La solución energética para muchos y el mejor medio ambiente para todos.

INTRODUCCIÓN

La energía siempre nos acompaño en el desarrollo de la humanidad, en todo sentido (en lo económico y en lo social). A medida que pasa el tiempo, la sociedad, cada vez más la necesita para el consumo domestico, los servicios, el transporte y la industria en general.

Nuestro tema se basa en hablar sobre las energías renovables, en especial la que proviene del sol (fotovoltaica y termo solar). Trataremos de contar su origen y explicar conceptos básicos que le permita tener una idea más clara de los temas tratados y los anime a ver a las energías renovables como una fuente ilimitada que, además, nos ayudara a mejorar el medio ambiente en el mundo.

¿Qué es la energía renovable?

En primer lugar se define como aquella fuente renovable de energía basadas en el ciclo de las fuerzas de la naturaleza virtualmente inagotables y que se repiten periódicamente en el tiempo. Se las consideran inagotables porque son capaces de regenerarse por medios naturales. Las energías renovables son el sol (solar), el viento (eólica), el agua (hidroeléctrica = aprovecha las corrientes, mareomotriz = aprovecha las mareas, undimotriz  = movimiento de las olas), el calor del interior de la tierra (geotérmica), materia orgánica originada por un precoso biológico (biomasa = combustión directa de la madera, excremento de animal, etc.; y  biocombustibles = agrocombustibles derivados del maíz, la soja, girasol y otros.). El concepto de energía renovable se opone a la energía no renovable que son: el carbón, petróleo, gas natural.

HISTORIA

En los principios de la humanidad, se descubrió que el hombre generaba energía desde su propio esfuerzo físico y en algunos casos se ayudaba de animales.

En la Edad de Piedra (se llama así, porque el hombre fabricaba utensillos de piedra) el hombre paleolitico utilizo la madera para generar el fuego y utilizo los combustibles vegetales para satisfacer su necesidades de energia (calor). A medida que paso el tiempo se fueron creando aldeas, ciudades, y a medida que crecian hubo mayor demanda de energía.

En la Edad del Bronce se destaco la metalurgia y las velas.

Hasta el siglo XVIII (1era. Revolución Industrial) los unicos sistemas mecanicos que se utilizaban, para obtener energía eran los molinos de viento y los de agua.

En la I Revolución Industrial, la máquina de vapor marca el origen. La utilización del carbón era clave para generar energía.

maquina de vapor
Máquina de vapor

 

locomotora stephenson
Locomotora de Stephenson

La utilización de las máquinas a vapor desplazo las que se utilizaban a base de las fuerzas de origen animal, para comenzar una generación de empleo industrial en el transporte. El problema es que consumía demasiado carbón para que sea rentable y la demanda cada vez era mayor.

Debido a ello, la búsqueda de nuevas fuentes de energía eran el objetivo de las empresas y los países.

En 1941 se establece el primer yacimiento petrolífero en Irán, por parte de los ingleses. La comercialización del petróleo y sus derivados fue cada vez mayor y más aun en los tiempos de la segunda guerra mundial.

Luego, entre 1970 y 1980 nos encontramos con la gran crisis del petróleo. Los países árabes le cortaron el suministro de crudo a USA y el precio del petróleo se multiplico por más de 19 veces su precio original. La crisis del petróleo le da lugar nuevamente a la fuente de energía derivada del carbón. Se volvía a utilizar el carbón y ahora en la industria y en centrales eléctricas.

Todos conocemos lo que es la electricidad, pero vamos a repasar algunos conceptos.

En 1879 Edison fabricó la primera bombilla. En 1882 construyo la primera central eléctrica, que funcionaba a base de máquinas de vapor y generaba lo suficiente para hacer funcionar 7.200 bombillas. La electricidad es una forma de energía. Es un bien de consumo sumamente imprescindible en la sociedad. Nuestros servicios básicos dependen de la electricidad (luz, transporte, electrodomésticos, usos industriales,…) Sabemos que no es almacenable; es necesario generarla, transportarla y suministrarla en el mismo momento en que se demanda su uso.

A fines del siglo XIX y principios del XX (entre 1875 y 1902) comenzó la era de la electricidad al inventarse el transformador y con el la corriente alterna. Con el transformador se pudo transportar largas distancias y de esa manera el consumo fue masivo.

Entrando a la evolución del aprovechamiento de la energía renovable podemos decir que, como antecedente histórico encontramos la navegación a vela, que empleaba energía eólica. Luego aparecieron la utilización de los molinos del viento y luego los molinos de agua (energía hídrica). Lamentablemente, se fue dejado a un lado con el fenómeno de la Revolución Industrial que la mayor utilización de energía era a base de combustibles fósiles.

Pero vamos a tratar, en especial, la historia de la energía Termo Solar y Fotovoltaica.

Sobre la ENERGÍA TERMO SOLAR,  podemos decir que sus comienzos son desde los últimos años del siglo XIX (1890). Un recipiente con agua bajo el sol directo dio origen a los primeros calentadores solares.

climax solar water heater 

El primer captador solar, 1891, comercializado por Climax Solar.

Su interés comercial (ventaja) se debía a que se podía disponer de agua caliente de forma inmediata, las 24hs y sin tipo de riesgo. Su tecnología se basaba en el almacenamiento del calor captado, gracias a una cubierta de cristal que dejaba pasar la radiación solar y reducía las pérdidas de calor posteriores. Actualmente, la forma, es similar a los equipos actuales. Se permitía reducir el gasto anual del carbón, que en aquella época era la única fuente calorífica para calentar agua.

Tenia una desventaja, como el equipo se encontraba en el exterior, durante el invierno las pérdidas de calor nocturnas eran muy elevadas, por tal motivo, no se disponía de agua caliente durante las primeras horas de la mañana. En 1909, la patente de WJ Bailey, denominada Day & Night, instaló el depósito en el interior de la vivienda. De esa manera se considera un salto tecnológico de esa época.

Durante 10 años, los equipos termo solares, era lo mejor del mercado en USA, pero durante los años 20 a 30 del siglo pasado la industria del gas, en especial en California, redujo casi al mínimo la instalación de los captadores térmicos.  Luego, le siguió la industria de los equipamientos con electricidad, con precios muy bajos, que género un paro en el sector.

Lo mismo sucedió en otros países como en Japón, Australia, Francia,…

En la actualidad, se han instalado sistemas individuales, en edificios públicos, complejos deportivos y otros, pero siempre como sistemas secundarios o de apoyo. En especial en los países con costas en el Mediterráneo (España, Francia e Italia), también en los países con condiciones muy favorables de radiación solar como Grecia e Israel.

Lo mas novedoso, para que se le de un mayor despegue a la energía termo solar, es que están comenzando a aplicarse leyes para proteger el medio ambiente y para ello requieren sistemas similares a la termo solar para reemplazar a las que afectan con mayor grado el ambiente.

water heater home system
Un boiler o calentador de agua, es una unidad o artefacto que funciona para elevar la temperatura del agua.

De la ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA, podemos decir que sus orígenes se remontan desde 1839, con el descubrimiento del científico francés Alexandre Edmond Becquerel, llamado efecto fotoeléctrico en soluciones líquidas. Pero también podemos decir que  es una tecnología muy reciente si la comparamos con otras formas de adquirir energía por medio de las renovables (hidráulica, eólica y biomasa.).

becquerel einstein
Becquerel y Einstein

En 1877, Adams y Day continúan con la investigan del mismo efecto fotoeléctrico en material sólido.

Seis años después, 1883, se fabrica el primer dispositivo fotovoltaico. Es fabricado con células sobre base de Selenio (es un elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es Se y cuyo número atómico es 34.) con una eficiencia inferior al 1%.

Recién en 1905, Albert Einstein evalúa los fenómenos observados sobre el efecto fotoeléctrico y la teoría cuántica.

Estas investigaciones y estudios llevaron recién a establecer, a la energía fotovoltaica, con avances interesantes en 1954 con la primera célula solar de silicio por Chapín Fuller y Perarson, con un 6% de eficiencia.

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Thomas Edison posa con un fonógrafo. El inventor también fue un pionero de los primeros sistemas eléctricos y defendía el uso de la corriente continua.

En 1958 se fabricaron los primeros dispositivos fotovoltaicos ligados al sector espacial y militar, ya que los costes no eran un factor decisivo.

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Desde que fue lanzado en 1958, Vanguard ha estado enviando datos sobre la densidad del aire, las variaciones en la temperatura e incluso información sobre impactos de micrometeoritos, manteniendo una órbita tan sumamente estable que en su día los cartógrafos fueron capaces de dibujar mapas más precisos que nunca de las islas del Océano Pacífico.

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Una de las primeras placas solar

En los años 60 surgieron las primeras aplicaciones fotovoltaicas terrestres. Comienzan a aparecer los primeros sistemas autónomos suministrados por energía solar en aplicaciones como los sistemas de señalización marítimos y terrestres,  telefonía rural, linternas, radios,…

En los años 70, continuo avanzando la tecnología fotovoltaica, llevando a ver a las energías renovables como una opción para lugares aislados y con bajo consumo.

En los inicios de la década de los 80, aparece una nueva opción para la tecnología fotovoltaica, como es la conexión a red de las instalaciones en países como España y EEUU.

En los últimos años, con el apoyo de de nuevas iniciativas públicas se ha podido multiplicar la producción de células solares y una importante cantidad de instalaciones en conexión a red, tanto en la edificación como en campo abierto (telecomunicación, señalizaciones, alumbrado, electricidad rural, edificios con paneles fotovoltaicos, bombeo de agua, huertas solares, dispositivos como calculadoras, juguetes, adornos, relojes y otros).

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El parque solar que se está diseñando se ubicaría en el borde del desierto de Kalahari, e insumiría una erogación de 15,4 millones de euros. Su papel en la economía sudafricana sería vital, ya que proporcionaría una octava parte de la capacidad de generación energética actual de Sudáfrica.

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Desertec es un proyecto para generar electricidad con fuentes renovables en el norte de África y consumirla en Europa.

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