La energía del futuro, hoy: ¿cómo los paneles solares y heliostatos funciona?

Recursos renovables. Es un problema al que nos enfrentamos todos los días nos demos cuenta o no. Con cada bomba de un mango de gas, cada vez que presione el acelerador de un coche, con cada enchufe de nuestros cargadores de teléfonos inteligentes, estamos consumiendo combustible. Y un día, que el combustible va a agotarse. Entonces, ¿por qué no usamos la fuente de una energía que no se agotará - el sol?

El sol es una entidad magnífica. Proporciona el mundo con energía suficiente para alimentar a toda la civilización. El único problema es ¿cómo podemos capturar y aprovechar esa energía? ¿De qué sirve un montón de energía libre si no podemos convertirlo en un medio útil? En ello radica el problema, y ​​es mucho más difícil de resolver que se puede imaginar.

“Espera un minuto" tu dices, "hemos tenido electricidad solar comercial desde la década de 1980!”Y estaría en lo correcto al decir que. Sin embargo, el problema no está en cómo para convertir la energía del sol en electricidad. Ya sabemos cómo hacerlo - no sólo en un nivel que puede ser consumida en masa. Para entender los límites de la energía solar, necesitamos saber cómo funcionan los paneles solares.

Por lo tanto unirse a mí, ya que se entierran en el funcionamiento interno de la energía solar. Vamos a echar un vistazo más de cerca el proceso implicado 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 gigantesca bola de fuego que cuelga en el cielo es la fuente perfecta de energía. A diferencia del carbón, el sol no se obstruye nuestra atmósfera con dióxido de carbono. Es fácilmente accesible por lo que no tenemos que ir a la perforación en todo el mundo. Trabajar con la energía solar no representa una amenaza para los seres humanos (excepto quizás por la quemadura de sol de vez en cuando).

Y, sobre todo, la energía solar es gratuita. Aparte de la construcción de los receptores actuales y mantenimiento de los equipos, la energía solar no tiene ningún coste asociado a él.

Entonces, cómo funciona todo?

Vídeo: Como funcionan los paneles solares

La energía es todo lo que nos rodea en diferentes formas. La luz es energía. El calor es energía. El movimiento es energía. La quietud es la energía (potencial). El sol emite una gran cantidad de luz y nuestro objetivo es convertir la energía luminosa en que algo que podemos usar, es decir, la 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. A medida que se perdió en el sol, la piel se puso caliente. Es un simple hecho de la vida que todos hemos experimentado. Sin embargo, existen ciertos materiales que convierten la luz en energía que no sean de calor. El silicio es uno de esos materiales.

Cuando la luz incide de silicio, que no se disipa en forma de calor. En su lugar, los electrones en la molécula de silicio saltar alrededor de movimiento, produciendo una corriente eléctrica. A fin de utilizar el silicio de esta manera, sin embargo, necesita grandes cristales de silicio que son lo suficientemente grande como para producir cantidades apreciables de energía eléctrica.

Las versiones más antiguas de tecnología utilizada cristales de silicio solares. Al final resultó que, este método de conversión de luz solar no era muy factible debido a grandes cristales de silicio son difíciles de cultivar. Cuando algo es difícil, el precio de la misma sigue siendo alta. Si el precio se mantiene alta, el uso generalizado se vuelve poco probable.

Hoy en día, la tecnología solar utiliza un material diferente. Este nuevo material se compone de cobre, indio, galio y selenio y es bien llamado de cobre-indio-galio-seleniuro, o CIGS. A diferencia de silicio, los cristales hechos de CIGS son más pequeños y más baratos, pero son mucho más ineficiente que el silicio en la conversión de luz solar.

Y ahí es donde estamos hoy. La electricidad solar por muy poco de la producción de energía del mundo, y permanecerá así hasta que los científicos ya sea encontrar un nuevo material que funciona tan bien como el silicio o descubrir un método de producción barata cristales de silicio de gran tamaño.

Vídeo: Cómo funciona la energía solar fotovoltaica

Como los paneles solares que son ineficientes en este momento, hay algunos métodos que se utilizan para mejorar la captura y el almacenamiento de la electricidad solar. Una forma es utilizar una batería que almacena la energía, lo que permite el consumo cuando no hay sol en la noche y durante los días nublados. Otra forma es utilizar un heliostato.

¿Qué es un heliostato? Se puede pensar en él como un espejo grande (o muchos espejos) unido a un poste o plataforma giratoria (o muchos polos y plataformas). A diferencia de los paneles solares, helióstatos no absorben directamente al sol- sino que utilizan espejos para redirigir la luz del sol y apuntar a los paneles solares estacionarias para la absorción.

Heliostatos están controlados en su mayoría por los ordenadores. Estos equipos son alimentados con ciertas piezas de datos (la ubicación del helióstato, la ubicación de los paneles solares, la hora y fecha) y los datos se hicieron crujir hasta que el ordenador puede calcular la posición del sol en el cielo. Una vez hecho esto, el ordenador ajusta el ángulo del espejo para que la luz del sol rebota fuera de ella y pulsa el panel solar objetivo.

El mayor beneficio de la heliostato es que una multitud de ellos puede estar dispuesto para ser dirigido a un único receptor solar. Mientras que normalmente un panel solar sólo se puede recibir una cierta cobertura de la luz solar, la disposición de los heliostatos puede amplificar drásticamente la cantidad de luz que se convierte.

Vídeo: Cómo funciona un panel solar

Pero incluso con heliostatos, la energía solar aún tiene un largo camino por recorrer antes de que pueda ser utilizado en gran escala. Si no fuera por el problema de la mudado la luz del sol real, la energía solar sería el combustible más renovables, más asequible y más saludable-para-el-medio ambiente para nuestra civilización. Es decir, hasta que estalle la sol.