El potencial térmico de la energía solar

“En la inmensidad del Universo, en la Galaxia La Vía Láctea, gira alrededor de la estrella Sol un pequeño planeta de agua, la Tierra, habitada por unos seres inteligentes hechos de agua y de sol”.

Todo objeto de cualquier naturaleza que se expone directamente a la radiación solar se calienta, este fenómeno físico es una propiedad de toda la materia conocida, el absorber la radiación solar incidente y transformarla en calor elevando su temperatura; este principio es la base para el aprovechamiento de la energía solar mediante la tecnología de los colectores solares.

Las investigaciones y el desarrollo industrial de la energía solar, han logrado hasta el presente, desarrollar eficientes sistemas de aprovechamiento del potencial térmico de la radiación solar, para satisfacer una amplia gama de necesidades domésticas, industriales y de sectores productivos en sus requerimientos energéticos, térmicos de baja, media y alta temperatura.

La base de la tecnología para la transformación de la radiación solar incidente en calor, es el “Colector Solar”, dispositivo sencillo para bajas y medias temperaturas. El Colector Solar para bajas temperaturas hasta 100 °C es simplemente una placa delgada metálica de color negro mate con un sistema de ductos o tubos al vacío para la circulación del fluido de trabajo, normalmente agua o aire, todo contenido en una caja térmicamente aislada y una cubierta transparente de vidrio expuesta a la radiación incidente, es de orientación e instalación fija, su aplicación principal es el suministro de agua caliente doméstica, industrial y confort térmico ambiental.

Para la obtención de temperaturas de 150 °C a 200 °C, el Colector es la “Caja Térmica” con su forma geométrica de sección trapezoidal, el lado inclinado es la superficie transparente, con dos láminas de vidrio, en el marco se pueden instalar espejos planos para reflejar la radiación solar incidente al interior de la caja térmica, su principal aplicación es la cocina solar, destilación y secado.

En el rango de las medias temperaturas de 300 °C a 500 °C es necesario emplear sistemas de concentración óptica de sección parabólica además de sistemas electrónicos de seguimiento al movimiento del sol en su trayectoria diaria.

El colector “Cilindro Parabólico” es un segmento longitudinal de un tubo de sección parabólica, con la superficie interior reflectante para concentrar la radiación solar incidente en un foco lineal, proporciona fluidos líquidos o vapor para uso industrial, procesos termoquímicos y la generación de electricidad; existen plantas solares en operación desde 1984.

Para las altas temperaturas 700 °C a 3.500 °C los “Colectores Solares” necesariamente deben ser parabólicos de revolución para lograr la concentración focal tridimensional; desde 1970 se han desarrollado y mejorado continuamente los sistemas de colectores concentradores en centrales eléctricas solares de disco parabólico con motor generador Stirling y las centrales de torre central y heliostatos reflectores para generar electricidad de megavatios de potencia con rangos de temperaturas de trabajo de 700 °C a 1.000 °C con sistemas de almacenamiento y capacidad de operación de 24 horas.

Existen dos hornos solares de fama mundial para producir calor de hasta 3.500 °C de temperatura en Odelio, Francia de 1 Megavatio de potencia y en el Japón con un espejo concentrador parabólico de 10 m. de diámetro y una potencia de 70 kilovatios destinados a la investigación científica.

Todos los sistemas solares arriba mencionados para proporcionar grandes cantidades de energía útil en forma de calor, no requieren de ningún tipo de combustible, menos de quemadores, hornos y otros accesorios, no producen humos ni residuos polucionantes, no contaminan el ambiente, la energía solar es energía pura y limpia y se mantendrá así por mil millones de años a partir de ahora.

El aprovechamiento del potencial térmico de la radiación solar no es una actividad reciente, 700 años A.C., en la antigua Roma en el Templo de Vestas, las Vírgenes encargadas de encender el fuego sagrado, utilizaban un concentrador solar cónico; 500 años después, en el 200 A.C., Arquímedes en el Puerto de Siracusa, Grecia, incendia las naves de la flota de guerra Romana con espejos reflectores; en el año 1.500 de nuestra era, Leonardo da Vinci, con una lente de agua, calienta recipientes de cobre en el punto focal.

En el año 1872 en el Departamento del Litoral de Bolivia, en la Mina de Salitre Las Salinas, se instala una planta de destilación solar de agua salada de 4.760 m² de superficie para producir 27.000 litros de agua potable por día; Bolivia tiene el privilegio de ser la cuna del aprovechamiento de la energía solar a nivel mundial a gran escala.

El país dispone de condiciones favorables para un eficiente aprovechamiento de la energía solar, su territorio está plenamente en la franja geográfica de los mayores valores de radiación incidente además los bajos niveles de consumo de “Energía” de la población boliviana, sea urbana, suburbana y rural que no acceden a varios servicios energéticos comerciales; la energía solar puede producir un impacto social, económico y de beneficio a la salud y buen vivir de la población y del medio ambiente; para ejecución inmediata se menciona, la producción de agua caliente doméstica e industrial, destiladores de agua, secado solar, desinfección de aguas contaminadas, vivienda y edificaciones solares de confort térmico, invernaderos solares, cocina solar y otros.

Todos los equipos y componentes solares de diseño y fabricación local, creando nuevas fuentes de trabajo, una segunda etapa, diseño y construcción de urbanizaciones solares de “Cero Energía” y la producción de energía eléctrica mediante las centrales eléctricas de concentración solar.

*DOCENTE EMÉRITO DE LA UMSA

ASOCIACIÓN BOLIVIANA PARA EL AVANCE DE LA CIENCIA

SOCIEDAD INTERNACIONAL DE ENERGÍA SOLAR