L'energia solar activa abraça els sistemes de captació solar que utilitzen dispositius mecànics o elèctrics per potenciar l'eficiència de les plaques solars i per convertir l'energia solar capturada en energia elèctrica o mecànica. Entre aquests dispositius hi ha ventiladors, bombes d'aigua i seguidors solars, entre d'altres.
En contrast, els sistemes solars que no fan ús d'aquests dispositius es cataloguen com a sistemes d'energia solar passiva, els quals aprofiten directament la radiació solar.
Un exemple d'energia solar activa és un seguidor solar . Els seguidors solars s'utilitzen ocasionalment per millorar el rendiment de les plaques fotovoltaiques en mantenir-los constantment orientats cap al sol.
Com funciona lenergia solar activa?
L'energia solar activa és un sistema que captura, emmagatzema i distribueix l'energia del sol mitjançant dispositius mecànics o elèctrics per aprofitar-los en calefacció, refrigeració i generació elèctrica.
A diferència de l'energia solar passiva, que depèn del disseny arquitectònic i dels materials per optimitzar la captació del sol, l'energia solar activa utilitza tecnologies específiques per maximitzar-ne l'eficiència.
Un dels principals mètodes d'aprofitament és a través de panells solars fotovoltaics , que converteixen la llum solar en electricitat mitjançant cèl·lules fotovoltaiques. Aquesta electricitat es pot emmagatzemar en bateries o injectar-se directament a la xarxa elèctrica.
Un altre mètode és l' energia solar tèrmica , que empra col·lectors solars per escalfar un fluid (aigua o aire), que després s'usa per a calefacció, aigua calenta sanitària o processos industrials. Els sistemes tèrmics poden ser de baixa, mitjana o alta temperatura, depenent de la seva aplicació.
Per optimitzar-ne el funcionament, aquests sistemes solen incloure bombes, ventiladors i controladors electrònics , que regulen la transferència de calor o electricitat. També poden incorporar seguidors solars , que ajusten lorientació dels panells per maximitzar la captació de radiació.
Arquitectura solar activa
A diferència de l'arquitectura solar passiva, que se centra en la disposició d'elements arquitectònics per maximitzar la llum natural i el guany de calor, l'arquitectura solar activa involucra components tecnològics que converteixen la radiació solar en energia utilitzable, com ara electricitat o calor.
Aquests sistemes actius poden incloure panells fotovoltaics per generar electricitat a partir de la radiació solar, col·lectors solars tèrmics que capturen la calor solar per a aplicacions de calefacció daigua o calefacció ambiental, i sistemes de seguiment solar que orienten de manera dinàmica els panells solars per seguir la trajectòria del sol durant el dia i maximitzar la captura denergia.
Tipus d'energia solar activa
Lenergia solar activa pot ser fotovoltaica i tèrmica.
Energia solar tèrmica
L'energia solar tèrmica aprofita la radiació solar de manera directa per obtenir calor. En general, aquest tipus denergia sutilitza per al subministrament daigua calenta sanitària. No obstant això, les centrals solars tèrmiques utilitzen aquesta tecnologia per generar electricitat - els anomenats concentradors solars.
Aigua calenta sanitària i calefacció solar activa
Els sistemes d‟aigua calenta sanitària (ACS) sense termosifó utilitzen bombes d‟aigua i altres elements per fer circular l‟aigua per dins dels seus circuits.
Orientació dels col·lectors solars
La majoria dels col·lectors solars es col·loquen sobre suports fixos amb una orientació al sud. L'angle es calcula perquè puguin captar la quantitat més gran de radiació en tot moment. Però aquests col·lectors serien més eficients si poguessin modificar-ne l'orientació respecte al Sol en cada moment.
Energia solar de concentració
En el cas de lenergia solar de concentració cal instal·lar sistemes de seguiment solar. Aquest tipus d'instal·lacions necessiten focalitzar la radiació solar rebuda en un punt. Per aconseguir-ho, els miralls han d'adaptar la seva inclinació en relació amb la posició del Sol .
La funció d'aquest tipus de sistemes es fa servir a les centrals solars tèrmiques amb l'objectiu de generar electricitat.
Energia solar fotovoltaica
L'energia solar activa fotovoltaica és clarament un sistema actiu. Els panells fotovoltaics són els encarregats de generar electricitat. La transformació en energia elèctrica es realitza a les cèl·lules fotoelèctriques que componen el mòdul.
Tot seguit, l'energia generada passa per transformadors i altres elements externs.
Per augmentar l'eficiència podem orientar els panells solars amb un motor elèctric. El rendiment òptim d‟un panell solar s‟obté quan la radiació solar incideix de forma perpendicular.
Sovint aquestes instal·lacions esdevenen plantes d'energia solar híbrida. Un sistema solar híbrid és un sistema solar que rep el suport energètic daltres fonts denergia. En aquest cas, la font denergia pot ser un generador elèctric o altres fonts denergia renovable com leòlica.
Diferències entre energia solar activa i passiva
Lenergia solar tèrmica activa pot tenir fraccions destalvi solar més altes que els sistemes passius a causa de la millor transferència i transport de calor.
Un mètode híbrid interessant és fer servir un panell solar per operar bombes o ventiladors. Es pot fer servir una anàlisi de dades, utilitzant programari de termodinàmica de calor, per comparar els resultats de diverses estratègies solars actives i passives.
Els sistemes solars passius no requereixen energia addicional per operar i, per tant, tenen zero costos de manteniment. A més, no emeten gasos d'efecte hivernacle, per la qual cosa no contribueixen a empitjorar el canvi climàtic.
Comparació entre energia solar activa i passiva: avantatges i desavantatges
| Aspecte | Energia Solar Activa | Energia Solar Passiva |
|---|---|---|
| Eficiència | Major eficiència, ja que utilitza tecnologia (panells, bombes, ventiladors) per maximitzar la captació i distribució denergia. | Menys eficient, ja que depèn del disseny arquitectònic i la ubicació de la construcció. |
| Inversió inicial | Alta inversió pels equips i la seva instal·lació (panells solars, bateries, bombes, etc.). | Menor cost inicial, ja que es basa en estratègies de disseny com a orientació, aïllament i materials tèrmics. |
| Dependència del clima | Es pot veure afectada per dies ennuvolats, encara que lemmagatzematge denergia mitiga aquest problema. | Depèn completament del clima i la ubicació, sense possibilitat demmagatzematge actiu. |
| Manteniment | Requereix manteniment periòdic (neteja de panells, revisió de bateries i equips mecànics). | Manteniment mínim, només depèn de l'estat de la construcció i els materials. |
| Versatilitat | Es pot utilitzar a qualsevol tipus d'edificació i fins i tot a zones sense connexió a la xarxa elèctrica. | Limitat a edificis dissenyats específicament amb principis solars passius. |
| Aplicacions | Generació elèctrica, calefacció, refrigeració i aigua calenta sanitària. | Regulació tèrmica passiva a edificis (ventilació, il·luminació natural, confort tèrmic). |
| Impacte ambiental | Baix impacte ambiental, però implica la fabricació de panells i bateries, que requereixen materials específics. | Gairebé nul impacte ambiental, ja que no fa servir equips mecànics ni elèctrics. |