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.
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
Instalación en grandes
superficies:
Se utiliza grandes áreas libres para instalar
paneles solares, se pueden utilizar por ejemplo aparcamientos,
campos de fútbol.
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.
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
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_solar
http://recuerdosdepandora.com/historia/inventos/historia-de-la-energia-solar/http://es.wikipedia.org/wiki/Panel_solar
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