Ensayo final2

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Ensayo final2

  1. 1. BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE INGENIERÍA COLEGIO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL DHTIC PROFRA. Gabriela Yáñez Pérez“FUENTES SOLARES DE ENERGÍA. IMPACTO AMBIENTAL” EQUIPO 4: Cordero Hernández Mónica Fortiz Téllez Marilyn Hernández Márquez Iván Mones Cuatzo Celia Rodríguez Manzano Clara Lucía Tapia Barrera Lizbeth Ivonne Puebla Pué, a 30 de Marzo de 2011
  2. 2. Tabla de contenidoINTRODUCCIÓN 31. Daños al ambiente ocasionados por las fuentes de energía convencionales 42. Formas de aprovechamiento de la energía solar 4 2.1 Conversión solar térmica 4 2.1.1 Aplicaciones idóneas 5 2.2 Conversión solar eléctrica 5 2.2.1 Aplicaciones idóneas 63. Fuentes de energía solar comparadas con las fuentes convencionales 6 3.1 Costos y eficiencia 74. Consecuencias ambientales de la utilización de energía solar 8 4.1 Aire 8 4.2 Agua 8 4.3 Suelo 9 4.4 Flora y fauna 9CONCLUSIONES 9FUENTES DE INFORMACIÒN CONSULTADAS 10[Escriba texto] Página 2
  3. 3. INTRODUCCIÓNLos combustibles que se queman para la producción de energía y satisfacer nuestrasnecesidades son responsables de grandes problemas medioambientales como lo son; laacumulación de gases invernadero, acidificación, contaminación del aire, contaminación delagua, daño de las capas superficiales y ozono troposférico, sin embargo fuentes alternativasse han ido abriendo camino, tal es el caso de la energía solar que actualmente tieneaplicaciones diversas y convenientes para la producción de energía térmica y eléctrica algrado de competir ventajosamente debido a que las fuentes convencionales por no serrenovables tendrán una tendencia a subir de precio hasta niveles en los que no seráeconómicamente satisfactoria su utilización. El presente trabajo es un ensayo que pretende dar a conocer la aplicación de fuentesde energía solar como una solución inminente ante los graves problemas de contaminaciónambiental producidos hoy en día por los combustibles fósiles, primero dando a conocer a quenos enfrentamos, como podemos utilizar la energía solar , compararla con la convencional eneficiencia y costos y finalmente dar un panorama de lo que podría mejorar en el mundo quenos rodea si todos nos comprometiéramos con el medio ambiente y realizáramos losesfuerzos necesarios para la sustitución de fuentes de energía no renovables.[Escriba texto] Página 3
  4. 4. 1. Daños al ambiente ocasionados por las fuentes de energía convencionales(combustibles fósiles)Los combustibles que se queman son los responsable de problemas de gran impacto para elmedio ambiente. “El suministro y utilización de combustibles fósiles contribuye en un 80%aproximadamente a las emisiones de dióxido de carbono producidos por el hombre (CO2) yuna significante cantidad de metano (CH4) y oxido nitroso (N2O)” (García. 2001:56).También genera óxidos nitrosos (NOx), hidrocarburos y monóxido de carbona (CO), queaunque no son gases de efecto invernadero como el ozono troposférico, acumuladosproducen el efecto conocido como lluvia acida, provocando acides en el agua de ríos y lagos,además trastornos importantes en la vida acuática, de igual manera el suelo se ve afectado,ya que al aumentar su acidez provoca un cambio en la composición del mismo, infiltrandometales tóxicos, tales como el cadmio, níquel, manganeso, plomo y mercurio, de esta formase introducen también en las corrientes de agua.2. Formas de aprovechamiento de la energía solar Dejando de lado algunos procedimientos especiales la mayoría de ellos en fase de investigación, que muchos autores mencionan, los esfuerzos de la industria de energías solares se concentran en la conversión de la radicación solar en dos formas finales de energía ambas de suma utilidad para nosotros: el calor y la electricidad.2.1 Conversión solar térmica Este sistema posee dos niveles distintos de captación: energía solar pasiva y activa. Tonda, J. (2000) señala que la captación térmica requiere la disposición de elementos mecánicos sobre una superficie en la que incide la insolación. Estos elementos se presentan en forma activa con comportamientos térmicos diferenciados en baja, media y alta temperatura, es decir, energía en forma de calor. Si no existen elementos mecánicos la captación de energía se realiza de forma pasiva, se almacena y distribuye de modo natural mediante la utilización de estructuras arquitectónicas. Al Proceso de captación de la energía solar a través de sistemas de almacenamiento y aprovechamiento sin elementos mecánicos se denomina energía solar pasiva. La arquitectura solar está basada en una serie de materiales, que responden a determinadas características necesarias para la captación de la energía calorífica.[Escriba texto] Página 4
  5. 5. Por otra parte existe la energía solar activa, que es el aprovechamiento energético que se realiza mediante colectores a baja, media y alta temperatura. Se emplean como receptores de energía, los colectores o paneles solares planos que permiten calentar el agua para uso domestico. Estos sistemas activos térmicos transforman la energía solar en energía térmica a través de un fluido. Su mecanismo depende de la temperatura que se desee obtener.2.1.1 Aplicaciones idóneas De acuerdo con nuestro estudio en el tema y en acuerdo con varios autores entre ellos Green, M (2000). La Energía solar térmica pasiva tiene las siguientes aplicaciones: Proveer Amplias superficies acristaladas con que se consigue un efecto invernadero en casa en lugar de utilizar calefacción, reflectores o inversores térmicos que actúan en invierno incrementando el efecto calorífico de la radiación, mientras que en verano actúan como protectores térmicos reflejando el calor. Se utiliza también para calentar agua de piscinas, obtención de agua caliente para uso domestico y comunitario, secadores agrícolas, tratamiento de alimentos, desalinización de agua a pequeña escala y destilación de agua de mar.2.2 Conversión solar eléctricaLa conversión solar eléctrica puede lograrse fundamentalmente por medio de dosprocedimientos totalmente distintos entre sí, tanto por su tecnología como por su campo deaplicación. El primero se basa en el efecto fotovoltaico, se trata de un procedimiento en elque los fotones (partículas de luz), incidiendo sobre determinados materiales y encondiciones apropiadas, pueden generar una cierta energía susceptible de mantener unacorriente eléctrica, la cual puede ser recogida y aprovechada. Para poder realizar esteproceso de transformación se utilizan los módulos fotovoltaicos, formados por un conjunto decélulas fotovoltaicas fabricadas a partir de ciertos materiales semiconductores como el silicio.El modulo fotovoltaico es un rectángulo plano sin parte móvil alguna y de construcción muysimple, ya que prácticamente no consta de nada más que células fotovoltaicas. Cuando noexiste radiación solar o no se cuenta con la suficiente se necesita una pesada batería deacumuladores para almacenar la energía durante las horas de sol, a fin de asegurar unaautonomía suficiente de varios días. La segunda forma de producir electricidad a partir de energía solar se basa en un proceso termodinámico, consiste en la utilización de generadores eléctricos de tecnología[Escriba texto] Página 5
  6. 6. convencional, similares a los usados en una central térmica, con la diferencia de que la energía térmica necesaria para impulsar al fluido a través de la turbina que mueve al generador es producida a su vez por la energía solar, recogida y concentrada convenientemente a fin de poder alcanzar las altas temperaturas que el proceso requiere, este procedimiento por su mayor complejidad tecnológica, no es apropiado para su realización a pequeña escala.2.2.1 Aplicaciones idóneasRecientemente han comenzado a instalarse módulos fotovoltaicos en viviendas e industriasque ya disponen de energía eléctrica proveniente de una red general. En este caso seelimina totalmente la necesidad de utilizar acumuladores ya que la propia red suministra laenergía eléctrica cuando los módulos no puedan hacerlo. La idea es que la energíafotovoltaica sustituya a la de la red en la mayor proporción posible. La competitividad de la energía solar fotovoltaica se hace presente en lugares apartados de la red de distribución de energía eléctrica. De acuerdo con Green, M (2000). La inversión necesaria para efectuar las obras que permitan la conexión con dicha red, puede ser bastante mayor a la necesaria para disponer de un completo sistema fotovoltaico. Las necesidades de electricidad se limitan a cubrir los aspectos primarios (iluminación, extracción de agua) no requiriéndose mucha potencia. También puede ser aplicada en Grandes centrales ya que se necesita una generación masiva de electricidad, aunque en este caso la tecnología es mayor e implica mayores costos.3. Fuentes de energía solar comparadas con las fuentes convencionales deenergía (combustibles fósiles)Ya sea producir energía eléctrica o térmica por medio de la energía solar podemos decir quees una forma limpia, silenciosa y gratuita que resulta evidente si se le compara con otrosprocedimientos tradicionales, por ejemplo con los generadores acondicionados por ruidososmotores que consumen combustible y contaminan.La energía solar se encuentra disponible en todo el mundo, la tecnología necesaria paraaprovecharla está cada vez más cercana, un inconveniente podría ser que la energía solarfotovoltaica puede resultar más costosa en instalación, sin embargo existen aplicacionesespecíficas para evitarnos gastos exagerados. La conversión térmica de la energía solarconstituye la aplicación más simple, no cuesta nada, ni está sometida a la inflación comosuele pasar con las fuentes convencionales de combustibles fósiles. Un punto importante es[Escriba texto] Página 6
  7. 7. que a energía solar es un recurso renovable, no ocurre lo mismo con los combustibles fósilespuesto que las existencias mundiales de petróleo y gas están disminuyendo.3.1 Costos y eficienciaPor un lado de acuerdo con datos proporcionados por la página web de la secretaria delmedio ambiente: http://www.sma.df.gob.mx/sma/index.php Podemos realizar la siguiente gráficacorrespondiente únicamente al aprovechamiento térmico de la energía solar. COSTO DE OPERACIÓN TIPO DE ENERGIA INVERSION INICIAL VIDA UTIL (AÑOS) (ANUAL) ENERGIA SOLAR 100 0.3 25 GAS NATURAL 30 9.5 15 GAS LP 38 15.8 15Podemos darnos cuenta que resulta inicialmente más costoso hacer uso de la energía solarsin embargo con el paso del tiempo la inversión se recupera debido a los costos demantenimiento y operación a lo largo de tiempo a demás de que su vida útil es mucho mayor.En cuanto a eficiencia es la misma comparada con las fuentes convencionales puesto quesabemos que el agua consumida en usos higiénicos y sanitarios, tanto a nivel domésticocomo para hoteles, hospitales e instalaciones deportivas, puede ser obtenida mediante unsistema de colectores planos. Como se había mencionado anteriormente la energía solar fotovoltaica tiene un elevado precio, por ejemplo un particular puede adquirir un modulo de 60 watts por unos 200 dólares, sólo siendo rentable para la construcción de plantas generadoras extensas para grandes compañías sería el caso de instalaciones de telecomunicación, en las que el coste es un factor secundario frente a la eficiencia y seguridad de disposición de energía en cualquier circunstancia o bien para lugares donde no existe distribución eléctrica general como es el caso de zonas rurales o países poco desarrollados, puesto que nos ahorraríamos el costo de su constricción y no se necesita mucha potencia ya que sería utilizada para necesidades básicas. En cuanto a eficiencia los paneles fotovoltaicos necesitan contar con acumuladores para almacenar energía y asegurar su correcto funcionamiento para cuando no reciban la radiación solar suficiente. La vida esperada de los panales es teóricamente ilimitada, pero la de los acumuladores no. El problema se resuelve si aplicamos este tipo de energía a situaciones que no requieren acumuladores tal es el caso de extracción del agua de pozos.[Escriba texto] Página 7
  8. 8. 4. Consecuencias ambientales de la utilización de energía solarLas consecuencias que la utilización de energía solar proporciona al ambiente no pueden serotra cosa más que un beneficio para el mismo, primeramente debido a la disminución de lasemisiones de gases contaminantes como el dióxido de carbono, dióxidos de azufre u óxidosde nitrógeno, consecuentemente el beneficio es en el agua pues al generarse una menorproporción de lluvias acidas se deja de contaminar aguas y suelos, que al no estarcontaminados, su la flora y fauna respectiva se ve beneficiada, todo esto ayudandofinalmente a nuestro planeta mismo.4.1 AireA continuación se muestra una tabla de comparación entre la concentración de dióxido decarbono en el aire en diferentes años y entre las dos formas de energía, solar yconvencional. Donde se aprecian claramente las bajas cantidades de co2 utilizando panelesque a pesar de no ser nulas quizás por otras actividades ajenas, permanecen constantes. 400 (parttes por millón) dióxido de carbono Concentración de 300 Zona cercana a generadores 200 electricos alimentados por cumbustibles fosiles. 100 Zona rural con plena 0 electrificación mediante 1960 1980 2000 paneles fotovoltaicos. AñoFUENTE: Adaptado de García. P “Tecnologías energéticas e impacto ambiental”, 20014.2 AguaNotablemente al reducir los gases contaminantes en la atmosfera la lluvia se precipitaconsiderablemente menos ácida como lo muestra la siguiente tabla: 6 Lluvia en zona sin colectores 4 termicos en viviendas. PH 2 Lluvia de zona con colectores térmicos instalados en 0 viviendas. semana 1 semana 2 semana 3 semana 4FUENTE: Adaptado de García. P “Tecnologías energéticas e impacto ambiental”, 2001[Escriba texto] Página 8
  9. 9. NOTA: Una solución neutra tiene un pH de 5,6 a 7 (la escala va de 0,0 a 14,0), por debajo de 5,6 se considera un ácido.4.3 SueloUn aspecto muy importante a considerar en este punto es que si se genera electricidad pormedio de energía solar nos se tendrían que modificar ecosistemas para la construcción decentrales por ejemplo hidroeléctricas o de cualquier otra índole. La erosión de suelos se vedisminuida, y las cosechas no se ven afectadas por las lluvias, rocío o bien neblina quevendría más contaminada si seguimos utilizando fuentes de energía convencionales.4.4 Flora y faunaAl no existir modificación de climas por causa de efecto invernadero en la atmosfera, losecosistemas permanecen en equilibrio y por lo tanto sus especies se mantienen intactas.CONCLUSIONESAl analizar el tema del impacto que tiene la utilización de energías solares con el ambiente,desde los daños conocidos actuales que la quema de combustibles fósiles está provocando,nos creamos un panorama general de los problemas que enfrentamos, posteriormenteconocimos más a fondo las aplicaciones de la energía solar para después compararla con lasconvencionales, finalmente podemos decir que la energía solar fotovoltaica suministra elmétodo más atractivo para explotarla como recurso masivo, grandes centrales eléctricascentralizadas, como las plantas de combustible fósil usadas actualmente para generar lamayoría de nuestra electricidad, eventualmente serian factibles con la energía fotovoltaica.Lo mismo sucede con la energía solar térmica puesto que el calor recogido en los colectorespuede destinarse a satisfacer numerosas necesidades beneficiando al bolsillo a largo plazo,pero sin lugar a dudas el mayor beneficio de utilizar energía solar al final de cuentas lo tieneel ambiente en tres de sus aspectos más importantes: agua, suelo y aire.[Escriba texto] Página 9
  10. 10. FUENTES DE INFORMACIÒN CONSULTADASGobierno federal de México. (s/f) Extraído el 23 de Marzo, 2012 del sitio Web de laSecretaría del medio ambiente: http://www.sma.df.gob.mx/sma/index.phpTonda, J. (2000). El oro solar y otras fuentes de energía. México, D.F: La ciencia para todos.García Ybarra, P. (2001). Tecnologías energéticas e impacto ambiental. España: McGraw-Hill.España, Centro de estudios de la energía solar (2001). Energía solar aplicaciones prácticas (4ªed.). PROGENSA: EditorGreen, M. (2000). Energía Fotovoltaica de la luz solar a la electricidad usando célulassolares. Australia: ACRIBIA, S.A.[Escriba texto] Página 10

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