Una de las servidumbres de la captura de energía solar es la rotación terrestre. La irradiación solar, hoy aprovechable, es diurna. La magnitud insolación cuantifica ... las horas de sol efectivo al cabo del día. El valor medio en España es de unas 2.500 horas anuales (en la Región de Murcia supera las 3.300 horas). La cantidad de «brillo del sol», libre de perturbaciones, se denomina heliofanía. Viene a coincidir con la insolación. Se mide con el dispositivo denominado heliógrafo. Las áreas secas correspondientes a las latitudes subtropicales comprendidas entre 25º y 40 º de latitud norte o sur, tienen los máximos registros de insolación: el Sahara es el prototipo, incluyendo Egipto, Sudán, Libia, Chad y Níger, así como Arizona y Nevada en Estados Unidos. La ciudad de Yuma en Arizona, con más de 4.000 horas de insolación, puede ser una de las líderes. Hay muchos otros sitios en los países indicados. El mes de diciembre en la Antártida oriental alcanza hasta 23 horas de insolación diarias. La Región de Murcia se sitúa cerca de la cabeza de la clasificación.
Como las horas anuales ascienden a 8.760, hay un tiempo vacante en la captación de energía solar, en torno a un 50%, en el mejor de los casos. No quiere decir que no llegue energía solar a la Tierra en ese tiempo. Desde luego la rotación expone distintas zonas terrestres a la irradiación solar, pero las instalaciones de captación de energía solar actuales asumen que la energía que tienen que captar, corresponde al rango visible del espectro, solamente. Si tenemos en cuenta que la Tierra recibe, constantemente, hasta 173.000 terawatios y que las nubes y las diferentes superficies reflectantes rechazan hasta un 30% de la energía recibida, es la restante la que calienta la atmósfera y el resto del planeta. A eso hay que agregar el calor que atrapan los gases de efecto invernadero. Al final, la Tierra emite tanta energía como la que recibe, en forma de energía térmica, en el rango espectral denominado infrarrojo. La Termodinámica reconoce que esa emisión no se atiene a horarios, sino a consideraciones de equilibrio termodinámico, por tanto, tanto de día como de noche tendrá lugar esa reemisión de energía.
Las grabaciones de los dispositivos de visión nocturna nos han aproximado a la posibilidad de conversión a energía del rango visible, con objeto de poder ser contemplada la imagen en nuestra retina. Investigadores de la Escuela de Ingeniería Fotovoltaica y de Energías Renovables de la UNSW de Sydney han logrado poner en marcha un dispositivo capaz de convertir el calor (energía del infrarrojo) en energía eléctrica.Emplearon un «diodo termo-radiativo», similar a la tecnología que se emplean en las gafas de visión nocturna.
El fundamento se establece en términos energéticos, similares a los que a finales del XVIII y principios del XIX se desvelaron como la base de la eficacia de las máquinas de vapor, que fue la diferencia de temperatura entre el foco caliente y el frío. Ahora, en términos convencionales del captador de energía solar, el Sol es la fuente caliente y el propio panel solar es el absorbente frío. Cuando consideramos la reemisión infrarroja de la Tierra, la que sale hacia el espacio exterior, la Tierra es el cuerpo caliente y el espacio el absorbente frío. Esta diferencia de temperaturas permite generar energía eléctrica según el efecto Seebeck. El enfoque de los investigadores de la Universidad de Stanford es capturar la energía térmica por la noche. La cantidad de energía producida de esta forma puede llegar a ser como un 0.001% de la que captador solar produce, pero el dispositivo captador de energía térmica se ha puesto en marcha. Se trata de la producción de energía eléctrica a partir del infrarrojo medio y, por tanto, del desarrollo de un diodo termorradiante.
Una de las aplicaciones mas evidentes es la captación de energía en los periodos de ausencia de luz visible y otra parcela de interés es la consideración de que los motores de gasolina de ciclo Otto alcanzan una eficiencia entre el 20 y el 30% y un motor de gasóleo de ciclo Diésel se sitúa entre el 30 y el 45%. La mayoría de la capacidad de producción de trabajo de los combustibles de origen fósil se disipa en forma de energía térmica. El tiempo que le quede a este tipo de motor (ni se sabe), bien haríamos mejorando su eficiencia, al menos.
¿Tienes una suscripción? Inicia sesión
