RESUMEN En la siguiente monografia se presentará información básica información básica en cuanto a paneles fotovo fotovoltai ltaicos cos
respec respecta, ta, para para despu después és poder brindar brindar informa informació ción n detallad detallada a sobre sobre
la energía energía solar en solar en la aplic aplicac ación ión de dich dichos os resumen
puntual
sobre
las
pane paneles les ; se preten pretende derá rá brind brindar ar un principales
características,
rentabilidad, rentabilidad , costos y costos y estado actua estado actuall de los paneles fotovoltaicos fotovoltaicos como generadora generadorass de energía renovable.
INTRODUCCION Las energías renovables son aquellas que se producen de forma continua y son inagot inagotable abless a escala huma humana na;; se renu renuev evan an cont continu inuam amen ente te,, a difer diferen encia cia de los los combustibles fósiles, de los que eisten unas determinadas cantidades o reservas, agotables en un pla!o más o menos determinado. El aprovechamiento y buen uso de los recursos recursos naturales naturales dura durante nte los los "ltim "ltimos os a#os a#os en la aplic aplicac ación ión de producción de producción de energías renovables, son temas de trato com"n y directo de tal manera que en la actualidad es imposible hablar de energía sin de$ar de tomar en cuenta a este tipo de producción energét energética; ica; las diversa diversass fuentes reno renova vable bless y natur naturale aless con con las las que que
cuenta el planeta hacen que las posibilidades de producir energía sean muchas; en evidencia de lo antes dicho se puede acotar el amplio en incremental desarrollo que en diversos países se ha visto en los "ltimos a#os en cuanto a la preocupación de construir y producir nuevas formas de producción de una energía sustentable y con beneficios tanto en conservación del medio ambiente y productividad respecta; de aquí surge la importancia de entender y conocer los diferentes tipos de energías que poseemos y las diferentes maneras en que estas pueden ser usadas. En un gran punto en el que nos centraremos la energía solar debe ser considerada una de las más importantes dentro de este campo. ya que al ser esta proveniente del sol hace que su producción se haga de una manera natural, el hecho clave de esto está en saber utili!ar de una manera adecuada esta energía, para lo que es indispensable conocer los diferentes tipos de elementos o dispositivos capaces de convertir esta energía en otra que sea de nuestro provecho. La aplicación consecuente de paneles fotovoltaicos a diferentes sistemas de producción de energía hace que la sustentabilidad y rentabilidad en la producción de energía eléctrica tenga un beneficio increíblemente alto visto desde diferentes puntos. El conocimiento y análisis de los diferentes componentes de estos tipos de sistemas de generación ofrece una oportunidad muy grande en diferentes ámbitos como el laboral, social y económico no solo personal, sino que también social. Es importante
siempre
estar
actuali!ados
en
el conocimiento de
los avances
tecnológicos y las diversas utilidades que nos pueden brindar, recordando siempre que algo que prote$a o busque proteger a la naturale!a será siempre algo importante e indispensable en el desarrollo de cada persona y cada ser.
OBJETIVOS GENERAL Dar a conocer que son los paneles fotovoltaicos ESPECIFICO Dar a conocer las partes de los paneles fotovoltaicos.
MARCO TEORICO 1. ENERGIA RENOVABLE Las energías renovables son las que provienen de fuentes que utili!an recursos que están presentes de forma natural en el medio y que son considerables como inagotables o se pueden renovar%
El viento &energía eólica'
Los mares y océanos &energía mareomotri!'
(íos &energía hidráulica'
)ateriales orgánicos &biomasa'
El sol &energía solar'
*l calor de la tierra &energía geotérmica'
2. I!E"A #O!OVOL!AI$O El sol es una fuente de energía limpia, inagotable y gratuita. La +ransformación de energía solar en energía térmica o eléctrica puede reali!arse en el propio lugar de consumo, sin tener que transportarse ni depender de otras infraestructuras. La energía del sol es un recurso de uso universal; por lo tanto, no se debe pagar por utili!ar esta energía. in embargo, es importante recordar que para reali!ar la transformación de energía solar en energía eléctrica se necesita de un sistema fotovoltaico apropiado. La utili!ación de energía solar con tecnología fotovoltaica, convierte la energía solar en energía eléctrica con celdas fotoeléctricas, hechas principalmente de silicio que reacciona con la lu!. &-*E(, /00/' La energía solar térmica es una de las aplicaciones prácticas con más futuro dentro del marco urbano para reducir la emisión de gases contaminantes y disminuir la dependencia de los combustibles fósiles. Los materiales, el dise#o y la instalación son los costos de un sistema solar , ya que no requiere ning"n combustible para su funcionamiento y los costos de mantenimiento son muy ba$os, a diferencia de los sistemas convencionales de calentamiento.
E12E)3 4)5LE 6E 27 4+E)3 -+8L+34* &-*E( -. d., /00/'
2.1.
ELE"EN!O DE %N I!E"A #O!OVOL!AI$O
EL &ANEL #O!OVOL!AI$O'
2n panel solar está constituido por varias células iguales conectadas eléctricamente entre si, en serie y9o en paralelo, de forma que la tensión y corriente
suministrada
por
el
panel
se
incrementa
hasta
a$ustarse
al valor deseado. La mayor parte de los paneles solares se construyen asociando primero células en serie hasta conseguir el nivel de tensión deseado, y luego asociando en paralelo varias asociaciones serie de células para alcan!ar el nivel de corriente deseado. 3demás, el panel cuenta con otros elementos a parte de las células solares, que hacen posible la adecuada protección del con$unto frene a los agentes eternos; asegurando una rigide! suficiente, posibilitando la su$eción a las estructuras que lo soportan y permitiendo la coneión eléctrica.
E7E(:43 L3( -+8L+34*3 2nos de los principales avances en esta generación de energía ha sido el aumento en la capacidad de producciones de este recurso. 2na importante venta$a de la tecnología fotovoltaica está en la larga vida "til de la que dispones &mínimo
/0
a#os
dependiendo
del
fabricante'.
e
forman
de células fotovoltaicas que generan energía a partir del flu$o del sol. 3l con$unto de estas células
se las
conocen
como paneles
fotovoltaicos
que
consecuentemente están formados por diferentes módulos. Las principales venta$as de los paneles fotovoltaicos están anunciadas a continuación%
Estos sistemas no producen vibraciones, no emiten ruidos y no hay emisión de contaminantes durante su traba$o.
:racias a esto se pueden instalar en casi cualquier lugar. El principal componente de las celdas es el silicio cristalino que es un elemento que se encuentra en casi cualquier lugar del planeta de aquí su
gran potencia para ser usado. Los elementos de la construcción de los sistemas fotovoltaicos cumplen cada uno diversas funciones específicas como en el caso de los controladores que son usados para anulas las cargas en eceso en caso de que eista aislamiento en tiempos nublados; por otro lado, los inversores que se usan para la cambiar la corriente de la energía generada y finalmente entre otros las baterías que son hechas para almacenar la energía generada que luego será consumida.
Fig1: PANELES FOTOVOLTAICOS
LA BA!ER(A
En las instalaciones fotovoltaicas lo más habitual es utili!ar un con$unto de baterías asociadas en serie o paralelo para almacenar la energía eléctrica generada durante las horas de radiación, para su utili!ación posterior en los momentos de ba$a o nula insolación.
EL REG%LADOR #O!OVOL!AI$O'
5ara un funcionamiento satisfactorio de la instalación en la unión de los paneles solares con la batería ha de instalarse un sistema de regulación de carga. Este sistema es siempre necesario, salvo en el caso de los paneles auto regulados. El regulador tiene como función fundamental impedir que la batería contin"e recibiendo energía del colector solar una ve! que ha alcan!ado su carga máima. tra función del regulador es la prevención de la sobre descarga, con el fin de evitar que se agote en eceso la carga de la batería. 3lgunos reguladores incorporan una alarma sonora o luminosa previa a la desconeión para que el usuario pueda tomar medidas adecuadas, como reducción del consumo, u otras.
EL INVEROR #O!OVOL!AI$O'
Los convertidores e inversores son elementos cuya finalidad es adaptar las características de la corriente generada a la demanda total o parcial para las aplicaciones. En determinadas aplicaciones que traba$an en corriente continua, no es posible hacer coincidir las tensiones proporcionadas por el acumulador con la solicitada por todos los elementos de consumo. En estos casos la me$or solución es un convertidor de tensión continua. 2n inversor viene caracteri!ado principalmente por la tensión de entrada, que se debe adaptar a la del generador, la potencia máima que puede proporcionar y la eficiencia.
2.2.
!I&O DE I!E"A #O!OVOL!AI$O
2.2.A. iste)as aut*no)os o Re)otos Los sistemas autónomos son el mercado que estimuló la producción industrial de módulos -otovoltaicos y dio credibilidad a la energía, al demostrar que pese a su costo, son la opción más económica en algunas aplicaciones terrestres. La energía generada a partir de la conversión fotovoltaica se utili!a para cubrir peque#os consumos eléctricos en el mismo lugar donde se produce la demanda. Es el caso de aplicaciones como la electrificación de% viviendas ale$adas de la red eléctrica convencional, básicamente electrificación rural; servicios y alumbrado p"blico% iluminación p"blica mediante farolas autónomas de parques,
calles, monumentos, paradas de autobuses, refugios de monta#a, alumbrado de vallas publicitarias, etc. 5or su parte, en las instalaciones repetidoras, su ubicación generalmente en !onas de difícil acceso obligaban a frecuentes visitas para hacer el cambio de acumuladores y la vida media de éstos se veía limitada al traba$ar con ciclos de descarga muy acentuados .
2.2.2 iste)as conectados a la red
En cuanto a las instalaciones conectadas a la red e pueden encontrar dos casos% centrales fotovoltaicas, &en las que la energía eléctrica generada se entrega directamente a la red eléctrica, como en otra central convencional de generación eléctrica' y sistemas fotovoltaicos en edificios o industrias, conectados a la red eléctrica, en los que una parte de la energía generada se invierte en el mismo autoconsumo del edificio, mientras que la energía ecedente se entrega a la red eléctrica. +ambién es posible entregar toda la energía a la red; el usuario recibirá entonces la energía eléctrica de la red, de la misma manera que cualquier otro abonado al suministro.
2.2.2.1. !ipos de siste)as conectados a la red A.
Generadores dispersos . on generadores de ba$a capacidad &< <0=>' instalados en inmuebles residenciales , comerciales o institucionale
B.
Estaciones $entrales.+ on plantas de gran capacidad &de hasta varios )>' peradas por la compa#ía suministradora. La interconeión con la red siempre es trifásica debido al rango de potencia .
C.
Estaciones de apo,o a la red . on similares a una estación central, su ob$etivo es proporcionar alivio térmico a subestaciones y o líneas de distribución que se encuentren cerca del límite de su capacidad
2.-. VEN!AA
La energía solar presenta varias venta$as, entre las cuales se pueden destacar las siguientes%
7o consume combustible, pues obtiene su energía del ol, lo cual significa que, económicamente, en el largo pla!o estos sistemas son más viables y estables.
Los sistemas que hoy llegan a cortos tiempos de amorti!ación &?@ a#os' son los sistemas térmicos de ba$as temperaturas.
4mpacto ambiental prácticamente nulo
Es un recurso inagotable.
El generar energía térmica sin que eista un proceso de combustión, desde el punto de vista medioambiental, es un procedimiento muy favorable por ser limpio y no producir contaminación.
Los sistemas fotovoltaicos no producen ning"n sonido molesto cuando operan debido a que no poseen partes y movimientos mecánicos por lo que no ocasionan ning"n tipo de contaminación sonora.
Los sistemas tienen una vida "til larga &más de /0 a#os'.
El mantenimiento de los sistemas fotovoltaicos es sencillo y tiene costos muy ba$os.
La instalación de los sistemas fotovoltaicos individuales es simple, rápida y sólo requiere de herramientas y equipos de medición básicos.
2./.
DEVEN!AA
*omo toda fuente de energía, la solar tiene sus desventa$as también%
Las cantidades de potencia y energía que se pueden obtener de un sistema fotovoltaico están limitadas por la capacidad de generación y almacenamiento de los equipos instalados, especialmente de los módulos y la batería respectivamente, y por la disponibilidad del recurso solar.
Limitaciones presupuestarias en cuanto a la capacidad que se puede instalar.
El tiempo de instalación de una planta eléctrica de combustible es menor que el de un sistema fotovoltaico.
Los sistemas fotovoltaicos no producen humo; sin embargo, durante el proceso de carga las baterías liberan al ambiente hidrógeno en cantidades moderadas.
El derrame de la solución de ácido sulf"rico de las baterías representa un peligro para la piel de las personas y para el suelo
La disponibilidad de energía es variable y depende de las condiciones atmosféricas.
-. LA INVERI0N EN ENERG(A OLAR #O!OVOL!AI$A
Rentale 2na inversión que pone en valor un espacio no productivo, como la cubierta de su nave o un terreno que no rinde. frece una rentabilidad de entre el <0A y el
eura
2na inversión que genera ingresos recurrentes, previsibles y garanti!ados por la ley sin ning"n esfuer!o de gestión por su parte.
encilla
2na inversión que no necesita apenas mantenimiento, sin emisiones ni consumos, que funcionará en silencio durante más de /B a#os.
ostenile
*ada C>h producido con la instalación evita la generación del mismo C>h con centrales contaminantes. 7o se generan emisiones de */, 7o, o.
/. A&LI$A$IONE +radicionalmente este tipo de energía se utili!aba para el suministro de energía eléctrica en lugares donde no era rentable la instalación de líneas eléctricas. *on el tiempo su uso se ha ido diversificando hasta el punto que actualmente resultan de gran interés las instalaciones solares en coneión con la red eléctrica. La energía fotovoltaica tiene muchísimas aplicaciones, en sectores como las telecomunicaciones, automoción, náuticos, parquímetros. +ambién podemos encontrar instalaciones fotovoltaicas en lugares como carreteras, ferrocarriles, plataformas petrolíferas o incluso en puentes, gaseoductos y oleoductos. +iene tantas aplicaciones como pueda tener la electricidad. La "nica limitación eistente es el coste del equipo o el tama#o del campo de paneles. 3lgunos usos% Electrificación de viviendas rurales uministro de agua a poblaciones Dombeo de agua 9 riegos 7aves ganaderas 5astores eléctricos +elecomunicaciones% repetidores de se#al, telefonía móvil y rural +ratamiento de aguas% desalini!ación, cloración e#ali!aciones &marítima, ferroviaria, terrestre y aérea' y alumbrado p"blico *oneión a la red 5rotección catódica istemas de telecontrol vía satélite, detección de incendios
3. I"&A$!O "EDIOA"BIEN!AL La energía solar fotovoltaica es, al igual que el resto de energías renovables, inagotable, limpia, respetuosa con el medio ambiente y sentando las bases de un autoabastecimiento. 3l igual que el resto de las energías limpias, contribuye a la
reducción de emisión de gases de efecto invernadero y especialmente de */, ayudando a cumplir los compromisos adquiridos por el 5rotocolo de =ioto y a proteger nuestro planeta del cambio climático.
Venta4as "EDIO A"BIEN!ALE
3l no producirse ning"n tipo de combustión, no se generan contaminantes atmosféricos en el punto de utili!ación, ni se producen efectos como la lluvia
ácida, efecto invernadero por */, etc. El ilicio, elemento base para la fabricación de las células fotovoltaicas, es muy
abundante, no siendo necesario eplotar yacimientos de forma intensiva. 3l ser una energía fundamentalmente de ámbito local, evita pistas, cables, postes, no se requieren grandes tendidos eléctricos, y su impacto visual es reducido.
+ampoco
tiene
unos
requerimientos
de suelo necesario
ecesivamente grandes &p puede ocupar entre <0 y
relevante de otros tipos de recursos &agua, viento'. Es inagotable.
O$IO+E$ON0"I$A
u instalación es simple (equiere poco mantenimiento +ienen una vida larga &los paneles solares duran aproimadamente ?0 a#os' (esiste condiciones climáticas etremas% grani!o, viento, temperatura,
humedad. 7o eiste una dependencia de los países productores de combustibles. 4nstalación en !onas rurales desarrollo tecnologías propias. e utili!a en lugar de ba$o consumo y en casas ubicadas en para$es rurales
donde no llega la red eléctrica general 8enta de ecedentes de electricidad a una compa#ía eléctrica. +olera aumentar la potencia mediante la incorporación de nuevos módulos fotovoltaicos.
Inconvenientes 4mpacto en el proceso de fabricación de las placas% Etracción del ilicio, fabricación de las células
Eplotaciones conectadas a red% 7ecesidad de grandes etensiones de terreno 4mpacto visual
Barreras para su desarrollo 6e carácter administrativo y legislativo% -alta de normativa sobre la coneión a la red. 6e carácter inversor% 4nversiones iniciales elevadas. 6e carácter tecnológico% 7ecesidad de nuevos desarrollos tecnológicos 6e carácter social% -alta de información
CONCLUSIONES La producción de energía fotovoltaica se reali!a de manera limpia, directa y elegante por ende esta tiende a proyectarse como una de las me$ores alternativas a nivel mundial para obtener energía eléctrica. abiendo que la generación de energía fotovoltaica trae consigo un sinn"mero de venta$as creemos que todos los países deberían implementar este nuevo sistema ya que gracias a ello se contribuye con la naturale!a y este es además muy rentable en cuanto a lo económico. 3demás cuando utili!amos energías renovables evitamos contaminar el medio ambiente debido a que para generar este tipo de energías no es necesaria la utili!ación de hidrocarburos y por consiguiente contribuimos en gran manera con el ahorro de los recursos no renovables. El aprovechamiento de las energías renovables posibilita el ahorro de combustibles convencionales e impacta favorablemente sobre el medio ambiente. 3simismo, la naturale!a dispersa de las energías renovables brinda una aceptable oportunidad para la generación eléctrica de forma distribuida. Las energías renovables ofrecen importantes oportunidades para aplicaciones en entornos donde la energía convencional no llega, o llega solo de manera parcial. La falta de energía en comunidades constituye una situación crítica, ya que suele estar asociada con la ausencia de telecomunicaciones, educación, servicios de salud, y frecuentemente, agua potable.
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-ernánde! algado. :2J3 *)5LE+3 6E L3 E7E(:J3 L3( -+8L+34*3 K +E()EL*+(4*3. Favier )artín Fiméne!.sistemas solares fotovoltaicos. 3#o /00I. Labouret y )ichel 8illo! E7E(:J3 L3( 3nne -+8L+34*3. )3723L 5(M*+4* 3#o /00I. +erry :alloGay. L3 *33 L3(. :uía de dise#o, construcción y mantenimiento *4E)3+. -undamentos, dimensionado y aplicaciones de la energía solar fotovoltaica. &
