Energia solar: què és, avantatges i inconvenients

Entendre què és l'energia solar, conèixer les diferències de cada tipus i descobrir quina és la més avantatjosa

energia solar

Què és l'energia solar?

L'energia solar és l'energia electromagnètica la font de la qual és el sol. Es pot transformar en energia tèrmica o elèctrica i aplicar-se a diversos usos. Les dues principals maneres d'utilitzar l'energia solar són la generació d'electricitat i la calefacció solar d'aigua.

Per a la producció d'energia elèctrica s'utilitzen dos sistemes: l'heliotèrmic, en què la irradiació es converteix primer en energia tèrmica i després en energia elèctrica; i la fotovoltaica, en què la radiació solar es converteix directament en energia elèctrica.

Energia heliotèrmica o energia solar concentrada (CSP)

Segons el Ministeri de Mines i Energia, el Brasil té al voltant del 70% de la seva matriu elèctrica basada en energia hidràulica i, més recentment, altres fonts d'energia, com la biomassa, l'eòlica i la nuclear, han anat rebent incentius.

  • Què és l'energia hidràulica?

Davant les condicions hidrològiques desfavorables, amb períodes de sequera cada cop més prolongats, l'energia heliotèrmica es presenta com una alternativa. Més encara si tenim en compte que els períodes secs s'associen a un augment del potencial solar a causa de la interferència dels núvols baixos i la radiació solar més intensa.

Hi ha diversos tipus de col·lectors i l'elecció del tipus adequat depèn de l'aplicació. Els més utilitzats són: el cilindre parabòlic, la torre central i el disc parabòlic.

Com funciona?

Els col·lectors d'energia solar heliotèrmica són equips que capten la radiació solar i la converteixen en calor, transferint aquesta calor a un fluid (aire, aigua o oli, en general). Els col·lectors tenen una superfície reflectant, que dirigeix ​​la radiació directa a un focus, on es troba un receptor. Un cop absorbida la calor, el fluid flueix pel receptor.

energia solar fotovoltaica

L'energia solar fotovoltaica és aquella en què la irradiació solar es transforma directament en energia elèctrica, sense passar per la fase d'energia tèrmica (com seria en el sistema heliotèrmic).

Com funciona?

Les cèl·lules fotovoltaiques (o cèl·lules d'energia solar) estan fetes de materials semiconductors (generalment silici). Quan la cèl·lula està exposada a la llum, part dels electrons del material il·luminat absorbeixen fotons (partícules d'energia presents a la llum solar).

Els electrons lliures són transportats pel semiconductor fins que són arrossegats per un camp elèctric. Aquest camp elèctric es forma a la zona d'unió dels materials, per una diferència de potencial elèctric existent entre aquests materials semiconductors. Els electrons lliures es treuen de les cèl·lules d'energia solar i estan disponibles per ser utilitzats en forma d'energia elèctrica.

A diferència del sistema heliotèrmic, el sistema fotovoltaic no requereix alta radiació solar per funcionar. No obstant això, la quantitat d'energia generada depèn de la densitat dels núvols, de manera que un nombre baix de núvols pot provocar una producció d'electricitat menor en comparació amb els dies de cel completament obert.

L'eficiència de conversió es mesura per la proporció de radiació solar incident a la superfície de la cèl·lula que es converteix en energia elèctrica. Normalment, les cèl·lules més eficients proporcionen un 25% d'eficiència.

Segons el Ministeri de Medi Ambient, el govern desenvolupa projectes de generació d'energia solar fotovoltaica per satisfer les demandes energètiques de les comunitats rurals i aïllades. Aquests projectes se centren en alguns àmbits com ara: el bombeig d'aigua per a l'abastament domèstic, el reg i la piscicultura; enllumenat públic; sistemes d'ús col·lectiu (electrificació d'escoles, llocs de salut i centres comunitaris); atenció a la llar.

Explotació tèrmica

Una altra manera d'utilitzar la radiació solar és la calefacció tèrmica. L'escalfament tèrmic a partir de l'energia solar es pot fer mitjançant un procés d'absorció de la llum solar per part dels col·lectors, que solen instal·lar-se a les cobertes d'edificis i habitatges (conegudes com plaques solars).

Com que la incidència de la radiació solar a la superfície terrestre és baixa, cal instal·lar uns quants metres quadrats de col·lectors.

Segons l'Agència Nacional d'Energia Elèctrica (Aneel), per fer front al subministrament d'aigua calenta en una casa de tres o quatre habitants es necessiten 4 m² de col·lectors. Tot i que la demanda d'aquesta tecnologia és predominantment residencial, també hi ha interès d'altres sectors, com ara edificis públics, hospitals, restaurants i hotels.

Si estàs interessat en instal·lar un sistema de calefacció solar a casa teva, consulta la Guia per instal·lar energia solar a casa.

Avantatges i inconvenients de l'energia solar?

L'energia solar es considera una font d'energia renovable i inesgotable. A diferència dels combustibles fòssils, el procés de generació d'electricitat a partir de l'energia solar no emet diòxid de sofre (SO2), òxids de nitrogen (NOx) i diòxid de carboni (CO2), tots gasos contaminants amb efectes nocius per a la salut humana i que contribueixen a l'escalfament global.

L'energia solar també és avantatjosa en comparació amb altres fonts renovables, com la hidràulica, ja que requereix àrees menys extenses que l'energia hidroelèctrica.

El foment de l'energia solar al Brasil es justifica pel potencial del país, que té grans àrees amb radiació solar incident i es troba prop de l'equador.

Les regions semiàrides del nord-est del Brasil són ideals per a la generació d'energia heliotèrmica, ja que reuneixen les condicions d'alta irradiació solar i poca pluviositat.

Tanmateix, l'inconvenient de l'energia heliotèrmica és que, tot i no requerir superfícies tan grans com les centrals hidroelèctriques, encara requereix grans espais. Per tant, és fonamental analitzar la ubicació més adequada per a la implantació, ja que es suprimirà la vegetació. A més, com ja s'ha dit, el sistema heliotèrmic no és apte per a totes les regions, ja que es considera força intermitent.

La no dependència de l'alta irradiació és un gran avantatge del sistema fotovoltaic, que contribueix a que sigui una alternativa.

En el cas de l'energia fotovoltaica, l'inconvenient més esmentat és l'elevat cost d'implantació i la baixa eficiència del procés, que oscil·la entre el 15% i el 25%.

No obstant això, un altre punt extremadament important a tenir en compte en la cadena de producció del sistema fotovoltaic és l'impacte social i ambiental provocat per la matèria primera més utilitzada per compondre les cèl·lules fotovoltaiques, el silici.

La mineria de silici, com qualsevol altra activitat minera, té impactes sobre el sòl i les aigües subterrànies de la zona d'extracció. A més, és fonamental que es donin bones condicions laborals als treballadors, per tal d'evitar accidents de treball i el desenvolupament de malalties professionals. L'Agència Internacional per a la Recerca del Càncer (IARC) assenyala, en un informe, que la sílice cristal·lina és cancerígena i pot causar càncer de pulmó quan s'inhala crònicament.

L'informe del Ministeri de Ciència i Tecnologia assenyala altres dos punts importants relacionats amb el sistema fotovoltaic: l'eliminació dels panells s'ha d'eliminar correctament, ja que tenen potencial de toxicitat; i el reciclatge de plaques fotovoltaiques no ha arribat a un nivell satisfactori fins ara.

Un altre punt important és que, malgrat que Brasil és el segon productor mundial de silici metàl·lic, només per darrere de la Xina, la tecnologia per a la purificació de silici a nivell solar encara es troba en fase de desenvolupament. Un problema identificat recentment, especialment en les plantes heliotèrmiques, és la crema no intencionada d'aus que passen per la regió.

Per tant, encara que sigui renovable i no emeti gasos, l'energia solar encara s'enfronta a obstacles tecnològics i econòmics. Tot i ser prometedora, l'energia solar serà viable econòmicament només amb la cooperació entre els sectors públic i privat, i amb la inversió en recerca per millorar les tecnologies que engloben el procés de producció, des de la purificació de silici fins a l'eliminació de cèl·lules fotovoltaiques.