Temario

La Tierra recibe 174 petavatios (1 peta =1015) de radiación solar entrante desde la capa más alta de la atmósfera. Aproximadamente el 30 % regresa al espacio, mientras que las nubes, los océanos y las masas terrestres absorben la restante. El espectro electromagnético de la luz solar en la superficie terrestre lo ocupa principalmente la luz visible y los rangos de infrarrojos con una pequeña parte de radiación ultravioleta. La fotosíntesis captura aproximadamente 3000 EJ por año en biomasa, lo que representa solo el 0,08 % de la energía recibida por la Tierra (1 Exajoule = 1EJ = 1015 joules).

Clasificación por tecnologías y su correspondiente uso más general:

  • Energía solar activa: para uso de baja temperatura (entre 35 °C y 60 °C), se utiliza en casas; de media temperatura, alcanza los 300 °C; y de alta temperatura, llega a alcanzar los 2000 °C. Esta última, se consigue al incidir los rayos solares en espejos, que van dirigidos a un reflector que lleva a los rayos a un punto concreto. También puede ser por centrales de torre y por espejos parabólicos.
  • Energía solar pasiva: Aprovecha el calor del sol sin necesidad de mecanismos o sistemas mecánicos.
  • Energía solar térmica: Es usada para producir agua caliente de baja temperatura para uso sanitario y calefacción.
  • Energía solar fotovoltaica: Es usada para producir electricidad mediante placas de semiconductores que se alteran con la radiación solar.
  • Energía termosolar de concentración: Es usada para producir electricidad con un ciclo termodinámico convencional a partir de un fluido calentado a alta temperatura (aceite térmico).
  • Energía solar híbrida: Combina la energía solar con otra energía. Según la energía con la que se combine es una hibridación:
    • Renovable; por ejemplo, si se combina con energía eólica.
    • No renovable; si se combina con combustible fósil.
  • Energía eólica solar: Funciona con el aire calentado por el sol, que sube por una chimenea donde están los generadores.

Según informes de Greenpeace, la fotovoltaica podrá suministrar electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030. Y según un estudio publicado en 2007 por el Consejo Mundial de Energía, para el año 2100 el 70 % de la energía consumida será de origen solar. El estudiante puede averiguar en Wikipedia la tendencia a la baja de los precios de la energía solar fotovoltaica.

A finales de 2015, se habían instalado en todo el mundo cerca de 230 GW de potencia fotovoltaica, convirtiendo a la fotovoltaica en la tercera fuente de energía renovable más importante en términos de capacidad instalada a nivel global, después de las energías hidroeléctrica y eólica, y supone ya una fracción significativa en la Unión Europea, cubriendo de media el 3,5 % de la demanda de electricidad y alcanzando el 7 % en los períodos de mayor producción.

2.2 Energía eólica

La energía eólica es una energía renovable madura ya que la tecnología se encuentra a niveles de desarrollo avanzado. Muchos países en el mundo, incluyendo a México, están apostándole fuertemente a esta tecnología para lograr producir al menos el 35% de su energía a través de fuentes renovables para 2024. Sin embargo, para poder maximizar el rendimiento de turbinas eólicas, es importante seleccionar los sitios de desarrollo de forma cuidadosa, como se indica en uno de los videos que se menciona más abajo. Investiguen las características de los vientos en zonas costeras (entre 3 km tierra adentro y 20 km mar adentro, en referencia a la línea de costa) y expliquen por qué en zonas costeras bien seleccionadas, la energía producida podría llegar a ser dos veces mayor que Tierra Adentro.

Las primeras referencias de este recurso natural se relacionan con embarcaciones egipcias del siglo V AC y con culturas antiguas como la china, babilónica y persa, que la empleaban en las moliendas y sistemas de riego. Después, los europeos introdujeron cambios en el diseño de los molinos, extendiéndose su uso por todo el occidente. Junto al florecimiento de las civilizaciones, la fuerza del viento impulsa grandes embarcaciones, sistemas de riego y molinos.

Para entender cómo se produce energía a través del viento, puedes ver los siguientes dos videos:

¿Cómo se aprovecha?

Se usa para generar movimiento en algunas maquinarias. La energía eólica mueve una hélice que a su vez hace girar un rotor de generador, produciendo energía eléctrica, en este caso se habla de aerogeneradores.

Cuando se conecta a una bomba, se tiene un molino con los mismos principios de los molinos de viento más antiguos que se conocen y cuyos pioneros fueron los persas. También se han creado las aerobombas y los molinos multipala, que extraen agua de los pozos sin otra intervención que la fuerza de los vientos.

Existen asimismo, aerogeneradores que funcionan de forman aislada, para atender la demanda de energía en pequeñas comunidades agrícolas (riego, bombeo) e incluso con aplicaciones domésticas (aparatos eléctricos e iluminación), en lugares apartados.

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Unión Geofísica Mexicana, A.C.