Energía solar: 10 aplicaciones principales de la energía solar - ¡Explicado!
Algunas de las principales aplicaciones de la energía solar son las siguientes: (a) Calentamiento solar del agua (b) Calentamiento solar de edificios (c) Destilación solar (d) Bombeo solar (e) Secado solar de productos agrícolas y animales (f) Hornos solares (g) Cocina solar (h) Generación de energía eléctrica solar (i) Producción de energía solar térmica (j) Invernaderos solares.
(a) Calentamiento solar de agua:
Una unidad de calentamiento solar de agua comprende un colector de metal de placa plana ennegrecida con un tubo de metal asociado orientado hacia la dirección general del sol. El colector de placas tiene una cubierta de vidrio transparente en la parte superior y una capa de aislamiento térmico debajo.
La tubería metálica del colector está conectada por un tubo a un tanque aislado que almacena agua caliente durante los días nublados. El colector absorbe las radiaciones solares y transfiere el calor al agua que circula a través de la tubería, ya sea por gravedad o por una bomba.
Esta agua caliente se suministra al tanque de almacenamiento a través de la tubería de metal asociada. Este sistema de calentamiento de agua se usa comúnmente en hoteles, casas de huéspedes, bungalows turísticos, hospitales, cantinas y en unidades domésticas e industriales.
(b) Calefacción solar de edificios:
La energía solar se puede utilizar para calentar espacios de edificios de muchas maneras, a saber:
(a) Recolección de la radiación solar por algún elemento del edificio, es decir, la energía solar se ingresa directamente en el edificio a través de grandes ventanas orientadas hacia el sur.
(b) Usar colectores solares separados que pueden calentar agua o aire o dispositivos de almacenamiento que pueden acumular la energía solar recolectada para su uso en la noche y durante los días inclementes.
Cuando el edificio requiere calor, entonces desde estos colectores o dispositivos de almacenamiento, el calor se transfiere mediante equipos convencionales, como ventiladores, conductos, salidas de aire, radiadores y registros de aire caliente, etc. para calentar los espacios de un edificio.
Cuando el edificio no requiere calor, el aire caliente o el agua del colector pueden trasladarse al dispositivo de almacenamiento de calor, como un tanque de agua bien aislado u otro material que contenga calor. Para los días difíciles, se requiere un sistema de calefacción auxiliar que use gas, aceite o electricidad como sistema de respaldo.
(c) Destilación solar:
En zonas áridas semi y costeras hay escasez de agua potable. La abundante luz solar en estas áreas se puede utilizar para convertir agua salina en agua destilada potable mediante el método de destilación solar. En este método, la radiación solar se admite a través de una cubierta de vidrio transparente hermética al aire en una cuenca poco profunda ennegrecida que contiene agua salina.
La radiación solar pasa a través de las cubiertas y se absorbe y se convierte en calor en la superficie ennegrecida, lo que hace que el agua se evapore de la salmuera (agua salina impura). Los vapores producidos se condensan para formar agua purificada en el interior fresco del techo.
El agua condensada fluye por el techo inclinado y se recoge en los canales colocados en la parte inferior y desde allí hacia un tanque de almacenamiento de agua para suministrar agua potable destilada en áreas de escasez, en colegios, laboratorios escolares de ciencias, laboratorios de defensa, surtidores de gasolina, hospitales. y las industrias farmacéuticas. El costo del agua destilada por litro que obtiene este sistema es más barato que el agua destilada obtenida por otros procesos basados en energía eléctrica.
(d) Bombeo solar:
En el bombeo solar, la energía generada por la energía solar se utiliza para bombear agua con fines de riego. El requerimiento de bombeo de agua es mayor en los calurosos meses de verano, que coinciden con el aumento de las radiaciones solares durante este período, por lo que este método es el más apropiado para fines de riego. Durante los períodos de clima inclemente, cuando las radiaciones solares son bajas, el requisito de bombeo de agua también es relativamente menor, ya que las pérdidas de transpiración de los cultivos también son bajas.
(e) Secado solar de productos agrícolas y animales:
Este es un método tradicional de utilización de la energía solar para el secado de productos agrícolas y animales. Los productos agrícolas se secan en un simple secador de gabinete que consiste en una caja aislada en la base, pintada de negro en el lado interno y cubierta con una lámina de vidrio transparente inclinada.
En la base y en la parte superior de los lados se proporcionan orificios de ventilación para facilitar el flujo de aire sobre el material de secado que se coloca en las bandejas perforadas dentro del gabinete. Estas bandejas o racks perforados están cuidadosamente diseñados para proporcionar una exposición controlada a las radiaciones solares.
El secado solar, especialmente de las frutas, mejora la calidad de la fruta a medida que aumenta la concentración de azúcar en el secado. Normalmente, las frutas blandas son particularmente vulnerables al ataque de insectos, ya que el contenido de azúcar aumenta al secarse, pero en un secador de frutas se ahorra un tiempo considerable al secar más rápido, lo que minimiza las posibilidades de ataque de insectos.
La práctica actual de secar los chiles al esparcirlos en el piso no solo requiere mucho espacio abierto y trabajo manual para el manejo de materiales, sino que se hace difícil mantener su calidad y sabor a menos que el secado se realice en una atmósfera controlada. Además, los productos que se secan al sol muy a menudo se estropean debido a las lluvias repentinas, las tormentas de polvo o las aves. Además, los informes revelan que no es posible alcanzar un contenido de humedad muy bajo en los chiles secados al sol.
Como resultado, los chiles se vuelven propensos a ser atacados por hongos y bacterias. En el secado al sol a veces, el producto se seca en exceso y se pierde su calidad. La secadora de energía solar ayuda a superar la mayoría de estas desventajas.
Otros productos agrícolas comúnmente secados al sol son papas fritas, berseem, granos de maíz y arroz, jengibre, guisantes, pimienta, anacardos, madera y chapa de secado y curado de tabaco. El secado por rociado de la leche y el secado del pescado son ejemplos de productos de animales secados al sol.
(f) Hornos solares:
En un horno solar, la alta temperatura se obtiene concentrando las radiaciones solares en un espécimen usando una serie de heliostatos (espejos giratorios) dispuestos en una superficie inclinada. El horno solar se utiliza para estudiar las propiedades de la cerámica a temperaturas extremadamente altas por encima del rango medible en laboratorios con llamas y corrientes eléctricas.
El calentamiento se puede lograr sin contaminación y la temperatura se puede controlar fácilmente cambiando la posición del material en foco. Esto es especialmente útil para operaciones metalúrgicas y químicas. Varias medidas de propiedad son posibles en un espécimen abierto. Una importante aplicación futura de los hornos solares es la producción de ácido nítrico y fertilizantes del aire.
(g) Cocina solar:
Una variedad de combustibles como carbón, queroseno, gas de cocina, leña, estiércol y desechos agrícolas se utilizan para cocinar. Debido a la crisis energética, el suministro de estos combustibles se está deteriorando (madera, carbón, queroseno, gas de cocina) o es demasiado valioso como para desperdiciarlo para cocinar (el estiércol de vaca se puede utilizar mejor como estiércol para mejorar la fertilidad del suelo). Esto requirió el uso de energía solar para cocinar y el desarrollo de cocinas solares. Una cocina solar simple es la cocina solar tipo placa plana.
Consiste en una caja de metal o madera bien aislada que está ennegrecida desde el lado interno. Las radiaciones solares que entran en la caja son de corta longitud de onda. Como las radiaciones de mayor longitud de onda no pueden pasar a través de las cubiertas de vidrio, se minimiza la re-radiación del interior ennegrecido al exterior de la caja a través de las dos cubiertas de vidrio, minimizando así la pérdida de calor.
La pérdida de calor debida a la convección se minimiza al hacer que la caja sea hermética. Esto se logra proporcionando una tira de goma entre la tapa superior y la caja para minimizar la pérdida de calor debido a la conducción, el espacio entre la bandeja ennegrecida y la cubierta exterior de la caja se llena con un material insultante como lana de vidrio, polvo de sierra, cáscara de arroz, etc.
Cuando se colocan a la luz del sol, los rayos solares penetran en las cubiertas de vidrio y son absorbidos por la superficie ennegrecida, lo que resulta en un aumento de la temperatura dentro de la caja. Las ollas para cocinar ennegrecidas desde el exterior se colocan en la caja solar.
Los alimentos crudos se cocinan con la energía térmica producida debido al aumento de la temperatura de la caja solar. El área del colector de una cocina solar de este tipo puede aumentarse proporcionando un espejo reflector plano. Cuando este reflector se ajusta para reflejar los rayos del sol dentro de la caja, entonces se logra un aumento de temperatura de 15 ° C a 25 ° C dentro de la caja de la cocina.
La cocina solar no requiere combustible ni atención al cocinar los alimentos y no hay contaminación, no se quema ni se desborda, y la ventaja más importante es que el valor nutricional de los alimentos cocidos es muy alto, ya que las vitaminas y los sabores naturales de los alimentos no son suficientes. destruido.
El costo de mantenimiento de la cocina solar es despreciable. La principal desventaja de la cocina solar es que la comida no se puede cocinar por la noche, durante los días nublados o con poca antelación. La cocción toma comparativamente más tiempo y los chapattis no se pueden cocinar en una cocina solar.
(h) Generación de energía eléctrica solar:
La energía eléctrica o la electricidad se pueden producir directamente a partir de energía solar mediante células fotovoltaicas. La célula fotovoltaica es un dispositivo de conversión de energía que se utiliza para convertir fotones de luz solar directamente en electricidad. Está hecho de semiconductores que absorben los fotones recibidos del sol, creando electrones libres con altas energías.
Estos electrones libres de alta energía son inducidos por un campo eléctrico, que fluye fuera del semiconductor para hacer un trabajo útil. Este campo eléctrico en las células fotovoltaicas suele ser proporcionado por una unión pn de materiales que tienen diferentes propiedades eléctricas. Existen diferentes técnicas de fabricación para permitir que estas células alcancen la máxima eficiencia.
Estas celdas están dispuestas en combinación paralela o en serie para formar módulos celulares. Algunas de las características especiales de estos módulos son alta confiabilidad, sin gasto en combustible, costo mínimo de mantenimiento, larga vida útil, portabilidad, modularidad, trabajo libre de contaminación, etc.
Se han utilizado células fotovoltaicas para operar bombas de irrigación, avisos de cruce de vías férreas, señales de navegación, sistemas de llamadas de emergencia en carreteras, estaciones meteorológicas automáticas, etc. en áreas donde es difícil instalar líneas eléctricas.
También se usan para monitoreo del clima y como fuentes de energía portátiles para televisores, calculadoras, relojes, lectores de tarjetas de computadora, carga de baterías y satélites, etc. Además, las células fotovoltaicas se utilizan para la activación de juegos de bombas para irrigación, suministro de agua potable y para el suministro de electricidad en zonas rurales, es decir, farolas, etc.
(i) Producción de energía solar térmica:
La producción de energía solar térmica significa la conversión de energía solar en electricidad a través de energía térmica. En este procedimiento, la energía solar se utiliza primero para calentar un fluido de trabajo, gas, agua o cualquier otro líquido volátil. Esta energía térmica se convierte entonces en energía mecánica en una turbina. Finalmente, un generador convencional acoplado a una turbina convierte esta energía mecánica en energía eléctrica.
Producción de energía a través de estanques solares:
Un estanque solar es un cuerpo de agua natural o artificial utilizado para recolectar y absorber la radiación solar y almacenarla como calor. Es muy poco profundo (5-10 cm de profundidad) y tiene un fondo absorbente de radiación (plástico negro). Tiene una cubierta de fibra de vidrio curvada sobre ella para permitir la entrada de radiación solar, pero reduce las pérdidas por radiación y convección (movimiento del aire). La pérdida de calor en el suelo se minimiza al proporcionar un lecho de material aislante debajo del estanque.
Los estanques solares utilizan agua para recolectar y almacenar la energía solar que se usa para muchas aplicaciones, como la calefacción de espacios, el calentamiento de procesos industriales y para generar electricidad mediante la conducción de una turbina que funciona mediante la evaporación de un fluido orgánico con un punto de ebullición bajo.
(j) Casas verdes solares:
Una casa verde es una estructura cubierta con material transparente (vidrio o plástico) que actúa como un colector solar y utiliza energía solar radiante para cultivar plantas. Cuenta con dispositivos de calefacción, refrigeración y ventilación para controlar la temperatura dentro de la casa verde.
Las radiaciones solares pueden pasar a través del acristalamiento de la casa verde, pero las radiaciones térmicas emitidas por los objetos dentro de la casa verde no pueden escapar a través de la superficie acristalada. Como resultado, las radiaciones quedan atrapadas en el invernadero y dan como resultado un aumento de la temperatura.
Como la estructura del invernadero tiene un límite cerrado, el aire del interior del invernadero se enriquece con CO 2, ya que no hay mezcla del aire del invernadero con el aire ambiente. Además, se reduce la pérdida de humedad debido a la transpiración restringida. Todas estas características ayudan a sostener el crecimiento de las plantas durante todo el día, así como durante la noche y durante todo el año.
