Historia de la energía solar

• La importancia del sol en las civilizaciones antiguas
• Orígenes de la energía solar
• Comienzo de la energía solar para fines prácticos
• Desarrollo tecnológico de la energía solar
• Tipos de energía solar
• Otras aplicaciones de la energía solar

Fuente de la imagen: Pintura de Giulio Parigi. Galería de los Uffizi, Florencia. Representando el incendio de una nave romana utilizando un espejo ustorio de Arquimedes durante el sitio de Siracusa

De una forma u otra, la energía solar siempre ha estado presente en la vida de nuestro planeta. Siendo ésta imprescindible para el desarrollo de la vida tal y como la conocemos. Sin embargo, la forma en que el hombre la ha aprovechado, descubriendo métodos, inventado herramientas nuevas, etc. ha sufrido una larga evolución.

El Sol es indispensable para la existencia de vida en el planeta: es el responsable del ciclo del agua, de la fotosíntesis, etc. Ya las primeras civilizaciones se dieron cuenta de ello y, a medida que estas fueron evolucionando, también han evolucionado las técnicas para aprovechar su energía. Al principio fueron técnicas para aprovechar la energía solar de forma pasiva, más adelante se desarrollaron técnicas para aprovechar la energía solar térmica, y posteriormente se añadió la energía solar fotovoltaica.

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El sol, como eje fundamental de la vida humana, fue venerado por casi todas las civilizaciones antiguas. En Egipto y Grecia la gente utilizaba espejos cóncavos para concentrar los rayos solares. Un ejemplo de esto es que desde entonces la antorcha Olímpica se enciende concentrando los rayos solares a través de espejos. En la antigua Grecia, los dioses del sol eran Helios y Apollo, a quienes se dedicaron incontables templos. También fueron los griegos los primeros en usar diseños de casas para aprovechar la luz del sol en forma pasiva, probablemente ya en el año 400 A.C.

La primera referencia histórica que se puede encontrar al uso de la energía solar se encuentra en la antigua Grecia con Arquímedes. Durante la batalla de Siracusa en el siglo III a.C. que enfrentó a los romanos y los griegos, algunos escritos relatan como Arquímedes utilizó unos espejos hexagonales hechos de bronce para reflejar los rayos solares concentrándolos en la flota romana con el objetivo de destruirla.

Fuente de la imagen: Solarpedia Francia. Grabado de Arquímedes con uno de sus espejos ustorios.

Pero fueron los romanos los primeros en usar vidrio en sus ventanas para atrapar el calor de la luz solar en sus hogares. Incluso promulgaron leyes que penaban bloquear el acceso a la luz a los vecinos. También fueron los romanos los primeros en construir casas de cristal o invernaderos para crear condiciones adecuadas para el crecimiento de plantas exóticas o semillas que traían a Roma desde los lejanos confines del imperio.

Muchos siglos más tarde, Leonardo da Vinci también pensó en el uso del sol. En el año 1515 comenzó uno de sus muchos proyectos, aunque este sería uno de los que nunca llegaría a acabar. Su idea era construir un concentrador de 6 kilómetros de diámetro a base de espejos cóncavos para la producción de vapor y calor en grandes cantidades.

A mediados del siglo XVIII, Georges-Louis Leclerc (1707 – 1788), fascinado por los relatos de la guerra de Siracusa y los espejos de Arquímedes, siguió investigando en ese mismo campo. Empezó utilizando 24 cristales de gafas con los que se percató de que fácilmente podía conseguir un fuego a 20 metros de distancia encendiendo un combustible mezcla de brea y polvo de carbón. Con el logro conseguido, decidió construir un aparato más ambicioso en el que unió 168 piezas de cristal, desplazando su objetivo a 50 metros y consiguiendo de nuevo que ardiera con facilidad. Tras ello, creo su concentrador de energía solar con 360 piezas de cristal de 20 centímetros. Con este nuevo dispositivo realizó diferentes experimentos y se percató qué si concentraba 120 de los cristales en un combustible a 6 metros de distancia, este ardía inmediatamente. A esa misma distancia, con 45 espejos podía fundir una tinaja de arcilla y con 117 cristales podía fundir una viruta de plata.

Fuente de la imagen: Biblioteca Nacional de Francia. Grabado del horno solar de Lavoisier.

Ya en el 1792, el químico francés Antoine Lavoisier desarrolló un horno solar que alcanzaba altas temperaturas capaz de fundir metales. Su invento consistía en dos lentes muy potentes que concentraban la radiación en un punto fijado.

En la misma época el científico suizo Horace-Bénédict de Saussure (1740 – 1799) inventó lo que se considera el predecesor de los colectores actuales. Aún así, la utilización de éstos para generar calor no se desarrolló hasta los años setenta del siglo pasado. Alguien que realmente fue importante para el avance de la energía solar fue Augustin Mouchot (1825 – 1912), desarrollando en el año 1868 los primeros sensores solares. Tras ello, serían muchos los que seguirían sus pasos, siendo especialmente destacables John Ericsson, que en 1870 diseñó un colector parabólico que se ha seguido usando durante más de 100 años, y Aubrey Eneas, quien fundó la primera empresa de energía solar en 1900, “The Solar Motor Co”.

En 1878, durante la Exposición Universal que tiene lugar en París, Augustin Mouchot, profesor de matemáticas, presentó un receptor solar de 20 m² y obtuvo la medalla de oro. Este antiguo maestro estaba convencido de que el carbón como recurso iba a agotarse y que el Sol sería la energía del futuro. Cuatro años después el ingeniero Abel Pifre, utilizó un concentrador solar del mismo tipo para activar una máquina de vapor que permitía imprimir un periódico. En el año 1891, Clarence Kemp inventó y patentó el calentador solar, origen del agua caliente sanitaria. Utilizó un tanque de agua pintado de negro en el interior de una caja provista de un vidrio. De esta forma, el calor generado calentaba el agua de forma suficiente como para poder bañarse.

Pero ninguno de todos los personajes de la historia de la energía solar fue tan ambicioso como Frank Schuman (1862 – 1918). Schuman fundó en 1911 su empresa “Sun Power Co”, creando su primera planta solar en Tancony, Estados Unidos, en 1911, generando un total de 20kW. Tras ello, abrió su siguiente planta solar en Maadi, Egipto, en 1912, consiguiendo generar 88kW.

Solar térmica

El auténtico desarrollo de la energía solar térmica se produce a partir de los años 70 del siglo pasado. En el año 1973 se produjo la guerra de los seis días, cuando Israel recibió un ataque por parte de la República Árabe Unida. Invadió territorios de sus vecinos árabes con armas suministradas por Estados Unidos. Esta acción indignó a los países árabes productores de petróleo, que en represalia comenzaron el bloqueo de la Organización de Países Exportadores de Petróleo, también conocida como OPEP. Se produjo un embargo petróleo a todas aquellas naciones que habían decidido apoyar a Israel.

Aunque tan solo duró seis meses, supuso una importante crisis. Ya que la economía global dependía en gran medida del petróleo suministrado por Oriente Medio. Los precios del crudo subieron de forma abrupta, llegando a incrementarse en un 300% con respecto al normal. Esto motivo que muchos países occidentales que son dependientes del petróleo decidieran dar un impulso a otras fuentes de energía, entre ellas las renovables, y dentro de estas al aprovechamiento solar mediante las placas soleres térmicas.

Solar fotovoltaica

La historia de la energía solar fotovoltaica está marcada por el desarrollo tecnológico de una forma lenta pero segura. El efecto fotovoltaico fue descubierto por el físico francés Alexandre Edmond Bequerel en 1838. Mientras experimentaba con baterías de material galvánico observó que el voltaje aumentaba cuando había radiación solar. A pesar de ello, no pudo explicar el fenómeno en aquellos tiempos, si no que fue Albert Einstein quien descubrió el trasfondo físico del efecto fotoeléctrico en 1905. A partir de aquí, numerosos descubrimientos propios del sector han ido impulsando el desarrollo de esta tecnología hasta nuestros días.

Las predecesoras de las placas fotovoltaicas actuales las desarrolló Charles Fritts en 1883. Fue él quien asentó las bases para la investigación futura del efecto fotoeléctrico. Las células solares basadas en el Silicio son relativamente nuevas. En 1954 una investigación del equipo de los laboratorios de la corporación Bell (fundada por Alexander Graham Bell), con los especialistas Calvin Fuller, Daryl Chapin y Gerald Pearson desarrollaron la primera célula solar con un coeficiente de rendimiento del 6%. Los siguientes desarrollos de las placas fotovoltaicas están muy relacionados con la tecnología espacial.

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La energía solar esta compuesta por por tres tipos de energía solar y que se pueden agrupar de la siguiente forma:

1. Fotovoltaica

La placa fotovoltaica o también conocida como captador solar fotovoltaico es el que conocemos para la generación de electricidad y que gracias al decreto ley de finales del año 2018, por el que se suprimía el llamado "impuesto al sol" vuelve a ponerse de moda. Los paneles o módulos fotovoltaicos están formados por un conjunto de células fotovoltaicas que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos mediante el efecto fotoeléctrico.

Su funcionamiento se rige por los siguientes principios físicos. Algunos de los fotones, provenientes de los rayos del sol, impactan sobre la primera superficie del panel, siendo absorbidos por diversos semiconductores, como puede ser el silicio. Los electrones que se alojan en la estructura del silicio son golpeados por los fotones, liberándose de los átomos a los que principalmente estaban destinados. El movimiento de esto electrones es lo que conocemos como corriente eléctrica, que es generada en forma “continua”, también llamada DC, y que debemos transformar a “alterna” para poder usarla en nuestras casas.

2.Térmica

El panel solar térmico o captador solar es un dispositivo que capta la energía de la radiación solar para su aprovechamiento en calefacción o agua caliente sanitaria. Su funcionamiento es muy sencillo, y consiste en hacer pasar un líquido con propiedades anticongelantes por su interior. En su recorrido por el interior del captador, este líquido, también llamado glicol, va aumentando su temperatura gracias a la incidencia de los rayos del sol y a la configuración de los propios paneles, que potencian la acumulación de calor. Una vez fuera del captador, el glicol cederá ese calor al agua sanitaria o para la calefacción, mediante intercambiadores individuales, o dentro de acumuladores de agua.

3. Solar pasiva

La energía solar pasiva es un conjunto de técnicas constructiva que potencia el aprovechamiento directo de la energía solar a través de la propia construcción del edificio. Estas permitirán la transformación del calor obtenido sin tener que recurrir a otros dispositivos, como podrían ser las calderas o los calentadores.

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