Energía Solar Híbrida: ¿Cómo Funciona? [Ventajas y Usos]

¿Qué es la energía del Sol híbrida?

El Sol es una especie de reactor nuclear donde en su interior operan reacciones tremendas de fusión nuclear capaces de liberar muchísima energía.

La energía irradiada o radiación solar, que llega al planeta suele aprovecharse de dos formas: a través del aprovechamiento térmico y el fotovoltaico.

energía solar híbridaEn el primero, el térmico, la energía solar se captura mediante el uso de espejos se transmite a un fluido (agua) para que se convierta en vapor que posteriormente será un vehículo para la generación de electricidad.

Y el aprovechamiento fotovoltaico opera con la ayuda de células fotovoltaicas que convierten la luz recibida del Sol en energía eléctrica, con la ayuda de  materiales semiconductores como silicio y germanio,  que hacen una conversión directa de energía luminosa a energía eléctrica.

En la energía solar híbrida, se combinan estos dos tipos de aprovechamiento de energía (térmica y fotovoltaica) a partir de la radiación solar, con aquella obtenida en una central térmica convencional como fuentes primarias de energía como la biomasa o energía eólica, preferentemente.

energía solar híbrida qué esLa idea de combinar estas energías guarda relación con la necesidad de incrementar la potencia en los momentos de mayor demanda, a fin de protegerse de  las fluctuaciones de la radiación solar,  típicas, por ejemplo, cuando los días son muy nublados o en las noches.

Una de los motivos más importantes de los investigadores para buscar nuevas opciones de producción de energía eléctrica a partir del Sol, está asociado a los terribles efectos del cambio climático, que se han hecho tan evidentes en el mundo y especialmente en China, donde las emisiones de C02 han  generado niveles de contaminación intolerables  que al menos han servido como un grave alerta para el concierto de naciones.

Por eso han surgido nuevas opciones y tecnologías basadas en energías renovables muchos menos invasivas con el medioambiente, que a igual tiempo pueden ayudar a reducir el consumo y el despilfarro.

Sabías qué...
qué es la energía solar híbridaEn Zerbst, Alemania, existe un parque eólico de la empresa Getec Green Energy que se combina con un sistema fotovoltaico, donde se logra un equilibrio entre la energía aportada por el Sol durante el día y la fuerza del viento, que por lo general es más fuerte en la noche, con ahorros importantes para los usuarios del servicio, porque se reducen costes en infraestructuras, tanto de terreno como en tareas de mantenimiento y otros aspectos.

Por ejemplo:
Otro buen ejemplo de esta tecnología son los paneles solares híbridos, los cuales pueden ser instalados en espacios no tan amplios, de superficies un tanto reducidas, aunque pueden adaptarse a cualquier espacio donde se requiera contar con un flujo constante de agua caliente, como en viviendas unifamiliares, hoteles, hospitales, entre otros.

cómo se produce la energía solar híbridaEs un tipo de placa solar que combina las bondades de las placas fotovoltaicas con las solares térmicas que sirven  para calentar agua o para la calefacción. 

Otra ventaja de este dispositivo dual es que hay modelos que producen electricidad y a igual tiempo son capaces de hacer circular aire en su interior para climatizar la vivienda y mantener la temperatura agradable, como si se tratara de un equipo de aire acondicionado.

¿Cómo se produce la energía solar hídrica?

Un panel solar híbrido es capaz de generar electricidad y agua caliente simultáneamente gracias a la energía solar.

Para ello dispone de células fotovoltaicas que producen electricidad y un sistema hidráulico que calienta el agua consiguiendo minimizar las pérdidas térmicas y maximizar la producción fotovoltaica.

Este dispositivo (y no varios paneles fotovoltaicos) puede atender las necesidades de energía calorífica de una sola vivienda, suministrando calor y agua caliente las 24 horas.

Gracias a que toda la energía es captada únicamente del sol, la cantidad de C02 que se emite a la atmósfera es nula, protegiendo así el medioambiente y reduciendo la contaminación.

Pero veamos más en detalle el funcionamiento de estos dispositivos.

Funcionamiento de los paneles fotovoltaicos híbridos

  1. Como se sabe, en los paneles térmicos convencionales el sol debe incidir directamente en la superficie del panel, por lo que el agua que circula interiormente se calentará por transferencia de calor.
  2. En los paneles fotovoltaicos, el sol incide de la misma forma, pero afecta unas células que transforman la energía solar en electricidad hechas de silicios. Hay de dos tipos: monocristalinas y policristalinas.
  3. El problema radica en que apenas se aprovecha el 15% de toda la irradiación solar recibida, siendo que un 5% es reflejado y el 80% restante se pierde en ambas caras del panel.
  4. Los paneles híbridos, tras 25 años de estudios, evolucionaron hacia una tecnología que permite el aprovechamiento de un 40% de esa pérdida de calor registrada en la cara posterior del dispositivo.

Dichas placas se componen de los siguientes elementos:

  • Un vidrio solar protector.energía solar híbrida placa solar
  • Un conjunto de celdas fotovoltaicas de silicio capaces de transformar la luz del sol en electricidad.
  • Una pasta térmica, que une la parte fotovoltaica con la térmica.
  • Una pletina de cobre que funciona como base recolectora de calor. Detrás de esta se coloca un serpentín de cobre por donde circula un fluido llamado caloportador.
  • Un soporte para el serpentín fabricado con otra pletina de cobre.
  • Dispositivo aislante que mantendrá el calor de toda la estructura, calentando el fluido presente.
  • Todo está contenido en una carcasa de aluminio, cuya función es la de proteger todo el sistema de golpes o roturas.

Hay otro tipo de placas híbridas conocidas como aero fotovoltaicas.

energía solar híbrida calentar ambientesGeneran también electricidad, pero adicionalmente en su segunda función buscan el objetivo de climatizar los ambientes de una vivienda u oficina, a través de una corriente de aire que refresca el panel en su interior y, a igual tiempo, esta corriente de aire atrapa el calor interno de la placa, pasa por un filtros de partículas y después entra limpio y caliente al interior de la vivienda, libre de polen y polvo.

A igual tiempo, también  debe instalarse otro dispositivo dentro de la casa,  que combina parte de este aire calentado en las placas solares, con aire de la vivienda o del exterior, a fin de mantener un equilibrio que permita una mejor distribución de esta facilidad climatizada.

¿Cómo se transforma la energía?

La energía solar se transforma, como ya se ha visto, en energía térmica o calorífica y en energía eléctrica.

¿Cómo se almacena la energía solar híbrida?

Uno de los retos más significativos de la energía proveniente del sol, es la necesidad imperiosa de mejorar la eficiencia de la tecnología implicada para lograr el almacenamiento de los excedentes de producción de electricidad.

Se habla de que los investigadores trabajan en una posible solución basada en la concentración de luz solar cuando se calienta el agua y la generación de vapor necesario para mover las turbinas de producción de electricidad, es decir, en la energía solar termal podrían hallarse salidas a esta gran barrera.

Hasta ahora se han producido dificultades asociadas al coste de producción, que  implica el doble de la energía solar,  lo cual no luce muy viable por ahora.

Sin embargo, esta propuesta permite que se almacene energía en contenedores aislados que conservan el calor.

Sabías qué...
tipo de energía solar híbridaEn Estados Unidos, existe un proyecto con un presupuesto de 30 millones de dólares, desarrollado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Energía dependiente del Gobierno Federal (siglas en inglés ARPA-E) donde su equipo de investigación ha logrado demostrar la viabilidad de la energía solar híbrida, como vehículo para mejorar la eficiencia de la energía solar convencional, mediante la combinación de las ventajas de dos tecnologías solares distintas; energía fotovoltaica y tecnología solar termal, a fin de conseguir una energía solar híbrida más sostenible, que funcione las 24 horas del día.

Uno de los más grandes retos de este equipo de trabajo ha sido es conseguir la captación y almacenaje del calor residual, de modo tal que se pueda seguir generando energía en medio de situaciones climáticas desfavorables, cuando ocurren días nublados, o sencillamente durante la noche.

Pero la barrera más grande hasta ahora ha sido conseguir  células fotovoltaicas más resistentes que trabajen más horas de servicio,  sin que se dañen.

¿Es un tipo de energía eficiente?

Este tipo de soluciones son ideales y muy útiles para el caso de regiones donde la electricidad falle en forma continua o intermitente.

Ventajas de la energía sola híbrida:

  • Tiene muchas ventajas que la hacen atractiva, sobre todo que su rendimiento se incrementó significativamente con la combinación de dos tipos de facilidades en un solo panel, bien sea aero térmica o aero fotovoltaica, siendo capaz de elevar su rendimiento hasta en un 15% más que los paneles convencionales.energía aerotérmica
  • Una gran ventaja ha sido también la de reducir ostensiblemente el espacio usado por los paneles fotovoltaicos convencionales, ya que acá se usa uno solo y es capaz de acometer no una sino dos funciones a la vez.
  • Pero quizá lo que la hace más eficiente es eso: produce a la vez calor y electricidad, porque el aprovechamiento de todo el espectro existente de luz es mucho mayor.
  • Otra gran ventaja es que su precio al público es mucho más bajo.
  • Igualmente, contribuye a una significativa reducción o ahorro de energía, cumpliéndose con ayuda de un solo dispositivo las siguientes funciones: producción de electricidad, agua caliente y calefacción en aquellos sistemas que permitan suelo radiante y emisiones de baja temperatura ideales, que proveen bienestar y comodidad.

¿Es una energía renovable o no renovable?

Es totalmente renovable, basada en la radiación solar, por lo que debe fomentarse su empleo cada vez más, especialmente en lugares donde la energía eléctrica convencional obtenida por intermedio de combustibles fósiles, está fallando, a fin de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, especialmente el dióxido de carbono, principal culpable del cambio climático y el calentamiento global.

Un poco de historia sobre la energía solar híbrida

energía solarEsta genial idea de duplicar las ventajas de la energía solar en un solo dispositivo, el panel solar híbrido, se debe a Luis López, investigador de un prototipo de panel solar hibrido cuya patente le fue aceptada en marzo del año 2009.

La motivación de  este investigador español surgió a consecuencia de los problemas que se registraban en los paneles fotovoltaicos  al subir la temperatura, causando un mayor bajo rendimiento de las células fotovoltaicas, estimado no más allá de un 25%.

A mayor temperatura en la célula fotovoltaica hay mayor electricidad, pero menor tensión.

El diseño de este inventor aspiraba mejorar la eficiencia de los paneles solares, y vaya si lo consiguió. Se espera que pronto entre en la fase de producción a escala comercial y después industrial.

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