La energía es un elemento clave para el desarrollo de la humanidad, esta desde el principio de su existencia ha requerido de la energía para sobrevivir, avanzar y desarrollar su vida pero ¿por qué? ¿qué es la energía y por qué es tan importante?
La energía es la capacidad de los cuerpos para realizar un trabajo y producir cambios en sí mismos o en otros, puede decirse que es la capacidad de hacer funcionar las cosas, ella se manifiesta de diversas maneras por lo que la diferenciamos según las acciones y los cambios que puede provocar, por ejemplo cuando el agua de una represa actúa sobre las paletas de una turbina, genera energía cinética por la rotación, este sistema al encontrarse conectado a un generador eléctrico transforma el movimiento en electricidad.
La energía tiene 4 propiedades básicas: Se transforma. Se conserva. Se transfiere. Se degrada. De las muchas fuentes de energía usadas para cubrir las cada vez más grandes necesidades de la humanidad en el mundo moderno, la energía solar surge como una alternativa que a pesar de su potencialidad ha sido poco implementada, hoy conversamos sobre la energía solar Fotovoltaica.
¿Qué es la energía fotovoltaica?
El término fotovoltaico proviene del griego foto que significa luz y voltaico, que tiene su origen en el campo de la electricidad, esto en honor a Alejandro Volta físico italiano pionero en el estudio de la electricidad cuyo apellido también da nombre a la unidad derivada del Sistema Internacional de medidas designado para el potencial eléctrico, la fuerza electromotriz y la tensión eléctrica que conocemos como Voltio.
¿Cómo funciona esta tecnología?
La energía fotovoltaica se basa en la transformación directa de la radiación solar en electricidad. Esta transformación es generada a través de dispositivos denominados paneles fotovoltaicos, constituidos por un conjunto de celdas solares (células fotovoltaicas) que se encuentran conectadas eléctricamente entre sí, en ellos la radiación solar incide y excita los electrones que se encuentran en un dispositivo semiconductor generando una pequeña corriente eléctrica, su conexión permite conseguir el voltaje adecuado para su utilización.
Pero ¿Cómo ocurre esa transformación?
Para comprender a fondo el fenómeno que genera esta acción es importante tener claro que, en física existen las denominadas partículas elementales, este tipo de partículas son la mínima expresión de la materia, no están constituidas por partículas más pequeñas ni se conoce que tengan estructura interna, dos de los elementos presentes en el proceso fotovoltaico son:
La luz, constituida por fotones (partícula elemental de la luz).
La electricidad, constituida por electrones (partícula elemental de la electricidad).
Los átomos se componen de un núcleo y muchas órbitas concéntricas donde se encuentran los electrones, cada órbita corresponde a un nivel de energía en los que en condiciones normales cada electrón se mantiene en su lugar fijo, no está permitido su paso a un nivel superior o inferior; es aquí donde entra en la ecuación la acción del semiconductor, este material se encarga de estimular el cambio de órbita, para que los electrones puedan cambiar de una órbita cercana al núcleo a una más alejada o “subir un nivel” para que esto ocurra es necesario obtener la energía de alguna parte así como un electrón absorbe un fotón proveniente de la luz solar y lo usa en forma de complemento, esto le permite mudarse de órbita y en su “salto” generar corriente, así la celda fotovoltaica convierte los fotones que componen la luz en electrones, es decir convierten la luz en electricidad. Este fenómeno en física cuántica, se conoce como fenómeno de absorción.
A pesar de que las propiedades fotovoltaicas eran conocidas desde el siglo XIX, fue durante los años 50 en medio de la carrera espacial, cuando su uso comenzó a experimentar un desarrollo significativo, allí fueron utilizados inicialmente para suministrar electricidad a satélites geoestacionarios de comunicaciones.
A diferencia de las fuentes primarias de generación eléctrica como la termoeléctrica, hidroeléctrica y nuclear, con la energía solar no hay posibilidad de regular o administrar la energía generada, en ausencia de sol no hay generación y en su presencia se genera electricidad constantemente, así no se le de utilidad en el momento, esto pone varios retos como el almacenaje de energía en bancos de batería o la creación de sistemas ingeniosos para dar utilidad a la energía solar cuando no la necesitamos.
Por:
Gloria Carvalho Kassar Doctora en Fotónica y Presidenta de la Fundación Cendit.
