ENERGÍA SOLAR

1. EL APROVECHAMIENTO
DE LA ENERGIA SOLAR
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE COMERCIO Y ADMINISTRACIÓN
UNIDAD SANTO TOMÁS
SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA

2. Presentación
¡Hola mundo!
Mi nombre es Luis Arellanes, comparto con ustedes la creación de mi
primer blog junto con mis compañeros del IPN. Como parte de mis
actividades de la asignatura de Tecnologías de la Información y
comunicación, tengo que realizar este blog.
La verdad nunca había creado uno y no tenía interés, pero me doy
cuenta de que puede ayudarme a mejor mi redacción y mi lectura.
Además de que puedo interactuar con los seguidores. Fue sencillo,
solo es cuestión de ser curioso con las herramientas que proporciona
blogger.
Saludos ……….LUIS
Bienvenido a nuestro blog
Le damos la mas cordial bienvenida a este blog
La realización de este blog no fue una tarea fácil, ya que como es un
trabajo en equipo teníamos que elaborar una estrategia, planear como lo
vamos a crear, que plataforma vamos a escoger entre otros. Pero,
gracias a la colaboración de cada uno de nosotros llegamos a la
realización de este blog donde vamos a aportar informaciones acerca
del aprovechamiento de la energía solar. Al final nos damos
cuenta que no es una tarea tan difícil y que puede tener un gran
alcance ya que es una fuente de información entendible dirigida a
estudiantes que como nosotros están en ese proceso de aprendizaje.
…………………MARIE
Hola a tod@s, les doy la bienvenida a este mi primer blog!!
El tema que trataremos es acerca del aprovechamiento de la Energía
Solar.
En relación a este trabajo requerido puedo comentarles que me
encuentro muy emocionada ya que es la primera vez que elaboro un blog
y por supuesto apoyada por mis compañeros es mucho mejor, debo
agradecer por la oportunidad que ahora tengo para aprender cosas
nuevas como dar un uso adecuado y constructivo a este tipo de medios
de comunicación y tecnología, el poder expresar y crear mis ideas, por
supuesto compartiéndolas con ustedes.
A pesar de tener algunos problemas técnicos, nuestro mayor logro es
construir este blog con mucho cariño para todos ustedes.
¡¡¡¡Esperamos sea de sus comentarios!!!!
…………………PATY

3. ¿QUE ES LA ENERGÍA SOLAR?
La energía solar es una energía renovable obtenida a partir del aprovechamiento de
la radiación electromagnética procedente del Sol. La radiación solar que alcanza la Tierra ha
sido aprovechada por el ser humano desde la Antigüedad, mediante diferentes tecnologías
que han ido evolucionando. En la actualidad, el calor y la luz del Sol puede aprovecharse por
medio de diversos captadores como células fotovoltaicas, helióstatos o colectores térmicos,
pudiendo transformarse en energía eléctrica o térmica. Es una de las llamadas energías
renovables o energías limpias, que podrían ayudar a resolver algunos de los problemas más
urgentes que afronta la humanidad.
El Sol, fuente de vida y
origen de las demás formas de
energía que el hombre ha
utilizado desde los albores de la
historia, puede satisfacer todas
nuestras necesidades, si
aprendemos cómo aprovechar
de forma racional la luz que
continuamente derrama sobre el
planeta.
Durante el presente año, el
Sol arrojará sobre la
Tierra cuatro mil veces más
energía que la que vamos a
consumir.
Esta energía puede aprovecharse
directamente, o bien ser
convertida en otras formas útiles
como, por ejemplo,
en electricidad utilizando paneles
solares (fotovoltaicos) que
convierte los rayos solares en
electricidad.

4. IMPORTANCIA DE LA ENERGIA
SOLAR
La energía solar llega a la Tierra en forma de radiación
electromagnética(luz, calor y rayos ultravioleta principalmente) procedente
del Sol, donde ha sido generada por un proceso de fusión nuclear.
El aprovechamiento de la energía solar se puede realizar de dos formas:
Por conversión térmica de alta temperatura (sistema fototérmico) y por
conversión fotovoltaica (sistema fotovoltaico).
La conversión térmica de alta temperatura consiste en transformar la
energía solar en energía térmica almacenada en un fluido. Para calentar el
líquido se emplean unos dispositivos llamados colectores.
La conversión fotovoltaica consiste en la transformación directa de la
energía luminosa en energía eléctrica, para esto, se utilizan unas placas
solares formadas por células fotovoltaicas (de silicio o de germanio).
VENTAJA DE LA ENERGIA SOLAR:
Es una energía no contaminante y proporciona energía barata en
países no Industrializados.
DESVENTAJA DE LA ENERGIA SOLAR:
Es una fuente energética intermitente, ya que depende del clima y del
número de horas de Sol al año. Además, su rendimiento energético es
bastante bajo.

5. TRANSFORMANDO LA ENERGIA SOLAR
EN ENERGIA UTIL DE USO
Esta energía renovable se usa principalmente para dos cosas, aunque no son las únicas, primero para calentar cosas como comida
o agua, conocida como energía solar térmica, y la segunda para generar electricidad, conocida como energía solar fotovoltaica.
Los principales aparatos que se usan en la energía solar térmica son los calentadores de agua y las estufas solares.
células solares, las cuales son el alma de lo que se conoce como paneles solares, las cuales son las encargadas de transformarla
energía eléctrica.
Los paneles solares funcionan cuando las células fotovoltaicas se
fabrican con semiconductores (elementos que tienen una
conductividad eléctrica muy pequeña, pero superior a la de un
aislante, los más utilizados son los de silicio, este es un material muy
abundante, de ahí su bajo costo.), cuando los rayos del sol inciden
sobre las células, la unión P – N de los semiconductores de ella
junto con su metal conductor ayuda a producir energía. En esta
coyuntura, la unión PN son cargas positivas y negativas que ayudan
a producir corriente eléctrica, debido a una diferencia de potencial
que se crea cuando se ilumina la célula.
Cuando se cortocircuita la célula (es decir, se unen las regiones P y
N mediante un conductor con resistencia nula) los electrones de la
región N se desplazan a través del conductor y se unen con los
huecos de la región P produciendo electricidad gracias al flujo de
electrones, esta corriente se mantendrá mientras la célula esté
iluminada.

6. Tipos de célula fotovoltaica dependiendo del
material
Las células se pueden hacer de tres tipos de
materiales diferentes:
Silicio mono cristalino: Tiene una eficiencia del 16 – 19%,
una estructura cristalina uniforme y se fabrica en lingotes
cilíndricos que son cortados posteriormente en finas láminas,
se gasta mucha energía en su construcción y se usa en en l
as industrias.
Silicio poli cristalino: Tiene una eficiencia del 13 – 15%,
tiene una estructura cristalina no uniforme, se fabrica en
moldes rectangulares y es mas barato que el mono
cristalino.
Silicio amorfo: Tiene una eficiencia de 7 – 10%, una
estructura no cristalina y su potencia disminuye conforme
pasa el tiempo, este tipo de material es muy barato.
Una célula solar produce 2w aproximadamente, los módulos
fotovoltaicos tienen entre 40 y 100 células conectadas
todas entre ellas. Se encuentran formados por una cubierta
frontal, encapsulante, cubierta posterior, marco, conexiones
y células. Pueden instalarse en diferentes tipos de superficie
como:
 Instalación en los tejados de viviendas (se pueden apoyar
los módulos directamente en el techo si este es de tejas, si
es una azotea se pueden poner previa instalación de un
soporte),
 Instalación en grandes superficies (se utiliza en
grandes áreas libres para instalar paneles solares, por
ejemplo aparcamientos, campos de fútbol.
 Se instalan por ejemplo en la fachada de los edificios (que
tengan una altura considerable) para aprovechar la
radiación directa que reciben estos y autoabastecerse de
energía eléctrica.

7. Método para almacenar energía solar térmica
a) Adquirir energía solar térmica
b) Realizar una reacción para producir
hidrógeno a partir de agua usando una parte
de la energía solar térmica adquirida, por
ejemplo como una parte de una fuente de
calor, una fuente de potencia motriz y/o una
fuente de energía eléctrica, particularmente
usando la energía directamente como una
fuente de calor o como una fuente de
energía eléctrica.
c) Realizar una reacción para sintetizar
amoníaco a partir del nitrógeno y del
hidrógeno obtenido en la operación (b)
usando otra parte de la energía solar térmica
adquirida, por ejemplo como una fuente de
calor, una fuente de potencia motriz y una
fuente de energía eléctrica, usando
particularmente la energía como una fuente
de calor y/o una fuente de potencia motriz.
De acuerdo con este método de
almacenamiento de energía, el amoníaco es
sintetizado usando energía solar térmica, de
modo que la energía solar térmica pueda ser
almacenada en forma de energía quimica del
amoníaco.
La generación de energía eléctrica
mediante el sistema Fotovoltaico
constituye una alternativa viable, la
energía solar como vector energético
sostenible.
La energía solar es importante porque a
través de la electricidad fotovoltaica, nos
permite progresar materialmente,
posibilitando la creación de nuevas
alternativas de vida que apuesten por un
mayor respeto al medio ambiente y que
se orientan hacia la autosuficiencia,
evitando la contaminación que se
produce por la quema de combustibles
fósiles, el aumento del cambio climatico,
el efecto invernadero y que seamos
consumidores dependientes de los
países que poseen grandes reservas de
petroleo.
La intensidad de energía solar
aprovechable en un punto determinado
de la Tierra depende, del día del año, de
la hora y de la latitud, ademas la
cantidad de energía solar que
puede recibir un dispositivo receptor
depende de la orientación.

8. Las plantas solares térmicas o termosolares de potencia
consisten esencialmente de dos partes: una que colecta la
energía solar y la convierte en calor, y otra que convierte el
calor en electricidad[Mills, 2001; DOE, 2004],pueden contar
con dispositivos de almacenamiento térmico y/o respaldo
basado en combustible convencional.
La generación termosolar de potencia eléctrica requiere el uso
de concentradores solares. Estos concentradores son sistemas
de espejos que reflejan la radiación solar captada en un área
dada hacia un receptor de área menor, concentrado de esta
manera la energía recibida. En el receptor, la energía solar es
absorbida y transferida en forma de calor hacia un fluido de
trabajo (aceites térmicos, agua, aire, sales fundidas), el cual a
su vez lo transfiere en un intercambiador de calor para producir
vapor de agua.
El aumento en la densidad de la energía obtenido con los
sistemas de concentración solar permite alcanzar temperaturas
suficientemente altas para producir vapor con las
características adecuadas para ser usado en turbinas de vapor
convencionales, por lo tanto, esta tecnología, conocida
genéricamente como "CSP" [Concentrating Solar Power; ISES,
2004), se diferencia de la generación convencional,
principalmente en la fuente de calor.

9.  El calor solar colectado durante el día puede ser almacenado de diversas maneras para su
utilización durante la noche o en horas de baja irradiancia solar [DLR, 2004]. Esto se hace
principalmente en materiales como concreto, sal fundida, cerámica o sustancias en cambio
de fase. Todas las tecnologías CSP se conforman de cuatro elementos básicos (ver Fig. 1):
el concentrador, receptor, sistema de transporte-almacenamiento y sistema generador de
potencia (bloque de potencia). El concentrador capta y concentra la radiación solar directa,
la cual es entonces entregada al receptor. El receptor absorbe la radiación solar
concentrada y transfiere la energía térmica (calor) al sistema de conversión.
 En algunas plantas CSP una porción de la energía térmica es almacenada para ser
utilizada más tarde [Mills, 2001]. Dependiendo de su geometría existen 4 tipos principales
de concentradores [DLR, 2004]: canal parabólico, concentrador lineal de Fresnel, plato
parabólico y torre central (ver Fig. 2). Los primeros dos se clasifican como sistemas de foco
lineal, donde la radiación solar es concentrada sobre un receptor alargado, frecuentemente
tubular, en cuyo interior el fluido de trabajo circula y se va calentando progresivamente en
su recorrido. Por otro lado, los dos últimos sistemas son de foco puntual, donde el receptor
es mucho más pequeño y el fluido es calentado de una manera mucho más rápida a su
paso por él.

10. Esta es una tecnología de un solo eje de seguimiento, que a
diferencia del canal parabolico, está fijo en el espacio en la zona
focal. El reflector esta compuesto de muchos segmentos largos y
delgados de espejo, los cuales giran sobre ejes paralelos
simultáneamente para enfocar la radiación solar en el receptor (Mills
y Morriso, 2000). Hay dos prototipos de este tipo de tecnología en el
ámbito mundial:
El Concentrador al Compacto de Fresnel (compact linear Fresnel
reflector, CLFR) y el concentrador lineal de Fresnel de Solarmundo.
En el CLFR, habrá muchos receptores lineales paralelos que están
muy cercanos entre si, para que las filas individuales de espejos
tengan la opción de dirigir la radiación solar reflejada a dos
receptores lineales en torres separadas . Este grado de libertad
adicional en la orientación del espejo puede permitir eliminar casi
por completo el sombreado y bloqueo entre espejos adyacentes. El
diseño de Solarmundo, como el CLFR utiliza una cavidad receptora,
sin embargo, tiene un reflector secundario dentro de la cavidad y un
solo absorbedor tubular. El absorbedor está cubierto por un tubo
evacuado y el diseño intenta usar nuevos recubrimientos
absorbedores estables. Este sistema puede alcanzar hasta 500o C
de temperatura en el tubo absorbedor
TECNOLOGIA
Canal parabólico Concentrador lineal tipo Fresnel
Estos sistemas utilizan espejos en forma de canal parabólicos que
enfocan la luz solar sobre receptores tubulares de alta eficiencia, por
los cuales circula un fluido térmico. Este fluido, típicamente aceite, es
calentado a temperaturas de hasta 400°C y se bombea a través de
una serie de intercambiadores de calor para producir vapor
sobrecalentado, el cual acciona una turbina de vapor y un generador
eléctrico convencional para producir electricidad mediante un ciclo
Rankine. Extensos campos de colectores de canal parabólico
producen la energía térmica necesaria para producir vapor para una
turbina de vapor en un generador de ciclo Rankine. (Geyer, 2000).

11. Concentrador lineal tipo
Fresnel
Disco Paraboloidal
 Esta es una tecnología de un solo eje de seguimiento, que a diferencia del
canal parabolico, está fijo en el espacio en la zona focal. El reflector esta
compuesto de muchos segmentos largos y delgados de espejo, los cuales
giran sobre ejes paralelos simultáneamente para enfocar la radiación solar
en el receptor (Mills y Morriso, 2000).
 Hay dos prototipos de este tipo de tecnología en el ámbito mundial:
 El Concentrador al Compacto de Fresnel (compact linear Fresnel reflector,
CLFR) y el concentrador lineal de Fresnel de Solarmundo. En el
CLFR, habrá muchos receptores lineales paralelos que están muy
cercanos entre si, para que las filas individuales de espejos tengan la
opción de dirigir la radiación solar reflejada a dos receptores lineales en
torres separadas . Este grado de libertad adicional en la orientación del
espejo puede permitir eliminar casi por completo el sombreado y bloqueo
entre espejos adyacentes. El diseño de Solarmundo, como el CLFR utiliza
una cavidad receptora, sin embargo, tiene un reflector secundario dentro
de la cavidad y un solo absorbedor tubular. El absorbedor está cubierto por
un tubo evacuado y el diseño intenta usar nuevos recubrimientos
absorbedores estables. Este sistema puede alcanzar hasta 500o C de
temperatura en el tubo absorbedor.
 Este sistema de disco paraboloidal consiste en un concentrador en
forma de plato parabólico con un receptor en la zona focal. Estos
concentradores se montan en una estructura con un sistema de
seguimiento en 2 ejes. El calor colectado es utilizado directamente por
un motor térmico montado en el receptor que se mueve con la
estructura del plato. Los motores de ciclo Stirling y de ciclo Brayton se
utilizan actualmente para la conversión de energía térmica a
mecánica-eléctrica. En los proyectos de sistemas modulares se han
alcanzado capacidades totales de hasta 5 MWe. Este tipo tecnología
es actualmente la más eficiente de todas las las tecnologías solares,
con cerca de 25% de eficiencia neta de conversión de la energía solar
a eléctrica.
TECNOLOGIA

12. Torre Central
 Los sistemas de Torre Central utilizan un gran campo de espejos
planos con seguimiento en dos ejes, llamados helióstatos, que siguen
al sol para enfocar la radiación solar en un receptor central
(intercambiador de calor) montado en lo alto de una torre y producen
temperaturas aproximadas de 500 a 1500o C . Estas plantas son
ideales para escalarse en el rango de 30 a 400 MW de capacidad. Las
eficiencias solar-eléctrica alcanzadas por estas centrales están en el
rango de 8 a 13%.
 En Estados Unidos se elaboraron dos proyectos demostrativos muy
importantes de de plantas de torre central, denominados Solar One y
Solar Two (2001). Ambos proyectos fueron en realidad sobre la misma
planta y se localizaron en Barstow, California. Solar One ha sido la
mayor planta solar de torre central a la fecha, produciendo un máximo
de 10.5 MWe en el período 1985-1986. Operaba a 510o C, utilizando
aceite térmico como fluido de trabajo y tenía almacenamiento del
aceite en tanques de rocas a 302ºC, lo que permitía la operación sin
sol durante cuatro horas seguidas. La eficiencia solar-eléctrica neta
alcanzada fue de 5.8% en promedio y 8.7% en pico (Mills, 2004). Esta
central fue convertida en Solar Two a mediados de los 90, para lo cual
se cambió el aceite por sal fundida, como medio de transferencia
térmica. La sal fundida es también un excelente medio de
almacenamiento de calor, con lo cual esta planta mostró la factibilidad
de operar 6 horas seguidas sin sol, conectada a la red eléctrica y
proporcionando electricidad durante el pico de demanda.
 En 1981 el Instituto de Ingeniería de la UNAM puso en marcha en, una
planta de canal parabólico de 10 KWe con propósitos de investigación,
dicha planta operaba con aceite térmico

13. Costos, mercado, impacto
 Costos de inversión
Para la tecnología de canal parabólico han sido probados los costos de inversión a través de la comercialización.
Los costos para los sistemas de Torre Central de Potencia y Plato/Stirling aún están basados en plantas piloto o de demostración que
necesitan confirmación.
 Mercado
La tecnología SEGS fue capaz de entrar al mercado en una era de incremento y altos precios de la energía. Sin embargo, como los
precios de la energía cayeron en los años 1980’s, las tecnologías renovables, tales como la CSP, no pudieron competir sin subsidios.
Entre 1984 y 1991, Luz Internacional Ltd. construyó nueve plantas comerciales SEGS de ciclo Ranking en el desierto de Mojave en
California. Dichas plantas están en el rango de capacidad de 14 a 80 MW de electricidad y un total de 354 MW de capacidad instalada.
Tamaño, funcionamiento y eficiencia han incrementado con cada sucesiva planta y los costos fueron reduciéndose en más de la mitad.
Plantas piloto de demostración con una capacidad total de cerca de 30 MW han sido también construidas. A pesar del éxito de las nueve
SEGS, nuevas plantas no han sido construidas desde 1991. A finales del siglo XX, la capacidad de la tecnología CSP fue de cerca de
370 MW de electricidad, con una producción de energía eléctrica de aproximadamente 1 TWh por año, [Carpenter, et al., 1999].
 Impacto ambiental
Las tecnologías CSP comparativamente causan pequeños impactos adversos al medioambiente. Los rubros se relacionan con el uso de
fluidos de transferencia de calor (HTF), agua y uso de suelo. Los fluidos de transferencia de calor (HTF) utilizados en los canales
parabólicos son hidrocarbonos aromáticos como el óxido de biphenyl-diphenyl (clasificado como nonhazardous por los estándares de
EU), y producen algún nivel de emisiones de vapor del HTF durante la operación normal. En el caso de las plantas de Torre Central
de de Potencia no se emiten ningún gas o líquido durante su operación. La sal utilizada como HTF no es tóxica y puede ser reciclada si
es necesario.

14. h t t p : / / w w w. s e n e r. g o b . m x / w e b se n e r / r e s / 1 6 8 / a 6_ s o l a r 2 . p d f
h t t p : / / w w w. m o n o g r a f i a s . c o m / t r a b a j o s 9 7 / a p r o ve c h a m i e n t o -
e n e r g i a - s o l a r - c o m o - e n e r g i a - r e n o va b l e / a p r o ve c h a m i e n t o -
e n e r g i a - s o l a r - c o m o - e n e r g i a - r e n o va b l e . s h t m l
BIBLIOGRAFIA

15. TRABAJO REALIZADO POR:
Equipo 1
 Arellanes Chimalhua Luis
 Bañuelos Gutiérrez Patricia
 Bien Aime Alberther