Instituto Tecnológico de Tijuana
Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica. Ingeniería Electrónica.
Materia. Taller de Investigación
. .
Protocolo de investigación
Energías Solar Integrante Número de control 12211802
Nombre Gamez Gamez Aaron F.
Tijuana, BC, a 18 de Noviembre del 2014
Capítulo I .......................................... ............................................................... ....................................... .................. 3 1.1.- Planteamiento del problema ................................................................................................ 4 1.2.- Objetivos ................................................................................................................................ 5 1.2.1.- Generales:........................................................................................................................ 5 1.2.2.- Específicos: ..................................................................................................................... 5 1.3.- Marco contextual ................................................................................................................... 6 1.4.- Delimitación del tema ........................................................................................................... 6 1.5.- Preguntas de investigación ................................................................................................... 7 1.6.- Justificación Justificación ............................................................................................................................ 8
Capitulo II ......................................... .............................................................. ....................................... .................. 9 2.1.- Marco teórico ....................................................................................................................... 10 2.1.1.- ¿Cuáles son los costos y el ahorro que produce un sistema fotovoltaico? fotovoltaico?............... 10 2.1.2.- ¿Cómo funciona la energía solar? ................................................................................ 11 2.1.3.- Aplicaciones .................................................................................................................. 13
Capitulo III ........................................... ................................................................. .................................. ............ 15 3.1.- Métodos y desarrollos ......................................................................................................... 16 3.1.1.- Popularizar los beneficios y ampliar opciones del usuario.................. ................. ........ 16
Capitulo IV ........................................... ................................................................. .................................. ............ 18 4.1.- Resultados ............................................................................................................................ 19 4.2.- Conclusiones ........................................................................................................................ 20 4.3.- referencias ........................................................................................................................... 20
Capítulo I
1.1.- Planteamiento del problema
A lo largo de los años se ha generado energía eléctrica con combustibles fósiles las cuales son de muy alto costo y en ocasiones de muy alto riesgo, además de ser recursos finitos que, indudablemente, van a agotarse; aquí nace su denominación como recursos no renovables y como tales, al ser más escasos con el paso del tiempo se harán cada vez más y más caros. En la actualidad existen otras alternativas para generar electricidad por medio de recursos renovables, los que se definen como formas de energía limpia y que tienen una fuente p rácticamente inagotable con respecto al tiempo de existencia de la raza humana en el planeta, y cuyo aprovechamiento es técnicamente viable.
Dentro de estos tipos de energía energía se encuentran la energía energía solar; que se caracteriza por ser una energía viable debido a que es un recurso infinito, no contaminante y no posee un alto costo.
1.2.- Objetivos
1.2.1.- Generales:
Exponer la viabilidad de la energía solar tanto su funcionamiento así como la reducción de costos que representa, tomando como enfoque el resolver la contaminación del medio ambiente provocado por la necesidad energética de la sociedad en el aspecto residencial.
1.2.2.- Específicos:
Determinar la utilidad de la energía solar.
Exponer como se transforma la energía del sol a energía eléctrica utilizable.
Expones el ahorro monetario causado por el uso de esta energía.
1.3.- Marco contextual
En este trabajo nos informaremos sobre que es la energía solar, sus funciones, implicaciones y utilidades en el medio residencial.
Por lógica y naturaleza podemos saber que el sol es uno de las principales fuentes que le permite a todos los seres humanos poder vivir, pues de el e l recibimos la energía que puede ser trabajada y utilizada para variedad de cosas; como es notable la podemos tomar gratuitamente. Esta energía que se produce por la combustión del sol es transformable a energía eléctrica y es utilizable para cualquier tipo de trabajo que requiera esta última energía.
El Sol, puede satisfacer todas nuestras necesidades, si aprendemos cómo aprovechar de forma racional la luz que continuamente derrama sobre el planeta.
1.4.- Delimitación del tema
Debido a que el manejo de la energía solar no es muy común hoy en día en los procesos de administración de energía masiva, esta investigación se centrara más hacia el ámbito de crear conciencia doméstica, así como su implementación y beneficio ambiental que representa.
1.5.- Preguntas de investigación
¿Cuál es el precio de la tarifa eléctrica en tu localidad?
¿Qué es y cómo funciona la energía solar?
¿Qué beneficios se obtienen al utilizar energía solar para la generación de energía eléctrica?
¿Cuánta es la potencia que se puede generar?
¿Representa algún peligro utilizar este tipo de tecnología?
¿Qué tan difícil es instalar una planta de este tipo?
¿Cuál es el costo de estas energías?
1.6.- Justificación Un hecho real es el ca cambio mbio climático, que se está generando por el consumo energético de los combustibles fósiles(petróleo, carbón y gas), sin darnos cuenta que este consumo energético es insostenible, debido a que los yacimientos de combustibles se están agotando; adicionalmente esta ocasionando graves trastornos ambientales deteriorando el planeta. para nadie es un secreto que el calentamiento global es un problema actual y a nivel mundial algunas naciones empiezan a cambiar sus formas de producción y sus normas con el e l fin de tratar de disminuir los efectos efe ctos de su industria en el ambiente, así mismo se buscan formas de producción de energía alternativas, pues es ya sabido que el gran problema gira entorno a la liberación de bióxido de carbono (co2) producido por la quema de esos combustibles que son generados por los medios de transporte, los electrodomésticos y las industrias. Por tal razón y con el fin fi n de satisfacer todas nuestras necesidades debemos aprovechar de forma racional la energía solar que el astro supremo de nuestra galaxia continuamente derrama sobre el planeta. En este documento se s e busca conceptualizar el tema, darlo a conocer más a fondo y proporcionar nuevas posibilidades de generar energía que ayuden a disminuir la contaminación ambiental aprovechando los recursos naturales, enfatizado al sol, esta energía extraída del sol la llamamos energía solar que está relacionada con la combustión del sol que llega a la. De día es posible captar, transformar y almacenar esta energía para una utilización posterior.
Capitulo II
2.1.- Marco teórico
Incrementar la participación de las energías renovables, asegura una generación de electricidad sostenible a largo plazo, reduciendo la emisión e misión de CO2. Aplicadas de manera socialmente responsable, pueden ofrecer oportunidades de empleo en zonas tanto rurales como urbanas y promover el desarrollo de tecnologías locales.
La energía solar que recibe nuestro planeta es resultado de un proceso de fusión nuclear que tiene lugar en el interior del sol. Esa radiación solar se puede transformar t ransformar directamente en electricidad (solar eléctrica) o en calor (solar térmica). El calor, a su vez, puede ser utilizado para producir vapor y generar electricidad.
2.1.1.- ¿Cuáles son los costos y el ahorro que produce un sistema fotovoltaico?
El costo por KWH (México) en el consumo intermedio es de 0.993 pesos más 2.907 pesos por cada KWH que exceda los 140 KWH, sabemos que un panel solar produce produce como máximo 150 W por metro cuadrado, es decir 0,15 KWH y que un sistema que produce aproximadamente 230 KWH bimestrales cuesta aproximadamente 21,000 pesos lo que representa un ahorro bimestral de 400 pesos y considerando una vida
útil de 15 años se ahorrarían 36,000 pesos en gastos de luz total, lo que da una ganancia de 15,000 pesos en este plazo. Existen dos formas principales de utilizar la energía solar, una como fuente de calor para sistemas solares térmicos, la otra como fuente de electricidad para sistemas solares fotovoltaicos.
2.1.2.- ¿Cómo funciona la energía solar?
Nos centraremos en esta última aplicación, ap licación, en principio la forma en la que se captura la luz del sol para convertirla en electricidad se hace a través de paneles solares o fotovoltaicos. Estos paneles están formados por grupos de las llamadas células o celdas solares que son las responsables de transformar la energía luminosa (fotones) en energía eléctrica (electrones).
Estas células se conectan entre sí como un circuito en serie para así aumentar la tensión de salida de la electricidad, o sea si será de 12 volts o 24. Al mismo tiempo varias redes de circuito paralelo se conectan para aumentar la capacidad de producción eléctrica que podrá proporcionar el panel, como c omo el tipo corriente eléctrica que proporcionan los paneles solares es corriente continua, muchas veces se usa un inversor y/o convertidor de potencia para transformar la corriente continua en
corriente alterna, que es la que utilizamos habitualmente en nuestras casas, trabajos y comercios. Una célula solar funciona básicamente de la siguiente forma: los fotones, que provienen de la radiación solar, impactan sobre la superficie de la célula y allí son absorbidos por materiales semiconductores, tales como el silicio. Los fotones golpean a los electrones liberándolos de los átomos a los que pertenecían. Así los electrones comienzan a circular por el material, y así producen electricidad.
La energía del sol se transforma en electricidad mediante células fotovoltaicas, aprovechando las propiedades de los materiales semiconductores. El material base para la fabricación de la mayoría de las células fotovoltaicas es el silicio. La eficiencia de conversión de estos sistemas es de alrededor de 15%. Aun así, un metro cuadrado
puede proveer potencia suficiente para operar un televisor mediano. Para poder proveer de energía eléctrica en las noches, las celdas fotovoltaicas requieren de baterías donde se acumula la energía eléctrica generada durante el día. En la actualidad se están desarrollando sistemas fotovoltaicos conectados directamente a la red eléctrica, evitando así el uso de baterías, por lo que la energía que generan se usa de inmediato.
2.1.3.- Aplicaciones
Cuando decimos que la aplicación de la energía solar es inminente no estamos mintiendo, actualmente son muchos los sistemas solares que se despliegan en el planeta, por supuesto, la mayoría de ellos están concentrados en regiones que están está n expuestas a mayores horas de Sol. Con pocos elementos podemos fabricar una cocina solar o una linterna de las mismas características. Si recogemos de forma adecuada la radiación solar podemos obtener electricidad y así iluminar nuestra vivienda como dar funcionamiento a distintos electrodomésticos; la electricidad obtenida puede usarse de manera directa o bien ser almacenada en acumuladores para luego utilizarse en horas nocturnas o en días que carecen de la presencia del Sol. Esta aplicación de energía solar puede llevarse a cabo gracias a la existencia de los ya conocidos paneles solares, estos se perfilan hoy como la solución definitiva al problema de electrificación rural. Los mismos cuentan con p artes móviles, no contaminan ni producen ruido, son inalterables con el correr de los años,
no consumen combustible alguno y no necesitan de tareas de mantenimiento; los más tecnológicos son capaces de captar la radiación solar en los días nublados, pero estos son ya mucho más costosos que los paneles convencionales.
Capitulo III
3.1.- Métodos y desarrollos
3.1.1.- Popularizar los beneficios y ampliar opciones del usuario.
La tecnología solar es de las energías renovables y limpias, una de las que más se está desarrollando en el mundo, no solo a nivel industrial sino también de a poco a nivel doméstico. Debido a que esta tecnología mejoro notablemente en es tas últimas décadas siendo cada vez más accesible en cuanto a costo y al rendimiento energético.
Falta mucho por hacer para popularizar el uso de la energía solar en las casas, pero de a poco más personas se interesan por saber cuáles pueden ser las ventajas para el usuario de utilizar energía solar. Los beneficios directos para quienes instalen paneles solares en sus casas ya sea para lograr energía extra o para reemplazar a la que proporciona la red eléctrica tradicional son:
Ahorro en la factura de electricidad sin renunciar a la comodidad como la calefacción o el aire acondicionado, entre otros.
Incrementa el valor de la casa ya que una vez que se amortizo la inversión del sistema solar valoriza la propiedad.
Es independiente o menos dependiente de la energía de la red eléctrica por p or lo que los problemas como los cortes de luz son menos probables que los afecten.
Acceso a créditos o subsidios por la utilización de energía solar o se puede incluso vender a la red eléctrica la energía que no se utiliza.
Se logra una mayor eficiencia energética por lo que cada kilowatts que se genera es más aprovechado ya que se puede acumular que cuando se utiliza se utiliza la red eléctrica convencional que esto no es posible p osible hacerlo.
La energía solar en ciertos lugares o propiedades no pueden reemplazar a la energía eléctrica de red pero si optimizarla, ya que si además se realizan refacciones bioclimáticas para lograr aprovechar mejor la energía, además de ahorrar gran cantidad de kilowatts en el funcionamiento de la casa.
Capitulo IV
4.1.- Resultados Conforme a lo ya expuesto se verifican los siguientes puntos:
la energía solar es inagotable puesto que el procedo que realiza el sol aunque es finito son miles de millones de años hasta que esto presente un problema relevante para esta energía.
no contamina al medio ambiente ya solo se capta lo que ya fue producido.
Aunque la energía solar llega llega gratuita, la transformación a energía energía utilizable es costosa por lo que muchas personas p ersonas no tienen los recursos para poder obtener esta energía, sin embargo con el paso del tiempo se reducirá el costo de adquisición.
Se paga la inversión inicial en relación al tiempo de vida útil.
4.2.- Conclusiones Definitivamente el uso e implementación de esta energía trae consigo beneficios tanto medioambientales, educativos, económicos y sociales. Pero también se tiene como cierto que el costo y la mantención permanente de los sistemas fotovoltaicos y otras modalidades de uso, requieren grandes inversiones por parte de cada uno de los usuarios. Sólo continuando la investigación podremos reducir costos en lo que compete a su permanencia.
4.3.- referencias Energía solar. (2014) equipos fotovoltaicos: http://www.geckologic-mex.com/productos/ fotovoltaicos: http://www.geckologic-mex.com/productos/ Energía solar fotovoltaica como fuente de energía renovable global (2014) aplicaciones de la energía solar: http://app.cfe.gob.mx/Aplicaciones/CCFE/Tarifas/Tarifas/Tarifas_casa.asp?Tarifa=DACTAR1&anio =2014 Guía de la energía (2013) Madrid solar: http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/guia-de-la- solar: http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/guia-de-la- energia-solar-fenercom.pdf Conoce tu tarifa (2014). Portal cfe: http://www.renacmexico.com/fileadmin/user_upload/Download/RENAC_Mexico/Introduccion_fotov oltaica.pdf
