La energía solar es una fuente de energía renovable e inagotable que puede convertirse en calor o electricidad. Tiene dos aplicaciones principales: la energía solar térmica, que usa colectores solares para calentar un fluido y almacenar calor, y la energía solar fotovoltaica, que convierte la luz solar directamente en electricidad usando paneles solares. Ambas aplicaciones se han utilizado en Colombia, principalmente para aplicaciones descentralizadas en zonas rurales.

1. ENERGÍA SOLAR
JENNIFER CASTAÑO ESTRADA
HECTOR FABIAN RODRÍGUEZ LOSANO

2. INTRODUCCION
La energía solar es una fuente de energía que tiene varias importantes ventajas sobre otras y
que, para su aprovechamiento, también presenta varias dificultades.
Entre sus ventajas se destacan principalmente su naturaleza inagotable, renovable y su
utilización libre de polución. Pero, para su utilización, es necesario tener en cuenta su
naturaleza intermitente, su variabilidad fuera del control del hombre y su baja densidad de
potencia. Estas dificultades conllevan entonces la necesidad de transformarla a otra forma de
energía para su almacenamiento y posterior uso. La baja densidad de potencia resulta en que
es una fuente extensiva: para mayor potencia, mayor extensión de equipos de conversión.
La ingeniería solar precisamente
se ocupa de asegurar el suministro
confiable de energía para el usuario
teniendo en cuenta estas características.

3. Gracias a la Energía Solar se esta Desarrollando un tipo de Energía limpia y segura que no
contamina además de ser un Ahorro de Dinero debido a que el único Suministro de Combustible que
Necesita el Sistema es la Eterna Luz Solar la cual nos llega de Manera continua y Eficiente.
Nuestro planeta recibe del sol una cantidad de energía anual de aproximadamente 1,6 millones de
Kwh., de los cuales sólo un 40% es aprovechable, una cifra que representa varios cientos de veces
la energía que se consume actualmente en forma mundial; es una fuente de energía
descentralizada, limpia e inagotable. El aprovechamiento energético está entonces condicionado por
la intensidad de radiación solar recibida por la tierra, los ciclos diarios y anuales a los que está
sometida y las condiciones climatológicas del lugar. Se define energía solar a aquella que mediante
conversión a calor o electricidad se aprovecha de la radiación proveniente del sol
La energía solar se transforma en
la naturaleza en otras formas de energía,
como biomasa y energía eólica, pero
también se puede transformar a otras
formas de energía como calor y electricidad.

4. ENERGÍA SOLAR
La energía solar es la energía obtenida mediante la captación de luz y el calor emitidos por el sol.
La radiación solar que alcanza la Tierra puede aprovecharse por medio del calor que produce a
través de la absorción de la radiación.
La potencia de la radiación varía según el momento del día; las condiciones atmosféricas que la
amortiguan y la latitud. Se puede asumir que en buenas condiciones de radiación el valor es de
aproximadamente 1000 W/m² en la superficie terrestre. A esta potencia se la conoce como
irradiancia.

5. RECOGIDA DIRECTA DE ENERGÍA SOLAR
La recogida directa de energía solar requiere dispositivos artificiales llamados colectores solares,
diseñados para recoger energía, a veces después de concentrar los rayos del Sol. La energía,
una vez recogida, se emplea en procesos térmicos o fotoeléctricos, o fotovoltaicos. En los
procesos térmicos, la energía solar se utiliza para calentar un gas o un líquido que luego se
almacena o se distribuye. En los procesos fotovoltaicos, la energía solar se convierte en energía
eléctrica sin ningún dispositivo mecánico intermedio.
1. ENERGIA SOLAR TÉRMICA
La energía solar térmica o energía termo solar consiste en el aprovechamiento de la energía del
sol para producir calor, que puede aprovecharse para cocinar alimentos o para la producción de
agua caliente destinada al consumo de agua doméstico, ya sea agua caliente sanitaria,
calefacción, o para producción de energía mecánica y, a partir de ella, de energía eléctrica.
Adicionalmente puede emplearse para alimentar una máquina de refrigeración por absorción, que
emplea calor en lugar de electricidad para producir frío con el que se puede acondicionar el aire
de los locales.

6. COMPONENTES DE LA INSTALACION
Una instalación Solar Térmica está formada por captadores solares, un circuito primario y
secundario, intercambiador de calor, acumulador, vaso de expansión y tuberías. Si el sistema
funciona por Termosifón será la diferencia de densidad por cambio de temperatura la que moverá
el liquido. Si el sistema es forzado entonces necesitaremos además: bombas y un panel de
control principal.
•Captadores solares
Los captadores solares son los elementos que capturan la radiación solar y la convierten en
energía térmica, en calor.
Los sistemas de captación con cubierta de vidrio son los comunes mayoritariamente en la
producción de agua caliente sanitaria. El vidrio deja pasar los rayos del Sol, estos calientan unos
tubos metálicos que transmiten el calor al líquido de dentro. Los tubos son de color oscuro, ya
que las superficies oscuras calientan más.
El vidrio que cubre el captador no sólo protege la instalación sino que también permite conservar
el calor produciendo un efecto invernadero que mejora el rendimiento del captador.

7. •Circuito primario
El circuito primario, es circuito cerrado, transporta el calor desde el captador hasta el acumulador
(sistema que almacena calor). El líquido calentado (agua o una mezcla de sustancias que
puedan transportar el calor) lleva el calor hasta el acumulador. Una vez enfriado, vuelve al
colector para volver a calentar, y así sucesivamente.
•Circuito secundario
El circuito secundario o de consumo, (circuito abierto), entra agua fría de suministro y por el otro
extremo del agua calentada se consume.
El agua fría pasa por el acumulador primeramente, donde calienta el agua caliente hasta llegar a
una cierta temperatura. Las tuberías de agua caliente del exterior, deben estar cubiertas por
aislantes.

8. •Intercambiador de calor
El intercambiador de calor calienta el agua de consumo a través del calor captado de la radiación
solar. Se sitúa en el circuito primario, en su extremo. Tiene forma de serpentín, ya que así se
consigue aumentar la superficie de contacto y por lo tanto, la eficiencia.
•Acumulador
El acumulador es un depósito donde se acumula el agua calentada útil para el consumo. Tiene
una entrada para el agua fría y una salida para la caliente. La fría entra por debajo del
acumulador donde se encuentra con el intercambiador, a medida que se calienta se desplaza
hacia arriba, que es desde donde saldrá el agua caliente para el consumo.
•Vaso de expansión
El vaso de expansión absorbe variaciones de volumen del fluido caloportador, el cual circula por
los conductos del captador, manteniendo la presión adecuada y evitando pérdidas de la masa del
fluido. Es un recipiente con una cámara de gas separada de la de líquidos y con una presión
inicial en función de la altura de la instalación.
•Tuberías
Las tuberías de la instalación se encuentran recubiertas de un aislante térmico para evitar
pérdidas de calor con el entorno.

10. Con respecto a la tecnología solar térmica que convierte la energía radiactiva en calor, su
principal componente es el captador, por el cual circula un fluido que absorbe la energía radiada
del sol. De acuerdo a la temperatura de aprovechamiento se puede clasificar el aprovechamiento
en de alta, media y baja, siendo sus límites:
*Hasta 100° C: de baja temperatura;
*Desde 100° C y hasta 300° C: de mediana temperatura;
*Mayores a 300° C: de alta temperatura.
Los sistemas solares térmicos de alta temperatura hacen referencia a grandes instalaciones
donde el principal elemento es una torre paraboloide, o un campo de helióstatos que concentran
la radiación solar en una torre central, que puede alcanzar temperaturas superiores a los 4000°
C; normalmente se tratan de sistemas con una caldera central de la que se obtiene vapor a alta
temperatura para usos térmicos o producción de electricidad.

11. Ejemplo de una generación solar térmica

12. 2. ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
La energía solar fotovoltaica es un tipo de electricidad renovable, obtenida directamente de los
rayos del sol, gracias a la foto-detección cuántica de un determinado dispositivo; normalmente
una lámina metálica semiconductora llamada célula fotovoltaica, o una deposición de metales
sobre un sustrato llamada capa fina.
La corriente eléctrica continua corriente eléctrica continua que proporcionan los módulos
fotovoltaicos se puede transformar en corriente alterna mediante un aparato electrónico llamado
inversor e inyectar en la red eléctrica (para venta de energía) o bien en la red interior (para
autoconsumo).

13. Proceso de funcionamiento
Se genera la energía a bajas tensiones (380-800 V) y en corriente continua. Se transforma con un
inversor en corriente alterna. En plantas de potencia inferior a 100kW se inyecta la energía
directamente a la red de distribución en baja tensión (230V). Y para potencias superiores a los 100kW
se utiliza un transformador para elevar la energía a Media tensión(15 ó 25 kv) y se inyecta en las
redes de transporte.
En entornos aislados, donde se requiere poca potencia eléctrica y el acceso a la red es difícil, como
señalización de vías públicas, estaciones meteorológicas o repetidores de comunicaciones, se
emplean las placas fotovoltaicas como alternativa económicamente viable.

14. DESARROLLO DE LA ENERGÍA SOLAR EN COLOMBIA
1. CALENTADORES SOLARES
Las aplicaciones térmicas en Colombia datan de mediados del siglo pasado, cuando en Santa
Marta fueron instalados calentadores solares en las casas de los empleados de las bananeras,
calentadores que aún existen aunque no operan. Más tarde, hacia los años sesenta, en la
Universidad Industrial de Santander se instalaron calentadores solares domésticos de origen
Israelí para estudiar su comportamiento.
Posteriormente, hacia finales de los setenta y estimulados por la crisis del petróleo de 1973,
instituciones universitarias (la Universidad de los Andes, la Universidad Nacional en Bogotá, la
Universidad del Valle, entre otras) y fundaciones (como el Centro Las Gaviotas) sentaron las
bases para instalar calentadores solares domésticos y grandes sistemas de calentamiento de
agua para uso en centros de servicios comunitarios (como hospitales y cafeterías).
Algunos desarrollos resultaron bastante innovadores. Sin embargo, se adoptó finalmente el
sistema convencional que con sta de uno o varios colectores solares y de su respectivo tanque
de almacena miento. El colector empleaba una parrilla de tubería de cobre y, como absorbedor,
láminas de cobre o de aluminio

15. Estos desarrollos tuvieron su máxima expresión a mediados de los ochenta en la aplicación
masiva de calentadores en urbanizaciones en Medellín (Villa Valle de Aburrá) y Bogotá (Ciudad
Tunal, Ciudad Salitre) en donde fueron instalados miles de calentadores, desarrollados y
fabricados por el Centro Las Gaviotas; el Palacio de Nariño, en Bogotá, también tuvo uno de
estos grandes calentadores. A mediados de los ochenta surgieron varias compañías nacionales
en Bogotá, Manizales y Medellín que fabricaron e instalaron miles de calentadores solares de
diversas capacidades en esas ciudades. Muchas instituciones religiosas montaron calentadores
solares en sus conventos y también alguna cadena hotelera (Hoteles Dann).
Hacia finales de los 80, el programa PESENCA (Programa Especial de Energía de la Costa
Atlántica), un proyecto realizado por CORELCA (Corporación de Energía Eléctrica de la Costa
Atlántica), el ICA (Instituto Colombiano Agropecuario) y la GTZ (Sociedad Alemana de
Cooperación Técnica), introdujo calentadores solares en la Costa Atlántica y desarrolló un campo
experimental en Turipaná, Córdoba, en donde se realizaron pruebas y ensayos para determinar
la eficiencia de estos sistemas. Este momento puede considerarse el origen de las normas sobre
calentadores solares, iniciativa que siguió su desarrollo por parte del ICONTEC (Instituto
Colombiano de Normas Técnicas) y que ha dado origen a las normas existentes en el país sobre
tales dispositivos.

18. El desarrollo alcanzado hasta 1996 indicaba que se habían instalado 48 901 m² de calentadores
solares, principalmente en Medellín y Bogotá, y en barrios con financiación del Banco Central
Hipotecario. La mayoría de los sistemas funcionaban bien pero algunos usuarios esperaban más
de los sistemas, lo cual se ha entendido como que la demanda era superior a la capacidad de los
mismos. No se han realizado nuevos estudios o evaluaciones sobre cómo se han comportado los
sistemas instalados aunque se sabe, por ejemplo, que el calentador de la antigua sede de la
Empresa de Energía de Bogotá lleva más de 25 años suministrando agua caliente. Actualmente,
la industria de calentadores solares en el país sigue deprimida a la espera de una nueva crisis de
energía.

20. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS
La generación de electricidad con energía solar empleando sistemas fotovoltaicos ha estado
siempre dirigida al sector rural, en donde los altos costos de generación originados
principalmente en el precio de los combustibles, y los costos de Operación y Mantenimiento en
las distantes zonas remotas, hacen que la generación solar resulte más económica en el largo
plazo y confiable.
Estas actividades surgieron con el Programa de Telecomunicaciones Rurales de Telecom a
comienzos de los años 80, con la asistencia técnica de la Universidad Nacional. En este
programa se instalaron pequeños generadores fotovoltaicos de 60 Wp (Wp: vatio pico) para
radioteléfonos rurales y ya en 1983 habían instalados 2 950 de tales sistemas. El programa
continuó instalando estos sistemas y pronto se escaló a sistemas de 3 a 4 kWp para las antenas
satelitales terrenas. Muchas empresas comenzaron a instalar sistemas para sus servicios de
telecomunicaciones y actualmente se emplean sistemas solares en repetidoras de microondas,
boyas, estaciones remotas, bases militares, entre otras aplicaciones. Estos sistemas son hoy
esenciales para las telecomunicaciones rurales del país.

21. Como principal fuente de problemas se encontraron la falta de mínimo mantenimiento, suministro
de partes de reemplazo (reguladores y lámparas) y sistemas sub-dimensionados. Estos
problemas, que se suelen repetir aún hoy en día, indican la importancia que tiene el asegurar la
sostenibilidad del suministro del servicio de energía para estos usuarios. Estas dificultades se han
mostrado como una de las debilidades más graves del servicio de energía con estos sistemas. Y
más que tratarse de un problema meramente técnico, el problema es de calidad del servicio y de
atención al usuario. En los últimos diez años tampoco se han realizado estudios sobre el
comportamiento de estos sistemas.
En los programas de electrificación rural, el sistema convencional para hogares aislados ha
constado de un panel solar de 50 a 70 Wp, una batería entre 60 y 120 Ah y un regulador de carga.
Estos pequeños sistemas suministran energía para iluminación, radio y TV, cubriendo las
necesidades realmente básicas de los campesinos. El costo actual de este sistema es del orden
de US$ 1 200 a 1 500, afectado principalmente por los elevados costos de instalación en las
zonas remotas.
Durante los últimos años, se han instalado muchos más sistemas en los programas de
electrificación rural, con fuerte financiación del Estado, haciendo uso actualmente de recursos
como el FAZNI (Fondo de Apoyo Financiero para la Energización de las Zonas No
Interconectadas). El IPSE (Instituto para la Promoción de Soluciones Energéticas) es en la
actualidad la institución que lidera las acciones del Estado en la energización del campo
colombiano. Según esta institución hay en la actualidad más de 15 000 sistemas instalados para
estas aplicaciones. Pero, además, el IPSE tiene en desarrollo soluciones innovadoras como
sistemas híbridos, en donde se combinan por ejemplo la energía solar fotovoltaica y las plantas
diesel, para reducir los costos de generación del diesel y emplear el generador diesel como
respaldo.

23. La generación de electricidad con energía solar tiene, entonces, enormes perspectivas, teniendo en
cuenta que en Colombia cerca de 1 millón de familias carecen del servicio de energía eléctrica en el
sector rural.

24. Energía solar en el mundo
España fue en el año 2008, uno de los países con más potencia fotovoltaica instalada del
mundo, con 2.708 MW instalados en un sólo año. Regulaciones posteriores del sector
fotovoltaico ralentizaron la construcción de nuevas plantas fotovoltaicas, de tal forma que en
2009 se instalaron tan sólo 19MW, en 2010 420MW y en 2011se instalaron 354MW
correspondiendo al 2% del total de la Unión Europea. En Marzo de 2012 la potencia instalada en
España ascendía a 4.243 MW.
Alemania es en la actualidad el segundo fabricante mundial de paneles solares fotovoltaicos
detrás de Japón, con cerca de 5 millones de metros cuadrados de paneles solares, aunque sólo
representan el 0,03% de su producción energética total. La venta de paneles fotovoltaicos ha
crecido en el mundo al ritmo anual del 20% en la década de los 90. En la UE el crecimiento
medio anual es del 30%.

26. Bibliografía
[1] Investigación Científica RO Ltda.
Evaluación de sistemas solares de calentamiento de agua. Bogotá:
INEA (Instituto de Ciencias Nucleares y Energías
Alternativas), 1996, pp.50-53
[2] H. Rodríguez M.
Estado Actual de la I&D de las FENR en Colombia. Bogotá.
Colciencias, 1982, pp. 263
[3] H. Rodríguez Murcia
Desarrollo de la energía solar en Colombia y sus perspectivas
http://revistaing.uniandes.edu.co/pdf/a9%2028.pdf
[3] http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_solar_en_Espa%C3%B1