BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE INGENIERÍA COLEGIO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL. DHTIC PROFESOR: JUAN CARLOS CARMONA RENDÓN
Energía Solar Fotovoltaica En Zonas Rurales de México. Griselda Hernández Téllez 25/03/2015
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA. (RESUMEN) El término fotovoltaico se comenzó a usar en Reino Unido en el año 1849. Proviene del griego que significa "luz", y de voltaico, que proviene del ámbito de la electricidad, en honor al físico italiano Alejandro Volta. El efecto fotovoltaico fue reconocido por primera vez unos diez años antes, en 1839, por el físico francés Alexandre-Edmond Becquerel, pero la primera célula solar no se fabricó hasta 1883. Su creador fue Charles Fritts, quien recubrió una muestra de selenio semiconductor con pan de oro para formar la unión. Este primitivo dispositivo presentaba una eficiencia menor del 1%, pero demostró de forma práctica que, efectivamente, producir electricidad con luz era posible. Los estudios realizados en el siglo XIX por Michael Faraday, James Clerk Maxwell, Nikola Tesla y Heinrich Hertz sobre inducción electromagnética, fuerzas eléctricas y ondas electromagnéticas, y sobre todo los de Albert Einstein en 1905, proporcionaron la base teórica al efecto fotoeléctrico, que es el fundamento de la conversión de energía solar a electricidad. En entornos aislados, donde se requiere poca potencia eléctrica y el acceso a la red es difícil, las placas fotovoltaicas se emplean como alternativa económicamente viable desde hace décadas. Para comprender la importancia de esta posibilidad, conviene tener en cuenta que aproximadamente una cuarta parte de la población mundial todavía no tiene acceso a la energía eléctrica. En los países en desarrollo, muchos pueblos se encuentran situados en áreas remotas, a varios kilómetros de la red eléctrica más próxima. Debido a ello, se está incorporando la energía fotovoltaica de forma creciente para proporcionar suministro eléctrico a viviendas o instalaciones médicas en áreas rurales.
1
ÍNDICE. Resumen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1. ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 1.1 ¿CÓMO SE GENERA LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA? . . . . . 5 1.2 PANELES SOLARES FOTOVOLTAICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 2. ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA EN ZONAS RURALES. . . . . . . . . . . . 7 2.1 BENEFICIOS DEL USO DE ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA. . . . .8 Conclusión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Bibliografía. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2
LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA Y EL ABASTECIMIENTO EN ZONAS RURALES. (INTRODUCCIÓN.) El trabajo a presentar dará a conocer, en un panorama amplio, lo que es la energía solar fotovoltaica, y la gran utilidad que proporciona para abastecer a zonas rurales, donde el suministro de energía eléctrica es complicado, por: las distancias a recorrer entre comunidades son extensas, la infraestructura es escasa, la dispersión de la población es alta, los terrenos son de difícil acceso, los costos de infraestructura eléctrica son crecientes, el bajo consumo y la poca capacidad de pago del consumidor en estas zonas, estos son grandes obstáculos a superar, pero con la ayuda de esta energía y sus elementos, se puede lograr un mejor suministro de energía en más comunidades rurales. Para comenzar, las energías renovables son las fuentes de energía alternativas más amigables para el medio ambiente. Se encuentran en la naturaleza en una cantidad ilimitada, y una vez consumidas, se pueden regenerar de manera natural o artificial. Entre los diferentes tipos de energías renovables encontramos a la energía solar. Este tipo de energía la proporciona el sol en forma de radiación electromagnética (luz, calor y rayos ultravioleta). El aprovechamiento de los rayos solares es trabajo de lo que se conoce como energía solar térmica y solar fotovoltaica. La energía solar fotovoltaica se define como la transformación directa de la radiación solar en electricidad, que se basa en la captación de energía solar. Esta transformación se produce en unos dispositivos denominados paneles solares fotovoltaicos. Los paneles solares son módulos que usan la energía que proviene de la radiación solar, hay de varios tipos, como los paneles solares fotovoltaicos que producen electricidad, que son los que vamos a tratar en este documento. En éstos, la radiación solar excita los electrones de un dispositivo semiconductor generando pequeña diferencia de potencial. Así es como, con estos dispositivos, se pretende ayudar a las zonas alejadas y de bajos recursos, 3
proveerse de electricidad, teniendo en cuenta que con estos elemento se facilitará dicho objetivo.
1. ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA. La energía solar, eólica, hidráulica, geotérmica y la biomasa, son consideradas fuentes de energía del futuro, ya que, a diferencia del petróleo, el carbón, el gas o el uranio, son prácticamente inagotables y amigables con el medio ambiente. La cantidad disponible a nivel mundial de energías renovables es suficiente para cubrir las necesidades energéticas de la Tierra. En tan sólo una hora, el Sol transmite más energía a la Tierra que la que es consumida en un año. Esta es la razón por la que la energía solar será uno de los principales pilares para la producción de energía en el futuro. De igual manera, tenemos a la energía solar que produce calor (energía solar térmica), el Sol será también utilizado para generar energía eléctrica, lo que también es conocido como energía solar fotovoltaica. Aunque el efecto fotovoltaico era conocido desde el siglo XIX, fue en la década de los 50, en plena
carrera
fotovoltaicos
espacial, comenzaron
cuando a
los
paneles
experimentar
un
importante desarrollo. Inicialmente utilizados para suministrar electricidad a satélites geoestacionarios de comunicaciones, hoy en día constituyen una tecnología de generación eléctrica renovable. La energía solar fotovoltaica es aquella que se obtiene a través de la transformación directa
de la energía del sol en energía eléctrica. En otras 4
palabras, es la transformación directa de la radiación solar en electricidad. Esta transformación
se
produce
en
unos
dispositivos
denominados
paneles
fotovoltaicos.
1.1 ¿CÓMO SE GENERA LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA? Este proceso comienza con unas placas, las cuales están formadas por módulos y éstos a su vez por células fotovoltaicas. Las células, están formadas por una o varias láminas de material semiconductor y recubiertas de un vidrio
transparente
que
deja
pasar
la
radiación solar y minimiza las pérdidas del calor. Las células solares fotovoltaicas convencionales se fabrican de silicio. Las que están fabricadas con éste material tienen una eficiencia buena, con unos rendimientos del 14 al 17%, aunque este material tiene un costo alto, debido a la disponibilidad del material requerido. Por este caso, se empezaron a utilizar otros materiales más baratos, denominándolas “de segunda generación”, aunque su rendimiento, del 10 al 12%, es menor. El proceso del almacenamiento de la energía solar, es sencillo, la luz del sol que está compuesta por fotones incide en las células fotovoltaicas de la placa, para crear un campo de electricidad entre las capas. Así se genera un circuito eléctrico. Cuanto más intensa sea la luz, mayor será el flujo de electricidad.
5
Las
células
transforman
la
fotoeléctricas
energía
solar
en
electricidad en forma de corriente continua; y suele transformarse a corriente alterna para poder utilizar los equipos
electrónicos
que
solemos
tener en los hogares. El dispositivo que se encarga de ésta transformación se denomina inversor. Éste transforma la corriente continua en corriente alterna con las mismas características que la red eléctrica, controlando la uniformidad y calidad de la señal. Finalmente, esta corriente alterna generada, pasa por un contador, que la cuantifica, y de ahí, es inyectada a la red general.
1.2 PANELES SOLARES FOTOVOLTAICOS. Los paneles solares son sin duda uno de los mejores inventos modernos, además de ser, probablemente, el que más contribuye a la ecología. Los paneles solares son módulos que usan la energía que proviene de la radiación solar. Los
paneles
solares
fotovoltaicos
están
compuestos de celdas que transforman la luz en electricidad. Dichas celdas aprovechan el efecto fotovoltaico, mediante el cual la energía luminosa produce cargas
positivas
y
negativas
en
dos
semiconductores próximos de distinto tipo, por lo que se produce un campo eléctrico con la capacidad de generar corriente.
6
Los paneles fotovoltaicos se dividen en: Cristalinas, de la siguiente manera:
Mono cristalinas: compuestas de secciones de un único cristal de silicio
Poli
cristalinas:
cuando
están
formadas
por
pequeñas
partículas
cristalizadas.
Amorfas: cuando el silicio no se ha cristalizado. Su efectividad es mayor cuanto mayor son los cristales, pero también su peso, grosor y coste.
El rendimiento de las primeras puede alcanzar el 20% mientras que el de las últimas puede no llegar al 10%, sin embargo su coste y peso es muy inferior.
2. ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA EN ZONAS RURALES. Anteriormente, este tipo de energía se utilizaba para el suministro de energía eléctrica en lugares donde no era rentable la instalación de líneas eléctricas. Con el tiempo su uso se ha ido diversificando, hasta el punto que actualmente resulta de gran interés las instalaciones solares en conexión con la red eléctrica. La energía fotovoltaica tiene diversas aplicaciones, en sectores como las telecomunicaciones, automoción, náuticos, parquímetros. También podemos encontrar instalaciones fotovoltaicas en lugares como carreteras, ferrocarriles, plataformas petrolíferas o incluso en puentes, gaseoductos y oleoductos. En México hay un crecimiento gradual del mercado pero no al ritmo que está creciendo en otros lugares del mundo. Existen, y han existido en el pasado, algunos programas gubernamentales
que
han
permitido
instalar
sistemas
fotovoltaicos en zonas rurales del México. Varios gobiernos estatales han establecido programas propios para la instalación 7
de este tipo de sistemas. Desafortunadamente, estos esfuerzos aislados, o programas como el de Fideicomiso de
Riesgo
Compartido-Secretaría
de Agricultura,
Ganadería,
Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (FIRCO-SAGARPA) fomentados por instituciones externas como el Banco Mundial no han originado una política nacional que fomente el uso de los sistemas fotovoltaicos, en particular, y otras fuentes de energía en general.
2.1 BENEFICIOS DEL USO DE ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA. La producción de energía a través de fuentes renovables contribuye a desarrollar un planeta limpio y sostenible. La sociedad cada vez toma más conciencia de los beneficios tanto medioambientales como económicos que supone la generación de energía limpia. A continuación, se enlistan unas de las múltiples ventajas:
Proviene de una fuente inagotable, el sol
No contamina, no produce emisiones de CO2 u otros gases
No precisa de un suministro exterior, no consume combustible, ni necesita presencia de otros recursos como el agua o el viento
No produce ruidos
Reduce la dependencia energética de los países
La mayor producción coincide con las horas de mayor consumo
Los sistemas son sencillos y fáciles de instalar
Elevada versatilidad, los sistemas pueden instalarse en casi cualquier lugar y las instalaciones pueden ser de cualquier tamaño
Las instalaciones son fácilmente modulables, con lo que se puede aumentar o reducir la potencia instalada fácilmente según las necesidades
8
Las plantas apenas requieren mantenimiento y tienen un riesgo de avería muy bajo
Los módulos gozan de una larga vida
Los sistemas resisten condiciones climáticas extremas: granizo, viento, frío.
Es un sistema de aprovechamiento de energía idóneo para zonas donde el tendido eléctrico no llega o es dificultoso y costoso su traslado
Fomenta la creación de empleo local
Atrae inversores
Mejora su imagen al generar energía no contaminante
El coste de los componentes disminuye a medida que avanza la tecnología
Proporciona ahorros económicos.
CONCLUSIÓN. En conclusión, la energía solar fotovoltaica es de gran utilidad ya que es muy funcional, dentro de los ámbitos mencionados, principalmente en zonas rurales , así teniendo en cuenta que es una energía renovable y no contaminante, ayudando a que el medio ambiente no se dañe más de lo que ya se encuentra. Los beneficios que atrae en las zonas rurales, son diversos, un ejemplo de estos, es el uso de paneles solares fotovoltaicos para hacer funcionar el sistema de riego que se encuentren en viveros, granjas, ranchos, etc. Y de igual manera, así llegar abastecer con electricidad a viviendas que se encuentran en las zonas rurales de México. Teniendo en cuenta el bajo costo para desarrollarse en estas zonas. De esta manera, es como se pretende abastecer a zonas alejadas, para que tengan electricidad a cualquier momento y usarla en sus actividades diarias. Con ayuda de programas o empresas podemos realizar este objetivo, para que así las comunidades no estén limitadas y así hacer entrar en conciencia a los pobladores.
9
BIBLIOGRAFÍA:
Asociación de Empresas de Energía Renovables. (2010)¿Qué es la energía Solar Fotovoltaica?. Recuperado: el 09 de Abril de 2013, de: http://www.appa.es/09fotovoltaica/09que_es.php.
Sánchez, M. (2010). Energía Solar Fotovoltaica. México: LIMUSA
Colegio Oficial de Ingenieros en Telecomunicación. (2005). Energía Solar Fotovoltaica.
Recuperado:
13
de
Mayo
2009,
de:
http://www.coitaoc.org/files/estudios/energia_solar_fotovoltaica_2e5c 69a6.pdf
Asociación Nacional de Energía Solar. (2011). Energía solar. Recuperado 30 de Agosto
de
2013,
en
http://www.anes.org/anes/index.php?option=com_wrapper&Itemid=75
10
