Con el desarrollo de la economía y el progreso de la sociedad, las personas plantean necesidades energéticas cada vez mayores, y la búsqueda de nuevas fuentes de energía se ha convertido en una cuestión urgente para la humanidad.
¿Cuáles son las principales fuentes de electricidad disponibles?
Existen cuatro fuentes principales de energía eléctrica: la térmica, la hidráulica, la nuclear y la eólica. La energía térmica requiere la quema de combustibles fósiles como el carbón y el petróleo. Por un lado, los combustibles fósiles tienen reservas limitadas, se queman cada vez menos y corren el riesgo de agotarse; por otro, su combustión emite dióxido de carbono y óxidos de azufre, lo que provoca el efecto invernadero y la lluvia ácida, y deteriora el medio ambiente de la Tierra. La hidroelectricidad inunda grandes extensiones de terreno, lo que puede provocar daños ecológicos, y las consecuencias del colapso de un gran embalse serían impensables. Además, los recursos hídricos de un país son limitados y están sujetos a influencias estacionales.
La energía nuclear es ciertamente limpia en circunstancias normales, pero en caso de fuga nuclear, las consecuencias pueden ser igualmente nefastas. El accidente de la central nuclear de Chernóbil, en la antigua Unión Soviética, causó daños de diversa consideración a 9 millones de personas; el terremoto de 9 grados de magnitud que sacudió Fukushima (Japón) a las 13.46 horas del 11 de marzo de 2011 provocó un accidente internacionalmente impactante en la central nuclear de Fukushima, causando que 30 kilómetros alrededor de la planta se convirtieran en tierra de nadie; los recursos marinos en un radio de 5 kilómetros se verán afectados en diversos grados o la vida marina mutará.
¿Qué tipo de energía es limpia y nueva?
Como fuente de energía limpia y renovable, la generación de energía eólica tiene amplias perspectivas de desarrollo. Con grandes reservas de energía eólica, el desarrollo extensivo de la generación de energía eólica es una forma eficaz de resolver el suministro de energía de China debe ser insuficiente; la generación de energía eólica es una aplicación de energía limpia y una forma eficaz de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Las nuevas fuentes de energía tienen que cumplir dos condiciones al mismo tiempo: en primer lugar, que sean abundantes y no se agoten; en segundo lugar, que sean seguras y limpias y no supongan una amenaza para los seres humanos ni dañen el medio ambiente. Los dos principales tipos de nuevas energías encontradas son la energía solar y las pilas de combustible.
En el siglo XXI la energía solar será una de las principales fuentes de energía del mundo, la más prístina, y casi todas las demás fuentes de energía del planeta proceden directa o indirectamente de la energía solar. La energía solar es la energía producida por el proceso continuo de reacciones de fusión nuclear en el interior del sol o en su superficie. La energía solar La energía solar tiene las ventajas de ser abundante, duradera, ampliamente distribuida, segura, limpia y tecnológicamente fiable. Dado que la energía solar puede convertirse en muchas otras formas de energía, tiene una amplia gama de aplicaciones, como los invernaderos solares, el secado de artículos y las cocinas y calentadores de agua solares en el ámbito del aprovechamiento térmico. Tras años de desarrollo, la energía solar también ha crecido considerablemente.
La electricidad se obtiene a partir de la energía solar mediante la conversión fotovoltaica con células solares. Es completamente diferente a otras fuentes de generación de energía en el pasado. Para que la generación de energía solar sea realmente práctica, una de ellas es mejorar la eficiencia de la conversión solar fotovoltaica y reducir su coste, y la otra es realizar la generación de energía solar con la red eléctrica.
¿Qué es la energía solar fotovoltaica?
La generación de energía solar fotovoltaica es la conversión directa de la energía luminosa en electricidad sin necesidad de un proceso térmico. Incluye la generación de energía fotovoltaica, la generación de energía fotoquímica, la generación de energía por fotoinducción y la generación de energía fotobiológica. La generación de energía fotovoltaica es un método de generación directa de energía que utiliza la electrónica de semiconductores a nivel solar para absorber eficazmente la energía de la radiación solar y convertirla en energía eléctrica, y es la corriente principal de generación de energía solar en la actualidad. Existen células fotovoltaicas electroquímicas, células fotolíticas y células fotocatalíticas en la generación de energía fotoquímica, y son las células fotovoltaicas las que actualmente están obteniendo una aplicación práctica. [1]
Los sistemas de generación de energía fotovoltaica se componen principalmente de células solares, baterías, reguladores e inversores, de los cuales las células solares son la parte clave de los sistemas de generación de energía fotovoltaica. La calidad y el coste de los paneles solares determinarán directamente la calidad y el coste de todo el sistema. Las células solares se dividen principalmente en dos categorías: células de silicio cristalino y células de película fina, las primeras incluyen células de silicio monocristalino y células de silicio policristalino, las segundas incluyen principalmente células solares de silicio no cristalino, células solares de seleniuro de cobre, indio y galio y células solares de teluro de cadmio.
¿Qué es la energía solar térmica?
La conversión de la energía de la radiación solar en energía eléctrica por medio de agua u otras sustancias y dispositivos de trabajo se denomina generación de energía solar térmica. Hay dos tipos de conversión: uno es convertir la energía térmica solar directamente en energía eléctrica, como la generación de energía por diferencia de temperatura a partir de semiconductores o materiales metálicos, electrones calientes e iones termoeléctricos en dispositivos de vacío, conversión termoeléctrica de metales alcalinos y generación de energía por fluidos magnéticos, etc.; la otra forma es convertir la energía térmica solar en energía eléctrica accionando un generador a través de un motor térmico (como una turbina de vapor), similar a la térmica convencional La otra forma es generar electricidad a partir de la energía térmica del sol a través de un motor térmico (como una turbina) accionado por un generador, de forma similar a la generación de energía térmica convencional, salvo que la energía térmica no procede del combustible sino de la energía solar. Hay varios tipos de generación de energía solar térmica, con los siguientes cinco tipos principales: sistemas de torre, sistemas de canal, sistemas de disco, estanques solares y generación de flujo de aire térmico de torre solar. Los tres primeros son sistemas de energía solar térmica de concentración y los dos últimos son de no concentración. Algunos países desarrollados han hecho de la tecnología de generación de energía solar térmica una prioridad nacional de investigación y desarrollo y han fabricado docenas de plantas de demostración de energía solar térmica de diversos tipos, que han alcanzado el nivel de aplicación práctica de generación de energía conectada a la red. [1]
Los sistemas de energía solar térmica más prometedores que existen actualmente en el mundo pueden clasificarse a grandes rasgos como: sistemas de enfoque parabólico de canal, sistemas de enfoque de receptor central o torre solar y sistemas de enfoque parabólico en forma de disco. Las tres formas que son técnica y económicamente viables son: la tecnología de generación de energía termosolar de canal parabólico focalizado de 30 a 80MW (denominada canal parabólico); la tecnología de generación de energía termosolar de receptor central focalizado de 30 a 200MW (denominada receptor central); y la tecnología de generación de energía termosolar de disco parabólico focalizado de 7,5 a 25kW (denominada disco parabólico).
Los sistemas de concentración de energía solar térmica se basan en medios de transferencia de calor como el agua, el vapor de agua y la sal fundida, que pueden calentarse hasta 450 grados Celsius en el receptor y luego utilizarse para generar electricidad. Además, el sistema de almacenamiento de calor puede almacenar temporalmente el calor durante unas horas en caso de picos de demanda de electricidad.
