TIPOS DE CONVERSIÓN DE LA
ENERGÍA SOLAR
La energía solar, con su estructura energética, produce
efectos muy diversos al incidir sobre los materiales y los
cuerpos con los que interacciona.
Esos diversos efectos se originan en la excitación energética
de los componentes atómicos y subatómicos de los
materiales dando lugar a procesos químicos y bioquímicos
así como a simples absorciones o transformaciones
energéticas con o sin cambio de estructura física interna.
Macroscópicamente y, a los efectos de este documento,
nos interesan particularmente las transformaciones de la
radiación solar en energía de tipo térmico (conversión
fototérmica) y las de tipo eléctrico (conversión fotovoltáica)
En un caso (fototérmica), la radiación solar solo consigue
modificar el estado de agitación térmica de los
componentes moleculares, atómicos y subatómicos de los
materiales produciendo aumentos de su energía interna y,
como consecuencia. Cuando no hay cambio de fase, un
aumento de la temperatura.
Este fenómeno se produce para cualquier valor de la
energía específica de la radiación incidente, aunque con
intensidad diferente que depende de las características del
material. Así pues, para producir efectos térmicos, sirve
cualquier material y cualquier tipo de radiación.
En el otro (fotovoltáica), el efecto es algo más "especial".
Aquí se consigue, si el material es el adecuado, liberar
electrones de las estructuras microscópicas del material.
Para que este fenómeno ocurra la energía cuántica (hv) de
la radiación incidente ha de tener un valor mínimo. De
hecho, este efecto fotoeléctrico ocurre para el material más
habitual, el silicio monocristalino, con la parte del espectro
solar de longitudes de onda inferiores a 1 m m.
CONVERSIÓN TÉRMICA
Las propiedades básicas en la captación térmica de la
radiación solar son la absortancia (a), la transmitancia (t) y la
reflectancia (r), relacionadas entre sí por una sencilla
relación consecuencia de la conservación de la energía:
a+t+r=1
que se simplifica en casos particulares como los cuerpos
opacos (t = 0).
Estas propiedades dependen de la longitud de onda,
interesando especialmente sus valores en la zona del
espectro solar (entre 0,2 y 3 m m).
Otra propiedad importante es la emisividad que representa
la parte de la máxima radiación que puede emitir un cuerpo
a una determinada temperatura. Su valor siempre es inferior
a 1.
En la captación solar térmica propiamente dicha, lo que
interesa es tener un valor alto de la absortancia y bajo de la
reflectancia con cero para la transmitancia en las longitudes
de onda del espectro solar y bajo de la emisividad en las
longitudes de onda correspondientes a la temperatura del
captador.
En general, estos objetivos a conseguir en las propiedades
de los materiales no son fáciles de obtener porque cuando
se tiene una alta absortancia también se tiene una alta
emisividad, a la misma longitud de onda (Ley de Kirchoff).
Lo que se pretende se conoce como selectividad, en este
caso absorbente, es decir alta absortancia en longitudes de
onda corta (espectro solar) y baja emisividad en longitudes
de onda larga (en la que emiten los cuerpos a las
temperaturas habituales en las aplicaciones).
La conversión fototérmica se clasifica sobre la base del nivel
térmico de la energía producida, en relación, a su vez, al
tipo de dispositivo empleado.
CONVERSIÓN FOTO TÉRMICA PASIVA
Se produce a temperaturas bajas, poco por encima de la
del ambiente. El término "pasiva" se debe a que no implica
dispositivos especiales con partes móviles (bombas o
similares).
Es el paso inicial de las aplicaciones de las conversiones
térmicas de la energía solar en la arquitectura, sobre todo la
llamada captación solar pasiva.
Se trata, en esta aplicación solar, de tener en cuenta las
propiedades de los materiales frente a la radiación y, en
particular, la geometría de la radiación solar.
La Arquitectura solar pasiva o Arquitectura bioclimática
consiste en diseñar y construir tanto edificios como espacios
abiertos teniendo en cuenta la posición relativa del espacio
considerado y el sol, los vientos dominantes, además de las
propiedades ópticas de los materiales.
Las aplicaciones de la conversión fototérmica a
temperaturas superiores requieren sistemas activos.
CONVERSIÓN FOTOTÉRMICA ACTIVA
Son sistemas que incluyen algún tipo de movimiento de un
fluido bien con circulación natural o forzada por el
dispositivo adecuado (bomba o similar). En función de la
temperatura de operación, se clasifican en:

Baja temperatura


Media temperatura
Alta temperatura
FUENTE: SOLDELAMANCHA.COM
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