Qué es la energía solar y cómo funciona esta fuente renovable

La energía solar es una fuente de energía inagotable, con una importancia estratégica en España ya que durante algunos meses supera a la energía eólica (la otra gran fuente renovable) en producción.

¿Qué es la energía solar?

La energía solar aprovecha la luz y el calor generados por la radiación solar para, mediante diferentes procesos, transformarlos en energía eléctrica libre de emisiones.

La energía solar se afianza como alternativa a las fuentes convencionales que sí emiten gases de efecto invernadero, en parte responsables del cambio climático. 

Por tanto, la energía solar resulta decisiva para alcanzar objetivos estratégicos del país, como lograr una economía más sostenible, además de reducir la dependencia, tanto económica como geopolítica, de los combustibles fósiles. 

Características y ventajas de la energía solar

Entre las principales características, destacan:

• Es virtualmente inagotable, como el sol. 
• Limpia, porque su producción y consumo no emiten CO₂ ni gases contaminantes. 
• Alta capacidad de reciclaje. La capacidad de reciclar materiales de los paneles solares (vidrio, aluminio, células de silicio, etc.) y otros componentes ya supera el 95%. 
• Mitiga los efectos del cambio climático, clave en la transición hacia una economía descarbonizada o la soberanía energética en un país como España, con mínimos recursos fósiles, pero con una media de 300 días soleados al año. 
• Estimula la economía macro y micro: desarrollo de una gran industria especializada en infraestructuras, generación, gestión y distribución, junto con industrias subsidiarias de componentes y servicios. 
• Es modular y adaptable. Tanto los sistemas térmicos como los fotovoltaicos y pasivos pueden desplegarse a diferentes escalas, desde grandes instalaciones de generación a huertos solares, de urbanizaciones a viviendas y locales individuales, con la ventaja añadida de bajos costes de operación y mantenimiento. 
• Su flexibilidad se refleja en unos servicios personalizados para diferentes necesidades y perfiles de usuarios. Por ejemplo, en modelos de autoconsumo (paneles solares domésticos, comunidades energéticas, huertos de pequeños productores, alquiler de tejados para placas, etc.), además de planes solares y asistencia especializada en instalación y simulación de paneles, junto con servicios inteligentes de gestión y mantenimiento. 
• Su crecimiento como alternativa sostenible y el interés de inversores públicos y privados explican su avance tecnológico en eficiencia y para mitigar algunos de sus hándicaps, como la dependencia de las condiciones meteorológicas, su intermitencia o la necesidad de combinarse con otras fuentes para mejorar la estabilidad del sistema eléctrico. En este sentido, el I+D+i desarrolla nuevos materiales conductores y paneles solares (flexibles, bifaciales, etc.), baterías más capaces o tecnologías como IA, big data o IoT aplicadas a la gestión y distribución, entre otras.  
• Esta rápida maduración tecnológica y financiera ayuda a amortizar cada vez más rápido las inversiones iniciales, que son cuantiosas en el caso de plantas de generación y grandes redes de transporte. Asimismo, las mejoras en generación, gestión, distribución y eficiencia contribuyen a reducir los precios de la electricidad para familias, negocios e industrias.

Tipos de energía solar y cómo funcionan

• Energía solar fotovoltaica. El equipamiento tecnológico clave para su producción es el panel solar, formado por células de silicio. Así funciona: cuando los fotones de la luz solar inciden sobre las células, el silicio los absorbe y se produce una reacción (efecto fotovoltaico) que libera los electrones del silicio y crea un campo eléctrico que les proporciona una dirección. 

Ese movimiento forma una corriente eléctrica continua, de ahí la necesidad de convertirla, mediante un inversor, en corriente alterna, que es el formato compatible con el transporte en la red, el consumo de industrias, hogares y negocios, o el almacenamiento en baterías. Las plantas fotovoltaicas también cuentan con transformadores que elevan la tensión (o voltaje) de la corriente para que pueda distribuirse por la red eléctrica. 

• Energía termosolar. Las instalaciones termosolares disponen de colectores o placas solares térmicas con un líquido interior (por lo general, agua con anticongelante) que eleva su temperatura bajo la radiación solar, se bombea hasta un intercambiador y calienta agua para uso sanitario o el circuito de calefacción, entre otros usos. Se trata de un sistema sencillo y adaptable a diferentes escalas desde una vivienda individual a un gran edificio.   

Las plantas termosolares de concentración son otra variante de la energía termosolar. Despliegan líneas de espejos (helióstatos) que reflejan la luz y la concentran en un punto receptor. Esa energía calorífica calienta un fluido térmico que a su vez hace hervir agua hasta generar vapor. Finalmente, el vapor se canaliza para mover el generador de una turbina y, de esta forma, se genera electricidad. 

La energía termosolar cuenta con una ventaja respecto a la fotovoltaica: puede almacenar parte del calor diurno en sales fundidas o materiales cerámicos para producir durante la noche o en días nublados, de baja radiación.  

• Energía solar híbrida. La combinación de energía solar con otras fuentes, sobre todo renovables. Por ejemplo, de fotovoltaica y eólica mediante la instalación de paneles solares en torres de aerogeneradores, paneles fotovoltaicos flotantes sobre el agua de una central hidroeléctrica, o la tecnología de paneles híbridos que generan simultáneamente calor y electricidad.
• Energía solar pasiva. Aprovecha directamente la luz y el calor del sol para hacer más habitable o energéticamente eficiente una vivienda. Con ese objetivo, emplea soluciones arquitectónicas sencillas como la orientación adecuada para recibir la mayor cantidad de insolación posible; materiales que al acumular calor ayudan a caldear estancias (o al contrario, sirven de aislantes en zonas tórridas); ventanales, distribuciones diáfanas y sistemas de espejos que distribuyen y optimizan la luz natural. Este tipo de soluciones se ha usado en la construcción tradicional y hoy se renuevan en tendencias como el ecodiseño o la arquitectura bioclimática.

Usos y aplicaciones de la energía solar

Al emplearse para generar electricidad, su versatilidad de usos es tan extensa como la de la energía eléctrica. 

En la lista destacan aplicaciones clave para la economía y la calidad de vida como:

• Iluminación.
• Climatización.
• Suministro de agua caliente sanitaria.
• Funcionamiento de todo tipo de electrodomésticos, maquinarias, dispositivos y sistemas informáticos.
• Actividades agrícolas y riego.
• Movilidad sostenible gracias a la electrificación del transporte desde un simple patinete a un taxi o un vehículo de reparto.
• Procesos industriales, por ejemplo, se desarrollan hornos eléctricos capaces de alcanzar temperaturas antes impensables. 
• Otras aplicaciones emergentes: como dispositivos wearables, aeronaves, vehículos espaciales, sistemas de autogeneración y autoconsumo, en automatización y robótica (desde un robot humanoide a una pinza de precisión).
• Para producir otros combustibles y vectores energéticos como el hidrógeno verde.
• Para suministrar energía desde una planta fotovoltaica o termosolar a cualquier instalación (una industria, una infraestructura, un centro de datos…).

En el futuro prometen avanzar otros usos como la piezoelectricidad (generación a partir del movimiento), nuevos materiales fotovoltaicos como los vidrios de las ventanas y el pavimento de las calles, o las autopistas que recargan mediante inducción las baterías de los vehículos.