Energía solar – Notas leídas

Energía solar. Energía producida por el sol que el ser humano convierte en energía útil, ya sea para calentar algo o para generar electricidad.

Resumen

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  • 1 reseña histórica
  • 2 Principio de funcionamiento
  • 3 Energía solar térmica
  • 4 dispositivos de alta concentración
  • 5 dispositivos de baja concentración
  • 6 Energía solar fotovoltaica
  • 7 Celda solar
  • 8 ventajas
  • 9 aplicaciones
  • 10 Características de la radiación solar en Cuba
  • 11 curiosidades
  • 12 Véase también
  • 13 Enlace externo
  • 14 fuentes

Reseña histórica

En 1887, Heinrich Hertz estudió la emisión de ondas electromagnéticas cuando las chispas saltan entre dos electrodos, cuando notó que las cargas saltaban más fácilmente si los electrodos estaban iluminados con luz ultravioleta. Luego se comprobó que la luz provoca la emisión de electrones en los metales. Este fenómeno se ha denominado efecto fotoeléctrico externo.

En semiconductores se ha descubierto el fotoefecto interno, que provoca que aparezcan cargas en el material al iluminarse, la separación de estas cargas genera una diferencia en la potencia eléctrica que se puede utilizar para hacer circular corriente eléctrica en un circuito, iluminar una habitación, o funcionamiento de equipos eléctricos, etc. y se llama efecto fotovoltaico.

Esto fue observado por primera vez en 1896 por Becquerel y, a principios de la década de 1950, los científicos de Bell Telephone Laboratories en los Estados Unidos, que desarrollaron el primer transistor, construyeron la primera celda solar de silicio con una eficiencia rentable. (6%).

Desde 1975 se lleva a cabo una investigación en energía solar fotovoltaica, se ha centrado en aumentar la eficiencia de conversión de la radiación solar en electricidad, aumentar la estabilidad de las células solares para diversos tipos de tecnologías y la reducción de sus costes de fabricación y módulos solares fotovoltaicos. Se han estudiado prácticamente todas las opciones y tipos de células fotovoltaicas.

Principio de funcionamiento

  • Hay dos formas principales de utilizar la energía solar:
  1. . Fuente de calor para sistemas solares térmicos.
  2. . Fuente de electricidad para sistemas solares fotovoltaicos.

Energía solar térmica

Energía termodinámica – Proceso

La energía solar térmica, que utiliza el calor generado por la radiación solar para generar electricidad, es un recurso valioso tanto en la producción de electricidad por las grandes centrales eléctricas como en diversas aplicaciones domésticas.

-Las centrales térmicas que utilizan energía solar térmica utilizan fundamentalmente dos tipos de dispositivos:

Dispositivos de alta concentración

Captan la radiación solar a través de sistemas como espejos curvos o discos parabólicos, que se orientan hacia el Sol y reflejan su luz, concentrándola en un punto. Desde allí, el calor se transfiere a un fluido, que puede ser agua, aceite, aire, etc., a través del cual se transfiere el calor a un tanque de agua, que se evapora a alta temperatura, que se utiliza para mover una turbina para generar electricidad. .

Dispositivos de baja concentración

Reúnen varios cilindros parabólicos que también se mueven con el Sol, concentrando la radiación en una tubería que contiene un fluido, que se calienta y transporta a una red de tuberías diseñadas para minimizar las pérdidas de calor. Estos dispositivos de baja concentración son los más desarrollados tecnológicamente y también son dispositivos centrales que ocupan menos espacio. Uno de los grandes inconvenientes de estos dispositivos es que dependen de una fuente irregular como es el Sol, por lo que no necesitan nubes, aunque se dispone de sistemas de almacenamiento térmico.

Energía solar fotovoltaica

La conversión fotovoltaica se basa en el efecto fotovoltaico, que consiste en crear una energía eléctrica provocada por la absorción de la radiación solar. Para realizar esta conversión se utilizan dispositivos denominados células solares, que están compuestos principalmente por materiales semiconductores en los que se ha creado artificialmente un campo eléctrico interno.

Proceso fotovoltaico

El material más utilizado es el silicio. Estas celdas están conectadas entre sí en un circuito en serie con el fin de aumentar el voltaje de salida de la electricidad, es decir, si será de 12 voltios o de 24. Al mismo tiempo, se conectan varias redes de circuitos en paralelo para aumentar la producción eléctrica. capacidad que podrá suministrar el panel.

Dado que el tipo de corriente eléctrica que suministran los paneles solares es la corriente continua, se suele utilizar un inversor y / o convertidor de potencia para transformar la corriente continua en corriente alterna, que es la que solemos utilizar en nuestros hogares, nuestros trabajos y nuestras tiendas.

Celda fotovoltaica

-Una celda solar básicamente funciona de la siguiente manera:

Celda solar fotovoltaica

Los fotones, que provienen de la radiación solar, golpean la superficie de las células y son absorbidos allí por materiales semiconductores, como el silicio. Los fotones chocan contra los electrones liberándolos de los átomos a los que pertenecían. Así, los electrones comienzan a circular a través del material y, por lo tanto, producen electricidad.

Esta operación básica se repite independientemente del material utilizado en las células solares, siempre que, por supuesto, tenga propiedades conductoras y absorba la luz.

Ventaja

  • Como no se produce ningún tipo de combustión, no se generan contaminantes del aire en el punto de uso, y tampoco hay efectos como la lluvia ácida, el efecto invernadero del CO2, etc.
  • El silicio, elemento básico para la fabricación de células fotovoltaicas, es muy abundante y no es necesario explotar los depósitos de forma intensiva.
  • Al tratarse de energía fundamentalmente local, evita pistas, cables, postes, no son necesarias las grandes líneas eléctricas, su impacto visual es bajo, y además no tiene requerimientos de suelo.Demasiado grande (1kWp puede ocupar entre 10 y 15 m2).
  • Prácticamente se produce energía con total ausencia de ruido.
  • No requiere ningún aporte externo (combustible) ni la presencia relevante de otro tipo de recursos (agua, viento).

Aplicaciones

  • Beber agua
  • Estufas solares
  • El secado
  • Evaporación
  • Destilación
  • Refrigeración

Características de la radiación solar en Cuba

Uno de los aspectos importantes para determinar la conveniencia de uso de los equipos solares es el conocimiento de las características de la radiación solar en el lugar, tanto su variación diaria como horaria. La intensidad de la radiación solar en Cuba tiene un valor considerable entre 900 y 1000 W por metro cuadrado (W / m2) cuando cae perpendicularmente sobre una superficie, lo que significa un promedio aproximado de 400 W / m2 en la superficie de tierra y más de 5 KW / h por día y metro cuadrado, en valor medio anual.

La variación de un lugar a otro del país no es significativa, debido a su posición geográfica, se extiende de este a oeste y entre los 20º y 23º de latitud norte.
La variación entre verano e invierno tampoco es tan grande como en otros países, por lo que en Cuba la radiación solar se puede utilizar en cualquier lugar y en cualquier época del año.

A diferencia de los países continentales secos, la cobertura de nubes en Cuba es muy alta, principalmente debido a los mares que la rodean. La radiación difusa tiene un valor medio superior al 40%. La media de días nublados al mes es de más de 10, aunque es difícil encontrar un día en el que el sol no salga ni un momento.

La mayor cantidad de sol se produce de 10 a.m. a 2 p.m. hora solar, o aproximadamente de 10:30 a.m. a 2:30 p.m. en La Habana (11:30 a.m. a 3:30 p.m. horario de verano) y de 10 a.m. a 2 p.m. h en Santiago de Cuba (11 a.m. a 3 p.m., horario de verano). El clima cubano también se acompaña de alta humedad y lluvias frecuentes de mayo a Octubre.

Curiosidades

1.- La planta de energía solar más grande del mundo se encuentra en Portugal, en la localidad de Amareleja, conocida como la ciudad portuguesa donde más calienta el sol, la planta cuenta con más de 262.000 paneles fotovoltaicos instalados. La planta producirá hasta 93 gigavatios por año, una energía que alimentará a miles de hogares.

2.- La naviera más grande de Japón, Nippon Yusen, nos asegura que pronto instalará paneles solares en uno de sus barcos más grandes, que a finales de este año ya surcará los mares impulsados ​​en parte por esta fuente de agua ‘. La capacidad de estos paneles será de 40 KW y permitirá ahorrar más del 6% de combustible, así como entre un 1 y un 2% de emisiones contaminantes a la atmósfera (20.000 toneladas de C02 al año).

3.- Embarcación fotovoltaica Halcón Solar.La presentación de la embarcación fotovoltaica, construida en Cuba, a los gerentes nacionales de turismo tuvo lugar en aguas del embalse de Hanabanilla, el 13 de agosto de 2001, y durante seis meses sirvió a los turistas de la instalación hotelera. del lugar en largos recorridos de contemplación, con resultados técnicos muy favorables y gran aceptación.
En perspectiva, se crean las condiciones para conectar los pueblos de difícil acceso por vía fluvial, y se estudian diversas demandas turísticas, pues por sus características es apta para actividades turísticas y recreativas con alta sensibilidad ambiental, en las que no se encuentra. No es posible utilizar el barco de motor tradicional.

4.- Energía solar fotovoltaica en automóviles. Los turismos que incorporan energía solar fotovoltaica siguen entrando en el mercado. En esta ocasión se trata de la marca estadounidense de coches eléctricos ZAP. Su modelo Xebra Xero, que se muestra en la imagen, se vende con la opción de un módulo fotovoltaico de techo de 150 vatios. El uso de energía fotovoltaica para alimentar su motor eléctrico también tiene un impacto positivo en la prolongación de la vida útil de la batería. y uso cero de combustible.

5.- El plano solar cruza Europa. Los cielos europeos ya han dado la bienvenida al Sunseeker II, el único avión solar tripulado del mundo, que acaba de emprender un viaje por varios países europeos con el objetivo de batir un récord. La gira comenzó a mediados de abril en Zurich, Suiza, donde la aeronave pasó casi un año en vuelos de entrenamiento y perfeccionamiento de sistemas. Desde allí, Eric Raymond, piloto, cruzó Suiza atravesando el Mattehorn o Matterhorn, la montaña más famosa de los Alpes ubicada en la frontera con Italia, hasta llegar a Turín, antes de regresar a Suiza.
Una segunda etapa llevará el avión a los Dolomitas, la cadena montañosa más famosa de Austria, Hungría y Eslovenia. Tras una destacada aparición en los World Air Games de Turín, donde volará con el Icarus II, un avión solar de la Universidad de Stuttgart, zarpará rumbo a España.
Alcanza alturas de hasta 4.500 metros y velocidades de 65 kilómetros por hora.

6.- En Cuba se recibe una energía radiante del sol del orden de 2000 KW / h en un año, es decir entre 5 y 6 KW / h cada día.

7.- En cada metro cuadrado de territorio cubano se recibe diariamente una cantidad de energía solar equivalente a 0,5 kg de petróleo.

8.- En días muy claros y sin nubes, alrededor del 30% de la radiación de la Tierra se pierde por reflexión en el espacio y por dispersión y absorción en capas de la atmósfera. El ozono absorbe luz ultravioleta, CO2 y vapor de agua.

9.- ¿Cuánta energía se consume en Cuba para calentar agua?
Si asumimos que solo el 5% de las familias cubanas calientan 2 litros diarios por persona, durante 300 días al año, con electricidad, petróleo, queroseno o gas, esto equivaldría a un consumo de 15.000 toneladas de petróleo.

diez.- El reloj de sol de la Plaza Martiana, en Las Tunas, construido sobre una superficie horizontal, es quizás uno de los construidos en Cuba, el que tiene más originalidad, como indica el Sol, con su cambio de declinación según el día del año. , los hechos biográficos más significativos de la vida de José Martí. Pero lo más interesante de este reloj es que cada 19 de mayo, a las dos y media (hora de la caída del Apóstol), la luz del sol reflejada por un espejo ilumina el rostro del Maestro, recordando su deseo de morir de cara al Sol.
11.- Se reconoce que el primer diseño de una chimenea solar fue realizado por el español Isidoro Cabanyes en 1903. Posteriormente, en 1931, el alemán Hanns Gunther diseñó una central eléctrica mediante chimenea solar.

En 1975, Roberto Lucier presentó importantes patentes sobre el tema, y ​​en 1982, en Manzanares, España, se construyó la primera central con una chimenea solar útil de energía social, con una potencia de 50 KW, una altura de 195 m, un diámetro de torre. de 10 m. y el área de captación de energía solar con un diámetro de 240 m. Actualmente, el mayor proyecto en marcha está en Nueva Gales del Sur, Australia, una gigantesca chimenea con una altura de 1000 m, 150 m de diámetro y un área de captación de energía solar de 5 km de diámetro, con una capacidad de 200 MW, utilizando 32 6.25 Turbinas MW.

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