Este documento describe los daños ambientales causados por las fuentes de energía convencionales como los combustibles fósiles y presenta las formas de aprovechamiento de la energía solar, incluidas la conversión solar térmica y eléctrica. Luego compara los costos y eficiencia de la energía solar versus las fuentes convencionales, detallando los menores impactos ambientales del uso de la energía solar.

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. Tabla de contenido
INTRODUCCIÓN 3
1. Daños al ambiente ocasionados por las fuentes de energía convencionales 4
2. 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 6
3. Fuentes de energía solar comparadas con las fuentes convencionales 6
3.1 Costos y eficiencia 7
4. 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 9
CONCLUSIONES 9
FUENTES DE INFORMACIÒN CONSULTADAS 10
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3. INTRODUCCIÓN
Los combustibles que se queman para la producción de energía y satisfacer nuestras
necesidades son responsables de grandes problemas medioambientales como lo son; la
acumulación de gases invernadero, acidificación, contaminación del aire, contaminación del
agua, daño de las capas superficiales y ozono troposférico, sin embargo fuentes alternativas
se han ido abriendo camino, tal es el caso de la energía solar que actualmente tiene
aplicaciones diversas y convenientes para la producción de energía térmica y eléctrica al
grado de competir ventajosamente debido a que las fuentes convencionales por no ser
renovables tendrán una tendencia a subir de precio hasta niveles en los que no será
económicamente satisfactoria su utilización.
El presente trabajo es un ensayo que pretende dar a conocer la aplicación de fuentes
de energía solar como una solución inminente ante los graves problemas de contaminación
ambiental producidos hoy en día por los combustibles fósiles, primero dando a conocer a que
nos enfrentamos, como podemos utilizar la energía solar , compararla con la convencional en
eficiencia y costos y finalmente dar un panorama de lo que podría mejorar en el mundo que
nos rodea si todos nos comprometiéramos con el medio ambiente y realizáramos los
esfuerzos necesarios para la sustitución de fuentes de energía no renovables.
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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 el
medio 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) y
una significante cantidad de metano (CH4) y oxido nitroso (N2O)” (García. 2001:56).
También genera óxidos nitrosos (NOx), hidrocarburos y monóxido de carbona (CO), que
aunque no son gases de efecto invernadero como el ozono troposférico, acumulados
producen 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, infiltrando
metales tóxicos, tales como el cadmio, níquel, manganeso, plomo y mercurio, de esta forma
se 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.
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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 eléctrica
La conversión solar eléctrica puede lograrse fundamentalmente por medio de dos
procedimientos totalmente distintos entre sí, tanto por su tecnología como por su campo de
aplicación. El primero se basa en el efecto fotovoltaico, se trata de un procedimiento en el
que los fotones (partículas de luz), incidiendo sobre determinados materiales y en
condiciones apropiadas, pueden generar una cierta energía susceptible de mantener una
corriente eléctrica, la cual puede ser recogida y aprovechada. Para poder realizar este
proceso de transformación se utilizan los módulos fotovoltaicos, formados por un conjunto de
células 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 muy
simple, ya que prácticamente no consta de nada más que células fotovoltaicas. Cuando no
existe radiación solar o no se cuenta con la suficiente se necesita una pesada batería de
acumuladores para almacenar la energía durante las horas de sol, a fin de asegurar una
autonomía 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
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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 idóneas
Recientemente han comenzado a instalarse módulos fotovoltaicos en viviendas e industrias
que ya disponen de energía eléctrica proveniente de una red general. En este caso se
elimina totalmente la necesidad de utilizar acumuladores ya que la propia red suministra la
energía eléctrica cuando los módulos no puedan hacerlo. La idea es que la energía
fotovoltaica 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 de
energía (combustibles fósiles)
Ya sea producir energía eléctrica o térmica por medio de la energía solar podemos decir que
es una forma limpia, silenciosa y gratuita que resulta evidente si se le compara con otros
procedimientos tradicionales, por ejemplo con los generadores acondicionados por ruidosos
motores que consumen combustible y contaminan.
La energía solar se encuentra disponible en todo el mundo, la tecnología necesaria para
aprovecharla está cada vez más cercana, un inconveniente podría ser que la energía solar
fotovoltaica puede resultar más costosa en instalación, sin embargo existen aplicaciones
específicas para evitarnos gastos exagerados. La conversión térmica de la energía solar
constituye la aplicación más simple, no cuesta nada, ni está sometida a la inflación como
suele pasar con las fuentes convencionales de combustibles fósiles. Un punto importante es
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7. que a energía solar es un recurso renovable, no ocurre lo mismo con los combustibles fósiles
puesto que las existencias mundiales de petróleo y gas están disminuyendo.
3.1 Costos y eficiencia
Por un lado de acuerdo con datos proporcionados por la página web de la secretaria del
medio ambiente: http://www.sma.df.gob.mx/sma/index.php Podemos realizar la siguiente gráfica
correspondiente 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 15
Podemos darnos cuenta que resulta inicialmente más costoso hacer uso de la energía solar
sin embargo con el paso del tiempo la inversión se recupera debido a los costos de
mantenimiento 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 que
sabemos que el agua consumida en usos higiénicos y sanitarios, tanto a nivel doméstico
como para hoteles, hospitales e instalaciones deportivas, puede ser obtenida mediante un
sistema 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.
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8. 4. Consecuencias ambientales de la utilización de energía solar
Las consecuencias que la utilización de energía solar proporciona al ambiente no pueden ser
otra cosa más que un beneficio para el mismo, primeramente debido a la disminución de las
emisiones de gases contaminantes como el dióxido de carbono, dióxidos de azufre u óxidos
de nitrógeno, consecuentemente el beneficio es en el agua pues al generarse una menor
proporción de lluvias acidas se deja de contaminar aguas y suelos, que al no estar
contaminados, su la flora y fauna respectiva se ve beneficiada, todo esto ayudando
finalmente a nuestro planeta mismo.
4.1 Aire
A continuación se muestra una tabla de comparación entre la concentración de dióxido de
carbono en el aire en diferentes años y entre las dos formas de energía, solar y
convencional. Donde se aprecian claramente las bajas cantidades de co2 utilizando paneles
que 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.
Año
FUENTE: Adaptado de García. P “Tecnologías energéticas e impacto ambiental”, 2001
4.2 Agua
Notablemente al reducir los gases contaminantes en la atmosfera la lluvia se precipita
considerablemente 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 4
FUENTE: Adaptado de García. P “Tecnologías energéticas e impacto ambiental”, 2001
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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 Suelo
Un aspecto muy importante a considerar en este punto es que si se genera electricidad por
medio de energía solar nos se tendrían que modificar ecosistemas para la construcción de
centrales por ejemplo hidroeléctricas o de cualquier otra índole. La erosión de suelos se ve
disminuida, y las cosechas no se ven afectadas por las lluvias, rocío o bien neblina que
vendría más contaminada si seguimos utilizando fuentes de energía convencionales.
4.4 Flora y fauna
Al no existir modificación de climas por causa de efecto invernadero en la atmosfera, los
ecosistemas permanecen en equilibrio y por lo tanto sus especies se mantienen intactas.
CONCLUSIONES
Al 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, posteriormente
conocimos más a fondo las aplicaciones de la energía solar para después compararla con las
convencionales, finalmente podemos decir que la energía solar fotovoltaica suministra el
método más atractivo para explotarla como recurso masivo, grandes centrales eléctricas
centralizadas, como las plantas de combustible fósil usadas actualmente para generar la
mayoría 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 colectores
puede 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 tiene
el ambiente en tres de sus aspectos más importantes: agua, suelo y aire.
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10. FUENTES DE INFORMACIÒN CONSULTADAS
Gobierno federal de México. (s/f) Extraído el 23 de Marzo, 2012 del sitio Web de la
Secretaría del medio ambiente: http://www.sma.df.gob.mx/sma/index.php
Tonda, 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 (4ª
ed.). PROGENSA: Editor
Green, M. (2000). Energía Fotovoltaica de la luz solar a la electricidad usando células
solares. Australia: ACRIBIA, S.A.
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