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Ciencias ambientales avanzadas (AP Environmental science)
Curso: Ciencias ambientales avanzadas (AP Environmental science) > Unidad 5
Lección 3: Tipos y usos de combustibles IIEnergía solar
Los sistemas de energía solar pasiva absorben calor directamente del sol sin el uso de equipos mecánicos o eléctricos, y la energía no se puede recolectar ni almacenar. Los sistemas de energía solar activa usan energía solar para calentar un líquido a través de equipos mecánicos y eléctricos para recoger y almacenar la energía capturada del Sol. Las celdas solares fotovoltaicas capturan la energía luminosa del Sol y la transforman directamente en energía eléctrica. Su uso está limitado por la disponibilidad de luz solar.
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Transcripción del video
El sol está a unos 150 millones de kilómetros
de la Tierra, lo que significa que la luz del sol tarda unos ocho minutos en llegar a la Tierra.
Pero, a pesar de la enorme distancia, el sol está lo suficientemente cerca como para que podamos
aprovechar su energía. ¿Y por qué no hacerlo? Después de todo, la energía solar es
renovable y esencialmente inagotable. También es una fuente de energía limpia. Así
que cada vez más recurrimos a la energía solar para calentar directamente nuestras casas
o para generar indirectamente electricidad. El primer tipo de calefacción solar del
que hablaremos se llama pasiva. Como su nombre indica, la calefacción pasiva se
produce sin mucho trabajo de tu parte. En mi opinión, es el equivalente a tumbarse
al sol, por lo que, en todo el mundo, este método es el más accesible y económico.
Algunos ejemplos de cómo se pueden calentar las casas de forma pasiva son los propios
materiales con los que están hechas. Materiales como la piedra, el
hormigón o el adobe absorben gran parte del calor del sol durante
el día y lo liberan lentamente por la noche. Si utilizamos esta casa de adobe
como ejemplo, los gruesos muros y las pequeñas ventanas hundidas mantienen la
casa protegida del sol durante el día. Y luego, por la noche, el material de
arcilla del que está hecha libera esa energía calorífica que ha
almacenado durante el día. Esta casa en particular se encuentra en Santa
Fe, Nuevo México, y muchas de las casas que se encuentran en zonas desérticas, como esta,
están hechas de arcilla por una buena razón: porque durante el día, en los lugares
desérticos, puede hacer mucho calor y esa arcilla absorbe el calor, manteniendo
el interior de la casa bastante fresco. Y luego, por la noche, las zonas
desérticas pueden ser muy, muy frías. La arcilla liberará el calor lentamente
y mantendrá la casa moderadamente confortable. O en el hemisferio norte, algunas casas se
construyen con ventanas orientadas al sur, lo que aumenta el número de horas
que la luz del sol entra en la casa. Estas son formas de calentar pasivamente una
casa, sin embargo, pueden existir situaciones en las que se quiera simplemente bloquear el
calor y la luz del sol para enfriar una casa. Por ejemplo, el color del techo
puede hacer una gran diferencia en la cantidad de calor que se
almacena o no dentro de una casa. Pintar el techo de un color claro
reflejará la energía calorífica del sol, de forma parecida a lo que sucede
cuando se elige usar una camiseta blanca en lugar de una negra
en un caluroso día de verano. También hay un tipo de techo especial llamado
techo verde, en el que se cultivan plantas encima de la casa para proporcionar
una capa adicional de aislamiento. Ahora bien, no he estado personalmente en una
casa como esta, pero me imagino que, en primavera, si hay flores plantadas en los tejados verdes, el
interior debe oler y tener un aspecto increíble. Y, por supuesto, también se puede crear sombra plantando árboles alrededor de la casa
o añadiendo toldos sobre las ventanas. Para utilizar la energía solar de forma diferente, podemos pasar de las técnicas pasivas a las
activas. Por ejemplo, algunas casas tienen grandes paneles instalados en los techos
llamados captadores o colectores solares. Estos colectores solares funcionan
calentando un fluido que hay en su interior y luego utilizan bombas o
ventiladores para hacer circular ese fluido y transferir el calor a la vivienda
para calentar el aire o el agua de la misma. El uso de estas bombas o ventiladores
para trasladar el calor al interior de la vivienda es lo que hace que la
calefacción sea activa y no sólo pasiva. Una alternativa diferente, si se
dispone de un espacio muy grande, es un sistema de energía termosolar
concentrada o CSP, por sus siglas en inglés, que consiste básicamente en un montón de
reflectores que concentran la energía solar. Un tipo específico utiliza espejos para reflejar
esa energía solar en una única torre. Esa energía puede utilizarse para hervir agua, crear
vapor y, finalmente, generar electricidad. La mayor central termosolar de concentración de
Estados Unidos está en el desierto de Mojave, muy cerca de la frontera entre California y
Nevada. Se llama Planta Termosolar Ivanpah. Aquí verás que hay tres conjuntos de círculos
concéntricos con espejos que reflejan la energía térmica hacia torres individuales. Y hay
cientos de miles de espejos. La planta ocupa 1,400 hectáreas de terreno y puede suministrar
energía a más de 100.000 hogares en California. De entrada, las desventajas de
estos sistemas son que cuestan mucho dinero y ocupan mucho espacio. Además,
si hace mal tiempo, no funcionan tan bien. También hay anécdotas de hace unos años
que cuentan que cientos de pájaros se quemaron literalmente al volar
entre los espejos y las torres. Así que puedes imaginar la enorme cantidad de
energía térmica que se refleja en esos espejos. Por otro lado, estos reflectores pueden resultar
más baratos de mantener que otras tecnologías y pueden aprovechar grandes extensiones de
desierto que ya existen en todo el mundo. Y, por último, otra forma de aprovechar
la energía del sol es a través de las celdas fotovoltaicas. Si descomponemos
esa gran palabra, foto- significa luz, y voltio es la unidad de potencial eléctrico,
entonces la palabra fotovoltaica se puede interpretar como la capacidad de convertir
la energía luminosa en energía eléctrica. Esta idea se remonta a 1905, cuando Einstein
publicó por primera vez un artículo al respecto. Posteriormente, ganó el Premio Nobel por este
concepto del efecto fotoeléctrico que, cuando la luz brilla sobre un metal, provoca la expulsión
de electrones y genera una corriente eléctrica. Las células fotovoltaicas se utilizan en
las granjas solares, en los techos de las casas e incluso es posible que tengas
tu propia calculadora de energía solar. Te darás cuenta de que este tipo de
calculadoras funcionan mejor en el exterior o en una habitación luminosa, lo que
puede ser una desventaja en algunos casos. Otra desventaja es que tendrías que instalar
grandes cantidades de celdas para generar suficiente electricidad para una casa, por
ejemplo. Y esto puede resultar caro. además tienes que estar seguro de que no te vas a
mudar pronto. Por otro lado, la instalación de paneles solares en una vivienda reduce los
costos de electricidad y la huella de carbono. Así que ahí lo tienes, hay
muchas formas de aprovechar la energía del sol, tanto su calor como su luz.