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Recursos renovables. Es un problema que enfrentamos todos los días, nos demos cuenta o no. Con cada bomba de un mango de gas, con cada presión del acelerador de un automóvil, con cada enchufe de nuestros cargadores de teléfonos inteligentes, estamos consumiendo combustible. Y un día, ese combustible se va a acabar. Entonces, ¿por qué no usamos la única fuente de energía que no se acabará: el sol?
El sol es una entidad magnífica. Proporciona al mundo suficiente energía para impulsar toda la civilización. El único problema es cómo capturamos y aprovechamos esa energía. ¿De qué sirve un montón de energía libre si no podemos convertirla en un medio útil? Ahí radica el problema, y es mucho más difícil de resolver de lo que puedas imaginar.
“Espera un minuto" tu dices, "¡Hemos tenido electricidad solar comercial desde la década de 1980!"Y tendría razón al decir eso. Sin embargo, el problema no está en cómo para convertir la energía del sol en electricidad. Ya sabemos cómo hacerlo, pero no en un nivel que pueda consumirse en masa. Para comprender los límites de la energía solar, necesitamos saber cómo funcionan los paneles solares.
Así que únete a mí mientras profundizo en el funcionamiento interno de la energía solar. Echemos un vistazo más de cerca al proceso involucrado en la transformación de la luz solar en una fuente de combustible viable.
La energía solar comienza, como era de esperar, con el sol. Esa bola de fuego gigante que cuelga en el cielo es la fuente perfecta de energía. A diferencia del carbón, el sol no obstruye nuestra atmósfera con dióxido de carbono. Es de fácil acceso para que no tengamos que perforar en todo el mundo. Trabajar con energía solar no representa una amenaza para los humanos (excepto tal vez por las quemaduras solares ocasionales).
Y, sobre todo, la energía solar es gratuita. Además de construir los receptores reales y mantener el equipo, la energía solar no tiene ningún costo asociado.
Entonces, cómo funciona todo?
La energía nos rodea en diferentes formas. La luz es energía. El calor es energía. El movimiento es energía. La quietud es energía (potencial). El sol emite una cantidad masiva de luz y nuestro objetivo es convertir esa energía luminosa en algo que podamos usar, es decir, energía eléctrica.
En la mayoría de los casos, cuando la luz golpea un objeto, se convierte en energía térmica. Piense en su última visita a la playa. Cuando te sentabas al sol, tu piel se calentó. Es un hecho simple de la vida que todos hemos experimentado. Pero existen ciertos materiales que convierten la luz en energías distintas al calor. El silicio es uno de esos materiales.
Cuando la luz golpea el silicio, no se disipa como calor. En cambio, los electrones en la molécula de silicio saltan y se mueven, produciendo una corriente eléctrica. Sin embargo, para utilizar el silicio de esta manera, necesita grandes cristales de silicio que sean lo suficientemente grandes como para producir cantidades notables de electricidad.
Las versiones anteriores de la tecnología solar utilizaban cristales de silicio. Al final resultó que, este método de conversión de luz solar no era muy factible porque los grandes cristales de silicio son difíciles de cultivar. Cuando algo es difícil, el precio sigue siendo alto. Si el precio se mantiene alto, el uso generalizado se vuelve improbable.
Hoy en día, la tecnología solar utiliza un material diferente. Este nuevo material está compuesto de cobre, indio, galio y selenio y se denomina acertadamente cobre-indio-galio-seleniuro, o CIGS. A diferencia del silicio, los cristales hechos de CIGS son más pequeños y más baratos, pero son mucho más ineficientes que el silicio para convertir la luz solar.
Y ahí es donde estamos hoy. La electricidad solar representa muy poco de la producción mundial de energía, y seguirá así hasta que los científicos encuentre un nuevo material que funcione tan bien como el silicio o descubra un método para producir silicio grande a bajo costo cristales
Por ineficientes que sean los paneles solares en este momento, existen algunos métodos que se utilizan para mejorar la captura y el almacenamiento de la electricidad solar. Una forma es usar una batería que almacene la energía, permitiendo el consumo cuando no hay sol, por la noche y durante los días nublados. Otra forma es usar un helióstato.
¿Qué es un heliostato? Puede pensar en él como un espejo grande (o muchos espejos) unido a un poste giratorio o plataforma (o muchos postes y plataformas). A diferencia de los paneles solares, los heliostatos no absorben directamente el sol; en cambio, usan espejos para redirigir la luz del sol y apuntarla a paneles solares estacionarios para su absorción.
Los heliostatos son controlados principalmente por computadoras. Estas computadoras reciben ciertos datos (la ubicación del helióstato, la ubicación del solar panel, la hora y la fecha) y los datos se procesan hasta que la computadora pueda calcular la posición del sol en el cielo. Una vez hecho esto, la computadora ajusta el ángulo del espejo para que la luz del sol rebote y golpee el panel solar objetivo.
El mayor beneficio del helióstato es que una gran cantidad de ellos se pueden organizar para apuntar a un solo receptor solar. Mientras que normalmente un panel solar solo puede recibir algo de cobertura de la luz solar, una disposición de heliostatos puede amplificar drásticamente la cantidad de luz que se convierte.
Pero incluso con heliostatos, la energía solar todavía tiene un largo camino por recorrer antes de que pueda usarse a gran escala. Si no fuera por el problema de mudado A la luz solar real, la energía solar sería el combustible más renovable, más asequible y más saludable para el medio ambiente para nuestra civilización. Es decir, hasta que explote el sol.
Credito de imagen: Ilustración del panel solar a través de Shutterstock, Foto del panel solar a través de Shutterstock
Joel Lee tiene un B.S. en informática y más de seis años de experiencia profesional en redacción. Es el editor en jefe de MakeUseOf.