🐓 🔰 ⚡️ La energía solar es un recurso enorme, inagotable y limpio. ☸️ 👩🏾‍🤝‍👨🏿 🚿

La generación de energía solar es una alternativa limpia a la electricidad a partir de combustibles fósiles, sin contaminación del aire y del agua, sin la contaminación ambiental global y sin ninguna amenaza para nuestra salud pública. Solo 18 días soleados en la Tierra contienen la misma cantidad de energía que se almacena en todas las reservas de carbón, petróleo y gas natural del planeta. Fuera de la atmósfera, la energía solar contiene aproximadamente 1300 vatios por metro cuadrado. Una vez que llega a la atmósfera, aproximadamente un tercio de esta luz se refleja de nuevo en el espacio, mientras que el resto sigue la superficie de la Tierra.

Con un promedio de toda la superficie del planeta, un metro cuadrado recolecta 4.2 kilovatios-hora de energía todos los días, o el equivalente energético aproximado de casi un barril de petróleo por año. Los desiertos, con aire muy seco y poca cobertura de nubes, pueden recibir más de 6 kilovatios hora por día por metro cuadrado en promedio durante el año.

Conversión de energía solar en electricidad

Los paneles fotovoltaicos (PV) y la concentración de energía solar (CSP) de los objetos de captura de luz solar pueden convertirlo en electricidad utilizable. Los techos fotovoltaicos hacen que la energía solar sea viable en casi todas las partes de los Estados Unidos. En lugares soleados, como Los Ángeles o Phoenix, un sistema de 5 kilovatios produce un promedio de 7,000 a 8,000 kilovatios hora por año, lo que equivale aproximadamente al uso de electricidad de un hogar típico de los EE. UU.

En 2015, se instalaron casi 800,000 sistemas fotovoltaicos en los techos de los Estados Unidos. Los proyectos fotovoltaicos a gran escala utilizan paneles fotovoltaicos para convertir la luz solar en electricidad. Estos proyectos a menudo tienen salidas en el rango de cientos de megavatios, y estos son millones de paneles solares instalados en una gran área de tierra.

Cómo funcionan los paneles solares

Los paneles solares fotovoltaicos (PV) se basan en una tecnología alta, pero sorprendentemente simple, que convierte la luz solar directamente en electricidad.

En 1839, el científico francés Edmond Becquerel descubrió que algunos materiales emitirían chispas de electricidad al ser golpeados por la luz solar. Los investigadores han descubierto que en un futuro cercano esta propiedad, llamada efecto fotoeléctrico, puede ser utilizada; La primera celda fotovoltaica (PV) se fabricó con selenio a fines del siglo XIX. En 1950, los científicos de Bell Labs revisaron la tecnología y, utilizando silicio fabricado en células solares, pudieron convertir la energía de la luz solar directamente en electricidad.

Componentes de células fotovoltaicas

Los componentes más importantes de una celda PV son dos capas de material semiconductor, generalmente compuesto de cristales de silicio. Cristalizar el silicio en sí mismo no es un buen conductor de electricidad, por lo que se le agregan impurezas intencionalmente, un proceso llamado etapa de dopaje.

La capa inferior de las células solares generalmente consiste en boro dopado, que junto con el silicio crea una carga positiva (p), mientras que la capa superior dopada con fósforo, que interactúa con el silicio, crea una carga negativa (n).

Los electrones adicionales de la capa n pueden abandonar sus átomos, mientras que la capa p captura estos electrones. Los rayos de luz “eliminan” electrones de los átomos de la capa n, luego de lo cual vuelan hacia la capa p para ocupar lugares vacíos. De esta manera, los electrones corren en un círculo, dejando la capa p, pasando a través de la carga y volviendo a la capa n.

drones alimentados por energía solar

Cada célula genera muy poca energía (unos pocos vatios), por lo que se agrupan en módulos o paneles. Los paneles se usan como unidades separadas o se agrupan en conjuntos más grandes.

Cambiar a un sistema eléctrico con mucha energía solar ofrece muchos beneficios.

El costo de los paneles solares está disminuyendo rápidamente (en 1970 -1 kWh de electricidad generada con su ayuda costó $ 60, en 1980 - $ 1, ahora -20-30 centavos). Debido a esto, la demanda de paneles solares está creciendo a un 25% anual, y el volumen anual de baterías vendidas excede (en potencia) 40mW. La eficiencia de las células solares, que alcanzó el 18% en condiciones de laboratorio a mediados de los años 70, es actualmente del 28.5% para elementos hechos de silicio cristalino y del 35% para placas de dos capas hechas de arseniuro de galio y antimodo de galio. Se han desarrollado elementos prometedores a partir de materiales semiconductores de película delgada (1-2 micras de espesor): aunque su eficiencia es baja (no superior al 16%), el costo es muy bajo (no más del 10% del costo de los paneles solares modernos). Pronto, los científicos sugieren que el costo de 1 kWh será de 10 centavos,lo que pondrá la energía solar en primer lugar en la independencia energética de muchos países.

Perovskita reducirá el costo de la energía solar.

En 2013, la noticia se extendió por las vastas extensiones de la red: el mineral de perovskita revolucionará la industria solar. El uso de perovskita en lugar de silicio reducirá el costo de producción de electricidad mediante paneles solares. La perovskita (titanato de calcio) fue descubierta a principios del siglo XIX en los Montes Urales, llamada así por L.A. Perovsky (un famoso amante de los minerales). Como componente de la fotocélula comenzó a usarse en 2009.

Las baterías están cubiertas por una innovadora fotocélula de bajo costo, cuya principal ventaja es que puede convertir muchas más partes de la luz solar en energía. Las perovskitas son una estructura cristalina que absorbe la luz solar con la máxima eficiencia. Según estimaciones preliminares, el uso de baterías a base de perovskita puede reducir el costo de un kilovatio de energía en siete veces.

“La principal ventaja de las nuevas células solares no es tanto en eficiencia como en el hecho de que el material es muy barato. Las baterías basadas en perovskita que no usan silicio pueden hacer que la energía solar sea realmente masiva ”.

Energía solar para centro de datos

El 10% de toda la electricidad generada en el mundo es consumida por granjas de servidores. Dado que las redes de energía eficiente y las fuentes de energía renovables se están implementando ahora en todos los sectores, los centros de datos no se han quedado fuera. El impacto negativo de las granjas de servidores en el medio ambiente ha estado en boca de los ambientalistas. Por lo tanto, los propietarios de los centros de datos buscan reducir el impacto negativo de sus centros de datos, recurriendo a tecnologías avanzadas de ahorro de energía y "verdes" para generar electricidad, esto puede incluir sistemas de enfriamiento gratuito, sistemas de capacidades locales de generación basados en fuentes de energía renovables.

Como salida, una estación de energía solar al lado de la granja de servidores, en aquellos países donde las condiciones climáticas lo permiten. Es ideal para granjas de servidores que se implementan en zonas tropicales o subtropicales. Después de todo, el uso de paneles solares en el techo del centro de datos, además de proporcionar "energía verde", también ayudará a reducir la carga de calor en el edificio, ya que la sombra que crean minimiza la cantidad de calor absorbido por el techo. La planta de energía solar reducirá el impacto negativo general del centro de datos en el medio ambiente y aumentará la confiabilidad de los centros de datos ubicados en regiones donde se observan interrupciones en la operación de la red de energía central.

una gran planta de energía renovable cerca del centro de datos de Apple en Maiden, Carolina del Norte (EE. UU.)

Switch, junto con la compañía de energía Nevada Power, ha comenzado la construcción de una estación solar Switch Station de 100 MW cerca de Las Vegas. En los medios estadounidenses, Switch se llama "alborotadores" en el mercado de centros de datos comerciales, este es uno de los principales actores de esta industria. La compañía se dedica a la construcción y soporte de instalaciones de centros de datos: edificios e infraestructura de ingeniería sin el equipo informático adecuado, su modelo principal de interacción con el cliente es la colocación.

La planta termosolar de 400 MW más grande del mundo, Ivanpa

En 2015, Estados Unidos y Japón comenzaron a desarrollar un nuevo mecanismo para alimentar el centro de datos a través de la energía solar. El proyecto implica explorar nuevas posibilidades "... usando un montón de capacidades de generación basadas en energía solar y sistemas de clase HVDC (corriente continua de alto voltaje) utilizados para distribuir la energía generada por los paneles solares en el nivel del centro de datos". Dicha combinación de HVDC y paneles solares permitirá implementar un solo sistema de batería de respaldo, al tiempo que ahorrará capital y costos operativos.

Interesante

El arquitecto alemán Andre Broesel de Rawlemon ha creado una batería solar en forma de bola de cristal en movimiento. Él lo llama un generador de nueva generación que captará la cantidad máxima de rayos, ya que está equipado con un sistema de seguimiento solar y sensores de cambio climático, que es un 35% más efectivo que los paneles solares estándar.

La compañía energética japonesa Shimizu Corporation anunció en 2015 su intención de construir una gran planta de energía solar en el satélite natural de nuestro planeta: la Luna. Una planta de energía en forma de anillos con paneles solares rodeará la Luna, siguiendo el ejemplo del planeta Saturno, y transmitirá energía a la Tierra. Shimizu Corporation espera 13 mil teravatios de energía / año de dicha estación solar. El costo y la fecha de inicio de tal construcción espacial aún no se conocen.

El Instituto de Arquitectura Avanzada de Cataluña ha desarrollado un panel solar que puede funcionar en plantas, musgos y suelos. La ventaja de esta tecnología es el rechazo de materiales tóxicos tóxicos y metales pesados en la producción de paneles solares. Utiliza bacterias especiales en pequeñas celdas de combustible ubicadas en el suelo debajo de las raíces de las plantas. Se necesitan bacterias para generar energía barata en mini-baterías. Las plantas proporcionarán el ciclo de vida de las bacterias, y el agua servirá como combustible para todo el sistema. Un sistema tan innovador puede funcionar en áreas donde no hay tanta luz solar si reemplaza las plantas con musgo, ya que puede crecer a la sombra.