I. INTRODUCCIÓN Muchas personas están cada vez más preocupadas por los crecientes cambios que experimenta el medio ambiente, que por cierto son negativos y cada vez más irreversibles. El ser humano se ve en la necesidad de realizar actividades que generen una menor contaminación ambiental, utilizando otros recursos disponibles que sean renovables; por ejemplo, la energa solar.
II. JUSTIFICACIÓN Este proyecto se lleva cabo debido a que existe una opción de generar energa limpia a trav!s de paneles solares, los mismos que contribuyen a reducir el calentamiento global ya que la energa solar es una energa renovable. "a importancia de este proyecto se basa en que nos ayuda a entender las ventajas de la energa solar y sus implicaciones con respecto a lo social y económ económico ico.. #odo esto esto tiene tiene la intenc intención ión de demost demostrar rar que que no se necesi necesita ta deteriorar la naturaleza para obtener energa, sino por el contrario, debemos tener proyectos que aprovechen los recursos renovables de la naturaleza.
III. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA $urante los %ltimos veinte a&os, el mundo viene a'rontando un exponencial crec crecimi imien ento to de dema demand nda a ener energ! g!ti tica ca debi debido do al aume aument nto o de la pobl poblac ació ión n humana. "os pases que consumen la mayor parte de energa el!ctrica utilizada en el mundo son( Estados )nidos, *hina, +ndia, apón, -lemania, rancia, /usia, +talia, *orea del 0ur, entre otros. 0in embargo, existe una manera de generar energa el!ctrica a partir de una 'uente renovable, la energa solar; de esta manera se podra satis'acer la 'alta de energa el!ctrica el!ctrica en las zonas rurales rurales de nuestro nuestro pas y de cualquier cualquier parte del mundo.
IV. OBJETIVO GENERAL 1enerar energa el!ctrica aprovechando la energa solar a trav!s de la utilización paneles solares.
V. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
-provechar la energa solar 'otovoltaica para la producción de paneles
solares. 2acer uso de energas renovables para la generación de nuevas
energas. $ar a conocer las ventajas de la energa solar para el medio ambiente.
VI. PLANTEAMIENTO DE LA HIPOTESIS $ado que en el mundo y principalmente en nuestro pas existe una gran demanda energ!tica en los sectores rurales; es probable que con el uso de paneles solares para la generación de energa el!ctrica, se lleve la electricidad a los pueblos más alejados del 3er%, satis'aciendo dicha demanda.
VII. PROPUESTA 3roducir energa totalmente limpia, ya que los paneles solares no necesitan combustión, no necesitan de procesos qumicos, es decir, no emiten ning%n tipo de sustancias contaminantes a la atmós'era y no contribuyen al cambio climático y al e'ecto invernadero .0e trata de una energa renovable e inagotable. "a energa del sol no corre el riesgo de desaparecer, por tanto, no hay que preocuparse de que se agote, al menos en muchos millones de a&os. 3ara trans'ormar la energa del sol en energa que podamos aplicar a nuestra vida diaria, necesitaremos una c!lula 'otoel!ctrica, y que es un dispositivo electrónico que permite trans'ormar la energa luminosa en
energa el!ctrica, mediante el aprovechamiento de un proceso llamado e'ecto 'otoel!ctrico. El proceso es que la luz, que llega en 'orma de 'otones, impacta sobre una super'icie construida principalmente por silicio 4los paneles solares5 y que emite electrones que 6al ser capturados6 producen una corriente el!ctrica.
VIII. MARCO TEÓRICO El presente trabajo se centra en la generación de la electricidad a partir de paneles solares, para ello resulta 'undamenta de'inir los t!rminos que se presentan a continuación(
a) Energía ren!a"#e "as energas renovables son aquellas que se producen de 'orma natural, cuyo aprovechamiento no agota la 'uente de la que se obtiene, es decir, son inagotables y por eso su uso no reduce los recursos existentes de las mismas. "as energas renovables más importantes son( energa 'otovoltaica, energa eólica, energa hidráulica y la biomasa.
") Pane# $#ar )n panel solar es un dispositivo que aprovecha la energa de la radiación solar para generar electricidad mediante energa solar 'otovoltaica. Está 'ormado por un conjunto de placas de 0ilicio, el segundo material más abundante de la #ierra despu!s del 7xgeno. (Ver anexo 1)
%) Energía S#ar F&!#&a'%a Es una 'uente de energa que produce electricidad de origen renovable, obtenida directamente a partir de la radiación solar mediante un dispositivo semiconductor denominado c!lula 'otovoltaica, o bien mediante una deposición de metales sobre un sustrato denominada c!lula solar de pelcula 'ina. (Ver anexo 2)
() A%*#a(r
Es un dispositivo encargado principalmente de la batera, permite la entrada de corriente el!ctrica necesaria, seg%n la energa que van produciendo en las placas solares y la que se va consumiendo. (Ver anexo 3)
e) Ba&ería$ "a 'unción prioritaria de las bateras en un sistema de generación 'otovoltaico es la de acumular la energa que se produce durante las horas de luminosidad para poder ser utilizada en la noche o durante periodos prolongados de mal tiempo. 7tra importante 'unción de las bateras es la de proveer una intensidad de corriente superior a la que el dispositivo 'otovoltaico puede entregar. #al es el caso de un motor, que en el momento del arranque puede demandar una corriente de 8 a 9 veces su corriente nominal durante unos pocos segundos. (Ver anexo 4)
+) In!er$r )n inversor 'otovoltaico es un convertidor que trans'orma la energa de corriente continua procedente del generador 'otovoltaico en corriente alterna. (Ver anexo 5)
I,. ESTADO DE ARTE )n equipo de cient'icos liderado por la )niversidad de 3rinceton ha logrado un aumento de nada menos que un 8: por ciento en la generación de electricidad a partir de 'lexibles c!lulas solares plásticas, simplemente texturizar la super'icie para imitar las arrugas de una hoja tpica. "a biomim!tica en'oque ha dado lugar a una solución de bajo costo y elegante para polmeros de c!lulas solares, que son relativamente baratos de 'abricar, pero no empacar el golpe e'iciencia de las c!lulas solares de silicio tpicos. En *olombia se implementará un programa piloto para dotar de calentadores solares a próximas viviendas de inter!s prioritario a construir en ogotá. "a secretaria $istrital de -mbiente de la ciudad de ogotá, 0usana Muhamad, anunció que las secretarias de ambiente y habitabilidad están trabajando en un proyecto para dotar de energa solar a un conjunto de viviendas de inter!s
prioritario que se proyectan construir en el denominado centro ampliado de la ciudad. "a tecnologa a usarse, seg%n la in'ormación 'acilitada, sera la de los calentadores solares. Estos captan la luz solar para trans'ormarla en calor con el que calentar agua para uso sanitario. $e esta 'orma se evita la quema de combustibles para el mismo 'in, lo que trae aparejado un ahorro de dinero y de contaminantes. -demás, en *olombia, desarrollan un prototipo de deshidratador con energa solar para el secado de productos agrcolas. +nvestigadores de la ciudad de 3ereira en *olombia, han desarrollado un prototipo para la deshidratación de productos agrcolas como el ca'!, el plátano, la guadua, plantas aromáticas y otros. El objetivo de este programa denominado <2elios= es aprovechar la inocua, económica y limpia energa solar para la deshidratación de productos agrcolas, con la idea que de que en el 'uturo se puedan remplazar los actuales sistemas empleados para tal 'in. Estos sistemas utilizados actualmente utilizan colectores que contienen tubos 'luorescentes los cuales con el tiempo liberan sustancias tóxicas, como el plomo, altamente perjudiciales para el medio ambiente y la salud humana.
,. DEFICIENCIA DEL ESTADO DEL ARTE -unque existen distintos tipos de aplicaciones, las di'erentes tecnologas solares pueden dividirse en dos grupos, 'otovoltaicas y de concentración, atendiendo al principio 'sico que aplican. >. Te%n#gía S#ar F&!#&a'%a El e'ecto 'otovoltaico 'ue descubierto por el 'sico 'ranc!s Edmound ecquerel en >?@A al observar que ciertos materiales producan cantidades peque&as de corriente el!ctrica cuando se exponan a la luz. Media d!cada despu!s Billoughby 0mith descubrió el e'ecto 'otovoltaico en sólidos y B. 1. -dams y /.E. $ay produjeron la primera c!lula 'otovoltaica de selenio. 0in embargo no es hasta el principio del siglo CC cuando el 'enómeno es
explicado por Einstein, basando su concepto de 'otoelectricidad en los trabajos previos sobre cuantos de energa 'ormulada por Max 3lancD. En la actualidad, la energa 'otovoltaica se utiliza de 'orma aislada para generar peque&as cantidades de electricidad en zonas alejadas de la red de transporte, o directamente como elementos de generación de energa el!ctrica inyectada a red. $ependiendo del tipo de aplicación, se utilizan distintos materiales como el silicio amor'o o monocristalino, el teluro de cadmio o *+10, y se sigue investigando en materiales y con'iguraciones que aumenten el rendimiento de la c!lula. $esde el punto de vista de la producción, además de las c!lulas de silicio, los
componentes
'undamentales
de una
planta 'otovoltaica
suelen
considerar(
a) In!er$re$- *onvierten la corriente continua proveniente de los módulos 'otovoltaicos, en corriente alterna. ") Tran$+r*a(re$- Elevan el voltaje de la corriente alterna proveniente de los inversores, al adecuado para su conexión a una subestación de distribución.
%) Pr&e%%'ne$ a/are##a0e e#1%&r'%- ecesario para llevar la alimentación a cada uno de los elementos de la planta y para entregar la energa producida a la red. El rendimiento de la instalación dependerá de los rendimientos de cada uno de sus componentes as como de su correcto acoplamiento el!ctrico.
2. Te%n#gía$ S#are$ (e Cn%en&ra%'3n. "os dispositivos de concentración solar están 'ormados por lentes o elementos re'lectantes de gran área para colimar la radiación solar sobre un receptor. Esto permite obtener rendimientos t!rmicos elevados en una región del espacio y poder trans'ormar esta energa en trabajo. $esde la !poca antigua di'erentes culturas conocan la 'orma de concentrar la luz del sol sobre super'icies re'lectantes curvas de metal pulimentado para quemar objetos. $urante los siglos CF++ y CF+++ se intentaron dise&ar espejos de mayor área para conseguir temperaturas más altas en el 'oco de la super'icie curva. - principios del siglo CC el ingeniero estadounidense ranD 0human desarrolló el primer motor solar práctico. Entre >AGH y >A:H se sustituyen los
combustibles 'ósiles basados en el carbón por los derivados del petróleo y el gas natural. En esta !poca se avanza de 'orma esporádica en la mejoras de los elementos existentes. -parecen estudios y se construyen proyectos prototipos que analizan sistemas de seguimiento con grupos de helióstatos inclinados, con receptor o caldera central. - esta !poca corresponden los proyectos desarrollados entre >A9I y >A9A en 1enoa 4+talia5. En la actualidad existen 8 tecnologas viables de concentración que comparten el mismo nicho de mercado que la 'otovoltaica y las plantas de generación de electricidad de gas y carbón.
a) P#an&a$ (e Trre Re%e/&r Cen&ra#- *ompuestas por un campo de helióstatos de 'orma circular con movimiento continuo. El campo concentra la radiación solar en un receptor situado en lo alto de una torre, que act%a como caldera. "a recirculación de un 'luido caloportador que absorbe la radiación, permite generar vapor que es inyectado a una turbina para generar electricidad.
") P#an&a$ (e C#e%&re$ C'#'n(r Para"3#'%$ 4CCP)- *ompuestas por varios metros de espejos con 'orma parabólica que consiguen concentrar la radiación solar en su 'oco. En este lugar se suele situar un tubo por el que circula un 'luido t!rmicamente e'iciente que absorbe la radiación colimada. #picamente suele ser aceite sint!tico en que alcanza temperaturas cercanas a los 8HHJ *. ombeando el 'luido a tanques intercambiadores se consigue energa su'iciente para mover una turbina.
%) P#an&a$ (e Re+#e%&re$ L'nea#e$ (e Fre$ne# 4LFR)- El dise&o considera un sistema de 'oco en lnea similar a los concentradores **3, donde la radiación solar se concentra en un captador lineal invertido, elevado mediante una serie de re'lectores casi planos. *on las ventajas de bajos costes estructurales de apoyo, juntas de 'luido 'ijas, receptor separado del sistema re'lector, y largas longitudes de 'oco que permiten el uso de cristal convencional, los colectores "/ han atrado una creciente atención. 0in embargo, este rendimiento
in'erior se compensa por los bajos costes de inversión y de operación y mantenimiento.
() P#an&a$ (e D'$%$ S&'r#'ng- ormados por peque&as unidades que componen una super'icie en 'orma de disco que se mueve en dos ejes respecto al sol. El disco concentra la luz sobre un receptor situado en su 'oco en donde se alcanzan temperaturas cercanas a :IH J *. /ecirculando un 'luido se realiza una trans'erencia t!rmica que se utiliza para generar electricidad en microturbinas o motores 0tirling colocados en el receptor.
,I. RECOMENDACIÓN 3ara preservar nuestro medio ambiente se debe tratar de usar energa limpia, como lo es la energa solar que como hemos visto es muy 'ácil y sustentable su aprovechamiento, as no solo 'avorecen al cuidado del medio ambiente, sino tambi!n al ahorro económico en los hogares.
,II. CONCLUSIONES "os paneles solares son una manera de producir energa netamente limpia, asimismo son uno de los m!todos más 'avorables para el medio ambiente por el hecho de que no necesitan procesos qumicos, ni de combustión; no emiten ning%n tipo de contaminantes a la atmós'era. )na de las ventajas que tiene esta tecnologa es, que se puede 'abricar de diversos tama&os ya sea para una casa o para grandes plantas industriales. 3or otra parte, los paneles solares permitirán el acceso a la electricidad en las zonas menos 'avorecidas donde ni siquiera llega el tendido el!ctrico. $e esta manera, podemos suministrar electricidad a casas de campo, re'ugios de monta&a, bombeos de agua, instalaciones ganaderas, sistemas de iluminación y sistemas de comunicaciones. )tilizando paneles solares se reducira el consumo de combustibles 'ósiles y energa nuclear que son 'uertes contaminantes y tardan a&os en desaparecer.
,III. ANE,OS
Anexo 1.
3aneles
solares
Anexo 2.
Energa solar 'otovoltaica
Anexo 3.
-cumulador
Anexo 4.
ateras
Anexo 5.
+nversor
,IV.
BIBLIOGRAFÍA GH>I
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