Energía solar como alternativa limpia

-260985179070ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS QUÍMICAS Y AMBIENTALES CONCURSO SEMESTRAL DE EMPRENDIMIENTO CIENCIA Y TECNOLOGÍA TEMA: ENERGÍA SOLAR, ENERGÍA RENOVABLE Y ALTERNATIVA EN CONTRA LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL INTEGRANTES: JENNIFER STEPHANÍA FIGUEROA MENDOZA ENRIQUE ALEJANDRO ANCHUNDIA GUERRERO PROFESORA: MARIANA DE JESÚS NAVARRO ALMEIDA PARALELO: 72 Escuela Superior Politécnica 2148840348615del Litoral Instituto de Ciencias 2148840310515Químicas y Ambientales Concurso Semestral de Emprendimiento, Ciencia y Tecnología (CSECT) INTEGRANTES: Jennifer Stephanía Figueroa Mendoza (Líder) -2286040005Edad: 18 años Nacionalidad: Ecuatoriana Ciudad: Guayaquil Facultad: FIEC Carrera: Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones Correo: jsfiguer@espol.edu.ec Enrique Alejandro Anchundia Guerrero -2286012065Edad: 19 años Nacionalidad: Ecuatoriana Ciudad: Guayaquil Facultad: FIEC Carrera: Ingeniera Eléctrica especialidad potencia Correo: eaanchun@espol.edu.ec ASESOR: Subp-El Luis Alfonso Figueroa Romero -22860198755 Edad: 44 años Nacionalidad: Ecuatoriana Ciudad: Guayaquil Título: Tecnólogo Naval - Electricista Carrera: Ingeniera Eléctrica especialidad potencia COMPILADORES: Castro Macancela Nicolás Alejandro Banchón León Estefanía Michelle PROFESORA: Mariana De Jesús Navarro Almeida SLOGAN: “En la búsqueda de un planeta más limpio” LOGOTIPO: FRASE CÉLEBRE: “Ni la sociedad, ni el hombre, ni ninguna otra cosa deben sobrepasar los límites establecidos por la naturaleza para ser buenos” Hipócrates BLOG: http://blog.espol.edu.ec/energiarenovable/ OBJETIVOS Hacer consciencia a la población humana del daño ambiental que sufre el planeta. Determinar el impacto medio ambiental que la obtención de energía eléctrica por medio de hidroeléctricas y termoeléctricas. Determinar las bondades de la energía solar, sus ventajas al medio ambiente. Mostrar un sistema ecológico para generar energía eléctrica utilizando la energía del solar. Implementar paneles solares para obtención de energía eléctrica limpia. DESCRIPCIÓN ACTUAL DEL PROBLEMA Actualmente el mayor problema que atraviesa el mundo es la contaminación ambiental. Se denomina contaminación ambiental a la presencia en el ambiente de cualquier agente (físico, químico o biológico) o bien de una combinación de varios agentes en lugares, formas y concentraciones tales que sean o puedan ser nocivos para la salud como la seguridad o para el bienestar de la población, o bien, que puedan ser perjudiciales para la vida vegetal o animal. La contaminación ambiental es también la incorporación a los cuerpos receptores de sustancias sólidas, liquidas o gaseosas, o mezclas de ellas, siempre que alteren las condiciones naturales de las mismas, o que puedan afectar la salud, la higiene o el bienestar del público. A medida que aumenta el poder del hombre sobre la naturaleza y aparecen nuevas necesidades como consecuencia de la vida en sociedad, el medio ambiente se deteriora cada vez más. El progreso tecnológico, por una parte y el acelerado crecimiento demográfico, por la otra, producen alteración del medio, llegando en algunos casos a atentar contra el equilibrio de la tierra. No es que exista una incompatibilidad absoluta entre el desarrollo tecnológico, el avance de la civilización y el mantenimiento del equilibrio ecológico, pero es importante que el hombre sepa armonizarlos. Para ello es necesario que protejan los recursos renovables y no renovables y que tome conciencia de que el saneamiento del ambiente es fundamental para la vida sobre el planeta. La contaminación es uno de los problemas ambientales más importantes de nuestro mundo y surge cuando se produce un desequilibrio, como resultado de la adición de cualquier sustancia al medio ambiente, en cantidad tal, que cause efectos adversos en el hombre, animales, vegetales o materiales expuestos a dosis que sobre pasen los niveles aceptables en la naturaleza. Entre los tipos de contaminación ambiental se encuentra la contaminación del aire, que es la adición dañina a la atmosfera de gases tóxicos, CO2, u otros que afectan el normal desarrollo de plantas, animales y que afecta negativamente la salud de los humanos. Otro tipo de contaminación es la contaminación térmica que es la que se refiere a la emisión de fluidos a elevadas temperaturas; se puede producir en cursos de agua. El incremento de la temperatura de medio disminuye la solubilidad del oxigeno en el agua. Actualmente, los avances tecnológicos requieren que el hombre genere mayor cantidad de energía eléctrica para su bienestar, esto conlleva a que se construyan más plantas hidroeléctricas y termoeléctricas, que a pesar de ser un beneficio son uno de los principales medios de contaminación por agentes químicos, físicos o biológicos. CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA Debido a la obtención de energía eléctrica por medio de termoeléctricas Una central termoeléctrica es una instalación empleada para la generación de energía eléctrica a partir de energía liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustión de combustibles fósiles, como el petróleo, gas natural o carbono. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover el alternador y producir energía eléctrica. Este tipo de generación eléctrica es contaminante pues libera dióxido de carbono. Al quemar combustibles fósiles las centrales termoeléctricas emiten a la atmosfera muchos contaminantes sobre todo compuestos de azufre principalmente CO2, causante de lluvias acidas y problemas de salud, gases de invernadero y causante troposférico peligroso para la salud, compuestos de carbono y partículas menores con efectos nocivos sobre la salud. Las calderas de las termoeléctricas necesitan se enfriadas como también sus gases necesitan ser desulfurados y para ello se requiere más de 150 millones de litros de agua por hora que después de ser utilizadas serán liberadas al mar, el cual mantiene una temperatura promedio permitiendo la subsistencia de un ecosistema rico en peces y mariscos los cuales son fuentes principales de extracción de los lugareños, al ser liberadas esta agua calientes elevaran la temperatura del mar en el sector corriendo un gran peligro su ecosistema que después de algunos meses se verá irreversiblemente afectado, así destruyendo la vida microscópica que existe en el mar como plantón, huevos y larvas de peces, mariscos y crustáceos. Los alimentos del mar no solo mantienen a los lugareños sino también al pingüino de Humboldt que tiene su reserva natural en el sector lo cual afectara directamente a su población, la falta de alimentos o la existencia de ellos pero contaminados una reserva tan delicada se verá afectada severamente si no hacemos algo para su protección, las partículas de suspensión (PTS) son compuestos de carbón, nitratos, sulfatos y metales como: plomo, cobre, hierro, zinc y níquel, arriesgando la salud de las personas con aumento de la frecuencia de cáncer pulmonar por el efecto acumulador de los metales pesados. CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA Debido a la obtención de energía eléctrica por medio de hidroeléctricas Las centrales hidroeléctricas si bien son fuentes de energía renovable no son totalmente favorables para el medio ambiente durante la construcción estas centrales rompen la armonía del medio ambiente, es decir se altera el ciclo que lleva normalmente. En las primeras fases de desarrollo de las centrales, es decir, de su construcción y en su proceso de establecimiento, se comienza a intervenir a los bosques y los cauces haciendo vías de acceso más apropiadas para el traslado de materiales, lo que significa un número significativo de tala de árboles, desvíos y modificaciones de curso de ríos, y en definitiva, un cambio brusco de todo el entorno natural. Es así como en principio nos encontramos con problemas de desplazamiento y emigración de peces, producto de la creación de una barrera artificial, el llamado “Efecto barrera” en todo el cauce del río, que imposibilita el remonte de los peces, lo cual gatilla que, al verse ellos impedidos de transitar libremente comiencen a sufrir problemas en sus ciclos reproductivos, resultando en una clara disminución de la población de peces. Para aquellas especies de hábitos migratorios (diádromas o que requieren moverse entre aguas dulces y marinas para completar su ciclo de vida), la presencia de una barrera en su ruta migratoria representa un impacto grave como pudiendo llevar a la disminución de la población y su eventual extinción local. Posteriormente se pueden observar otro tipo de consecuencias como los constantes cambios en los niveles de las aguas, que en ocasiones terminan manifestándose como un pequeño hilo de agua que intenta sobrevivir a los pequeños obstáculos naturales con el fin de llegar a su destino. A diferencia de la estructura típica del cauce de los ríos, disminuir el caudal generalmente significa un aumento en la velocidad y profundidad e las aguas, que da paso a un ambiento “pobre”. Todos estos cambios producen que el río modifique totalmente su estructura, manifestándose principalmente en cambios sobre temperaturas de las aguas, en los materiales que arrastran por el curso, incluso se comiencen a producir diferencias en la composición físico-química del agua. También el aire podría verse afectado por las emisiones de gases durante la fase de construcción, y por la emisión del material particular producto de los motores de combustión de las unidades vehiculares. Debemos mencionar también la contaminación acústica que un proyecto así implica, producto del aumento en los niveles de intensidad de ruido por el paso de vehículos durante el proceso de construcción. En general, la contaminación ambiental generada por las termo e hidroeléctricas incide de manera negativa, ya que, el uso indiscriminado de dichas centrales trae como consecuencias la propagación de enfermedades hacia el ser humano, así como también afectan la vida de los seres animales y vegetal ya que se destruyen muchos micro faunas, tala de árboles, sequias de ríos, y lo más drástico aun es la extinción de muchas especies en su totalidad. La destrucción de la capa de ozono es sin duda la consecuencia más notoria de la contaminación producida por las termo e hidroeléctricas. Por otro lado, las termo e hidroeléctricas son causantes de muchas enfermedades. Los óxidos de nitrógeno provocan problemas en sistema respiratorio (disminuye las resistencias de las infecciones, acelera el envejecimiento del pulmón, facilita el desarrollo de enfermedades crónicas, etc.), es uno de los componentes de la lluvias acidas que producen graves daños sobres los ecosistemas y es precursor de ozono troposférico y a su vez es un potente contaminante que alcanza contaminaciones muy alta en periodos veraniegos. Otras consecuencias que existen en las personas a corto plazo son irritación, intoxicación, dolor de cabeza, enfermedades respiratorias y malestares abdominales. A largo plazo también existen otros como el cáncer, deficiencias respiratorias severas, afecciones con cuadros clínicos complejos (invasión masiva de toxinas en el cuerpo), irritaciones frecuentes en ojos, mucosas, alojamiento de toxinas y metales pesados en su torrente sanguíneo, falta de oxigenación. Especialistas en neumología y alergología concuerdan que los contaminantes como el dióxido de azufre que producen las termoeléctricas, están entres los causantes de la rinitis alérgica y el asma bronquial. En este último hay una mayor obstrucción bronquial con lo cual dificulta la respiración, de no tratarse a tiempo puede ser mortal. SOLUCIÓN AL PROBLEMA ENERGÍA SOLAR, LA MEJOR ALTERNATIVA PARA EL MEDIO AMBIENTE Se trata de energía obtenida mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el Sol. La radiación solar que alcanza la Tierra puede aprovecharse por medio del calor que produce, como también a través de la absorción de la radiación, por ejemplo en dispositivos ópticos o de otro tipo esta energía se emplea en procesos térmicos o fotoeléctricos, o fotovoltaicos. En los procesos térmicos, la energía solar se utiliza para calentar un gas o un líquido que luego se almacena o se distribuye. En los procesos fotovoltaicos, la energía solar se convierte en energía eléctrica sin ningún dispositivo mecánico intermedio. La energía solar que recibe nuestro planeta es resultado de un proceso de fusión nuclear que tiene lugar en el interior del sol. Esa radiación solar se puede transformar directamente en electricidad (solar eléctrica) o en calor (solar térmica). La energía solar tiene muchos usos entre los más conocidos son: la potabilización de agua, cocina solar, destilación, evaporación, fotosíntesis., secado, cubierta solar, acondicionamiento y ahorro de energía en edificaciones, calentamiento de agua, calefacción doméstica, iluminación, refrigeración, aire acondicionado, energía para pequeños electrodomésticos entre otros. CARACTERÍSTICAS DE LA ENERGÍA SOLAR • Es inagotable• Ayuda a la educación de niños en tecnologías ecológicas y para el respeto del medio ambiente.• No disminuye la calidad de aire y suelos.• No contamina acústicamente• Podemos vender a las eléctricas cada kilovatio-hora producido con Energía Solar Fotovoltaica a un precio de 0,88 USD x Kw/h (mientras que la que nosotros compramos se paga a un precio inferior 0,08 USD por cada Kw/h que se consume.• Ahorro económico en la factura de electricidad y agua.• Flexibilidad al usarla en el suministro.• Aumento de las inversiones económicas y, por extensión, del empleo.• Su implantación ofrece importantes deducciones fiscales.• Menor dependencia energética de otras fuentes de energía.• Importante fuente generadora de empleo: por cada 720.000 USD invertidos se crean entre 4 y 6 empleos.• Mejora en la calidad de vida. La energía solar no produce efectos secundarios o nocivos. Más bien es una ventaja para el medio ambiente. El calor se logra mediante los captores o colectores térmicos, y la electricidad, a través de los llamados módulos fotovoltaicos. Ambos procesos nada tienen que ver entre sí, ni en cuanto a su tecnología ni en su aplicación. PANELES SOLARES Un panel solar es un módulo que aprovecha la energía de la radiación solar. El término comprende a los colectores solares utilizados para producir agua caliente (usualmente doméstica) y a los paneles fotovoltaicos utilizados para generar electricidad. Los paneles fotovoltaicos están formados por numerosas celdas que convierten la luz en electricidad. Las celdas a veces son llamadas células fotovoltaicas, que significa quot;
luz-electricidadquot;
. Estas celdas dependen del efecto fotovoltaico para transformar la energía del Sol y hacer que una corriente pase entre dos placas con cargas eléctricas opuestas. Los paneles fotovoltaicos son limpios, silenciosos y no dañan el medio ambiente, además nos ahorran mucha energía algo que notaremos a fin de mes, su construcción es bastante rápida. Por último como ventaja principal, es el único sistema que puede ofrecernos un suministro de energía continuo ya que podemos utilizarlo haya sol o no. Si tenemos que nombrar desventajas de estos sistema podemos señalar es que el costo de compra es elevado ya que este sistema de no se encuentra masificado. BENEFICIOS FINANCIEROS EN EL USO DE PANEL SOLAR Según una encuesta realizada por la ESPOL el año pasado el cálculo estimado por consumo de electrodomésticos. Aparato eléctricoHoras DiariasKW/hSubtotal dólaresVentilador25.40.36Televisor716.81.14Plancha1453.60Refrigerador241801315 focos de 20w (ahorrador)6543.83Calentador de agua1604.11Computador2241.63Equipo de sonido12.40.16Horno microondas0.510.50.71Lavadora122.51.53Bomba de agua222.51.53Dvd200Total mensual443.1KW/h$31.6 Como esta detallado anteriormente el consumo mensual en dólares de una casa promedio es de casi $32 y de 443KW/h, esto indicaría que para implementar el sistema utilizaríamos alrededor de 6 paneles solares de 100W cada uno ya que 100W es alrededor de 80KWH, lo cual traería como conclusión que se haría una inversión de $600 en cada panel adicionando a su vez que cada panel necesita su propio inversor y por ende su propia batería, el valor de cada inversor es de $80 y de cada batería $60,esto indicaría que por cada panel más sus implementos tendría un costo alrededor de de $740 que por los 6 paneles que son necesarios sería una inversión de $4440. Entonces haciendo cálculos y tomando en cuenta que una casa en promedio consume $32 mensualmente, a los 12 años el valor que se habrá gastado en energía es alrededor de $4608. Pero hay que recalcar que los años de vida de un panel son entre 40 a 45 años, en este caso entenderemos que con la inversión de los paneles solares tendremos de 28 a 33 años de consumo de energía eléctrica sin costo. ELABORACIÓN DE LA PROPUESTA Una vez instalado el panel solar y conectado al distribuidor de energía, se encenderá una luz en el distribuidor el cual señalara que el panel está funcionando; seguido a esto pasara lo mismo al conectar la batería, con la diferencia de que en este caso habrán tres luces la cuales indicaran si la batería se encuentra cargada o no. Para poder comenzar a utilizar el sistema será necesario encender el interruptor del inversor y continuo a este el de la regleta, luego de esto tan solo será necesario conectar los aparatos eléctricos a utilizarse en ese momento. Es recomendable recalcar que el sistema fotovoltaico comenzara a funcionar una vez conectados el panel solar, el distribuidor de energía y la batería entre sí, el resto de implementos son necesarios para utilizar la energía proveniente del panel. METALES RECURRENTES EN UN PANEL SOLAR Silicio cristalino y Arseniuro de galio son la elección típica de materiales para celdas solares. El silicio es un elemento químico metaloide, número atómico 14 y situado en el grupo 4 de la tabla periódica de los elementos formando parte de la familia de los carbonoideos de símbolo Si. Es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre (27,7% en peso) después del oxígeno. Se presenta en forma amorfa y cristalizada; el primero es un polvo parduzco, más activo que la variante cristalina, que se presenta en octaedros de color azul grisáceo y brillo metálico. El silicio cristalino tiene una dureza de 7, suficiente para rayar el vidrio, de dureza de 5 a 7. El silicio tiene un punto de fusión de 1.411 °C, un punto de ebullición de 2.355 °C y una densidad relativa de 2,33. Su masa atómica es 28,086. El Arseniuro de galio (GaAs) es un compuesto de galio y arsénico. Es un importante semiconductor y se usa para fabricar dispositivos como circuitos integrados a frecuencias de microondas, diodos de emisión infrarroja, diodos láser y células fotovoltaicas. PANELES SOLARES EN EL ECUADOR La empresa RENOVAENERGÍA S.A es una de las empresas que trabajan en el ecuador con el fin de brindar soluciones energéticas en zonas remotas de difícil acceso para la red pública, aplica la más moderna tecnología de componentes eficientes y alternativos de generación, cómo energía solar fotovoltaica por medio de paneles fotovoltaicos, energía eólica por medio de aerogeneradores. Su objetivo es mejorar la calidad de vida del ser humano, especialmente del habitante rural, dotándolo de servicios básicos sin importar su ubicación. La energía solar fotovoltaica es una forma de obtención de electricidad por medio de paneles solares fotovoltaicos. Los paneles o módulos fotovoltaicos están compuestos por dispositivos semiconductores tipo diodo (células fotovoltaicas) que, al recibir la radiación solar, se estimulan y generan saltos electrónicos, generando diferencias de potencial en sus extremos. El acoplamiento en serie de estas células permite obtener voltajes en corriente continua, adecuados para alimentar dispositivos electrónicos sencillos o a mayor escala, esta corriente eléctrica continua generada por los paneles se puede transformar en corriente alterna e inyectar en la red eléctrica CONCLUSIONES La obtención de energía eléctrica por medio de termoeléctricas al igual que las hidroeléctricas causa un daño irreversible al medio ambiente. La energía solar es una energía renovable, no contamina, es decir, no causa daños al medio ambiente. El uso del panel solar en vez de la obtención de energía eléctrica por medio de hidroeléctricas y termoeléctricas es un beneficio evidente para el medio ambiente, ya que utiliza una energía renovable. Además que es una excelente propuesta financiera cuando se habla de inversión a largo plazo. Los paneles fotovoltaicos son limpios, silenciosos y no dañan el medio ambiente, además nos ahorran mucha energía algo que notaremos a fin de mes, su construcción es bastante rápida. Por último como ventaja principal, es el único sistema que puede ofrecernos un suministro de energía continuo ya que podemos utilizarlo haya sol o no. Si tenemos que nombrar desventajas de estos sistema podemos señalar es que el costo de compra es elevado ya que este sistema de no se encuentra masificado. RECOMENDACIONES Como todo artefacto tecnológico, las estructuras de los paneles solares necesitan de mantenimiento pero éste es mínimo y muy sencillo; es conveniente hacer una inspección general 2 veces al año para asegurarnos de que las conexiones entre paneles y el regulador se encuentren bien ajustadas y libres de la corrosión. VIVENCIAS, ANÉCDOTAS EXPERIENCIAS El tiempo en que nos tardamos en hacer el reporte fue alrededor de 13 semanas, en las cuales fuimos aumentando al igual que mejorando información acerca del proyecto para que tenga su debida justificación. En la realización del CSECT hemos aprendido el trabajo en equipo. Como trabajar juntos en forma armoniosa para lograr una meta deseada, que en nuestro caso, es el elaborar un producto o servicio que ayude a la comunidad hoy en día. Comprendimos la justificación del CSECT, que un evento como este ayuda a formar jóvenes emprendedores, dispuestos a la investigación para ayuda a la comunidad. Al armar nuestro sistema aprendimos un poco sobre las clases de corrientes, lo que se necesita para prender un dispositivo eléctrico y sobretodo de las bondades que nos ofrecen los paneles solares. Al componer nuestro reporte fuimos obteniendo información sobre la contaminación ambiental, las causas a través de obtención de energía eléctrica e información acerca de la energía solar, sus usos y sus bondades. Podemos aplicar estas experiencias en la vida diaria ya que una de las razones para el efectuar el CSECT es formar emprendedores, y los emprendedores se esfuerzan diariamente, escalando cada día para ser mejores. RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS PARA FUTUROS CSECT Y EVENTOS SIMILARES Deben estar dispuestos a trabajar, investigar, evaluar, redactar, analizar, y demás acciones que conlleven a un trabajo excelente a la hora de realizar el reporte. Repasar constantemente lo investigado, para que así se familiaricen con el tema, sus bondades, su estructura, componentes, etc. Al escoger un tema, pensar en los beneficios y perjuicios de este, y sobretodo buscar una solución radical para los perjuicios. Hacer un cronograma de actividades, fijarse tiempos obligatorios para realizar ciertas actividades del evento con el fin de no tener mucha presión en la etapa final de este. BIBLIOGRAFÍA http://www.proviento.com/panelesolares.html http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/Energia22/HTML/articulo02.htm http://www.eluniverso.com/2009/09/20/1/1356/uso-eficiente-artefactos-reduce-consumo-electrico.html http://www.guayaquil.gov.ec/index.php?option=com_content&view=article&id=114&Itemid=86 http://es.wikipedia.org/wiki/Panel_solar http://es.wikipedia.org/wiki/Energia_solar http://www.monografias.com/trabajos16/ecosistema-contaminacion/ecosistema-contaminacion.shtml http://html.rincondelvago.com/central-hidroelectrica.html http://es.wikipedia.org/wiki/Impacto_ambiental http://es.wikipedia.org/wiki/Impacto_ambiental_potencial_de_proyectos_de_centrales_termoeléctricas http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_invernadero http://es.wikipedia.org/wiki/Contaminación_atmosférica http://images.google.com.ec/images?hl=es&rlz=1C1CHMB_esEC338EC338&um=1&sa=1&q=contaminacion+del+agua&btnG=Buscar+imágenes&aq=f&oq=&start=0 http://images.google.com.ec/images?hl=es&rlz=1C1CHMB_esEC338EC338&um=1&sa=1&q=calentamiento+global+de+la+tierra&aq=0&oq=calentamiento+global&start=0 http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio_cristalino http://es.wikipedia.org/wiki/Arseniuro_de_galio ANEXOS

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