Este documento provee información sobre la energía solar fotovoltaica y su aplicación en una vivienda. Primero, introduce el tema de la energía solar fotovoltaica y explica brevemente cómo funcionan los paneles solares. Luego, describe los objetivos del proyecto, que incluyen dar a conocer esta alternativa de energía renovable y estudiar la factibilidad técnica y económica de un sistema de autoabastecimiento eléctrico basado en paneles solares para una vivienda. Finalmente, provee antecedentes sobre conceptos energétic
PRESENTACION DE LAS PLAGAS Y ENFERMEDADES DEL PALTO
Energia fotovoltaica- renovable
1. 1
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN
AGUSTÍN
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA
MECÁNICA
PROYECTO:
Aprovechamiento de la energía solar
fotovoltaica para una vivienda.
Docente: MG. Sharmila Cano Villafuerte
Integrantes:
APFATA PACCO, Antolin Lisandro
(ENCARGADO) 12
ZIRENA CAHUI, Eleazar Abel12
NINA NINA, Denys Gelder12
HUMPIRI PELEZUELOS, Juan Marcos12
ANCA VALDIVIA, Edwar Joel12
MACHACA YANCACHAJLLA, Jhonatan
Alexis12
AREQUIPA – PERÚ
2015
2. 2
ÍNDICE
I. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………3
II. OBJETIVOS GENERALES……………………………………………..4
III. OBJETIVO ESPECÍFICO………………………………………………..5
IV. BIOGRAFÍA DE ALGÚN ESTADISTA…………………………………6
1. Ronald Aylmer Fisher…………………………………………………..6
2. Rudolf Clausius ………………………………………………………….8
3. CAPITULO I………………………………………………………………..9
Conocimientos previos…………………………………………………9
1. Energía ………………………………………………………………..9
2. Fuentes de energía ………………………………………………...10
2.1. Energía no renovable…………………………………………. 10
Energía fósil …………………………………………………….…..11
Energía nuclear ……………………………………………………11
2.2. Energía renovable …………………………………………….11
Evolución histórica ……………………………………………….11
Energía alternativa ………………………………………………..11
Las fuentes de energía alternativa: ………………………………..12
1) Energía verde ……………………………………………………….12
2) Energía hidráulica …………………………………………………12
3) Biomasa ……………………………………………………………..13
4) Energía eólica ………………………………………………………13
5) Energía geotérmica ……………………………………………….14
6) Energía mareomotriz ……………………………………………..14
7) Energía solar ……………………………………………………….14
¿Qué son los paneles solares?.....................................................16
¿Cómo funcionan los paneles solares?.........................................18
Tipos de paneles solares en función de la forma…………………..18
VENTAJAS ………………………………………………………………..20
DESVENTAJAS……………………………………………………………21
PARA QUE SIRVEN LOS PANELES SOLARES………………………22
4. CAPITULO II………………………………………………………………..32
Aplicación de la estadística dado en teoría………………………….32
USO DEL MINITAB…………………………………………………………34
5. CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS…………………………………..36
6. BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………….37
7. ANEXOS……………………………………………………………………38
3. 3
I. INTRODUCCIÓN
El término fotovoltaico proviene del griego φώς:phos, que significa “luz” y
voltaico, que proviene del campo de la electricidad, en honor al físico italiano
Alejandro Volta, (que también proporciona el término voltio a la unidad de
medida de la diferencia de potencial en el Sistema Internacional de medidas).
El término fotovoltaico se comenzó a usar en Inglaterra desde el año 1849.
El efecto fotovoltaico fue reconocido por primera vez en 1839 por el físico
francés Becquerel, pero la primera célula solar no se construyó hasta 1883. Su
autor fue Charles Fritts, quien recubrió una muestra de selenio semiconductor
con un pan de oro para formar el empalme. Este primitivo dispositivo
presentaba una eficiencia de solo un 1 %. En 1905 Albert Einstein dio la
explicación teórica del efecto fotoeléctrico.
La era moderna de la tecnología de potencia solar no llegó hasta el año 1954
cuando los Laboratorios Bell, descubrieron, de manera accidental, que los
semiconductores de silicio dopado con ciertas impurezas, eran muy sensibles a
la luz
El presente trabajo básicamente se basa en el uso más eficiente de la
energía, es cierto que cada día más personas son conscientes de que
utilizadas debidamente, las técnicas energéticas sirven de instrumento
para lograr el bienestar, pero que la continuación de las tendencias
actuales pueden degradar el entorno y por tanto nuestro bienestar.
El problema no está en conocer la cantidad de energía que necesitamos,
ni tampoco en saber cuánto nos costará.
La energía solar fotovoltaica es la única fuente renovable que puede
proporcionar unas condiciones de vida que convenzan a más de siete
mil millones de personas de todo el mundo. Personas que necesitan la
tecnología solar para para desarrollar el bienestar de su entorno con el
mismo espejismo de prosperidad urbana que haciendo uso de las
demás fuentes de energía.
Reflexionar por ejemplo, que todas las sociedades antiguas rindieron
homenaje al Sol como símbolo de la verdad, la justicia y la igualdad, y
sobre todo como fuente de fertilidad, como protagonista del crecimiento
y renovación de la vida.
La energía solar fotovoltaica consiste en transformar directamente la
energía lumínica del Sol en energía eléctrica por medio de las celdas
fotovoltaicas.
4. 4
II. OBJETIVO GENERAL
- Dar a conocer una alternativa más eficiente sobre el uso de la energía
dado que Arequipa presenta niveles muy atractivos de radiación solar
durante casi todo el año y concientizar a la gente sobre el uso de la
energía renovable.
5. 5
III. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Abordar un panorama general de las energías renovables y no
renovables, llegando al punto donde se observa que la tecnología solar
fotovoltaica se puede desarrollar prácticamente en todo el planeta y
fuera de él, como una energía inagotable.
- Dar a conocer una alternativa más eficiente de energía que es la
energía solar fotovoltaica.
- Dar a conocer a muchas personas que la cantidad de energía solar que
incide anualmente en la Tierra es diez veces superior a las reservas de
combustibles fósiles y uranio juntas y que desgraciadamente gracias al
calentamiento global, esta aumenta.
- Hacer a los consumidores participe del cuidado del medio ambiente
desarrollando una energía más limpia.
- Estudiar la factibilidad técnica y viabilidad económica de un sistema de
autoabastecimiento eléctrico con base a paneles fotovoltaicos en una
vivienda.
6. 6
IV. BIOGRAFÍA DE ALGÚN ESTADISTA
1. Ronald Aylmer Fisher
Sir Ronald Fisher (1890-1962) fue profesor de genética y muchas de
sus innovaciones estadísticas encontraron expresión en el desarrollo
de metodología en estadística genética. Sin embargo, mientras sus
contribuciones en estadística matemática son fácilmente identificadas,
en genética de poblaciones compartió su supremacía con Sewal
Wright (1889-1988) y J.S.S. Haldane (1892-1965). Este documento
muestra algunas de las mejores contribuciones de Fisher a las bases
de la estadística genética, y sus interacciones con Wrigth y Haldane,
los cuales contribuyeron al desarrollo del tema. Con la tecnología
moderna, tanto la metodología estadística como la información
genética están cambiando. No obstante, muchos de los trabajos de
Fisher permanecen relevantes, y pueden aún servir como base para
investigaciones futuras en el análisis estadístico de datos de DNA. El
trabajo de este autor refleja su visión del papel de la estadística en la
inferencia científica expresada en 1949.
No hay una amplia o urgente demanda por gente que defina métodos
de prueba con el fin de mejorar la estadística matemática. Hay una
urgente demanda por quienes entiendan la estadística teórica, pero
que sean capaces también de reconocer situaciones en el mundo
real para las cuales la estadística es aplicable.
En estadística.
Sir Ronald A. Fisher es el primero en establecer las bases de buen arte
de la teoría y práctica prevalecientes. Sus contribuciones son fáciles
de identificar; desde el diseño de experimentos, ANOVA (análisis de
varianza) y modelo lineal general, por medio de verosimilitud, máxima
verosimilitud, información, consistencia y eficiencia, pasando por
suficiencia, e intervalo de confianza, pruebas de significancia, familia
7. 7
de exponenciales, familia de transformaciones y análisis discriminante
lineal. Sin embargo, Fisher nunca fue profesor de estadística sino de
genética. Una razón es que la mayor parte de sus aportes consisten
precisamente en establecer la estructura de la inferencia estadística
paramétrica relacionada con cuestiones genéticas, y modelos basados
en análisis de verosimilitud como la principal estructura para inferencia
genética; sus contribuciones a la estadística genética no pueden ser
separadas de sus legados a la estadística general.
En genética de poblaciones.
Fisher compartió su supremacía con J. B. S. Haldane y Sewal Wright,
y es difícil señalar con precisión las ideas fundamentales, atribuibles
solamente a Fisher. Estos tres fundadores de la genética de
poblaciones tuvieron carreras paralelas. Publicaron sus primeros
documentos en 1912, siendo aún estudiantes: Haldane en Oxford,
Fisher en Cambridge y Wright en Harvard. Haldane permaneció en la
academia en Cambridge y en el University College (Londres) y viajó a
india en 1957. Fisher trabajó como consultor estadístico en Rotamsted
(1919-1933), retornando primero a la vida académica en el University
College y posteriormente a Cambridge, como profesor de genética.
Después de su retiro, viajó a Australia en 1959. Wright trabajó para la
USDA de 1915 a 1925, viajó primero a la Universidad de Chicago. Se
retiró a la Universidad de Wisconsin en 1955, donde a diferencia de los
otros dos, vive 33 de sus más productivos años. Haldane y Fisher
fueron por un tiempo colegas en el University College. En 1933 Fisher
propuso un vínculo, al menos en la educación de estudiantes
graduados (Box, 1978):
"Dado que los estudiantes preparados matemáticamente vienen a mí
esperando obtener alguna clase de doctorado trabajando en mi
departamento, sin saber nada, ningunacosa, y no muybien dispuestos
a conocer alguna experimentación con material vivo, ¿puedo hacer
que ellos se dediquen a lecturas es su departamento sobre teoría
genética, así como así, un paso hacia la comprensión de las clases de
razonamiento usada por los experimentadores?"
No obstante, Fisher, Haldane y Wright fueron competidores más que
colaboradores, y no siempre fueron tolerantes con el trabajo de los
otros. No hay duda que cada uno ganaba con las publicaciones de los
demás, desarrollando ideas adicionales en respuesta a la crítica de los
mismos. La esencia de sus contribuciones es muy diferente. Haldane
tuvo diversos intereses; sus aportes son variados y hay menos de una
perspectiva evolucionista para dar a su trabajo una síntesis global.
Wright fue el más práctico, desarrolló teoría como respuesta a datos
particulares. Fisher fue el teórico y tomó una visión más amplia de los
datos, mientras la mayoría de su trabajo fue sugerido por hechos del
mundo real, su interés estuvo en la construcción de una estructura sin
la cual tales hechos no podrían ser tratados.
8. 8
2. Rudolf Clausius
Uno de los fundadores de la termodinámica
El físico y matemático Rudolf Julius
Emmanuel Clausius (1822-1888)
falleció hace 125 años.
Se le considera uno de los
fundadores de la termodinámica.
En su nueva formulación del
principio de Sadi Carnot –es hijo de
Lazare Nicolas Marguerite Carnot,
del que hemos hablado en este
blog– conocido como ciclo de
Carnot, propuso la teoría del calor
sobre una base más sólida.
En su trabajo más importante sobre la teoría mecánica del calor
[Über die bewegende Kraft der Wärme, Parte 1 y Parte 2, Annalen
der Physik 79, 368–397, 500–524. 1950. Traducción al inglés On the
Moving Force of Heat, and the Laws regarding the Nature of Heat
itself which are deducible therefrom, Phil. Mag. series 4, 2, 1–21,
102–119, 1851] estableció por primera vez las ideas básicas de la
segunda ley de la termodinámica.
En 1857, Clausius hizo una importante contribución al campo de la
teoría cinética redefiniendo el modelo cinético de los gases de August
Krönig para incluir los movimientos de traslación, rotación y vibración
de las moléculas. En este mismo trabajo introdujo el concepto de
recorrido libre medio de una partícula.
Clausius deduce la relación de Clausius-Clapeyron de la
termodinámica: es una manera de caracterizar la transición de fase
entre dos estados de la materia y había sido desarrollada
originalmente por Émile Clapeyron en 1834.
En 1865 introdujo el concepto de entropía.
En 1868 fue elegido miembro de la Royal Society y en 1879 recibió la
Copley Medal. En 1878 fue elegido miembro de la Kungl.
Vetenskapsakademien. En 1870 recibió la Huygens Medal y en 1883
el Prix Poncelet.
9. 9
V. CAPITULO I
Conocimientos previos
1. Energía
Tiene diversas acepciones y definiciones, en general se relaciona
con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner en
movimiento.
En tecnología y economía, se refiere a la explotación de un recurso
natural y el proceso para extraerla, transformarla para darle un uso
industrial o económico.
En física, se define como la capacidad para realizar un trabajo.
En la física, la ley universal de conservación de la energía, que es la
base para el primer principio de la termodinámica, indica que la
energía ligada a un sistema aislado permanece en el tiempo.
La teoría de la relatividad especial establece una equivalencia entre
masa y energía por la cual todos los cuerpos, por el hecho de estar
formados de materia, contienen energía; Se resume en la fórmula.
2
E mc
La energía es una magnitud escalar con el cual se mide el estado de
un sistema físico; es decir, la energía es una herramienta o
abstracción matemática de una propiedad de los sistemas físicos.
Es una representación de un sistema físico con magnitudes
escalares, lo cual facilita su manejo y comprensión.
a. Energía en diversos tipos de sistemas físicos
La energía también es una magnitud física que se presenta
bajo diversas formas, está involucrada en todos los procesos
de cambio de Estado físico, se transforma y se transmite,
depende del sistema de referencia y fijado éste se conserva.
Todo cuerpo contiene energía, puede ser por su movimiento,
su composición química, su posición, su temperatura, su masa
o alguna otra propiedad. En las disciplinas de la física y la
ciencia, se tienen varias definiciones de energía, todas
coherentes y complementarias entre sí, siempre relacionadas
con el concepto de trabajo.
b. Principios termodinámicos de la transformación de la
energía
10. 10
Para poder hacer uso de la energía es indispensable
transformar unas formas de energía en otras. Todas ellas se
pueden transformar en otra cumpliendo los siguientes
principios termodinámicos:
“La energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma”.
De este modo, la cantidad de energía inicial es igual a la final.
“La energía se degrada continuamente hacia una forma de
energía de menor calidad (energía térmica)”.
Lo que nos dicen estos principios es que no es posible realizar
un cambio de una energía a otra sin una perdida, que se
manifiesta como energía térmica, por lo cual. El rendimiento
de un sistema energético es la relación entre la energía
obtenida y la que se suministra al sistema.
2. Fuentes de energía
Las fuentes de energía se pueden dividir en dos grandes subgrupos:
- Permanentes o renovables.
- Temporales o no renovables.
2.1. Energía no renovable
Se refiere a fuentes de energía que una vez utilizadas no es posible
recuperarse, se encuentran en forma limitada en la naturaleza. De
esta índole de energías existen dos tipos:
o Energía fósil
o Energía nuclear
Energía fósil
Se obtiene por medio de combustibles fósiles los cuales se presentan
en forma:
o Sólida (carbón)
o Líquida (petróleo)
o Gaseosa (gas natural).
Se forman por la acumulaciones de restos de seres vivos que
vivieron hace millones de años y que se han fosilizado formando
carbón o hidrocarburos. Con el tiempo la materia orgánica se
descompuso parcialmente por falta de oxígeno y acción de la
temperatura, la presión y determinadas bacterias de forma que
quedaron almacenadas moléculas con enlaces de alta energía.
11. 11
La energía más utilizada en el mundo es la energía fósil. Según los
cálculos, el planeta puede suministrar energía por medio de petróleo
durante 40 años más y durante 200 años si se sigue utilizando el
carbón.
Energía nuclear
Se obtiene a partir de la desintegración del núcleo atómico de
elementos pesados como el uranio, por medio de romper los átomos
provocando reacciones en cadena controladas dentro de un reactor
nuclear, Este proceso libera energía radiante y térmica la cual se
aprovecha para calentar agua que mueve las turbinas que producen
electricidad.
Los remanentes de este proceso son residuos nucleares altamente
peligrosos, que pueden tardar miles de años en desaparecer y tardan
mucho tiempo en perder la radiactividad.
2.2. Energía renovable
Evolución histórica
Se obtienen a partir de fuentes que están produciéndose
constantemente y cuyo uso no implica la reducción de las reservas
históricas de las mismas, debido a su capacidad de regenerarse
continuamente.
Han sido utilizadas por la humanidad desde tiempos remotos, debido
a que se encuentran fácilmente en la naturaleza.
Se han utilizado para impulsar barcos, molinos, etc.
Algunas de estas han sido sustituidas por el uso de fuentes no
renovables debido a la falta de tecnologías que las hagan más
eficientes y estables.
En el año 1970 se empiezan a considerar como alternativa de las
energías no renovables, Debido a su disponibilidad presente y futura
garantizada así como por su menor impacto ambiental, se empiezan
a llamar energías alternativas.
Energía alternativa
Una fuente de energía alternativa debe ser renovable y poder
utilizase en lugar de las fuentes energéticas que implican la quema
de combustibles fósiles contaminantes, con la ventaja de tener menor
efecto contaminante.
12. 12
Se ven como una alternativa para superar la crisis energética
ocasionada por el agotamiento de los combustibles tradicionales.
Así como también para reducir los efectos ocasionados por el uso de
las energías convencionales actuales hoy día como: el petróleo, el
carbón, etc. Éstos como la contaminación, el aumento de los gases
invernadero y la perforación de la capa de ozono.
La separación energía alternativa/convencional va más allá de una
clasificación de las fuentes de energía, representa las alternativas
que tenemos como humanidad para preservar la viabilidad sostener
el desarrollo y el incremento poblacional en el mediano y largo plazo,
definirá el límite de crecimiento y da lugar al concepto de desarrollo
sustentable.
Las fuentes renovables de energía pueden dividirse en dos
categorías: no contaminantes o limpias y contaminantes. Entre las
primeras:
La llegada de masas de agua dulce a masas de agua salada:
energía azul.
El viento: energía eólica.
El calor de la Tierra: energía geotérmica.
Los ríos y corrientes de agua dulce: energía hidráulica.
Los mares y océanos: energía mareomotriz.
El Sol: energía solar.
Las olas: energía undimotriz.
Contaminantes:
- Bioetanol
- Biogás
- Biodiesel
- Madera
- Biomasa
Las energías de fuentes renovables contaminantes tienen el problema
de que en la combustión emiten dióxido de carbono, gas de efecto
invernadero, y en ocasiones son aún más contaminantes puesto que la
combustión no es tan limpia, Se enlistan como renovables porque
pueden cultivarse los vegetales que las producen, renovándose con
cada cosecha.
Una de sus ventajas es el poderlas producir a través de cultivos de micro
algas/ciertas bacterias y levaduras (potencial fuente de fertilizantes y
piensos, sal (en el caso de las micro algas de agua salobre o salada) y
biodiesel/etanol los cuales capturan gran parte de las emisiones de
Dióxido de Carbono, así como la eliminación de hidrocarburos y dioxinas
en el caso de las bacterias y levaduras (proteínas petrolíferas) y el
problema de las partículas se resuelve con la gasificación y la
13. 13
combustión completa (combustión a muy altas temperaturas, en una
atmósfera muy rica en Dióxido de Carbono) en combinación con medios
descontaminantes de las emisiones como los filtros y precipitadores de
partículas (como el precipitador Cottrel), o como las superficies de
carbón activado.
Otra fuente son los residuos sólidos urbanos y de los lodos de las
centrales depuradoras y potabilizadoras de agua.
Las fuentes de energía alternativa se pueden clasificar en:
1) Energía verde
Describe la energía generada a partir de fuentes de primarias
respetuosas con el medio ambiente. Las energías verdes son
energías renovables que no contaminan.
Son una alternativa viable al agravamiento del efecto invernadero así
como a la sustitución de fuentes de energía tradicionales (como el
petróleo o el gas).
2) Energía hidráulica
Se obtiene a partir de la energía potencial contenida en las masas de
agua en movimiento la cual puede ser transformada en energía
eléctrica. Las centrales hidroeléctricas aprovechan la energía de los
ríos para poner en funcionamiento unas turbinas que mueven un
generador eléctrico.
3) Biomasa
Se obtiene a partir de la fotosíntesis las plantas que contienen
clorofila, transforman el dióxido de carbono y el agua de productos
minerales sin valor energético, en materiales orgánicos con alto
contenido energético y a su vez sirven de alimento a otros seres
vivos.
Este proceso almacena la energía solar en forma de carbono, la cual
es transformada en energía térmica, eléctrica o carburantes de origen
vegetal, liberando de nuevo el dióxido de carbono almacenado.
4) Energía eólica
Se obtiene de la fuerza del viento, mediante la captación de la
energía cinética generada por las corrientes de aire.
Ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover distintos
aparatos y medios de transporte, se considera una energía verde.
Se produce el movimiento del aire ocasionado por las diferencias de
presión atmosférica.
14. 14
5) Energía geotérmica
Se obtiene a partir del calor interno de la tierra.
En algunos puntos este calor está cerca de la superficie y se pone en
contacto con aguas subterráneas, las cuales pueden alcanzar la
temperatura de ebullición produciendo vapor, el cual se aprovecha
para mover turbinas o calentar.
El calor del interior de la Tierra se debe a varios factores, entre los
que destacan el gradiente geotérmico y el calor radiogénico.
6) Energía mareomotriz
Se obtiene a partir de las variaciones en el nivel del mar, llamadas
mareas, producidas por las fuerzas gravitatorias entre la Luna, la
Tierra y el Sol.
Se colocan turbinas hidráulicas que se accionan con el movimiento
del agua, la cual es conducida por canalización y depósito, para
obtener movimiento en un eje. Este movimiento se transmite a un
alternador el cual genera electricidad.
Esta energía es renovable y es limpia.
El principal problema es la relación entre la cantidad de energía
obtenida contra el coste económico así como el impacto ambiental
para obtenerla.
7) Energía solar
Esta energía es la que más utiliza la naturaleza para mantener la vida
y da origen a la mayoría de las formas de energía.
La energía contenida en la radiación solar anual equivale a varios
miles de veces la cantidad de energía que consume la humanidad.
Este tipo de energía tiene la gran ventaja es que permite la
generación de energía en el mismo lugar de consumo mediante la
integración arquitectónica. Lo cual permite implementar sistemas
distribuidos que minimicen las perdidas por transporte.
Existen diversas formas de utilizarse.
Los paneles fotovoltaicos convierten directamente la energía
luminosa en energía eléctrica.
15. 15
Estos colectores solares parabólicos concentran la radiación solar
aumentando temperatura en el receptor.
La radiación solar tiene dos componentes:
Radiación directa, llega directamente del foco solar, sin
reflexiones o refracciones intermedias.
Radiación difusa. Es la recibida mediante múltiples fenómenos
de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes, y el
resto de elementos atmosféricos y terrestres.
16. 16
¿Qué son los paneles solares?
Un panel solar es una especie de módulo que tiene como objetivo
intentar aprovechar la mayor cantidad de energía que proviene de la
radiación solar. El término que se utiliza para definirlo proviene de los
colectores solares, que eran utilizados para poder obtener agua caliente,
comúnmente con fin doméstico y a los paneles fotovoltaicos utilizados
para generar electricidad.
En lo que respecta a esos paneles fotovoltaicos, es importante destacar
que se encuentran formados por unas cuantas celdas que se encargan
de convertir la luz en electricidad. Estas mismas celdas son también
conocidas como células fotovoltaicas, que significa “luz-electricidad”.
Estas son dependientes del efecto fotovoltaico, para poder transformar la
energía del Sol, y de esta manera hacer que una corriente pase entre
dos placas con cargas eléctricas opuestas.
¿Cómo funcionan los paneles solares?
Los paneles solares funcionan de la siguiente manera: los rayos solares
impactan sobre la superficie del panel, penetrando es este y siendo
absorbidos por materiales semiconductores, como el Silicio o el
arseniuro de galio.
Dichos paneles son módulos que aprovechan la energía de los rayos
solares. Estos módulos comprenden a los colectores solares, utilizados
17. 17
para producir agua caliente y a los paneles fotovoltaicos usados para
generar energía. Los fotovoltaicos están compuestos por numerosas
celdas que transforman la luz en electricidad, dichas celdas a veces son
llamadas células fotovoltaicas, lo que significa “luz-electricidad” y
dependen del efecto fotovoltaico para poder transformar la energía del
sol y hacer que una corriente pase por dos placas con cargas eléctricas
opuestas. El parámetro estándar para medir su potencia se denomina
potencia pico. Cuando son expuestos a la luz solar una celda de Silicio
de 6 centímetros de diámetro puede producir una corriente de alrededor
0,5 amperios a 0,5 voltios.
Y los colectores solares tienen una placa receptora y tubos por los que
circula líquido adheridos a ésta. El receptor asegura que la radiación
solar se transforme en calor, mientras que el líquido que circula por los
tubos transporta el calor hacia donde puede ser utilizado o almacenado.
Un sistema fotovolcaico de este tipo se compone de los paneles solares,
las baterías y un inversor. El inversor es un aparato que convierte la
corriente directa producida por los paneles en corriente alterna utilizada
por la mayoría de los aparatos eléctricos usados en el hogar. Además, el
sistema utiliza un sistema de regulador de carga que se usa para
controlar la cantidad de energía que se almacena en las baterías
alargando asi su vida útil.
El sistema fotovoltaico se completa con cables de conexión, equipo de
protección y soportes mecánicos. La configuración del sistema
fotovoltaico más utilizada es la que proporciona corriente alterna a los
aparatos eléctricos. En esta configuración se conectan paneles solare
directamente al regulador de carga y este se conecta al banco de banco
de baterías recargables. El banco de baterías proporciona corriente
directa así que esta energía se lleva al inversor para convertirla en
corriente alterna y posteriormente se distribuye la energía a la instalación
eléctrica convencional de una casa o edificio donde se conectan
aparatos electrónicos convencionales.
La siguiente figura muestra un esquema de conexión de un sistema
fotovoltaico de acuerdo a esta configuración:
19. 19
¿QUÉ TIPOSDE PANELESSOLARESHAY?
Si queremosutilizarpanelessolaresparagenerarelectricidadennuestras
viviendastenemosque tenerencuentaque existen3tiposdiferentes.
PanelesSolaresFotovoltaicos: Éstossonlosque hemosexplicadoanteriormente
y puedengenerarsuficiente energía paraabastecerlasnecesidadesde nuestros
hogares.
PanelesSolaresTérmicos: Estospanelesse recomiendausarlosenviviendasque
tenganrecepcióndirectadel Sol conaltastemperaturasyque tenganun espacio
suficienteparacolocarlosyaque son mayoresque losanterioresporque si nono
serían eficientes.Actúande lamismaformaque losfotovoltaicosperoaparte
contienenunlíquidoque absorbe el calor.Estospanelesconviertenlaenergíadel
Sol enenergía térmicaytransportan estaenergíatérmicahacianuestroshogares.
PanelesSolaresTermodinámicos: Éstosúltimossonlosque se estánutilizando
cada vezmás ennuestroshogaresdebidoaque sonmás eficientes,másbaratosy
se puedenutilizaraparte paramuchasmás cosas.Su principal ventajaesque
puedenabsorberenergíaapesarde que lluevaoesté nubladooseade noche,etc.
Estos panelesse basanenlosprincipiosfundamentalesde latermodinámica,es
decir,que puedenabsorbercualquiertipode energíade cualquierambiente
siempre ycuandola temperaturaexteriornobaje de los0 grados. Estánfabricados
de aluminioycontienenunoscanalespordonde circulaunlíquidorefrigerante,es
decir,unlíquidode bajopuntode ebulliciónque escapazde absorbergrandes
cantidadesde caloral producirse enél uncambiode estado(gas,líquidoo sólido).
20. 20
VENTAJAS
• Es favorable para el medio ambiente ya que no necesita quemar
combustibles fósiles o utilizar materiales nucleares para generar
electricidad, esto evita la posible contaminación de nuestro aire,
agua y atmósfera con contaminantes peligrosos y gases de efecto
invernadero. La contaminación que generan los paneles solares es
mínima y esta se da durante su proceso de fabricación.
• El mantenimiento de los paneles solares se da muy ocasionalmente
y realmente es muy sencillo, esto significa que sólo tendrás que
limpiar los paneles con agua y jabón de vez en cuando.
21. 21
DESVENTAJAS
• El costo inicial de la compra de paneles solares comerciales y su
instalación pueden ser elevados y se requiere de un rápido
desembolso de dinero.
• Los paneles solares no funcionan por la noche porque no hay luz
solar. Para compensar esto, se requiere instalar pilas de
almacenamiento y sistemas de carga en la red de energía solar.
• El mal tiempo y la contaminación del aire o la suciedad acumulada
puede tapar el sol y afectar la eficiencia de los paneles solares.
• El sistema de paneles solares también debe de abarcar una amplia
zona para obtener más horas de sol y lograr una mayor eficiencia.
22. 22
PARA QUE SIRVEN LOS PANELES SOLARES.
• Durante gran parte de los años ochenta y de principios de los años
noventa el mayor mercado para los paneles solares estaba en las
fuentes de alimentación para áreas remotas y algunos productos de
consumo (relojes, juguetes y calculadoras).
• Calentadores de agua
• Cercas eléctricas
• Sistemas de iluminación
• Telecomunicaciones y sistemas de monitoreo remoto
• Bombas de agua accionadas con energía solar.
• Sistemas de tratamientos de agua
• Bolsa de Mujer con Paneles Solares, para recargar tu celular y fibras
ópticas para búsqueda en las noches.
• Bolsos y mochilas con energía solar: Incorporan paneles
fotovoltaicos, han aparecido en el mercado americano.
• Es una mochila útil, ya que, se van cargando los pequeños aparatos
electrónicos. Un móvil o una cámara digital puede cargarse entre 2
y 4 horas. Los paneles solares son impermeables, flexibles y, lo
mismo que con otros bolsos solares se pueden retirar del mismo para
usarlos fuera.
•
24. 24
EN EL EJEMPLO QUE VEREMOS SE CONSTRUYERON 2
SISTEMAS INDEPENDIENTES PARA ABASTECER VARIOS
APARATOS EN CASA.
Un sistema utiliza dos paneles solares de 80W y el otro dos paneles
de 50W.
Los dispositivos necesarios básicos son los siguientes:
2 paneles solares de 80W y 2 de 50 W.
25. 25
Aquí puedes ver los 2 tamaños en proporción de un adulto de pie.
Acumuladores, los del ejemplo son baterías marinas 27DC "deep
cycle", económicas. Se utilizan 3 para el sistema de 80W y 2 para el
de 50W.
26. 26
Control de carga de baterías, uno "decente" para el sistema de 80W y
uno "económico" para el de 50W.
27. 27
Su función es la de controlar la carga de baterías y evitar
sobrecargas, así como también que se descarguen cuando no están
en uso.
Dos Inversores de potencia, uno para cada sistema, éstos se
encargan de convertir la corriente DC (los 12V) a 120 AC, lo que
requerimos para electrodomésticos.
Éstos usualmente vienen con la conexión directa para aparatos
electrodomésticos, así como también con sus respectivos botones de
sobrecarga para evitar que se quemen o incluso fusibles que se
encargan de lo mismo.
28. 28
Ahora veremos el primer ejemplo,
donde se conectan los 2 paneles que son solocados sobre el techo o
en algún lugar donde se obtenga suficiente luz solar, se conecta el
cableado desde los paneles (2 de 80W), hacia la entrada del primer
control de carga (no se preocupen éstos vienen con sus instrucciones
e indicaciones de conexiones).
De ahí se cablea las terminales que indique el controlador de carga,
hacia los acumuladores o baterías, en éste caso es necesario utilizar
3 acumuladores interconectados en serie.
29. 29
Es importante identificar las conexiones necesarias para el
controlador de carga, que básicamente te indicará como irá
conectado todo tu sistema, mientras que algunos podrían cambiar un
poco en configuración, no temas, que todos deberán traer
instrucciones.
Al final se conecta el inversor de potencia para obtener la salida.
.
30. 30
Al lado podemos ver el sistema que utiliza los 2 paneles de 50W, la
conexión es prácticamente la misma, con la diferencia de que se
utilizó un controlador barato, de marca dudosa, jejeje.
Utiliza 2 acumuladores.
El controlador de carga.
31. 31
Y el inversor de potencia.
Para darte una idea de su eficiencia, el sistema más económico de
50W, ha sido capáz de abastecer suficiente energía a un refrigerador
chico, funcionando durante 48 horas incluyendo día y noche, sin
ninguna otra fuente de energía.
Y las de 80W para el resto de los artefactos eléctricos incluyendo los
focos en casa.
Las ventajas de éste, es que no se necesitan muchos conocimientos
de electrónica, ni siquiera saber usar soldadura ni cautín, las
conexiones son realizadas con conectores, el cableado, sólo hay que
asegurarse que sea de la potencia (watts o amperes) suficientes y
vualá, un sistema de paneles solares bastante económico.
32. 32
VI. CAPITULO II
Aplicación de la estadística dado en teoría.
El distrito de Paucarpata es uno de los 29 distritos que conforman la
provincia de Arequipa con una población de 120 446 habitantes
(FUENTE: INEI tasa de crecimiento 2% Censo 2007) mediante una
encuesta a una muestra de este universo se desea saber en una
encuesta para determinar ¿Cuántas personas optarían por una forma
de energía alternativa, como el de la energía solar?, con un error
máximo de 5% y una probabilidad de fracaso de 5%, ¿cuál es el tamaño
de muestra mínimo que necesito encuestar?
Solución:
Datos:
Tabla de distribución normal N (0.1) [Tabla n° 1]
33. 33
0.05 0.975
1 1
2 2
1 0.95 0.05
0.05 :
1.9 0.06 1.96
0.5 0.5
120446 0.05
o
o
Sabiendo que Ahora calculamos
Z Z Z Z
Usando la tabla n° 1de disttibucion normal.
Z
q p
N Personas E
2 2
2 2
.....(1)
( )
Reemplazando los datos tenemos en la ecuación (1):
1.96x0.5x0.5x120446
=
1.96 x0.5x0.5+0.05 x(120446-1)
382
o
o
Z pqN
n
Z pq E N -1
n
n personas
En la encuensta realizada a los 382 personas se encontro que un70% de la poblacion
estaría de acuerdo en tener una energía extra como es el de la energía solar.
Hallamos el error estándar de la población muestral:
x
..............(2)
1
Reemplazando los datos en la ecuación (2).
0.8x
p
p
p = 80% y q = 20% N = 120446 personas n= 382 personas
p q N n
S
n N
S
0.2 120446 382
382 120446 1
0.02 ...(3)pS
los límites de confianza:
x x
x ; x
1 1
Re
0.02 Z 1.96
0.8 1.96x0.02;0.8 1.96x0.02
0.7608;0.8392
76%;84%
o o
p o
Hallando
p q N n p q N n
L p Z p Z
n N n N
emplazando
S p = 0.8
L
L
L
En conclusión:
Se tiene una confianza del 95% de que entre el 76% y 84% de los
habitantes estarían interesados en instalar como una forma alternativa,
la energía solar debido a que se puede economizar a largo plazo.
34. 34
Haciendo uso del miniTAB
Con tamaño de muestra: 382
Media de muestra: 0.8
Desviación estándar conocida: 0.5
- De los integrantes de mi grupo pretendemos modificar la forma de
informar sobre los paneles solares a las personas entrevistadas si por lo
menos un cuarto de las personas entrevistadas están realmente
interesados en cambiar como una forma alternativa a la energía
fotovoltaica, una encuesta realizada recientemente de las 382 personas
entrevistadas 130 personas realmente desearía tener la energía
fotovoltaica, como una forma alternativa. ¿Sera necesario modificar
nuestra forma de informar? con un error máximo de 5%.
1. Formulación de hipótesis estadística.
1
: 0.25
: 0.25
oH P
H P
2. Nivel de significancia 0.05
3. Estadístico de prueba
35. 35
(0,1)
x
1
o
o o
p P
Z n
PQ N n
n N
4. Establecimiento de criterios de decisión.
5. Realizacionde cálculos:
X:Personasinteresadasenel usode laenergíafotovoltaica
130
0.34
382
p
0.34 0.25
4.07
0.25x0.75 120446 382
x
382 120446 1
kz
6. Decisión:
27.5 Region de aceptación.kZ
Por lotanto debemoscambiarnuestraformade llegarala gente.
36. 36
VII. CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS
A partir de lo visto y encuestado podemos concluir de que
Arequipa por ser una zona árida puede ser una buena zona para
tener como una forma alternativa la anergia solar.
Entre un porcentaje de 74% 84% estaría dispuesto a tener como
una forma de energía alternativa y así reducir el consumo de
energía eléctrica a base del consumo de energía solar.
Es necesario tener más conocimientos sobre energías renovables
y formas alternativas de preservar la ecología, hoy en día se
habla mucho sobre el calentamiento de la capa de ozono.
La población y el gobierno deberían trabajar mucho en ello ya que
se tiene poco o nada de conocimiento sobre ello.
A pesar de las desventajas de los paneles solares, este artículo
pretende hacer hincapié en que nos vayamos mentalizando a
utilizar en la medida de nuestras posibilidades las Energías
Renovables, ya que la utilización de recursos fósiles nos causa
verdaderos problemas. Las energías renovables (como la Energía
solar, la Energía Eólica…etc) pueden permitirnos no dañar el
medio ambiente y ser nuestras propias suministradores de
energía y con todo ello ayudar a que la calidad de la Tierra y la
vida en la Tierra sea mucho mejor.
38. 38
IX. ANEXOS
Inauguran primera central eléctrica de energía solar
El 26 de octubre del 2012 se inauguró la primera central de
generación de electricidad a partir de la energía solar del país. La
ceremonia, en Arequipa, contará con la presencia del Presidente de la
República, Ollanta Humala tasso.
La Central Fotovoltaica Repartición permitirá generar 22 megavatios
de potencia y se encuentra en la Pampa de La joya, a la altura del
kilómetro 979 de la Carretera Panamericana Sur, en Arequipa. La
inauguración se realizará a las 10:30 horas.
Durante el acto, anunciarán la puesta en marcha de la Central
Fotovoltaica Majes en Caylloma , según informó la Secretaría de
Prensa de la Presidencia.
Ambas plantas solares abarcarán, cada una, 1 05 hectáreas de
terrenos eriazos y están constituidas por 55 704 módulos fotovoltáicos.
Producirán aproximadamente 80 Gwh de energía al año y tienen un
valor total de inversión de 165 millones de dólares.
Arequipa en la era solar, ya produce energía con el sol
Nueva alternativa. Si el Perú apunta a mantener sus tasas de
crecimiento necesita más energía, que hoy depende del gas de
Camisea. Arequipa se ha convertido en un modelo para explorar otras
opciones. Una empresa española instaló más de 133 mil paneles para
convertir los rayos solares en energía eléctrica.
39. 39
Camino a las playas de Arequipa, en el filo de la Panamericana Sur,
rumbo a Lima, están ubicadas La Joya y Majes . Son dos irrigaciones
rodeadas de pampas desérticas donde cae una de las radiaciones
solares más intensas del mundo , solo comparables con las que
reporta el desierto del Sahara en África. Alcanzan un promedio de 10 a
12 de índice de radiación ultravioleta (IUV), un nivel calificado entre
alto y muy alto y sumamente peligroso para una persona que se
expone a la intemperie más de media hora . Las consecuencias son
irritaciones en la piel que pueden terminar en cáncer, daños a la vista,
etc. Muchos de estos casos ya saturan los hospitales de la Ciudad
Blanca.
Sin embargo, a este sol calcinante que afecta a la costa y sierra sur,
también se lo puede capitalizar en forma positiva. Se ha comenzado a
generar energía eléctrica con el astro rey en estos candentes
lugares . La Joya y Majes albergan los dos primeros parques de
energía fotovoltaica de Latinoamérica . Aquí se instalaron más de 133
mil 660 paneles en 206 hectáreas de desierto que captan la radiación
solar para convertirla en energía.
Las plantas funcionan desde setiembre. Pertenecen a la empresa
española T-Solar, que invirtió 160 millones de dólares en
implementarlas. La inauguración de la primera infraestructura en La Joya
fue un acontecimiento a fines de octubre. Estuvo presente el presidente
Ollanta Humala, quien fue presa del sol extremo. Sus asistentes lo
auxiliaron con un sombrero de ala ancha de agricultor characato. La
clásica camisa de seda blanca se le pegaba al cuerpo por el
sudor. La radiación era tan intensa que el ministro de Energía y Minas,
Jorge Merino Tafur, totalmente desarmado, se cubría el rostro y no
levantaba la mirada. El centro fotovoltaico de Majes, a 40 kilómetros de
La Joya, se lanzó el 16 de noviembre. Aquí la sensación de calor es
enfriada por las ráfagas de viento.
La energía verde: los beneficios ambientales
Una de las principales características de la energía fotovoltaica es la
nula contaminación . La generación de corriente eléctrica mediante
radiación solar no emite gases ni residuos.
De acuerdo a un balance de T-Solar, la generación de 245
Gigavatios/hora (GWh) evita la emisión de 87 mil toneladas de CO2 en
la capa de ozono.
La energía fotovoltaica no genera interferencias en la salud. Por eso es
ampliamente usada por los hospitales de Europa.
40. 40
Una planta fotovoltaica se instala con vigas lastre prefabricadas para
sostener los módulos receptores del sol. No hay necesidad de hacer
obras físicas en el suelo.
Al desmantelarse no se produce impactos. Su expectativa de utilidad
oscila entre 10 y 15 años.
Entre T-Solar y la generadora eléctrica de Arequipa (EGASA) existe la
posibilidad de una alianza público-privada para desarrollar estas
tecnologías.
Lo fotovoltaico engrana varios aspectos. Desde sociales hasta
ambientales. T-Solar aporta un beneficio económico de 90 mil dólares
anuales al Gobierno Regional de Arequipa por las operaciones en Majes.
En La Joya creó un fondo social junto a la Oficina de Desarrollo
Compañía de Jesús para ejecutar acciones por la educación de la zona.
