Energía Solar II

Energía Solar II

Efecto Fotovoltaico

Entre las aplicaciones del efecto fotovoltaico podemos mencionar: alimentación de energía de viviendas, de estaciones repetidoras de señal, de bombas de agua en lugares aislados, señalización vial y marítima, alimentación de teléfonos S.O.S que vemos en las rutas, electrificación de alambrados y grandes instalaciones conectadas a la red (centrales).

La captación de la energía se hace mediante PANELES SOLARES, que a su vez están formados por módulos más pequeños llamadas CELDAS SOLARES. Las celdas solares, dependiendo del tamaño, producen aproximadamente 1Watt. Por ello se las interconectan formando paneles.

Celdas Solares

Paneles Solares

Estas celdas están hechas de silicio procesado. El silicio es la segunda sustancia más abundante en la corteza terrestre luego del oxigeno. Su extracción es muy sencilla y no deja secuelas ambientales. Esto se debe justamente a que la encontramos en gran cantidad sobre la corteza terrestre. El silicio es el compuesto ppal de la ARENA.

Barras de Silicio

Un inconveniente que presenta esta forma de aprovechamiento es que el proceso requerido para lograr que este material tenga las propiedades necesarias para este uso, es un tanto costoso. Aunque se ha ido reduciendo (su costo) considerablemente, en la medida que la ciencia avanza. Esto encarece la inversión q debe hacer quien quiera alimentar su hogar con energía solar, pero por otro lado, estos módulos tienen una vida útil de 20 años aproximadamente, y en aquellos países donde subvencionan este tipo de energías, recuperas la inversión en mucho menos tiempo (5 a 10 años). Por ejemplo en algunos países de Europa, en los cuales se impulso el uso de esta forma de energía, las personas no generan energía solo para ellas, si no que el excedente es conectado a la red eléctrica colectiva. Con lo cual en numerosos casos, el gobierno termina pagando a los usuarios un monto por la energía que aportaron, en lugar de lo contrario.

También se usan otros materiales para hacer células fotovoltaicas, polímeros sintéticos (plásticos), que son más baratos. Pero la cantidad de energía que generan en función de la energía que reciben es bastante menor que el silicio. Pero la ventaja que tienen es que pueden confeccionarse paneles flexibles, usados en ropa de excursión, y también en carpas.

Hay también intentos por parte de la nanotecnología de IMITAR EL PROCESO DE FOTOSINTESIS de las plantas, para capturar de diversas maneras la energía solar. Investigadores de Nueva Zelanda han logrado UNA TINTA que es como la clorofila (una clorofila sintética), produce energía en función de energía solar captada. Esta tinta se puede aplicar a diversas superficies. A las placas que se podrían elaborar con esta tecnología se le dicen “placas verdes”, y su coste en función de la energía producida seria de aprox. 10 veces menos q los paneles de silicio! En resumen, el material usado clásicamente para fabricar paneles es el silicio. Pero el tema se sigue estudiando, y van surgiendo nuevas alternativas

Entre las ventajas que presentan los sistemas fotovoltaicos podríamos enumerar:

1. No consumen combustible
2. No tiene partes mecánicas en movimiento, lo que implica un mantenimiento nulo
3. Vida útil superior a 20 años
4. Resisten condiciones extremas de viento, granizo temperatura y humedad
5. Son totalmente silenciosos
6. No contaminan el medio ambiente
7. Son modulares (cada panel es un modulo), lo que permite agrandar o achicar la instalación sin mayores complicaciones

 Como desventajas podríamos enumerar:

1. El costo de fabricación es aún alto. Aunque disminuye a medida que la ciencia avanza. Por otro lado en países como China donde el gobierno destina una buena cantidad de dinero al desarrollo de estas nuevas tecnologías, la industria solar es rentable, y ha alcanzado un gran crecimiento.
2. No es posible, o es poco conveniente por el dimensionamiento que sería necesario (a mayor superficie del panel solar, mayor captación de energía), la utilización de estos sistemas en zonas de poca insolación (radiación solar)

Bueno les dejo un documental. No es muy nuevo pero habla del tema:

http://video.google.com/videoplay?docid=-1994820876791987253

Un par de artículos relacionados, que hablan de la tinta fotovoltaica:

Articulo 1

Articulo 2

Y fotos!

Energía Solar I

Energía Solar I

El sol es una estrella ubicada a 149.600.000 kilómetros de la tierra, distancia que la luz recorre en aprox. 8 min. Representa el 98,6% de la masa del sistema solar. El inmenso caudal de energía que aporta el sol proviene de reacciones nucleares de los materiales de los cuales está conformado (ppalmente Hidrogeno)… La cantidad de energía que llega en UN AÑO a la tierra proveniente del sol es hasta 50 VECES mayor que las estimaciones actuales de toda la energía disponible en las reservas de combustibles fósiles y 35000 VECES mayor que el consumo mundial de energía por año. Es una forma de energía que abunda. Y la energía que capta la tierra, es solo una millonésima parte de la energía del sol.

El sol es el gran motor de la vida y de la energía sobre la tierra. En realidad, salvo la energía nuclear y  la geotérmica todas las otras formas de energía de las cuales hablamos, provienen indirectamente de la energía solar. Los vientos se forman gracias a las diferencias de temperaturas de las masas de aire. Los ríos y lagos (los que se encausan para hacer centrales hidroeléctricas), se forman gracias al ciclo hidrológico de nuestro planeta, provocado por la evaporación del agua y por los vientos, ambos causados por el sol. Los combustibles fósiles provienen de materia orgánica (plantas, algas, etc.) q sometida a ciertos procesos naturales durante millones de años forman los que conocemos como gas natural, carbón, o petróleo. Aquellas plantas que se formaron hace millones de años, obtuvieron su energía del sol. De la energía de la biomasa, podemos decir lo mismo, todos los organismos obtienen su energía en última instancia del sol. La energía undimotriz (de las olas), se forma por el viento, el cual depende del sol. Y por último el movimiento de las aguas en las mareas es generado por el movimiento, no solo de la luna y la tierra, sino también del sol.

En resumen, el sol es el motor que da movimiento a la mayoría de los ciclos químicos, energéticos y biológicos de nuestro planeta.

Dentro de lo que se entiende por energía solar, hay dos formas principales de aprovechamiento. Una es llamada Energía Solar Térmica, y otra es llamada Energía Solar Fotovoltaica. La energía solar térmica lo que hace es aprovechar el calor de la radiación solar, para diversas aplicaciones…Entre ellas, brindar agua caliente a un hogar, climatización de piscinas, secado de granos y frutas, etc. La energía solar fotovoltaica, está basada en el principio fotovoltaico, que consiste en que al alumbrar ciertos materiales se produce una corriente eléctrica en estos. Como ya veremos tiene muchísimas aplicaciones, entre otras hay grandes centrales o campos de paneles solares que aportan energía a la red eléctrica, o paneles para alimentar antenas repetidoras de señales de radio, balizas marinas, alimentación de calculadoras, paneles flexibles instalados en ropa de camping y carpas, etc.

 Hay también otras formas de aprovechamiento, diferentes, aunque relacionadas, como son las cocinas solares (usadas en el norte de nuestro país por la gran radiación solar que presenta la zona), que consisten en un espejo cóncavo que concentra la luz solar en su centro, donde se coloca lo que se quiera cocinar. O las CENTRALES DE TORRE, que consisten en cientos de espejos que reflejan la energía solar en un punto (en una torre) para evaporar agua y mover una turbina que generara energía eléctrica. También se utiliza un sistema similar para fundir materiales y soldar, en los llamados Hornos solares. Funcionan de la misma manera, con espejos que concentran la energía solar.

Efecto térmico

Hay diversas aplicaciones. Entre ellas: proveer el agua caliente de un hogar, climatización de hogares, climatización de piscinas, destilación de agua, hornos solares, y centrales de torre.

Para proveer agua caliente, climatización de espacios, y climatización de piscinas se usan los COLECTORES SOLARES.

Colectores Solares Térmicos

Los colectores solares consisten en una caja de con forma de panel rectangular, que recibe radiación solar a través de una de sus caras, hecha de vidrio. Dentro del panel hay una placa (generalmente de color negro, para absorber la radiación) en contacto con tubos por donde corre el agua a ser calentada. También se usan otros fluidos transportadores del calor, otros líquidos, o aire. Su funcionamiento esta basado en el efecto invernadero, la radiación solar entra, y calienta la superficie negra y los tubos o canales. La superficie negra al calentarse comienza a emitir radiación, pero a una frecuencia q no traspasa el vidrio, sino q rebota. De esta manera el colector puede alcanzar grandes temperaturas entre 100°C y 500°C, dependiendo del modelo.

El líquido (o aire) calentado de esta manera se bombea con una bomba a donde es requerido, o mediante el efecto TERMOSIFON: el agua caliente tiende a subir, por lo cual se coloca el tanque térmico por encima del colector con lo cual a medida q el agua se calienta, va circulando sin necesidad de un motor que la empuje.

También hay otro tipo de colectores solares, que consisten en un espejo parabólico que concentra la energía solar en un tubo instalado en el centro del foco de la concavidad del espejo. Funciona de manera similar, sólo que es un diseño diferente. Basadas en este tipo de colectores hay grandes centrales eléctricas.

 Colectores Solares Parabólicos

Central Solar de Colectores Parabólicos

Las centrales de torre utilizan también el efecto térmico pero de manera un poco diferente. Una central de torre consiste en un campo de espejos dispuestos alrededor de una torre, que direccionan la luz solar hacia la misma. En la torre hay materiales resistentes a altas temperaturas, que transmiten el calor generado por la incidencia de los rayos solares, a conductos donde circula agua. El agua se transforma en vapor y al desplazarse mueve una o mas turbinas, que a su vez generan la energía eléctrica. Se le criticaba a estas centrales que solo funcionan de día, pero ya se han encontrado formas de almacenar la energía calórica generada durante el día, usando depósitos de sal fundida. De esta manera sigue funcionando durante la noche. Les dejo un articulo relacionado y un par de videos:

http://www.neoteo.com/solarreserve-energia-solar-de-noche

Fotos/gráficos: