La energía solar fotovoltaica y sus aplicaciones

Resumen

La presente monografía trata acerca de la
energía solar fotovoltaica y su importancia para el
progreso material, el desarrollo sostenible y como instrumento
para cambiar el futuro de nuestro planeta puesto que su uso
posibilita la creación de nuevas alternativas de vida, que
apuestan por un mayor respeto al medio ambiente y que se orientan
hacia la autosuficiencia. La monografía presenta algunos
datos de la energía solar fotovoltaica de la Ciudad de
Tacna a manera de ejemplo con el fin de mostrar la
cuantificación de este recurso en el Distrito de
Tacna.

Fundamento
teórico

Sol, la estrella que, por el efecto gravitacional de su
masa, domina el sistema planetario que incluye a la Tierra. Es
una esfera de materia gaseosa intensamente caliente con un radio
Rs=7×108m=1.4 millones de kilómetros, una masa
Ms=2×1030kg (330000 veces la masa de la tierra) y su
energía radiante continua (la potencia que emite bajo la
forma de fotones) que está formada por diversos elementos
en estado gaseoso, (principalmente, hidrógeno); la
potencia liberada es del orden de Ls=389×1024W.
Haciéndolo un gigantesco reactor nuclear, origen de la
energía solar y aportador directo o indirecto de toda la
energía que mantiene la vida en la Tierra.

Fuente: "Sol." Microsoft®
Encarta® 2009

Fig. ?01. Características del
Sol.

Composición y Estructura del
Sol

En las profundidades del Sol se genera la energía
emitida por el Sol, su cantidad total es bastante constante, y no
varía más que unas pocas décimas de un 1% en
varios días. Como la mayoría de las estrellas, el
Sol se compone sobre todo de hidrógeno (71%);
también contiene helio (27%) y otros elementos más
pesados (2%). Cerca del centro del Sol, la temperatura es de casi
16.000.000 K y la densidad es 150 veces la del agua. Bajo estas
condiciones, los núcleos de los átomos de
hidrógeno individuales actúan entre sí,
experimentando la fusión nuclear. En efecto el Sol es un
cuerpo negro. El resultado neto de estos procesos es que cuatro
núcleos de hidrógeno se combinan para formar un
núcleo de helio, y la energía surge en forma de
radiaciones gamma.

La energía producida es transportada a la mayor
parte de la superficie solar por radiación. Sin embargo,
más cerca de la superficie, en la zona de
convección, la energía es transportada por la
mezcla turbulenta de gases. La fotosfera es la superficie
superior de la zona de convección. Las células
turbulentas de la fotosfera le confieren una apariencia irregular
y heterogénea. Este modelo, conocido como
granulación solar, lo provoca la turbulencia en los
niveles más altos de la zona de convección. Cada
gránulo mide unos 2.000 km de ancho. Aunque el modelo de
granulación siempre está presente, los
gránulos individuales solamente duran unos 10 minutos.
También se presenta un modelo de convección mucho
mayor, provocado por la turbulencia que se extiende en las
profundidades de la zona de convección. El Gran
Cinturón Transportador es una corriente de fuego (plasma
caliente) de circulación masiva que ocurre dentro del Sol.
Posee dos ramificaciones (norte y sur) y a cada una de ellas le
toma alrededor de 40 años completar un ciclo. El flujo
superficial del cinturón erosiona la superficie del Sol,
barriendo las acumulaciones o nudos de magnetismo solar y
transportándolas hacia los polos, el fondo del
cinturón transportador está escondido por ~200.000
kilómetros de cubierta de plasma. El Gran Cinturón
Transportador según los estándares humanos, se
mueve con una gran lentitud. "Rápido", en este contexto,
significa de 10 a 15 metros por segundo (de 20 a 30 millas por
hora ó aproximadamente de 32 a 48 kilómetros por
hora).

Fuente: Elaboración propia
2010

Fig. ?02. Estructura del interior del
Sol.