Trabajo de investigación

Distintas formas de aprovechamiento de la energía solar diferente a celdas solares o fotovoltaicas

Energía mediante agua caliente

También llamada energía solar térmica, esta energía aprovecha los rayos solares para producir calor y por ende electricidad. Básicamente puede utilizarse para calentar el agua en hogares, oficinas, climatización de piscinas; también para calentar y por consiguiente ser posible cocer los alimentos o secar productos. Además puede utilizarse como calefacción si así se deseara; para enfriar cuartos, en el proceso de desalinización por no contener contaminantes.

En la actualidad hay sistemas domésticos y grandes plantas termosolares en países de Europa. En México también existen estas plantas pero son hibridas, utilizándose también gas.

Estos sistemas por utilizar la radiación solar, es necesario que funcionen de día, siempre y cuando sean equipos convencionales. Están compuestas por paneles que absorben el calor del sol. El proceso que manifiestan es simple, siendo este el siguiente: el colector de energía transforma el calor en energía térmica, mediante el “efecto invernadero”. El calor se almacena manteniendo así la temperatura del agua elevada que podrá ser utilizada cuando sea necesaria. Es necesario pensar en el tanque de almacenamiento tanto en su capacidad como en su capacidad para mantener la temperatura, etc.

En cuando a su costo de instalación completa necesaria solo para obtener agua caliente para tres o cuatro personas se encuentra aproximadamente arriba de los $54,000.00 pesos mexicanos. Aunque otras fuentes plantean que su precio varía desde $1,000.00 a $3,500.00 siendo algunos demasiados simples para poder llevar la instalación uno mismo. Considerando estas últimas cifras y sabiendo que calentar agua representa casi el 30 por ciento del consumo domestico de energía; podemos decir que es viable instalar un calefactor de agua caliente y si fuera poco, la inversión se recuperaría fácilmente en menos de cinco años o incluso antes dependiendo del número de personas que vivan en el hogar.

Tinta solar

Se ha desarrollado recientemente un método de fabricación diez veces más barato que los actuales paneles fotovoltaicos: La tinta solar. Esta tinta se basa en un material semiconductor denominado CIGS (acrónimo en inglés de cobre, indio, galio y selenio), que tiene unas nanopartículas diez mil veces más pequeñas que el diámetro de un pelo humano. Donde estos materiales tienen la propiedad de convertir la energía de los rayos solares en electricidad.

Los consumidores podrían generar su propia energía en casa sólo con cubrir sus techos, paredes o ventanas con esta tinta. Si esta tinta se utilizara en ventanas, filtrarían la luz, a la vez que generarían electricidad utilizando doblemente la energía solar.

Esta tinta solar sería más barata y ecológicas que los paneles solares actuales ya que al terminar su vida útil no general contaminantes. Aunque una desventaja muy marcada seria la eficiencia de conversión, que anda cercas del dos por ciento; sin embargo, por los avances

tecnológicos se pronostica que esta cifra podría subir, teniendo como meta llegar al diez por ciento.

Como todavía está en la etapa de prueba, se están experimentando con diversos materiales para dar con el más conveniente. Además de que no se ha dado a conocer en particular como se aprovecharía esta generación de electricidad y de qué forma se recolectaría.

Si esta tinta llegara a tener éxito sería de lo más factible hacerse de un spray o contenedor, para aprovechar al máximo todos los beneficios que ofrece.

Energía solar pasiva

Esta forma de aprovechamiento se basa en captar la energía solar, almacenarla y distribuirla de forma natural. La clave de este aprovechamiento está en un diseño ideal de las edificaciones sin tener la necesidad de utilizar máquinas o instrumentos mecánicos. Los elementos que se emplean de forma pasiva en la captación solar se reducen a materiales usados en la construcción de los edificios (ventanas, puertas, pintar las paredes de blanco, negro…) y a la utilización de los fenómenos naturales, tales como la circulación de aire, las sombras o las horas de insolación.

 Este hecho se ha denominado “Arquitectura Solar Pasiva” o “Arquitectura Bioclimática”, y suele ponerse en práctica en muchos invernaderos, viviendas y otros locales, aprovechando al máximo el sol para calentar el ambiente y disminuir así el uso de la calefacción o el aire acondicionado.

Este sistema de captación y utilización de energía solar sería muy recomendado, ya que sus costes son relativamente bajos, el material es fácil de conseguir y cualquiera podría hacerlo.

Como fuente de energía para procesos fotocatalíticos (Descontaminación)

Los métodos fotoquímicos para la degradación de contaminantes disueltos en agua se basan en proporcionar energía a los compuestos químicos, la cual es absorbida por las distintas moléculas para alcanzar estados excitados el tiempo necesario para experimentar reacciones. La energía radiante es absorbida por las moléculas en forma de unidades cuantizadas denominadas fotones, los cuales han de contener la energía necesaria para excitar electrones específicos y formar radicales libres, dando lugar a una serie de reacciones en cadena.

Son importantes por su valor medioambiental, ya que constituyen claros ejemplos de tecnologías sostenibles.

En determinados estudios se observa que la degradación de contaminantes incrementa con el aumento de la irradiación solar UV, mostrando una dependencia lineal con la intensidad de la luz en el rango de 20 a 30 W/m2.

En una catálisis heterogénea con TiO2, se ha demostrado, en general, ser el más efectivo. Las ventajas más significativas de este compuesto son su fuerte resistencia a la ruptura química y a la fotocorrosión, su bajo coste y su seguridad. Además, el TiO2 interacciona eficientemente con la radiación solar UV, ya que la separación energética entre sus bandas de valencia y conducción puede ser superada por la energía solar en el rango300-390 nm. Siendo esta la radiación que alcanza a llegar a la superficie de la Tierra convirtiéndose en calor.

Como se puede ver, con este tipo de aprovechamiento de la radiación solar, se estaría también ayudando a descontaminar ríos, lagos y en su momento la atmosfera viendo su bajo costo en cuanto a algunos reactivos pero en maquinaria digamos que no es tan barato como parece. Si se ven los beneficios a un futuro entonces estos gastos no serían nada y sería importante que se comenzara a ver sus usos con mayor fuerza.

Botellas de luz solar

Llenar botellas con agua y colocarlas en los techos de las casas, permitiendo así, que la luz refractada se use para iluminar las casas durante el día, en lugar de utilizar bombillas eléctricas. Todo lo necesario es una botella de plástico en desuso, se llena con agua y una pequeña cantidad de cloro para detener cualquier crecimiento de bacterias. Se coloca dentro de un agujero en el techo y se cierra de manera que la lluvia no se pueda filtrar. Cuando la luz pasa a través de la botella, se refracta y se distribuye por la habitación en todas las direcciones.

Se confirmó que cada botella de luz solar salva 17 kg menos de dióxido de carbono cada año en comparación con una bombilla de luz eléctrica. Por lo que sería una buena alternativa a disminuir la contaminación. Si esto se hiciera a gran escala (digamos unas millones de botellas), se ahorrará más carbono que en un molino de viento que cuesta más ejecutarlo.

Además es sumamente barato y fácil de instalar. Por lo que lo hace factible en todos los sentidos.

Este proyecto se debe al empresario filipino Illac Díaz, y ya se implementó en barrios bajos de Filipinas, aunque se está haciendo a gran escala.

Ideas futuras

Algunos científicos piensan que por cómo están escaseando los combustibles fósiles y la tecnología está avanzando a pasos agigantados, será posible colocar paneles solares en el espacio para que puedan transmitir la energía del sol a la Tierra y que aquí se distribuya. Claro que esta idea es un poco “loca” en el sentido de que todavía no se puede hacer eso además de que su costo lo haría inviable.

Una de las ideas que mas me gustaron y que de hecho siempre he tenido la idea de investigar o para realizar un doctorado es reproducir artificialmente el proceso de la fotosíntesis, y no sólo para aprovechar al máximo la energía solar, sino, para cubrir la gran demanda de oxígeno y disminuir el dióxido de carbono en la atmosfera, claro que no es para nada fácil y tampoco en la actualidad se cuenta con la tecnología y el dinero suficiente para poder convertirlo en realidad y que se encuentre en todo el mundo.

Referencias

https://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090526094412AA8rEtt http://www.construmatica.com/construpedia/Energ%C3%ADa_Solar http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2010/11/04/196893.php http://www.ayto-aljaraque.es/index.php?option=com_content&view=article&id=663&Itemid=736 http://www.aemet.es/documentos/es/conocermas/publicaciones/NT_11_AEMET/

NT_11_AEMET.pdf http://www.xatakaciencia.com/tecnologia/botellas-de-luz-solar-que-ofrecen-esperanza-en-

filipinas