Revista de Divulgación Científico-Tecnológica del Gobierno del Estado de Morelos

Energía solar: aprovechamiento eficiente.

M. en C. Alejandro Tapia Hernández / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET)
Archivo: Energías Renovables

El medio ambiente es una fuente rica en energías renovables, tales como la energía eólica, geotérmica, mareomotriz, hidroeléctrica y solar, por mencionar las más aprovechadas. Cuando estas energías se recolectan y usan de manera eficiente, permiten alimentar sistemas de baja y mediana potencia incluyendo microsensores, implantes médicos, sistemas de control y la generación de energía eléctrica.
Una de las formas de energía más estables es la solar. México esta ubicado en una zona que recibe grandes cantidades de energía solar por unidad de área, a esta energía se le conoce como irradiación solar. De acuerdo a datos de la Secretaria de Energía y el Instituto de Investigaciones Eléctricas, México recibe una irradiación solar de entre 5.66 kWh/m2 y 6.16 kWh/m2 al día. En la actualidad los sistemas más empleados para recolectar energía solar son los llamados sistemas fotovoltaicos (SF), estos convierten la luz que incide sobre ellos en electricidad empleando obleas de silicio, sin embargo, no superan el 15% de eficiencia en la conversión de energía además de ser una tecnología con un costo elevado.

Energía Solar

Una nueva línea de investigación en aprovechamiento de la energía solar se ha desarrollado en recientes años, estos sistemas llamados concentradores solares (CS), emplean un reflector parabólico para concentrar la energía solar en una pequeña área, de manera que se consiguen temperaturas cercanas a los 600°C dependiendo de la óptica del reflector. Con esta energía se calienta un motor de combustión externa o motor Stirling, el cual produce un movimiento lineal y con ayuda de un generador se produce electricidad. La eficiencia promedio de estos sistemas es del 20%, habiéndose logrado una eficiencia máxima del 28.5% en plantas cosechadoras de energía y del 38% en sistemas experimentales. Debido al buen desempeño de estos concentradores solares, se han desarrollado plantas generadoras de energía basadas en esta tecnología en países como Estados Unidos, España, Italia, India, Australia, por nombrar los que tienen mayor desarrollo.

Energía Solar

En la gráfica anterior se muestra el avance en la eficiencia de conversión que han obtenido los sistemas fotovoltaicos (rojos) y los concentradores solares (azules). Se puede observar que después de un despunte considerable por los concentradores solares (28.5%), no hay desarrollo sino hasta los sistemas comerciales en 2008, 2010 y 2011, mostrando siempre una mejora en su nivel de eficiencia, 24.41%, 24% y 38% respectivamente. En los sistemas fotovoltaicos se observa que el desarrollo tecnológico que han tenido en los pasados años se ha estancado obteniendo escasas y poco apreciables mejoras en su nivel de eficiencia, 15% de eficiencia promedio. Adicionalmente a las diferencias sustanciales en la eficiencia que presentan ambas tecnologías, existe también una diferencia significante en el costo de producción de la energía eléctrica.
             De acuerdo a estudios realizados por la Agencia Internacional de Energía (IEA), el costo de producción por cada kWh es de entre ₵20 y ₵50 USD para los sistemas fotovoltaicos y de entre ₵10 y ₵25 USD para los sistemas con concentrador solar. La diferencia radica en el costo de implementación y la eficiencia de producción de energía por unidad de área.
          Actualmente se desarrolla en el Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET), un proyecto que busca desarrollar nuevas técnicas para mejorar el manejo de energía en el convertidor empleado en un concentrador solar con disco parabólico a escala. Este proyecto busca analizar la manera en que se puede mejorar el flujo de energía dentro de los convertidores típicos, permitiendo mejorar el consumo de energía en aplicaciones con bajo nivel de suministro eléctrico donde un consumo inteligente es primordial. Con este proyecto se busca contribuir a la investigación en el manejo de fuentes de energía alternativas.
            En conclusión, y por las ventajas que ofrecen los sistemas concentradores solares en comparación con los paneles fotovoltaicos, se podría cubrir la demanda mundial de energía implementando una planta generadora de concentradores solares en un área de 300km por 400km si se ubicará en el desierto del Sahara.

Energía Solar


Semblanza


Alejandro Tapia nació el 10 de noviembre 1986 en la Ciudad de México. Recibió el título de Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica por el Instituto Politécnico Nacional en 2008. Recibió el título de Maestro en Ciencias de Ingeniería en Microelectrónica por la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación Unidad Culhuacan del IPN en 2011. Actualmente realiza sus estudios de Doctorado en Ciencias en Ingeniería Electrónica en el Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET) donde trabaja con fuentes de energía alternativa.