y almacenar la energía solar es muy alto. Sin embargo, a medida que se realizan avances tecnológicos y aumenta la demanda, los costos están disminuyendo.
Los combustibles fósiles, como el carbón, el petróleo y el gas natural, actualmente producen la mayor parte de nuestra electricidad y energía para motores. También producen casi toda nuestra contaminación. Además, son no renovables, es decir, tienen un suministro limitado.
El sol, por otro lado, ofrece energía gratuita y limpia en abundancia. De hecho, proporciona mucha más energía de la que podremos usar jamás. Las únicas preguntas son cómo y cuándo aprovecharemos al máximo esta energía.