El sol como fuente de energía: Renovable, para la vida y mucho más

El sol como fuente de energía es extremadamente eficiente e indispensable en la Tierra, ya sea de forma directa o indirecta. La luz y el calor del sol impulsan la vida vegetal a través de la fotosíntesis mientras casi todas las formas de vida microscópicas sobreviven mediante el uso de la energía del sol.

La importancia del sol como fuente de energía

La energía solar es una importante fuente de energía renovable con el potencial de enfrentar muchos de los desafíos que enfrenta el mundo. Hay muchas razones para promover su participación en el mercado de la energía. Esta fuente de alimentación está ganando popularidad debido a que es versátil, con muchos beneficios para las personas y el medio ambiente.

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Protege del medio ambiente

La luz del sol recibida por la Tierra en una hora es suficiente para satisfacer las necesidades energéticas anuales de todas las personas en todo el mundo, según el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de Colorado, Estados Unidos. En 2015, la energía solar fue el sector de energía de más rápido crecimiento con un aumento del 33%, con las ventajas medioambientales como los principales impulsores en la promoción de la energía solar.

Es limpia y segura

La energía solar es una alternativa segura que puede reemplazar a los combustibles fósiles actuales, como el carbón y el gas. El Fondo Mundial para la Naturaleza, también conocido como World Wildlife Fund (WWF), señala que la generación de electricidad a partir de combustibles fósiles causa contaminación del aire que conduce a lluvias ácidas, daña las áreas forestales y afecta la producción agrícola, lo que lleva a la pérdida de una gran cantidad de dinero en todo el mundo.

La energía nuclear contamina el agua, la tierra y ha causado catástrofes ambientales. El uso de energía solar elimina estas consecuencias inseguras y poco saludables derivadas del uso de combustibles fósiles convencionales.

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Previene la destrucción de hábitats

Una gran cantidad de bosques son destruidos para la minería de materias primas como combustibles fósiles o nucleares. Los árboles eliminan y usan constantemente el dióxido de carbono del aire para hacer su comida, y este carbono se almacena en ellos. Cuando se talan los bosques para extraer materias primas para la energía convencional, este importante sumidero de carbono desaparece y también aumenta el cambio climático.

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Nueve de cada diez animales en la tierra viven en los bosques (según WWF) y la pérdida de hábitats disminuye su población, por lo tanto, cambio a la energía solar es importante para mantener estos hábitats intactos para los animales que viven allí y para mantener el aire limpio.

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Combate el cambio climático

El sector de energía eléctrica representó el 32% de las emisiones totales de gases de efecto invernadero en los Estados Unidos en 2012, según la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA). Estas emisiones provocan un aumento en las temperaturas globales y cambios en los patrones climáticos que conducen a una cascada de efectos.

Las olas de calor y el aumento de los insectos que propagan enfermedades causan problemas de salud, especialmente en niños y ancianos. El cambio climático ha provocado un aumento de las inundaciones y los huracanes debido al descontrol de los patrones climáticos. Una mayor concentración de dióxido de carbono está acidificando los océanos y matando la vida marina, como los corales.

Las temperaturas más altas producen la fusión de los casquetes polares, reduciendo los hábitats para la vida silvestre y también aumentando el nivel del mar. Las precipitaciones irregulares y el aumento de las sequías afectan a la agricultura y los medios de subsistencia de los sectores más débiles de la sociedad a nivel mundial.

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Utilidades y beneficios del sol como fuente de energía

La energía solar ofrece muchos beneficios que la convierten en una de las formas de energía más prometedoras. Renovable, no contaminante y disponible en todo el planeta, contribuye al desarrollo sostenible y la creación de empleo donde está instalado.

Ayuda a detener el calentamiento global

El calentamiento global amenaza la supervivencia de la sociedad humana, así como la supervivencia de innumerables especies. Afortunadamente, décadas (o incluso siglos) de investigación han llevado a sistemas eficientes de paneles solares que crean electricidad sin producir impactos en el ambiente. El sol como fuente de energía es claramente una de las soluciones más importantes para la crisis del calentamiento global.

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Ahorra a la sociedad dinero y recursos

Incluso mucho antes de que la propia existencia de la sociedad fuera amenazada por el calentamiento global, en las próximas décadas, se prevé que el calentamiento global costará a la sociedad una gran cantidad recursos. Por lo tanto, combatir el calentamiento global con energía solar no solo puede salvar muchas vidas en el futuro sino también destinar los recursos y el dinero ahorrado en otros sectores de gran importancia como el agrícola.

Ahorra dinero en el hogar

Poner paneles solares fotovoltaicos en el techo de su casa es probable que le ahorre a corto y largo plazo una gran cantidad de dinero en electricidad. En los Estados Unidos se calcula que el ahorro promedio de 20 años para los estadounidenses que decidieron usar la energía solar  fue un poco más de 20 mil dólares.

Más allá de los paneles solares fotovoltaicos, vale la pena señalar que la energía solar en realidad puede ahorrarle dinero en aproximadamente una docena de otras formas también, con una planificación adecuada y opciones de diseño para el hogar.

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Proporciona confiabilidad energética

La salida y puesta del sol es extremadamente consistente. En todo el mundo, sabemos exactamente cuándo saldrá y cuando se ocultará, todos los días del año. Si bien las nubes pueden ser un poco menos predecibles, también tenemos proyecciones diarias y estacionales bastante buenas para la cantidad de luz solar que se recibirá en diferentes lugares.

Por otro lado, si tenemos en cuenta tambien que la potencia del sol el tanta que podemos verlo con gran claridad sin necesidad de telescopios, tenemosla energía solar sea una fuente de energía extremadamente confiable.

Proporciona seguridad energética

Además del beneficio de confiabilidad anterior, nadie puede comprar el sol o convertir la luz del sol en un monopolio. Combinado con la simplicidad de los paneles solares, esto también proporciona la notable ventaja de la energía solar en materia de seguridad energética, algo que los expertos en la materia ha señalado durante años, y una de las principales razones por las que también se está invirtiendo mucho dinero en el desarrollo e instalación de sistemas de energía solar.

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Proporciona independencia energética

De forma similar al refuerzo de la seguridad energética, el sol como fuente de energía proporciona el gran beneficio de la independencia energética debido a que el “combustible” para los paneles solares no se puede comprar ni monopolizar, es gratis para que todos la usen. Una vez que tienes paneles solares en tu techo, tienes una fuente de electricidad esencialmente independiente que es toda tuya.

Esto es importante para las personas, pero también para las ciudades, los estados, los países e incluso las empresas. Ucrania en los últimos años ha ahorrado aproximadamente 3 mil millones de dólares en importaciones reducidas de petróleo y gas de Rusia gracias a las plantas de energía solar.

Genera empleos

Como fuente de energía, la energía solar es una fuente de creación de empleo. El dinero invertido en energía solar genera de dos a tres veces más empleos que el dinero invertido en carbón o gas natural. Muchas organizaciones están conscientes de esto y están cambiando poco a poco sus modelos de negocios porque el sol es la fuente de energia mas importante y eficiente del planeta.

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Los seres vivos y el sol como fuente de energía

La influencia que tiene el sol como fuente de energía en la superficie de la Tierra es débil en comparación con otros planetas como Venus, donde la temperatura puede llegar a 460 °C aproximadamente y, sin embargo, es suficiente para sostener la vida.

El inmenso calor dentro del sol causa numerosas reacciones nucleares entre los diferentes elementos presentes en él y por lo tanto libera diferentes tipos de energía, a veces conocido como calor radiante. Las formas más importantes de energía que recibe la Tierra son luz, infrarrojo (calor), radio, ultravioleta y rayos x.

Las plantas verdes requieren luz del sol para hacer su comida por medio de un proceso conocido como fotosíntesis. Los seres humanos y los animales obtienen su alimento de las plantas y otros animales que sobreviven en las plantas.

Esto muestra claramente la interdependencia entre todos los tipos de criaturas. Además, las plantas y los animales necesitan un poco de calor para mantenerse con vida y este calor proviene de la radiación infrarroja del sol.

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Los rayos ultravioleta son responsables de la reacción química en el cuerpo humano cuando una cantidad suficiente entra en contacto con la piel humana para producir vitamina D. Sin embargo, la exposición excesiva al sol causa no solo quemaduras solares sino también cáncer de piel.

Las fuentes de energía como el petróleo y el carbón se han formado por la descomposición de las plantas y la vegetación a través de un proceso que tomó millones de años. Las plantas y la vegetación prosperaron mucho antes de eso debido al calor y la energía del sol, por lo tanto, la energía almacenada en las plantas se transformó en petróleo y carbón.

El sol como fuente de energía también tiene sus efectos sobre el clima. Debido al calor irradiado por el sol, el aire caliente, el cual es más liviano, se eleva. El vacío creado será llenado inmediatamente por el aire frío, que es más pesado.

Estos movimientos darán como resultado un sistema conocido como viento, por lo que tenemos que el viento también es causado por el calor del sol. Además, los rayos del sol también están cargados eléctricamente en el curso del viaje desde el sol a la superficie de la tierra.

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¿Por qué el sol es una fuente de energía inagotable?

Técnicamente hablando, el sol, de hecho, no es una fuente de energía inagotable, ya que cada estrella eventualmente se quema. Sin embargo, el suministro interno de combustible del sol lo mantendrá en ardiendo durante al menos seis mil millones de años según los expertos en el tema, tiempo suficiente como para ser considerado inagotable en todos los propósitos prácticos.

La potencia nuclear del sol proporciona hasta 174 petavatios de energía solar al planeta, de los cuales aproximadamente el 70 por ciento es absorbido por la superficie. Mientras que el sol proporciona mucha energía a la Tierra y a sus habitantes, en la práctica, el aprovechamiento de esa energía puede ser complicado de lo que parece.

Los paneles solares fotovoltaicos pueden convertir la luz solar en electricidad, pero hasta el 80 por ciento de la energía entrante puede perderse en el proceso de conversión. Otros métodos que utilizan el sol como fuente de energía se basan principalmente en el calor que genera, concentrándolo para hervir agua y luego usar esa agua en turbinas de vapor.

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La energía del sol proviene de una reacción de fusión impulsada por su suministro interno de hidrógeno y helio. La materia en el corazón del sol es tan densa que su atracción gravitatoria hace que los átomos se fusionen, formando nuevas estructuras y liberando partículas que luego se fusionan con otros átomos.

Estas reacciones químicas liberan enormes cantidades de energía que irradian a través de la superficie solar como luz, calor y partículas cargadas, ocasionando que la temperatura de la estrella sea extremadamente alta.

Cabe destacar que algunos de estos eventos generados por el sol pueden ser vistos usando un instrumento especializado conocido como telescopio solar, el cual tiene como objetivo único y particular la observación del sol sin sentir su incandescencia.

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El sol como fuente de energía de los sistemas biológicos

Hace más de 3.000 millones de años, la biología desarrolló la capacidad de capturar de manera eficiente la energía solar y utilizarla para potenciar la síntesis de moléculas orgánicas.

Este proceso fotosintético puso en marcha una explosión sin precedentes en la actividad biológica, permitiendo que la vida prospere y se diversifique en una escala enorme como lo atestiguan los registros fósiles, la extensión y diversidad de los organismos vivos en nuestro planeta hoy en día.

De hecho, ha sido el proceso de fotosíntesis en épocas pasadas, el que nos ha proporcionado el petróleo, el gas y el carbón necesarios para alimentar nuestras tecnologías, calentar nuestros hogares y producir una amplia gama de productos químicos y materiales que respaldan la vida cotidiana.

Hoy en día, se estima que la fotosíntesis produce más de 100 mil millones de toneladas de biomasa seca anualmente, lo que equivaldría a cien veces el peso de la población humana total de nuestro planeta en la actualidad y equivale a una tasa anual media de almacenamiento de energía de aproximadamente 100 terawatts.

El éxito de este sistema de generación y almacenamiento de energía se deriva del hecho de que las materias primas y la energía necesaria para impulsar la síntesis de biomasa están disponibles en cantidades casi ilimitadas, es decir, luz solar, agua y dióxido de carbono. En el corazón de la reacción está la división del agua por la luz solar en oxígeno e hidrógeno.

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El oxígeno se libera a la atmósfera, donde está disponible para respirar y usar para quemar nuestros combustibles. El hidrógeno normalmente no se libera en la atmósfera, sino que se combina con el dióxido de carbono para formar moléculas orgánicas de diversos tipos. Cuando quemamos combustibles, combinamos el hidrógeno almacenado de estas moléculas orgánicas con oxígeno.

De manera similar, la energía también se libera de las moléculas orgánicas cuando se metabolizan dentro de nuestros cuerpos por el proceso de la respiración. Por lo tanto, en el mundo biológico, la fotosíntesis provoca la división del agua en oxígeno e hidrógeno, siendo la respiración lo inverso, combinando oxígeno e hidrógeno de una manera cuidadosamente controlada y altamente eficiente para crear energía metabólica.

Es importante apreciar que toda la energía derivada de los productos de la fotosíntesis (alimentos, biomasa y combustibles fósiles) proviene de la energía que cae sobre nuestro planeta en forma de luz solar, y en menor medida, de la luz generada por nuestro satelite natural, la luna.

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El sol como fuente de energía para la fotosíntesis

La fotosíntesis es el método por el cual las plantas convierten la luz en alimento, y el sol tiene un papel vital en este proceso. Sin luz solar, las plantas no podrían vivir y no habría oxígeno para que las personas respiraran.

Sin el sol, este proceso no podría tener lugar ya que el sol proporciona la energía que inicia el ciclo de la fotosíntesis, que convierte esta energía solar en alimento para las plantas. Junto con la luz solar, el agua y el dióxido de carbono también son necesarios para la fotosíntesis.

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Una reacción química ocurre dentro de los cloroplastos de las células de la planta, convirtiendo la luz, el agua y el dióxido de carbono en azúcar, o carbohidratos y oxígeno. Los seres humanos respiran oxígeno y exhalan dióxido de carbono, mientras que las plantas “respiran” dióxido de carbono y “exhalan” oxígeno, que los humanos y animales respiran.

El sol como fuente de energía no contaminante

Las personas son cada vez más conscientes del peligro que presentan las fuentes de energía más usadas actualmente, y los sistemas de paneles solares son una solución instantánea a la mayoría de estos problemas ya su impacto en el medio ambiente es casi nulo.

Reduce la contaminación del agua

En las plantas termoeléctricas, el carbón, el gas natural, el petróleo y la energía nuclear requieren enfriamiento, y esto requiere grandes cantidades de agua. Pero hay un problema, el 72 por ciento de la contaminación del agua proviene de las centrales eléctricas de carbón, y la contaminación tóxica está relacionada con el cáncer, los ataques cardíacos y el daño neurológico. Afortunadamente, hay una solución.

La generación de energía a partir de fuentes renovables en lugar de combustibles fósiles puede mejorar la salud pública y los ecosistemas fluviales. La energía solar no contamina los recursos hídricos locales, porque las células solares fotovoltaicas no dependen del agua para generar energía. El resultado es agua potable más limpia para toda la población sin desperdiciar energía.

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Reduce la contaminación del aire

Cerca del 30 por ciento de las emisiones de gases de efecto invernadero en muchos países proviene de la producción de electricidad, una estadística impactante, especialmente cuando se tiene en cuenta que las emisiones de metano y dióxido de carbono son los principales contribuyentes al calentamiento global.

Los gases de efecto invernadero reducen la calidad del aire y causan un gran impacto y variación en el clima. El uso de sistemas que usan el sol como fuente de energía puede mitigar parte del daño, ya que no producen gases de efecto invernadero al generar electricidad.

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Reduce los desechos peligrosos

Cada año se producen más de 400 millones de toneladas de desechos peligrosos, según el Programa Ambiental de las Naciones Unidas, sin embargo, no todos los residuos se descartan de manera segura.

En Canadá, por ejemplo, el 30 por ciento de los productores de desechos no cumplen con las pautas del gobierno para los procedimientos correctos de eliminación. Esto es alarmante debido a que los productos de fisión nuclear, en particular, continúan siendo radioactivos durante miles de años, lo que significa que podrían tener un efecto perjudicial en la salud y el medio ambiente.

A diferencia de las fuentes de energía tradicionales, el sol como fuente de energía no depende del combustible para generar electricidad, lo que elimina el problema del almacenamiento de residuos radiactivos y el transporte de combustible.

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¿Por qué el sol es una fuente de energía renovable?

La energía del sol es una de las fuentes más importantes de energía renovable actualmente disponible. En primer lugar, está siempre disponible y es el recurso de energía natural más abundante en el planeta. Nunca se acabará. De hecho, se produce más energía solar en una hora que la que usa la Tierra en todo un año.

No hay límite en la cantidad de energía que el sol como fuente de energía puede producir. La cantidad de energía solar que usamos hoy no afectará la disponibilidad de la misma mañana.

El sol como fuente de energía es un recurso gratuito. Si bien la instalación de paneles solares en un hogar o negocio implica costos, la luz solar en sí misma es gratuita, en cambio, recursos no renovables como los combustibles fósiles pueden dispararse en función de la disponibilidad.

La energía solar es ecológica y segura para el medioambiente ya que no genera emisiones contaminantes, como gases de efecto invernadero o desechos tóxicos.

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Dispositivos para aprovechar el sol como fuente de energía

Los paneles fotovoltaicos solares que transforman la energía del sol en electricidad tienen la capacidad de satisfacer muchas necesidades de iluminación y otras necesidades, al tiempo que reducen la contaminación (por ejemplo, queroseno) y aumentan el acceso a la refrigeración.

Por ejemplo, los refrigeradores de nueva generación pueden funcionar con corriente continua mediante paneles fotovoltaicos y almacenar el exceso de energía en hielo o refrigerantes. Además, los calentadores de agua solares térmicos pueden proporcionar el 50-90 por ciento de las necesidades anuales de agua caliente en países cálidos.

Pequeños sistemas fotovoltaicos y sistemas solares pasivos se utilizan cada vez más para la iluminación doméstica y el calentamiento de agua en Asia, África y América Latina.

Las tecnologías solares pueden permitir una mayor equidad en la salud, mejorando el acceso no solo a la electricidad sino también a una mejor higiene personal y de la cocina (por ejemplo, el acceso al agua caliente puede reducir la transmisión de bacterias comunes encontradas en las cocinas).

La sustitución de lámparas de queroseno por lámparas solares o linternas no solo reduce la contaminación del aire interior, sino también el riesgo de quemaduras domésticas y enfermedades oculares.

Aunque existen muchos beneficios potenciales, se debe prestar especial atención a los riesgos ocupacionales y ambientales asociados con la producción de paneles solares y la eliminación de baterías de plomo-ácido que a menudo se utilizan para almacenar energía solar.

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¿Como ha utilizado el hombre el sol como fuente de energía?

Consumimos energía en docenas de formas. Sin embargo, prácticamente toda la energía que utilizamos se origina del poder del átomo. Las reacciones de fusión nuclear alimentan las estrellas, incluido el Sol, y la luz solar resultante tiene grandes efectos en nuestro planeta.

La luz generada por el sol como fuente de energía es muy potente. En promedio, incluso después de atravesar cientos de kilómetros de aire en un día despejado, la radiación solar llega a la Tierra con suficiente energía en un solo metro cuadrado como para hacer funcionar una computadora de escritorio de tamaño medio, suponiendo que toda la luz solar pudiera capturarse y convertirse en electricidad.

Las tecnologías fotovoltaicas y térmicas solares ahora recogen parte de esa energía y crecerán tanto en uso como en eficiencia en el futuro.

La energía del sol calienta la superficie del planeta, impulsando transferencias titánicas de calor y presión en los patrones climáticos y las corrientes oceánicas. Las corrientes de aire resultantes ponen en marcha las turbinas eólicas. La energía solar también evapora el agua que cae como lluvia útil para las presas, donde su movimiento se utiliza para generar electricidad a través de la energía hidroeléctrica.

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La mayoría de los países, sin embargo, usan la energía solar en su forma indirecta: combustibles fósiles. Cuando la luz del sol llega a una planta, parte de la energía queda atrapada por la fotosíntesis y se almacena en enlaces químicos a medida que la planta crece.

Por supuesto, podemos recuperar esa energía directamente meses o años más tarde mediante la quema de productos vegetales como la madera, que rompe los enlaces y libera energía en forma de calor y luz.

Sin embargo, con mayor frecuencia usamos la energía almacenada en formas mucho más concentradas que resultan cuando la materia orgánica, después de millones de años de actividad geológica y química en espacios subterráneos, se convierte en carbón, petróleo o gas natural. De cualquier manera, estamos recuperando el poder de la luz solar.

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