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Cálculo de la demanda de energía eléctrica de una vivienda con aplicación a la energía solar



Partes: 1, 2

    1. Resumen
    2. Fundamento
      teórico
    3. Conclusión
    4. Referencias
      bibliográficas

    Resumen

    Esta monografía
    le ayudará a realizar estimaciones de consumos de
    energía de una vivienda rural, urbana-rural o urbana,
    así también conocerá el tamaño de
    campo de captación y costos del Panel
    fotovoltaico estimado. Aprovechará la radiación
    solar local de su región y decidirá qué tipo
    de instalación realizará y su costo.

    Conforme avance se estimará la demanda de la
    energía
    eléctrica de una vivienda; A partir de la evaluación
    del consumo
    mensual en corriente alterna
    y continua y se termina estimando costos de la instalación
    adecuada para una vivienda.

    Introducción

    La Energía Solar

    El sol es una fuente de energía formidable, como
    todas las estrellas, el Sol es un
    gigantesco reactor nuclear (su masa es del orden de 330000 veces
    la de la Tierra) en
    el que la masa se convierte en energía radiante
    continuamente. Está formada por diversos elementos en
    estado gaseoso
    (hidrógeno principalmente). Tiene un
    diámetro de 1,4 millones de km. En su interior existen
    elevadas presiones, y temperaturas de varios millones de grados,
    que hace que en el seno del Sol se produzcan, de manera continua,
    reacciones nucleares mediante las cuales dos átomos de
    hidrógeno se fusionan dando lugar al átomo de
    helio liberando una gran cantidad de potencia, del
    orden de 389(1024 W, este es el origen de la energía
    solar. Esta energía por encontrarse a 150 millones de
    Km. llega en forma de radiación a la Tierra, la
    potencia que llega es de unas 10.000 veces mayor que la que
    proporcionan todas las fuentes
    energéticas que el hombre
    emplea.

    La radiación solar

    Es la energía electromagnética (del sol)
    emitida, transmitida o recibida (RISOL 1999), podemos
    considerarla también como una lluvia de pequeñas
    partículas llamadas fotones.

    Los fotones viajan a la velocidad de
    la luz (c=3(108m/s),
    independientemente de su longitud de onda ?, el comportamiento
    de la radiación solar esta determinado por la
    ecuación ?=c/v, donde v es la frecuencia de la
    propagación de los fotones.

    La radiación solar terrestre, como en la atmósfera se refleja
    parte de la radiación que llega del sol, y otra parte se
    absorbe, a la superficie de la tierra llega, lógicamente
    una cantidad menor que la que se tiene en el exterior de la
    atmósfera. Viene a ser de unos 900 W/m², la cual
    cambia dependiendo de la hora del día, del día del
    mes y del mes del año; es decir, cambia cuando
    varían las condiciones atmosféricas (nubosidad,
    vapor de agua, gases,
    partículas, etc.).

    La radiación solar extraterrestre, es la cantidad
    de energía solar recibida por unidad de superficie y por
    unidad de tiempo (por
    término medio) sobre una superficie enfrentada al Sol
    (perpendicular a los rayos solares), situada en el límite
    de la atmósfera, a la distancia media entre la tierra y el
    Sol cuyo valor medio es
    1353 W/m², la cual es prácticamente una constante
    durante todo el año y es conocida como la constante
    solar.

    Esta radiación está formada
    aproximadamente en:

    • 47% por el espectro visible.

    • 46% por el espectro infrarrojo.

    • 7% por el espectro ultravioleta.

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    Fig. Nº1. Espectro
    electromagnético proporcionado por el Sol sobre la
    superficie de la Tierra.

    Para especificar la Radiación Solar
    Terrestre, es necesario definir los siguientes
    conceptos:

    • Radiación Solar Directa: Es la
      radiación que incide directamente del sol.

    • Radiación Solar Difusa: Es la
      radiación dispersada por los agentes
      atmosféricos (nubes, polvo, etc.)

    • Radiación Solar Reflejada
      (albedo): Es la radiación reflejada por el suelo o por
      los objetos cercanos.

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    Fig.Nº2. Componentes de la
    radiación solar terrestre total.

    La radiación solar total sobre la
    superficie terrestre, es la suma de estas tres componentes y es
    la que se mide con un medidor de ración solar llamado
    piranómetro.

    A continuación definiremos los
    componentes de la radiación solar total:

    • Coeficiente de Absorción: Es el
      porcentaje de la energía incidente que absorbe el
      cuerpo.

    • Coeficiente de Reflexión: Es el
      porcentaje de la energía incidente que refleja el
      cuerpo.

    Partes: 1, 2

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