La energía solar es una energía renovable, conseguida desde el aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol. La radiación solar que alcanza la Tierra ha sido aprovechada por el ser humano desde la antigüedad, mediante diferentes tecnologías que han ido evolucionando. Actualmente, el calor y la luz del Sol pueden aprovecharse a través de distintos captadores como células fotoeléctricas, heliostatos o bien colectores solares, pudiendo transformarse en energía eléctrica o bien térmica. Es una de las llamadas energías renovables o energías limpias, que podrían ayudar a solucionar ciertos actuales problemas más urgentes que afrontan los seres vivos.
Las distintas tecnologías solares se pueden clasificar en pasivas o bien activas conforme como atrapan, transforman y distribuyen la energía solar. Las tecnologías activas incluyen el empleo de paneles fotovoltaicos y recolectores solares térmicos para recoger la energía. Entre las técnicas pasivas, se encuentran diferentes técnicas enmarcadas en la arquitectura bioclimática: la orientación de los edificios al Sol, la selección de materiales con una masa térmica conveniente o que tengan propiedades para la dispersión de luz, así como el diseño de espacios a través de ventilación natural.
En dos mil once, la Agencia Internacional de la Energía aseveró que «El desarrollo de tecnologías solares limpias, asequibles y también inacabables va a suponer un enorme beneficio a largo plazo. Aumentará la seguridad energética de los países a través de el empleo de una fuente de energía local, inacabable y, todavía más importante, con independencia de importaciones, va a aumentar la sostenibilidad, reducirá la polución, disminuirá los costos de la mitigación del cambio climático, y evitará la subida excesiva de los precios de los combustibles fósiles. Estas ventajas son globales. De esta forma, los costos para su incentivo y desarrollo han de ser considerados inversiones; deben ser efectuadas de forma correcta y ampliamente difundidas».
La fuente de energía solar más desarrollada hoy en día es la energía solar fotovoltaica. Según informes de la organización ecologista Greenpeace, la energía solar fotovoltaica podría proveer electricidad a 2 tercios de la población mundial en 2030.
Merced a los avances tecnológicos, la sofisticación y la economía de escala, el coste de la energía solar fotovoltaica se ha reducido de manera constante desde el instante en que se fabricaron las primeras células solares comerciales, aumentando a su vez la eficacia, y su costo medio de generación eléctrica ya es competitivo con las energías no renovables3 en un creciente número de regiones geográficas, alcanzando la paridad de red. Otras tecnologías solares, como la energía solar termoeléctrica está reduciendo sus costos, también de forma notable.
La Tierra recibe 174 petavatios de radiación solar entrante (insolación) desde la capa más alta de la atmosfera. Más o menos el 30 por cien regresa al espacio, al paso que las nubes, los océanos y las masas terrestres absorben la restante. El espectro electromagnético de la luz solar en la superficie terrestre lo ocupa eminentemente la luz perceptible y los rangos de infrarrojos con una pequeña parte de radiación ultravioleta.
La potencia de la radiación cambia según el momento del día, las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. En condiciones de radiación admisibles, la potencia equivale más o menos a mil W/m² en la superficie terrestre. Esta potencia se denomina irradiancia. Nótese que en términos globales prácticamente toda la radiación recibida es reemitida al espacio (en caso contrario se generaría un calentamiento áspero). Sin embargo, hay una diferencia notable entre la radiación recibida y la emitida.
La radiación es utilizable en sus componentes directos y difusos, o en la suma de ambos. La radiación directa es la que llega de manera directa del foco solar, sin reflexiones o refracciones medias. La bóveda celeste diurna emite la radiación difusa debido a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, al paso que no es posible concentrar la luz difusa que procede de todas y cada una de las direcciones.
La irradiancia directa normal (o bien perpendicular a los rayos solares) fuera de la atmosfera, recibe el nombre de incesante solar y tiene un valor medio de autoconsumo fotovoltaico mil trescientos sesenta y seis W/m² (que corresponde a un valor máximo en el perihelio de 1395 W/m² y un valor mínimo en el afelio de mil trescientos ocho W/m²).
La radiación absorbida por los océanos, las nubes, el aire y las masas de tierra incrementan la temperatura de estas. El aire calentado es el que contiene agua evaporada que asciende de los océanos, y también en parte de los continentes, ocasionando circulación atmosférica o convección. Cuando el aire asciende a las capas altas, donde la temperatura es baja, va reduciendo su temperatura hasta el momento en que el vapor de agua se condensa formando nubes.
El calor latente de la condensación del agua amplifica la convección, produciendo fenómenos como el viento, borrascas y anticiclones. La energía solar absorbida por los océanos y masas terrestres mantiene la superficie a catorce °C. Para la fotosíntesis de las plantas verdes la energía solar se transforma en energía química, que produce comestible, madera y biomasa, de la que derivan asimismo los combustibles fósiles.
A mediados de la década de 1990, empezó a acelerarse el desarrollo de la energía fotovoltaica sobre tejados, tanto residenciales como comerciales, como las plantas de conexión a red, debido a la creciente preocupación por el suministro de petróleo y gas natural, el protocolo de Kioto y la preocupación por el cambio climático, como a la mejora en la competitividad de los costos de la energía fotovoltaica frente a otras fuentes de energía.
A principios del siglo XXI, la adopción de mecanismos de subvención y políticas de apoyo a las energías renovables, que daban a estas prioridad de acceso a la red, acrecentaron exponencialmente el desarrollo de la energía fotovoltaica, primero en Europa y después en el resto del mundo. La energía solar termoeléctrica (CSP), no obstante, aunque también ha progresado en las últimas décadas, aún supone una pequeña fracción de la contribución global de la energía solar al abastecimiento energético.