Como lo mencionamos en un texto anterior, la fuente de energía por excelencia en la Tierra es la proveniente del Sol. A excepción de las energías nuclear y geotérmica, el resto de las fuentes energéticas empleadas por el ser humano tienen su origen en el Sol.
El aprovechamiento natural de la energía solar se produce en la atmósfera, los océanos y las plantas en la Tierra. La mayor parte de la energía utilizada por los seres vivos procede del Sol.
Las plantas absorben la energía del sol directamente para realizar la fotosíntesis, los herbívoros absorben indirectamente una pequeña cantidad de esta energía comiendo las plantas y los carnívoros absorben indirectamente una cantidad más pequeña comiendo a los herbívoros, conjunto de fenómenos que se denomina cadena trófica.
La energía solar, a través del proceso de fotosíntesis, contribuye al crecimiento de la biomasa que, junto con la madera y los combustibles fósiles, puede ser utilizada como combustible.
Los combustibles fósiles son el resultado de la energía de origen solar acumulada en determinados organismos que, al pasar el tiempo (millones de años), reaccionaron químicamente y formaron petróleo, gas o carbón.
Aproximadamente el 30% de la energía solar que alcanza el borde exterior de la atmósfera alimenta el ciclo del agua, que produce las precipitaciones y la energía potencial de las corrientes de los ríos. La energía que generan estas aguas en movimiento al pasar por turbinas produce energía eléctrica.
Asimismo, la interacción de la energía del sol, los océanos y la atmósfera produce vientos, que han sido utilizados durante siglos para hacer girar los molinos. Al respecto, los sistemas actuales de energía eólica utilizan aerogeneradores que producen energía eléctrica para los más variados empleos domésticos e industriales.
Aprovechamiento de la energía solar directa
Para aprovechar la energía solar directa en gran escala, esta fuente inagotable requiere de sistemas de captación dispuestos en grandes superficies. Además, no puede ser almacenada directamente, sino que exige ser transformada de inmediato en otra forma de energía, lo cual se puede ejecutar en la actualidad de dos maneras: convirtiéndola en energía térmica o directamente en energía eléctrica mediante el efecto fotovoltaico.
Un ejemplo de transformación de la energía solar en energía térmica lo encontramos en el uso de los denominados colectores solares, que son dispositivos que se suelen destinar al calentamiento de agua para el sector residencial y comercial, principalmente.
Colector solar térmico
Por otra parte, cuando hablamos de convertir directamente la energía solar en energía eléctrica, nos estamos introduciendo en el tema del efecto fotovoltaico, que consiste en generar una tensión eléctrica (un voltaje) para producir la corriente eléctrica.
En Costa Rica, durante el año 2021, el 0,42 % de la electricidad del servicio público se generó mediante esta fuente.
Los componentes de un sistema fotovoltaico encargados de realizar dichas funciones son:
- el módulo o panel fotovoltaico
- la batería o acumulador
- el controlador de carga
- el inversor
- los equipos que van a aprovechar la energía eléctrica generada.
Componentes de un sistema fotovoltaico
Como ejemplo de producción de electricidad con paneles fotovoltaicos en nuestro país tenemos el Parque Solar Miravalles, el cual está constituido por 4300 paneles fotovoltaicos de 235 watts de potencia cada uno. La capacidad instalada de esta planta en Bagaces es de 1 Megawatt (MW), lo cual representa el suministro eléctrico equivalente para para unas 800 viviendas. Se espera que este parque alcance una producción de hasta 1,2 Megawatt hora de energía. Su instalación fue posible gracias a la donación de $9 millones del Gobierno de Japón.
La provincia de Guanacaste es una zona naturalmente rica en radiación solar, con un enorme potencial para el aprovechamiento de ese recurso en la generación de energías limpias. Esa particularidad hizo que Coopeguanacaste R.L, mediante estudios y análisis previos de sostenibilidad, desarrollara el Parque Solar Juanilama, - uno de los más grandes de Costa Rica-.
Este parque solar tiene una capacidad instalada de 5 Megawatts (MW) y generará 9 Gigawatts (GWh) de energía al año, beneficiando directamente a unos 2100 hogares. Está ubicado en Palestina, Belén de Carrillo, en una finca de cinco hectáreas propiedad de la cooperativa.
Posteriormente, se han instalado centrales solares conectadas a la red y, por último, se ha dado la generación distribuida que propicia la instalación de paneles interconectados a la red en las instalaciones de los consumidores.
En el Plan de Expansión (Instituto Costarricense de Electricidad, 2014) se indica que el potencial identificado para la fuente solar es de 120 MW.
Una de las características de la energía solar y de la eólica es que pueden sufrir considerables variaciones en periodos muy cortos de tiempo debido a la falta de sol o de viento. En el caso de la fuente solar, una desventaja adicional es que no está presente durante la noche. Por tales razones, a estas fuentes se les ha denominado como fuentes variables e intermitentes. Esta característica requiere que el sistema eléctrico cuente con capacidad de respaldo adicional para garantizar el suministro de energía en todo momento, en la medida en que se incorpore mayor cantidad de ese tipo de fuentes. Por lo tanto, se presentarán límites para su incorporación, los cuales estarán dados por el equilibrio entre costos y beneficios.