Entrado el siglo XXI, un aumento continuo del consumo energético obliga a la búsqueda de nuevos recursos energéticos que puedan satisfacer dicha demanda.

Derivado del crecimiento de la población mundial y del crecimiento del consumo "per capita" de estos recursos obliga a una constante búsqueda de nuevos recursos energéticos que puedan satisfacer dicha demanda.

La mayor parte de la energía se obtiene a partir de los llamados combustibles fósiles, principalmente derivados del petróleo, junto al gas natural y el carbón.

Al inicio de su explotación, estos recursos se consideraban ilimitados y de despreciable impacto ambiental, pero hoy estas consideraciones han cambiado radicalmente, principalmente debido a que el aumento de la demanda energética se produce con tal intensidad, que cada vez resulta más difícil encontrar y explotar yacimientos de éstos combustibles, encareciéndose el producto y acercándose el día de su agotamiento.

El consumo masivo de hidrocarburos ha producido alteraciones medioambientales a nivel mundial. Siendo la causante de la lluvia ácida, que destruye ecosistemas. Y en las grandes ciudades también se producen efectos indeseables que todos conocemos, nocivos y molestos, debidos a la combinación de las emisiones de gases de combustión con algunos otros fenómenos naturales, tales como el smog o concentraciones excesivamente elevadas de componentes indeseables en el aire que respiramos.

Con la energía solar se aprovechan los efectos físicos de la radiación solar, los efectos físicos de la radiación, adecuando los dispositivos de captación de la misma a fin de obtener la energía en la forma que se precise para cada necesidad.

Dos de los aprovechamientos más extendidos se refieren a la conversión de la radiación solar en energía térmica o fotovoltaica.

Se denomina "térmica" la energía solar cuyo aprovechamiento se logra por medio del calentamiento de algún medio. Actualmente, la inmensa mayoría de las instalaciones que aprovecha del poder térmico de la región sólo lo hacen calentando agua para fines domésticos e industriales. Sin embargo pueden usarse en innumerables procesos, desde aplicaciones tan sencillas como los invernaderos agrícolas, a la producción de hidrógeno o la conversión termodinámica de la energía solar.

A su vez, se llama "fotovoltaica" a la energía solar aprovechada por medio de celdas fotoeléctricas, capaces de convertir la luz en un potencial eléctrico, sin pasar por un efecto térmico.

EL SOL

El Sol desde nuestro punto de vista energético es una inmensa esfera de gases a alta temperatura, con un diámetro de 1.390.000 km, situado a la distancia media de 150.000.000 km respecto de la Tierra. El origen de la energía que el Sol produce e irradia está en las reacciones nucleares que se producen continuamente en su interior, de forma que los átomos de Hidrógeno se fusionan entre sí formando átomos de Helio, o reacciones entre átomos de Helio, y/o Helio-Hidrógeno. Estas reacciones hacen que una pequeña cantidad de materia o defecto de masa se convierta en energía de acuerdo con la ecuación E=m c2 , donde E es la cantidad de energía liberada cuando desaparece la masa m y c es la velocidad de la luz. La cantidad de energía que transmite el Sol en un segundo es del orden de 4 1026J.

Aunque la temperatura en el interior del Sol se estima que es del orden de 107 K, en su superficie externa la temperatura "efectiva de cuerpo negro" es de unos 5900 K. Esto significa que la emisión de radiación de un cuerpo negro ideal que se encontrara a 5900 K sería muy parecida a la del sol.

La mayor parte de esas ondas electromagnéticas (fotones) emitidas por el Sol tiene una longitud de onda comprendida entre 0.3 µm y 3 µm, aunque solamente las que van desde 0.4 a 0.7 µm son susceptibles de ser captadas por el ojo humano, formando lo que se conoce como luz visible.

Al extenderse por el espacio en todas las direcciones, la energía radiante del Sol se reparte según una esfera ficticia, cuyo centro es el Sol y cuyo radio crece a la misma velocidad que la propia radiación. Por lo tanto, la intensidad en un punto de dicha superficie esférica, al repartirse la energía solar sobre un área cada vez mayor, será tanto más pequeña cuanto mayor sea el radio de la misma. El valor aproximado de esta intensidad a la distancia que se encuentra nuestro planeta del Sol se conoce como constante solar y vale 1367 W/m2 . Lo cierto es que la constante solar sufre ligeras variaciones debido a que la distancia entra la Tierra y el Sol no es rigurosamente constante, ya que la órbita terrestre no es circular sino elíptica.

La capa atmosférica supone un obstáculo al libre paso de la radiación mediante diversos efectos, entre los que cabe destacar la reflexión en la parte superior de las nubes y la absorción parcial por las diferentes moléculas del aire. Esto hace que la intensidad que llega a la superficie, incluso en días claros y atmósfera muy limpia, rara vez supera los 1000 W/m2.

También es de destacar que aunque los rayos solares se trasladen en línea recta, los fotones al llegar a la atmósfera sufren difusiones y dispersiones, esta luz difundida finalmente llega también a la superficie, y al haber cambiado muchas veces de dirección al atravesar la atmósfera, lo hace como si proviniese de toda la bóveda celeste. A esta radiación se le conoce con el nombre de radiación difusa. Para nuestro caso particular deberemos considerar la suma de la radiación difusa y la radiación directa, formando así la radiación total. La radiación difusa supones aproximadamente un tercio de la radiación total que se recibe a lo largo del año.