Recursos renovables. Es un problema que enfrentamos todos los días, nos demos cuenta o no. Con cada bomba de una manija de gas, con cada presión del acelerador de un automóvil, con cada enchufe de nuestros cargadores de teléfonos inteligentes, estamos consumiendo combustible. Y un día, ese combustible se va a agotar. Entonces, ¿por qué no usamos la única fuente de energía que no se agotará: el sol?
El sol es una entidad magnífica. Le proporciona al mundo suficiente energía para alimentar a toda la civilización. El único problema es cómo capturamos y aprovechamos esa energía. ¿De qué sirve un montón de energía gratuita si no podemos convertirla en un medio útil? Ahí radica el problema, y es mucho más difícil de resolver de lo que puedas imaginar.
" Espera un momento ", dices, " ¡hemos tenido electricidad solar comercial desde los años 80! "Y tendrías razón al decir eso. Sin embargo, el problema no está en cómo convertir la energía del sol en electricidad. Ya sabemos cómo hacerlo, pero no en un nivel que pueda consumirse en masa. Para comprender los límites de la energía solar, necesitamos saber cómo funcionan los paneles solares.
Así que únete a mí mientras profundizo en el funcionamiento interno de la energía solar. Echemos un vistazo más de cerca al proceso involucrado 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 bola de fuego gigante que cuelga en el cielo es la fuente perfecta de energía. A diferencia del carbón, el sol no obstruye nuestra atmósfera con dióxido de carbono. Es de fácil acceso para que no tengamos que ir a perforar el mundo. Trabajar con energía solar no representa una amenaza para los humanos (excepto tal vez por las quemaduras solares ocasionales).
Y, sobre todo, la energía solar es gratuita. Además de construir los receptores reales y mantener el equipo, la energía solar no tiene ningún costo asociado.
Entonces, cómo funciona todo?
La energía nos rodea en diferentes formas. La luz es energía El calor es energía El movimiento es energía La quietud es energía (potencial). El sol emite una gran cantidad de luz y nuestro objetivo es convertir esa energía de luz en algo que podamos usar, a saber, la energía eléctrica.
En la mayoría de los casos, cuando la luz golpea un objeto, se convierte en energía térmica. Piensa en tu última visita a la playa. Mientras te sentabas al sol, tu piel se calentaba. Es un hecho simple de la vida que todos hemos experimentado. Pero existen ciertos materiales que convierten la luz en energías distintas del calor. El silicio es uno de esos materiales.
Cuando la luz llega al silicio, no se disipa en forma de calor. En cambio, los electrones en la molécula de silicio se mueven alrededor del movimiento, produciendo una corriente eléctrica. Sin embargo, para utilizar el silicio de esta manera, necesita grandes cristales de silicio que sean lo suficientemente grandes como para producir cantidades apreciables de electricidad.
Las versiones más antiguas de la tecnología solar usaban cristales de silicio. Resultó que este método de conversión de luz solar no era muy factible porque los cristales de silicio grandes son difíciles de cultivar. Cuando algo es difícil, el precio sigue siendo alto. Si el precio se mantiene alto, el uso generalizado es poco probable.
Hoy en día, la tecnología solar utiliza un material diferente. Este nuevo material está compuesto de cobre, indio, galio y selenio, y se llama acertadamente cobre-indio-galio-seleniuro o CIGS. A diferencia del silicio, los cristales hechos de CIGS son más pequeños y más baratos, pero son mucho más ineficientes que el silicio en la conversión de la luz solar.
Y ahí es donde estamos hoy. La electricidad solar representa muy poco de la producción mundial de energía, y seguirá así hasta que los científicos encuentren un nuevo material que funcione tan bien como el silicio o descubran un método para producir cristales de silicio de gran tamaño.
Tan ineficientes como los paneles solares son ahora, hay algunos métodos que se utilizan para mejorar la captura y el almacenamiento de la electricidad solar. Una forma es usar una batería que almacene la energía, lo que permite el consumo cuando no hay sol, por la noche y durante los días nublados. Otra forma es usar un heliostato.
¿Qué es un heliostato? Puedes pensar que es un espejo grande (o muchos espejos) unido a un poste o plataforma giratoria (o muchos postes y plataformas). A diferencia de los paneles solares, los heliostatos no absorben directamente el sol; en su lugar, utilizan espejos para redirigir la luz del sol y apuntar a los paneles solares estacionarios para la absorción.
Los heliostatos son mayormente controlados por computadoras. Estas computadoras se alimentan con ciertos datos (la ubicación del helióstato, la ubicación del panel solar, la hora y la fecha) y los datos se procesan hasta que la computadora pueda calcular la posición del sol en el cielo. Una vez hecho esto, la computadora ajusta el ángulo del espejo para que la luz del sol rebote y golpee el panel solar objetivo.
El mayor beneficio del heliostato es que se puede organizar una gran cantidad de ellos para que estén dirigidos a un solo receptor solar. Mientras que normalmente un panel solar solo podría recibir cierta cobertura de luz solar, una disposición de heliostatos puede amplificar drásticamente la cantidad de luz que se convierte.
Pero incluso con helióstatos, la energía solar todavía tiene un largo camino por recorrer antes de que pueda ser utilizada a gran escala. Si no fuera por el problema de convertir la luz solar real, la energía solar sería el combustible más renovable, más asequible y más saludable para el medio ambiente de nuestra civilización. Es decir, hasta que el sol explote.
Crédito de la imagen: Ilustración del panel solar a través de Shutterstock, Foto del panel solar Via Shutterstock