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Aprovechamiento de la energía solar como energía renovable




Enviado por jessica suarez



    Introducción

    El Sol, fuente de vida y origen de las demás
    formas de energía que el hombre ha utilizado desde los
    albores de la Historia, puede satisfacer todas nuestras
    necesidades, si aprendemos cómo aprovechar de forma
    racional la luz que continuamente derrama sobre el
    planeta.

    Durante el presente año, el Sol arrojará
    sobre la Tierra cuatro mil veces más energía que la
    que vamos a consumir. Esta energía puede aprovecharse
    directamente, o bien ser convertida en otras formas útiles
    como, por ejemplo, en electricidad utilizando paneles solares
    (fotovoltaicos) que convierte los rayos solares en
    electricidad.

    ¿Qué es la
    energía solar?

    Todos sabemos que La energía solar
    es la energía producida por el sol y que es convertida a
    energía útil por el ser humano, ya sea para
    calentar algo o producir electricidad (como sus principales
    aplicaciones).

    Cada año el sol arroja 4 mil veces
    más energía que la que consumimos, por lo que su
    potencial es prácticamente ilimitado.

    La intensidad de energía disponible
    en un punto determinado de la tierra depende, del día del
    año, de la hora y de la latitud. Además, la
    cantidad de energía que puede recogerse depende de la
    orientación del dispositivo receptor.

    Actualmente es una de las energías
    renovables más desarrolladas y usadas en todo el
    mundo.

    Importancia de la energía
    solar

    La Energía solar es la que llega a la Tierra en
    forma de radiación electromagnética (luz, calor y
    rayos ultravioleta principalmente) procedente del Sol, donde ha
    sido generada por un proceso de fusión nuclear. El
    aprovechamiento de la energía solar se puede realizar de
    dos formas: por conversión térmica de alta
    temperatura (sistema fototérmico) y por conversión
    fotovoltaica (sistema fotovoltaico).

    La conversión térmica de alta temperatura
    consiste en transformar la energía solar en energía
    térmica almacenada en un fluido. Para calentar el
    líquido se emplean unos dispositivos llamados
    colectores.

    La conversión fotovoltaica consiste en la
    transformación directa de la energía luminosa en
    energía eléctrica. Se utilizan para ello unas
    placas solares formadas por células fotovoltaicas (de
    silicio o de germanio).

    Ventajas

    Es una energía no contaminante y proporciona
    energía barata en países no
    industrializados.

    Inconvenientes

    Es una fuente energética intermitente, ya que
    depende del clima y del número de horas de Sol al
    año. Además, su rendimiento energético es
    bastante bajo.

    Breve reseña sobre la
    energía solar

    Es interesante echar la vista atrás y comprobar
    cómo ha sido utilizada la energía del sol en el
    pasado. Hasta llegar a las placas solares repletas de sensores
    que conocemos a día de hoy se ha pasado por muchas fases y
    diseños de lo más dispares buscando siempre
    aprovechar la gran cantidad de energía que el astro rey
    aporta cada día a nuestro planeta.

    La primera referencia histórica que se puede
    encontrar al uso de la energía solar se encuentra en la
    antigua Grecia con Arquímedes. Durante la batalla de
    Siracusa en el siglo III a.C. que enfrentó a los romanos y
    los griegos, algunos escritos relatan como Arquímedes
    utilizó unos espejos hexagonales hechos de bronce para
    reflejar los rayos solares concentrándolos en la flota
    romana con el objetivo de destruirla.

    Muchos siglos más tarde, Leonardo da
    Vinci también pensó en el uso del sol. En el
    año 1515 comenzó un de sus muchos proyectos, aunque
    este sería uno de los que nunca llegaría a acabar.
    Su idea era construir un concentrador de 6 kilómetros de
    diámetro a base de espejos cóncavos para la
    producción de vapor y calor industrial.

    A mediados del siglo XVIII, Georges-Louis Leclerc, conde
    de Buffon, fascinado por los relatos de la guerra de Siracusa y
    los espejos de Arquímedes, siguió investigando en
    ese mismo campo. Para comenzar, utilizó 24 cristales de
    gafas con los que se percató de que fácilmente
    podía conseguir un fuego a 20 metros de distancia
    encendiendo un combustible mezcla de brea y polvo de
    carbón.

    Entonces decidió construir un aparato más
    ambicioso en el que unió 168 piezas de cristal 15 de lado,
    desplazando su objetivo a 50 metros consiguiendo de nuevo su
    objetivo. Tras ello, creo su concentrador de energía solar
    definitivo con 360 piezas de cristal de 20 centímetros.
    Experimentando con ello se percató de que si concentraba
    120 de los cristales en un combustible a 6 metros de distancia,
    este ardía inmediatamente. A esa misma distancia, con 45
    espejos podía fundir una tinaja de arcilla y con 117
    cristales podía fundir una viruta de plata.

    ¿De qué manera
    convertimos la energía solar en energía útil
    para su uso cotidiano?

    Esta energía renovable se usa principalmente para
    dos cosas, aunque no son las únicas, primero para calentar
    cosas como comida o agua, conocida como energía solar
    térmica, y la segunda para generar electricidad, conocida
    como energía solar fotovoltaica.

    Los principales aparatos que se usan en la
    energía solar térmica son los calentadores de agua
    y las estufas solares.

    Para generar la electricidad se usan las células
    solares, las cuales son el alma de lo que se conoce como paneles
    solares, las cuales son las encargadas de transformarla
    energía eléctrica.

    ¿Cómo funcionan los
    paneles solares?

    Las células fotovoltaicas se fabrican con
    semiconductores. Los semiconductores son elementos que tienen una
    conductividad eléctrica muy pequeña, pero superior
    a la de un aislante. Los más utilizados son los de
    silicio, este es un material muy abundante, de ahí su bajo
    costo. Cuando los rayos del sol inciden sobre las células,
    la unión P – N de los semiconductores de ella junto
    con su metal conductor ayuda a producir energía. En esta
    coyuntura, la unión PN son cargas positivas y negativas
    que ayudan a producir corriente eléctrica, debido a una
    diferencia de potencial que se crea cuando se ilumina la
    célula.

    Cuando se cortocircuita la célula (es decir, se
    unen las regiones P y N mediante un conductor con resistencia
    nula) los electrones de la región N se desplazan a
    través del conductor y se unen con los huecos de la
    región P produciendo electricidad gracias al flujo de
    electrones, esta corriente se mantendrá mientras la
    célula esté iluminada.

    Tipos de célula fotovoltaica dependiendo del
    material

    Las células se pueden hacer de tres tipos de
    materiales diferentes:

    Silicio mono cristalino: Este material tiene una
    eficiencia del 16 – 19%, tiene una estructura cristalina
    uniforme y se fabrica en lingotes cilíndricos que son
    cortados posteriormente en finas láminas. Se gasta mucha
    energía en su construcción, se usa en las
    industrias.

    Silicio poli cristalino: Tiene una eficiencia del
    13 – 15%, tiene una estructura cristalina no uniforme. Se
    fabrica en moldes rectangulares y es más barato que el
    mono cristalino.

    Silicio amorfo: Este último tiene una
    eficiencia del 7 – 10%, tiene una estructura no cristalina
    y su potencia disminuye conforme pasa el tiempo, este tipo de
    material es muy barato.

    Los módulos
    fotovoltaicos

    Una célula solar produce 2w
    aproximadamente.

    Los módulos tienen entre 40 y 100 células
    conectadas todas entre ellas y al conjunto de células
    solares se le denominan módulo fotovoltaico.

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    Un módulo está formado por:

    • Cubierta frontal

    • Encapsulante

    • Cubierta posterior

    • Marco

    • Conexiones

    • Células

    Tipos de instalación

    Se puede instalar en tres tipos diferentes de
    superficie, que pueden ser en:

    Instalación en los tejados de
    viviendas:

    Se pueden apoyar los módulos directamente en el
    techo si este es de tejas, si es una azotea se pueden poner
    previa instalación de un soporte

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    Instalación en grandes
    superficies:

    Se utiliza grandes áreas libres para instalar
    paneles solares, se pueden utilizar por ejemplo aparcamientos,
    campos de fútbol.

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    Instalación en grandes
    edificios:

    Se instalan por ejemplo en la fachada de los edificios
    (que tengan una altura considerable) para aprovechar la
    radiación directa que reciben estos y autoabastecerse de
    energía eléctrica.

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    Método para almacenar
    energía solar térmica.

    El reciente calentamiento global se convierte en un
    problema cada vez más serio y llega a tener una
    posibilidad de amenazar la supervivencia humana en el futuro. La
    principal causa de ello es considerada el dióxido de
    carbono (CO2) liberado a la atmósfera a partir de los
    combustibles fósiles que han sido usados en gran cantidad
    como fuente de energía en el siglo 20. Por consiguiente,
    se cree que no se permitirá el uso continuado de
    combustibles fósiles en un futuro
    próximo.

    Por otro lado, el aumento de la demanda de
    energía con el rápido crecimiento en los
    países llamados en desarrollo tales como China, India y
    Brasil lleva al temor de que el agotamiento de petróleo y
    gas natural, hasta ahora considerados inextinguibles, por
    algunos, resulte una realidad.

    La energía solar es muy potente como
    energía alternativa, sin embargo, desde un punto de vista
    de uso práctico, se ha considerado necesario resolver los
    problemas de que la densidad de energía de la
    energía solar es baja y el almacenamiento y transferencia
    de energía solar son difíciles.

    El almacenamiento de la energía eléctrica
    a veces resulta un problema. El desarrollo de una batería
    para almacenar energía eléctrica es un tema
    principal existente previamente y está siendo seguido en
    todo el mundo. Sin embargo, incluso la batería de iones de
    litio más avanzada no es satisfactoria con respecto al
    almacenamiento de una gran cantidad de energía
    eléctrica, y una batería en particular para una
    gran cantidad de energía eléctrica necesita ser
    desarrollada en términos de seguridad.

    También, en la central para obtener
    energía de potencia eléctrica a partir de la
    energía del sol, se requieren una unidad de almacenamiento
    térmico masivo, una caldera auxiliar y similar, así
    como la batería, en caso de que la generación de
    energía resulte difícil debido al mal tiempo o
    similar, y esto constituye un enrome coste de
    construcción.

    Como se ha descrito antes, aunque se han realizado
    esfuerzos para convertir la energía solar como la
    última energía sostenible en energía
    eléctrica, hidrógeno o similares como la
    energía secundaria actualmente en todo el mundo, hay
    grandes problemas en el almacenamiento y transferencia de tal
    energía secundaria. A menos que los problemas relativos al
    almacenamiento y transferencia de la energía sean
    superados, la distribución mundial así como su uso
    en un cuerpo móvil tal como un vehículo,
    avión o barco serán muy difíciles de
    alcanzar.

    El método para almacenar energía solar
    térmica comprende:

    a) Adquirir energía solar
    térmica

    b) Realizar una reacción para producir
    hidrógeno a partir de agua usando una parte de la
    energía solar térmica adquirida, por ejemplo como
    una parte de una fuente de calor, una fuente de potencia motriz
    y/o una fuente de energía eléctrica,
    particularmente usando la energía directamente como una
    fuente de calor o como una fuente de energía
    eléctrica.

    c) Realizar una reacción para sintetizar
    amoníaco a partir del nitrógeno y del
    hidrógeno obtenido en la operación (b) usando otra
    parte de la energía solar térmica adquirida, por
    ejemplo como una fuente de calor, una fuente de potencia motriz y
    una fuente de energía eléctrica, usando
    particularmente la energía como una fuente de calor y/o
    una fuente de potencia motriz.

    De acuerdo con este método de almacenamiento de
    energía, el amoníaco es sintetizado usando
    energía solar térmica, de modo que la
    energía solar térmica pueda ser almacenada en forma
    de energía química del amoníaco.

    Conclusión

    La generación de energía eléctrica
    mediante el sistema Fotovoltaico constituye una alternativa
    viable, la energía solar como vector energético
    sostenible.

    La energía solar es importante porque a
    través de la electricidad fotovoltaica, nos permite
    progresar materialmente, posibilitando la creación de
    nuevas alternativas de vida que apuesten por un mayor respeto al
    medio ambiente y que se orientan hacia la autosuficiencia.
    Impidiendo la contaminación producida por la quema de
    combustibles fósiles, el aumento del cambio
    climático, el efecto invernadero y que seamos consumidores
    dependientes de los países que poseen grandes reservas de
    petróleo.

    La intensidad de energía solar aprovechable en un
    punto determinado de la Tierra depende, de forma complicada pero
    predecible, del día del año, de la hora y de la
    latitud. Además, la cantidad de energía solar que
    puede recibir un dispositivo receptor depende de la
    orientación.

    Referencias
    Bibliográficas

    República Bolivariana de
    VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la
    EducaciónInstituto Universitario de Tecnología de
    los LlanosValle de la Pascua- Estado Guárico.

     

     

    Autor:

    Camero Daliana

    CI: 22.615.863

    Morejón Diego

    CI. 20.073.678

    Peniche Jesús

    CI. 24.475.900

    Ruiz Anthony

    CI. 20.261.472 

    Valle de la pascua, Julio 2013

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