En la actualidad más del 17% por ciento de la energía eléctrica que consumimos procede del Sol, según Red Eléctrica. La energía solar es la cuarta fuente de energía más utilizada en nuestro país y la segunda de las renovables, después de la eólica. En los últimos años ha experimentado un gran impulso, sobre todo en España, que se ha situado como el primer estado europeo y el quinto del mundo por potencia fotovoltaica instalada, de acuerdo con un informe publicado en este año 2023 por la Agencia Internacional de la energía. Pero, ¿qué es la energía solar y cómo se obtiene?; ¿qué tipos hay?; ¿qué ventajas y desventajas ofrece?; ¿para qué se puede utilizar?; ¿desde cuándo se usa?; ¿seguirá aumentando su uso en un futuro o ha tocado techo? Estas son algunas de las cuestiones que se plantean cuando se habla de ella.

¿Qué es la energía solar?

La energía solar, que cada vez está más instalada en nuestro territorio, es una forma de energía que proviene del sol, que es fuente de vida y da origen a la mayoría de las formas de energía existentes en el planeta. Se aprovecha la radiación electromagnética emitida por el sol, principalmente en forma de luz y calor, y se convierte en energía utilizable para diversos fines: producción de electricidad, calentamiento de agua, calefacción, etc.

Al proceder del sol, se engloba dentro de las energías renovables, pues no produce emisiones de gases de efecto invernadero ni agota los recursos naturales. Esto la convierte en una opción atractiva para la generación de energía sostenible y la reducción de la dependencia de los combustibles fósiles.

El sol da origen a la mayoría de las formas de energía. Fuente Pixabay, Pete Linforth.

¿Cómo se obtiene?

Para aprovechar estas posibilidades que ofrece el sol, existen distintos tipos de tecnología capaces de transformar la radiación solar en energía útil para nuestra vida cotidiana. Entre ellas se distinguen fundamentalmente dos tipos:

• Las tecnologías activas: utilizan dispositivos electrónicos o mecánicos para convertir la energía solar en electricidad o calor. Es el caso de los paneles fotovoltaicos, los colectores térmicos, los seguidores solares, los sistemas de concentración solar o los sistemas de almacenamiento como las baterías.
• Las tecnologías pasivas: aprovechan el diseño arquitectónico y los materiales para maximizar el uso directo de la radiación solar sin requerir sistemas mecánicos o eléctricos complejos para su transformación, como es el caso anterior. Algunos ejemplos de este tipo de tecnología son la disposición estratégica de ventanas, paredes y techos para maximizar la entrada de luz solar y aprovechar el calor natural en los edificios.

Tipos de energía solar

En función de la tecnología que se utilice para la transformación de la radiación procedente del sol y del uso que se le quiera dar, se diferencian también distintos tipos de energía solar. Las más conocidas y utilizadas son la fotovoltaica y la térmica, pero hay más:

• Energía solar fotovoltaica: se obtiene al convertir la luz solar en electricidad empleando una tecnología basada en el efecto fotovoltaico. Para aprovecharlo se utilizan paneles o placas solares, que están hechos de silicio en su gran mayoría. Este efecto se produce cuando la luz solar incide sobre las celdas de estos paneles. Los fotones (partículas de luz) interactúan con los átomos del material semiconductor del que están hechas, liberando electrones y produciendo, por tanto, energía.
• Energía solar térmica: es una forma de aprovechar la energía solar para generar calor. El principio básico de la energía térmica es utilizar para capturar la radiación solar y transferir su energía al fluido que circula a través de ellos. Estos colectores solares pueden ser de diferentes tipos, pero los más comunes son los planos y los de tubos de vacío.
• Energía termosolar o termoeléctrica: también se conoce como ‘de concentración solar’ o CSP (por sus siglas en inglés). Es una forma de generación de energía solar térmica que utiliza espejos o heliostatos para concentrar la radiación solar en un receptor central. A diferencia de la térmica convencional, que se usa principalmente para aplicaciones de baja temperatura (calentar agua, calefactar, etc.), con la termosolar se puede generar electricidad a gran escala.
• Energía solar pasiva: incluye a aquellas tecnologías que aprovechan el diseño arquitectónico y los materiales para maximizar el uso directo de la energía solar, sin requerir sistemas mecánicos o eléctricos complejos.
• Energía solar híbrida: en este caso se combina la energía solar con otros tipos, principalmente renovables, para lograr así una mayor aportación energética. El ejemplo más habitual es la combinación de la energía solar y la eólica. Los sistemas híbridos fotovoltaico y eólico combinan paneles solares con aerogeneradores, para aprovechar al máximo los recursos del sol y el viento.

Ventajas frente a otras fuentes de energía

La utilización de la energía solar, ya sea usando un tipo de tecnología u otra, tiene numerosos beneficios si se compara con la manera tradicional de producir electricidad. Los más destacables son:

• Es renovable: es inagotable y abundante en la mayoría de las regiones del mundo. No depende de suministros limitados, como los combustibles fósiles, lo que la convierte en una fuente de energía sostenible a largo plazo.
• Es limpia y respetuosa con el medio ambiente: no emite gases de efecto invernadero ni contaminantes atmosféricos durante su funcionamiento. Contribuye a reducir la huella de carbono y mitigar el cambio climático.
• Los costes operativos son bajos: una vez instalados, los sistemas fotovoltaicos o térmicos requieren relativamente pocos gastos de mantenimiento, y suelen tener una vida útil de unos 25 años. La radiación solar es gratuita, lo que significa que los gastos de combustible son prácticamente nulos.
• Sus aplicaciones son versátiles: los paneles solares fotovoltaicos para la producción eléctrica se pueden instalar en diferentes lugares y escalas, desde pequeños sistemas residenciales hasta grandes plantas solares. También son integrables en edificios y estructuras existentes. Además, la energía solar térmica tiene usos muy diferentes: producir agua caliente sanitaria, generar calefacción o climatizar, entre otras.
• Favorece el autoabastecimiento energético local: reduce la dependencia energética de países con menor desarrollo energético y económico, y de aquellas regiones aisladas de un país.
• Se puede almacenar: en el caso de los sistemas de concentración solar, esta energía es gestionable y se puede guardar, cosa que no ocurre con otro tipo de energía que hay que consumir en el momento de su generación. La tecnología termosolar es renovable y tiene capacidad de almacenamiento, por lo que puede aportar electricidad a la red cuando es demandada, incluso en horas en las que no hay luz solar. En cualquier caso, en los últimos años también se están produciendo avances para poder almacenar la energía solar fotovoltaica, que es la más utilizada en la actualidad y que esto no sea tan costoso.

Desventajas frente otras fuentes de energía

Aunque son muchas las ventajas que ofrece la utilización de la energía solar, también hay algunos inconvenientes, entre los que se encuentran:

• La variabilidad e intermitencia: su generación depende de la disponibilidad de luz solar. Por lo tanto, la producción puede fluctuar debido a factores climáticos, como las nubes o la variación estacional de la radiación solar. Se requiere almacenamiento de energía o conexión a la red eléctrica para garantizar un suministro constante.
• La necesidad de espacio: las plantas fotovoltaicas a gran escala ocupan áreas extensas de tierra. Aunque normalmente se utilizan terrenos no aptos para otros fines, puede haber limitaciones de espacio en áreas urbanas densamente pobladas.
• El impacto visual sobre el paisaje: el hecho de necesitar tanto terreno puede provocar contaminación visual.
• La inversión inicial: aunque los costes de los sistemas fotovoltaicos han disminuido significativamente en los últimos años, la inversión inicial para la instalación de paneles solares puede ser alta. Sin embargo, a largo plazo, los beneficios económicos y ambientales pueden superar el gasto realizado al principio.
• El impacto ambiental en la fabricación: la producción de placas requiere del uso de materiales y energía, lo que puede generar emisiones y residuos asociados. Si bien, estos impactos son relativamente bajos en comparación con los generados por el uso de fuentes de energía convencionales.

Aplicaciones de la energía solar en la industria

Independientemente de sus ventajas e inconvenientes los usos de la energía solar son muy variados en función de la tecnología empleada. En la actualidad, los sistemas más utilizados son los fotovoltaicos y los térmicos.

La principal aplicación de las instalaciones de energía solar fotovoltaica es la producción de electricidad. Se puede generar a gran escala o a pequeña escala. De esta manera, cualquier fábrica o empresa que quiera, puede cubrir sus necesidades energéticas a través de esta fuente.

La térmica, que se utiliza principalmente para generar agua caliente y calefacción, también tiene múltiples usos en la industria.

Por tanto, la energía solar se puede utilizar de muchas maneras en beneficio de la empresa. Sus aplicaciones más comunes son:

• La generación de electricidad: los paneles solares fotovoltaicos permiten a las industrias generar su propia energía para alimentar instalaciones y equipos.
• El agua caliente: los sistemas térmicos utilizan placas para calentar agua, que se puede usar en procesos industriales que la requieren o como parte de sistemas de calefacción.
• La climatización: se utiliza la energía solar para alimentar sistemas de refrigeración y aire acondicionado en la industria.
• La desalinización: se puede usar para convertir agua de mar en agua dulce haciéndola adecuada para procesos industriales que requieren de su utilización
• El secado y la deshidratación: es posible aprovechar este tipo de energía para secar y deshidratar alimentos, productos químicos y materiales.
• El bombeo de agua: los sistemas solares se utilizan para esta aplicación en fábricas o empresas que necesitan extraer agua de pozos y fuentes subterráneas.
• La iluminación: para dar luz a áreas industriales, reduciendo la dependencia de la red eléctrica.
• La seguridad y la vigilancia: se pueden mantener zonas seguras y monitoreadas con sistemas de este tipo basados en energía solar.
• La electrificación de áreas remotas: en lugares donde la red eléctrica es limitada o inexistente, es una buena alternativa.
• La carga de vehículos eléctricos: los paneles solares en estaciones de carga pueden ayudar a alimentar la flota de transportes de este tipo utilizados en la industria.

Aplicaciones de la energía solar en la vida cotidiana

La energía solar también tiene distintos usos en nuestro día a día, contribuyendo a la sostenibilidad y reducción del impacto ambiental que supone el consumo energético. Algunas de las aplicaciones más comunes incluyen:

• Los paneles solares en viviendas: esto puede ayudar a ahorrar en facturas de electricidad y disminuir la huella de carbono del hogar.
• Los calentadores de agua: son una opción para generar agua caliente en hogares, lo que permite reducir el consumo de energía de fuentes no renovables como el gas.
• Lámparas solares: son dispositivos autónomos que almacenan energía durante el día y la liberan en forma de luz durante la noche. Son una solución sostenible para iluminar jardines, patios y áreas al aire libre sin necesidad de electricidad convencional.
• Los cargadores para dispositivos electrónicos: permiten recargar teléfonos móviles, tabletas y otros aparatos utilizando la energía del sol, algo que es especialmente útil en situaciones al aire libre o en lugares donde no hay acceso a la red eléctrica.
• La electrificación rural: en áreas remotas donde el acceso a la red eléctrica es limitado, los sistemas solares pueden proporcionar una fuente confiable de electricidad para iluminación, electrodomésticos y otros usos cotidianos.
• La energía para vehículos eléctricos: se puede utilizar, al igual que en la industria, para la recarga de este tipo de transportes.
• La iluminación en áreas públicas: en parques, calles, y espacios públicos, se pueden instalar luces solares para iluminar durante la noche sin consumir electricidad de la red.

El uso de los paneles solares en hogares se ha incrementado en los últimos años. Fuente Pixabay, Sferrario1960.

Los inicios de la energía solar

Con todos estos usos y aplicaciones parece que la energía solar está muy instalada en nuestro día a día, pero ¿desde cuándo la conocemos? La utilización del sol como fuente de calor siempre ha existido, ya que cualquier cuerpo expuesto a la radiación solar ve aumentada su temperatura. Así, los griegos, allá por el 400 a.C. fueron los primeros en idear construcciones para aprovechar la luz y el calor del sol. Después, los romanos aprendieron a utilizar los invernaderos con ventanas de cristal para que los alimentos crecieran de forma adecuada aprovechando la luz del sol.

Sin embargo, las primeras tecnologías activas de este tipo se desarrollaron durante el siglo XIX. En concreto fueron descubiertas en 1887 por Heinrich Hertz a través de la conversión de la energía solar en energía eléctrica.

Posteriormente, Albert Einstein formuló la explicación teórica de este fenómeno llamado efecto fotoeléctrico, lo que le valió el premio Nobel en 1921. Pero no fue hasta la década de los años 90 del siglo pasado cuando realmente comenzó el gran desarrollo de placas fotovoltaicas tanto a nivel residencial, industrial y de vertido a la red, debido a la preocupación cada vez más real por el agotamiento de los recursos energéticos no renovables y de los efectos ambientales negativos de la utilización de estos.

La energía solar en España y Andalucía

En nuestro territorio, la utilización de la energía solar ha ido aumentando poco a poco desde finales del siglo pasado hasta la actualidad. De hecho, en los últimos años nuestro país ha experimentado un gran acelerón para situarse como el primer estado europeo y el quinto del mundo por potencia fotovoltaica instalada. Según el informe Snapshot of Global PV Markets 2023, publicado por la Agencia internacional de la energía, esta potencia se sitúa en los 8,1 gigavatios (GW).

De acuerdo con Red Eléctrica a nivel regional, Extremadura era en 2022 la comunidad que lideraba el ranking de nuestro país, con un 27,0 % de toda la potencia nacional, seguida por Andalucía y por Castilla-La Mancha, con más del 20 % y más alejadas Aragón, Castilla-León y Murcia.

En la actualidad la energía solar contribuye al mix energético de España con un 17,3 % ( un 15,2% procedente de la fotovoltaica y un 2,1% procedente de la termosolar). Es, por tanto, la cuarta fuente de energía más utilizada en nuestro país y la que según Red Eléctrica ha experimentado un mayor incremento en los últimos años.

Gráfica de producción de energía en España. Fuente Red Eléctrica.

Por su parte, Andalucía ha sido pionera en la obtención de calor y electricidad a partir de la energía solar.

Desde hace años el sol se ha convertido en uno de los recursos utilizados en los hogares andaluces con la para la obtención de agua caliente y la climatización mediante equipos de energía solar térmica.

También la tecnología fotovoltaica ha experimentado un gran impulso con la implantación de plantas generadoras conectadas a la red, sobre suelo y en cubiertas de mediana y pequeña potencia, que han contribuido al modelo de generación distribuida en nuestra región.

Andalucía es la segunda comunidad de España, por potencia de energía solar fotovoltaica instalada. Fuente Pixabay. Mrganso

Además, ha sido en Andalucía donde se han puesto en marcha los primeros proyectos de energía termosolar de Europa y hace años ya fue promotora de esta y otras tecnologías solares con la puesta en marcha de la Plataforma Solar de Almería.

En la actualidad, es la segunda comunidad de España, por potencia de energía solar fotovoltaica instalada, aunque también hay que destacar que es la comunidad con más centrales termosolares según la Asociación Española para la Promoción de la Industria Termosolar .

Así, en términos generales y de acuerdo con la Agencia Andaluza de la Energía, la potencia instalada de energía solar en Andalucía es a fecha de 31 de diciembre de 2022, era la siguiente:

Tabla de producción de energía solar en Andalucía en 2022. Fuente: Agencia Andaluza de la Energía

Perspectivas de futuro

La contribución al mix energético de la energía solar es cada vez mayor y Red Eléctrica prevé que durante 2023, las energías renovables supongan el 50% de la generación eléctrica en nuestro país. Aunque estos datos son positivos, aún hay pasos que dar hacia la descarbonización y la lucha contra el cambio climático.

En este sentido, se prevé que continúe el desarrollo del tejido industrial en el sector, así como un crecimiento continuo de la capacidad instalada en España. Las inversiones en proyectos solares, tanto a nivel residencial como a escala comercial e industrial, están contribuyendo a este aumento.

Los desafíos futuros a los que se enfrenta esta fuente de energías son:

• La mejora en la integración de grandes cantidades de energía solar en la red eléctrica. Se necesitan inversiones en infraestructura para gestionar la generación intermitente y garantizar la estabilidad del suministro.
• Los costos iniciales en las instalaciones de autoconsumo, porque aunque han disminuido, pueden seguir siendo un obstáculo. En este sentido las políticas de apoyo continuo y programas de incentivos pueden ayudar a superar este desafío.
• La agilización y la simplificación de los procesos para la instalación se sistemas solares de autoconsumo, comunidades energéticas,
• La investigación en nuevas tecnologías para el almacenamiento que ayudaría a superar la variabilidad intrínseca a la energía solar y permitiría un suministro más constante. En este sentido en Andalucía se están desarrollando distintas investigaciones. La Universidad de Huelva, por ejemplo, obtuvo en 2021 un fluido compuesto por un material disperso en aceite de silicona muy útil para aplicaciones de recuperación de energía. La Universidad de Sevilla también ha tenido recientemente un proyecto de investigación sobre nuevos materiales para el almacenamiento de Energía Solar Concentrada mediante Calcium-Looping (SOLACAL).

El crecimiento de esta fuente de energía contribuirá, por tanto, a reducir las emisiones de CO2 y la dependencia energética de otros países. El futuro también pasa por no importar tecnologías y apostar por la fabricación nacional de los componentes, de manera que la producción de materiales sea también más sostenible.