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INDICE
ANTECEDENTES DEL PROBLEMA………………………………………………..2
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA…………………………………………....5
OBJETIVO GENERAL……………………………………………………………...7
OBJETIVOS ESPECIFICOS…………………………………………………..…..8
FORMULACION DE HIPOTESIS………………………………………………….9
JUSTIFICACION……………………………………………………………………10
MARCO DE LA INVESTIGACION ………………… ……… ………………..11
CONOCER COMO SE OBTIENE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA….11
OBTENER CONOCIMIENTOS DE LA FABRICACIÓN DE LA FOTO
CELDA……………………………………………………………………………………15
CONOCER COMO SE APLICA LA ENERGÍA SOLAR………………………..17
CONOCER LOS BENEFICIOS QUE TRAERÍA LA UTILIZACIÓN DE LA
ENERGIA SOLAR………………………………………………………………….19
CONOCER LAS PERSPECTIVAS E INNOVACIONES DE LAS FOTO
CELDAS SOLARES…………………………………………………………………….20
BOSQUEJO DEL METODO………………………………………………………..26
PRESUPUESTO…………………………………………………………………….27
BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………….…..28
ANEXOS……………………………………………………………………….......31
CRONOGRAMA…………………………………………………………………..…33
1
ANTECEDENTES DEL PROBLEMA
Las primeras investigaciones para captar y explotar la energía solar se remonta a
la antigüedad. Los egipcios descubrieron el ´´efecto del vidrio´´ es decir el hecho
que un cuerpo expuesto al sol en un recipiente de vidrio se calienta más que al
aire libre.
Hacia el año 100 después de Cristo. Herón de Alejandría construyo un dispositivo
para bombear agua con la ayuda de la radiación solar. Arquímedes incendio, dicen
una flota Siracusa en el siglo lll con la ayuda de grandes espejos constituidos por
pequeños espejos planos agrupados de manera de formar grandes espejos
cóncavos. Después se abandono la energía solar hasta el siglo XVll. En 1615,
Salomón de Gaus construyo una bomba solar. La fuerza motriz se obtenía de aire
calentado por la radiación solar. En el siglo XVll, Lavoisier realizo el primer horno
solar concentrando la energía con la ayuda de una lente con líquido. Obtuvo la
temperatura de fusión del platino. A fines del siglo XVlll el suizo H.B. Saussure
construyo varias maquinas solares. Su primer colector estaba cubierto por dos
vidrios planos sobre la faz orientada hacia el sol a fin de aumentar el efecto de
vidrio.
En el siglo XlX y a principios del XX, numerosas e importantes instalaciones fueron
construidas. La finalidad era prácticamente siempre la misma: producir energía
mecánica a partir de la energía solar por intermedio del aire caliente o del vapor
del agua. Citemos los trabajos de A. Mouchot que, entre otras realizaciones,
construyo una maquina, produciendo vapor a 3.5 atmosfera y un gran espejo
cónico que sirvió para hacer funcionar la imprenta de la exposición universal de
1878. Por la misma época Pifre construyo también una imprenta solar. Obtenía la
potencia de 2cv por 20m2 de superficie colectora. Otra importante instalación fue
la que realizo Schumann cerca del Cairo, 1913. Construyo una caldera solar de
100cv que sirvió para bombear agua del Nilo.
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Se hicieron esfuerzos para construir dispositivos capaces de orientarse
automáticamente hacia el sol a fin de mejorar el rendimiento y de alargar el
periodo de utilización de las maquinas; Pero los dispositivos eran pesados, muy
complicados y por consiguiente muy costosos. Solo los servomecanismos
permitieron mucho mas tarde resolver el problema de manera costeable para las
grandes instalaciones. Por eso es que los sistemas de concentración fueron pocos
numerosos. Una instalación poco conocida, pero interesante, fue gran espejo
parabólico de 80m2, construido por el padre Himalaya, (un portugués) que pudo
verse en saint Louis (E.U.A.) en 1904. Este espejo se componía de 6, 000
pequeños espejos y la concentración era comparable a la de los hornos solares
actuales.
Hasta la última guerra se hicieron diversos avances pero, no obstante su interés,
tuvieron un alcance bastante limitado.
Esto se debe a que la necesidad de una nueva fuente de energía no se hacía
sentir, pero también al hecho de casi todas las realizaciones tendieron hacia la
conversión de energía mecánica. Ahora en este tiempo se estudia la radiación
solar que es conocida como energía solar.
La energía solar es la 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. La potencia de la radiación varía según el
momento del día, las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. Se
puede asumir que en buenas condiciones de irradiación el valor es de
aproximadamente 1000 W/m² en la superficie terrestre. A esta potencia se la
conoce como irradiancia.
La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, o en la suma
de ambas. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin
3
reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda
celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en
la atmósfera, en las nubes y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La
radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que
no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas las direcciones.
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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El hombre siempre ha buscado la forma de crear energía y como obtenerla,
durante el proceso de la obtención se han usado diversos materiales para crear
energía y como almacenarla. La utilización y aplicación ha generado que los
investigadores busquen nuevas fuentes de energías. Hoy en la actualidad existen
diferentes tipos de energías renovables y no renovables.
Energías Renovables EOLICA, SOLAR, TERMOELECTRICA,
HIDROELECTRICA, BIOMASA, SOLAR FOTOVOLTAICAS, GEOTERMICAS.
Energías No Renovables. PETROLEO, NUCLEAR, CARBON, GAS NATURAL.
La energía es una magnitud física que asociamos con la capacidad que tiene los
cuerpos para producir trabajo mecánico, emitir, luz, generar calor.
Para obtener energía se tendrá que partir de algún cuerpo que la tenga y pueda
experimentar una transformación, a estos cuerpos se les llama fuentes de
energías, la tierra posee cantidades enormes de estos recursos. Sin embargo uno
de los problemas que tiene planteado la humanidad, es la obtención y
transformación de la misma. Los avances científicos y tecnológicos han avanzado
bastante con lo que podemos contar, con nuevos métodos para la obtención de
energía limpia o no contaminante pero falta mucho para llegar a tener una
obtención sencilla de la misma.
El hombre primero experimento con el fuego como fuente calorífica, Después
crecieron las necesidades utilizaron el fuego y agua para crear energía mecánica
utilizadas en maquinas sencillas como bombas, motores a vapor después de
estos se crearon maquinas que utilizaron recursos no renovables para la
transformación de energía pero estos recursos se están agotando y contaminan el
medio ambiente por esa problemática es que se inicia el estudio de energías no
contaminantes o sea renovables se han desarrollado tecnologías que ayudan a
resolver este problema.
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En este planeta tenemos una energía que todos los días tenemos gratis desde el
principio de los tiempos pero las dificultades técnicas habían puesto muchas
trabas para la obtención de la energía solar pero los descubrimientos de las celdas
fotovoltaicas ayudan a obtener energías por medio del efecto fotoeléctrico para
así aprovechar los recursos que tenemos gratis todos los días que es la radiación
solar y que ayudará a tener energía limpia.
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OBJETIVO GENERAL
Demostrar cómo se obtiene la energía solar fotovoltaica
Conocer sus diferentes aplicaciones en la vida cotidiana
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OBJETIVOS ESPECIFICOS
Conocer como se obtiene la energía solar fotovoltaica.
Obtener conocimientos de la fabricación de la foto celda.
Conocer como se aplica la energía solar.
Conocer los costos de la generación de la energía solar.
Conocer los beneficios que traería la utilización de la energía solar.
Conocer las perspectivas e innovaciones de las fotoceldas solares.
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FORMULACION DE HIPOTESIS
Demostrar los beneficios que traería la utilización de la energía en la comunidad y
ambiente ecológico.
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JUSTIFICACIÓN
Obtener conocimientos, despejar dudas personales, comprender como se obtiene
la energía solar y como se puede aplicar y que beneficios traería para la
comunidad.
Los alumnos y las personas en general que quieran obtener conocimientos y las
comunidades donde se aplicaría, así como también la industria.
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Mi forma de ver las cosas desde el punto de vista de obtención de conocimientos y
en lo futuro como afectaría la utilización de energía solar, en el ámbito social y
económico.
La utilidad puede ser enfocada a resolver la problemática en el medio rural donde
no alcanza a llegar la corriente eléctrica.
Nos proveerá de energía para el consumo domestico mucho más barata que la
que proporciona la energía no renovable como el petróleo, contribuye a un
desarrollo sostenible, no contamina y puede ser utilizada en medio rural donde no
pueden llegar las líneas de energía eléctrica, mejorando las condiciones de vida
de la población.
Porque es el comienzo para lograr una meta a largo plazo y se empieza como una
pequeña curiosidad, para terminar con un gran conocimiento.
Contexto de la investigación
La ubicación será en cualquier parte donde nosotros podamos instalar un convertidor de energía o sea en un lugar alto donde la incidencia solar sea muy buena para así conseguir una buena iluminación solar
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este tipo de sistemas no son contaminantes van de la mano con el sistema ecológico que interactúa en común, no ofrece ninguna alteración al entorno y si beneficia al evitar que se queme algún combustible fósil y sus contaminantes se vayan a la atmosfera.
Y se puede involucrar a todos en este proyecto porque socialmente es muy bueno y traería un buen ahorro monetario. A quien no le convendría ahorrarse dinero para el pago de la energía que se consume y el impacto social sería muy grande porque beneficiaria a una gran cantidad de población y se llevaría energía limpia a los lugares más alejados.
Desde la antigüedad el hombre siempre ha buscado la forma de aprovechar la luz solar por lo cual lo ha llevado en buscar nuevas formas de cómo captar la energía luminosa y lo ha conseguido en base a foto celdas que trabajan convirtiendo la energía luminosa en energía eléctrica.
Viabilidad del proyecto.
Los recursos humanos, técnicos, financieros y materiales están a nuestro alcance por lo cual se puede decir que este proyecto es totalmente viable de hecho el tiempo que se puede llevar en armar un sistema energético a base de luz solar, máximo en un mes. El costo de cada foto celda que es de $5 dólares por unidad que cubre 15cm x 15 cm dando un costo de $100 dólares por dispositivo.
Limitantes de la investigación
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Es la capacidad de captación de energía que tiene una foto celda por un metro de cuadrado de foto celdas que es todavía muy poco, por eso
Es que se vuelve muy costosa la inversión inicial pero con el paso del tiempo se ven los resultados y los beneficios.
10. impacto social, tecnológico, económico y ambiental.
Este tipo de energía tendrá un gran impacto social al ver cómo funciona y los beneficios que aporta como la economía que conlleva el uso de esta y que no genera ningún tipo de contaminación ni auditiva ni ambiental y que su mantenimiento no requiere de un gran desembolso al innovar con una nueva tecnología los hará estar a la vanguardia en generación de energía. Y al ver cómo funciona y los beneficios que aporta todo mundo querrán tener una en su casa
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MARCO DE LA INVESTIGACION
COMO SE OBTIENE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA.
Obtención de energía eléctrica a través de paneles fotovoltaicos que, a su vez,
absorben la energía procedente del Sol. Lo importante para generar este tipo de
energía es que los rayos del Sol incidan de forma perpendicular en la placa. La
transformación de la Energía Solar a electricidad se consigue gracias a las células
fotovoltaicas.
La producción de electricidad está basada en el fenómeno físico denominado
"efecto fotovoltaico", que consiste en convertir la luz solar en energía eléctrica
por medio de unos dispositivos semiconductores (células), elaborados a base de
silicio puro (uno de los elementos más abundantes en la Tierra, componente
principal de la arena), con adición de impurezas de ciertos elementos químicos
(boro y fósforo).
La cadena industrial parte del mineral de cuarzo, del cual se extrae el silicio
grado metalúrgico. Este silicio se refina hasta obtener poli silicio, que se
presenta en pequeñas “bolas” formadas por silicio grado semiconductor. A
continuación se forman lingotes de poli silicio, es decir barras de silicio con una
estructura cristalina determinada. A continuación se obtienen obleas, resultantes
de cortar los lingotes de silicio en finas “rodajas”. Con estas obleas se fabrican
las células solares fotovoltaicas, capaces de producir electricidad y que
finalmente se agrupan y empaquetan en los paneles solares, que son las
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unidades comerciales de producción de Energía Solar.
Para entender el funcionamiento de una célula solar, debemos de entender las
propiedades de estos semiconductores.
Propiedades de los semiconductores.
Los electrones que se encuentran orbitando alrededor del núcleo atómico no
pueden tener cualquier energía, solamente unos valores determinados, que son
denominados, niveles energéticos, a los que se pone nombre: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p.
Las propiedades químicas de los elementos están determinadas por el número de
electrones en su última capa y por electrones que faltan para completarla. En el
silicio, material que se usa para la construcción de una célula solar, en su última
capa, posee cuatro electrones y faltan otros cuatro para completarla.
Cuando los átomos de silicio se unen a otros, comparten los electrones de las
últimas capas con la de los átomos vecinos, formando lo que se denomina enlace
covalente. Estas agrupaciones dan lugar a un sólido de estructura cristalina.
De la forma, que los electrones de un átomo no pueden tener cualquier energía,
los electrones de un cristal tampoco pueden tomar cualquier energía.
Teniendo en cuenta que en el átomo sus propiedades se determinan en la última
capa, ahora son agrupaciones de capas, llamadas bandas de energía, y que
definen las propiedades electrónicas de un cristal.
Las dos últimas capas ocupadas por electrones reciben el nombre de banda de
conducción y banda de valencia. Estas están separadas por una energía
denominada gap.
Para poder entender esto describiremos los tipos de materiales existentes,
eléctricamente hablando:
Conductores, disponen de unos electrones de valencia poco ligados al núcleo y
que pueden moverse con facilidad dentro de la red cristalina respondiendo a un
estímulo externo.
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Semiconductores, sus electrones de valencia están más ligados a sus núcleos que
los conductores, pero basta suministrar una pequeña cantidad de energía para
que se comporten igual que estos.
Aislantes, los electrones de valencia están fuertemente ligados al núcleo y la
energía a suministrar para poder desprenderse del átomo sería excesivamente
grande.
Llegando a este punto, podemos decir que a cierta temperatura, algunos
electrones tendrán energía suficiente para desligarse de los átomos, a estos
electrones libres se les denomina "electrones" y se les asocia con los niveles
energéticos de la banda de conducción.
A los enlaces que han dejado vacíos se les denomina "huecos"; para entender
mejor este racionamiento diremos que los "huecos" se comportan de la misma
forma que partículas con carga positiva Cuando inciden fotones sobre este tipo de
semiconductor, unión p-n, es cuando entonces se rompen algunos enlaces,
generándose de esta forma pares electrón-hueco.
Las células solares, para poder suministrar energía al exterior, van provistas de
unos dedos o mallas de metalización frontal, que consisten en partes metálicas
por la que circula al exterior la corriente eléctrica generada.
Si esta generación se produce a una distancia de la unión menor que lo que se
denomina longitud de difusión, estos pares serán separados por el fuerte campo
eléctrico que existe en la unión, moviéndose el electrón hacia la zona n y el hueco
hacia la zona p. De esta forma se da una corriente de la zona n a la zona p.
Si estos electrones consiguen ser recolectados por la malla de metalización,
obtendremos energía eléctrica
Si la longitud de difusión es muy corta, el par electrón-hueco, se recombinará, lo
cual dará origen a calor. Estas células conexionadas entre sí, y montadas en un
módulo o panel es lo que llamamos panel solar. Cuyas características eléctricas
vienen determinadas por el número y forma de conexión de las células.
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Conexión serie, conexionadas de forma que el lado p sea conectado con el lado n
de otra célula, así sucesivamente, quedando cada extremo con un lado n y otro p.
Las tensiones generadas de cada célula se suman, la corriente es el valor de una
célula.
Conexión paralelo, conexionados todos los lados de tipo p, por un lado, y los de
tipo n por otro.
La tensión generada es la de una célula y la corriente es la suma de todas.
Conexión mixta, es la conexión en serie y en paralelo de las células.
Donde la tensión generada es la suma de las tensiones de células en serie y la
corriente es la suma de todas las células en paralelo.
Total = I x número de células en paralelo
V total = V x número de células en serie
Existen varios tipos de paneles fotovoltaicos, que se diferencian bien por su
tecnología de fabricación de células o por su aplicación
(Aquí es donde nos damos cuenta en la forma en que una fotocelda funciona de la
forma más fácil que se puede apreciar y de los elementos que la integran para su
funcionamiento. Es enriquecedor el conocimiento que aquí nos demuestra para
así tenerlo presente y que nos despeje dudas de la forma en que trabaja una
fotocelda). (Podemos entender lo que nos comenta en su libro energía solar de
Wolfgang palz.)
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LA FABRICACIÓN DE LA FOTO CELDA.
Partiendo de una oblea de Si (un disco muy delgado) se produce una célula solar
una vez se ha creado el campo eléctrico interno ya citado y después de preparar
los contactos eléctricos adecuados para aumentar la eficiencia de los fotones
solares que penetran en el semiconductor, el campo eléctrico debe ser superficial,
de tal forma que las células es en este aspecto semejante a un diodo en el que la
unión rectificadora se ha dispuesto muy próxima a la cara que se enfrenta al sol.
Los contactos eléctricos que se hacen en ambas caras de la oblea son geometría
y características especiales. La cara que no recibe la radiación se recubre en
forma continua y total con uno o varios depósitos metálicos por el contrario la
cara expuesta a los rayos solares está recubierta por un electrodo metálico en
forma de red compleja ya que dicho electrodo ha de recoger eficientemente los
portadores de carga eléctrica generados en el interior de la oblea y, al mismo
tiempo, no pueden ser tan continuo como para impedir que los rayos solares
alcancen el material semiconductor.
Diagrama de cómo trabaja una foto celda.
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fig. 1
La descripción cualitativa final de una célula es tal y como se ve en la fig. 2
En resumen, para que una célula solar expuesta al sol produzca energía eléctrica
debe reunir, al menos, tres características fundamentales:
1.- Ser capaz de absorber una fracción importante de radiación solar que recibe
para la generación de pares electrón-hueco sea eficiente.
2.- Tener un campo eléctrico interno que separe las dos cargas par impidiendo su
posterior recombinación.
3.- Finalmente, las cargas separadas deben ser capaces de viajar a través de la
oblea hasta los electrodos superficiales desde donde pasan al circuito exterior.
Bajo un punto de vista histórico las primeras aplicaciones del efecto fotovoltaico
dieron origen a células con rendimientos bajos debido a que los materiales
utilizados no eran de la adecuada calidad.
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Fig. 2
(Nos da la teoría de cómo está formada la fotocelda y como debe de ser
acomodada para su correcta formación y que nos de los resultados óptimos que
nosotros esperamos de ellas para que si cumplan su cometido de reconversión de
energía solar a eléctrica).
(En la editorial ORBIS MARCOMBO nos da referencia de cómo está formada una
foto celda.)
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COMO SE APLICA LA ENERGÍA SOLAR
La energía solar se puede aprovechar de dos formas: activas y pasivas.
La energía se aprovecha de forma pasiva cuando no se emplea ningún
mecanismo. Herramienta o equipos especiales para calentar o producir
electricidad.
En este sentido, se relaciona con el diseño de construcciones que “recogen” la
Energía Solar para calentar, proporcionar luz y ventilar de forma natural, cosa que
si hace la activa.
Por su parte, la activa sí que emplea elementos y sistemas de conversión o
transferencia de energía. Dentro de ella se incluirá la Energía Solar Térmica
(sistemas que aprovechan el sol para satisfacer una determinada demanda de
calor) y la Solar Fotovoltaica (aquella que convierte la luz del Sol en
electricidad).Otros usos de la energía solar y ejemplos más prácticos de sus
aplicaciones:
a) Huerta solar
b) Central térmica solar, como:
c) La que está en funcionamiento desde el año 2007 en Sanlúcar la Mayor
(Sevilla España), de 11 MWh de potencia que entregará un total de 24 GWh
al año.
d) Y la de Llanos de Calahorra, cerca de Guadix, de 50 MWh de potencia. En
proyecto Andasol I y II (en España).
(Nos damos cuenta que se puede emplear para dar calor en algunos diseños en
las construcciones y se puede recolectar en grandes instalaciones la energía
solar.)
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La energía solar se puede emplear en:
• Potabilización de agua
• Cocina solar
• Destilación
• Evaporación
• Fotosíntesis
• Secado
• Arquitectura sostenible
• Cubierta solar
• Acondicionamiento y ahorro de energía en edificaciones.
• Calentamiento de agua
• Calefacción domestica
• Iluminación
• Refrigeración
• Aire acondicionado
“Pues de hecho tiene una gran gama de utilización porque nos damos cuenta que
se puede utilizar para cualquier cosa y todavía se puede ampliar aún más de lo
que podemos imaginar.
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( FARRINTONG DANIELS nos dice que la energía solar se puede aplicar en
diferentes tipos de actividades)
BENEFICIOS QUE TRAERÍA LA UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR.
Ayuda a detener el cambio climático y efecto invernadero.
• Es inagotable es limpia y respetuosa con el medio ambiente( cada kw generado
evita la emisión de un kilo de co2)
• Ayuda a la educación de niños en tecnologías ecológicas y para el respeto del
medio ambiente.
• No disminuye la calidad de aire y suelos.
• Contribuye al desarrollo sostenible.
• No contamina acústicamente: las placas solares son silenciosas y de amplia vida
útil (entre 20 y 30 años
• Ahorro económico en la factura de electricidad y agua.
• Flexibilidad en el suministro.
• Aumento de las inversiones económicas y, por extensión, del empleo.
• Fomenta el desarrollo de la Investigación, el Desarrollo y la Innovación mediante
mejoras en los sistemas actuales, desarrollo de nuevos modelos, etc.
• Su implantación ofrece importantes deducciones fiscales.
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• Menor dependencia energética de otras fuentes de energía.
• Fomenta el desarrollo rural en zonas poco favorecidas, lo que permite crear
pequeñas empresas.
• Mejora en la calidad de vida.
(En conclusión esta energía tiene prácticamente todas las ventajas posibles para
su utilización y que nos ayudara a resolver el mayor problema en el mundo que es
la obtención de energía renovable y no tiene limite ni se agota y es limpia y no
contamina. Después de haber leído el libro de DANIEL K. REIKI ).
PERPERCTIVAS DE LA ENERGIA SOLAR
Por todo el mundo sean intensificado las investigaciones para ampliar la gama de
aplicaciones para la obtención de la energía solar.
¿Se imagina cómo cambiaría el panorama energético mundial si pudiéramos
cubrir edificios enteros con láminas de acero pintado que recogen energía
solar a raudales y la convierten en electricidad? Esa es la intención de la
nueva pintura fotovoltaica desarrollada por ingenieros británicos de la
Universidad de Swansea en colaboración con la empresa anglo alemana Corus
Group. El invento consigue captar la radiación solar incluso en días nublados,
algo que les viene de perlas a los países nórdicos.
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Pero, ¿qué pasa si usted es un simple usuario doméstico que quiere obtener la
electricidad que consumen en sus viviendas a partir del Sol? Ahí es donde entra
en juego Cool Earth Solar con sus paneles solares hinchables, unas burbujas
de 2 metros de diámetro que cuestan hasta 400 veces menos que los
convencionales, son más ligeros y manejables, y se mantienen mucho más
limpios. El producto, que está a punto de comercializarse, también se podrá utilizar
de forma masiva en huertos solares suspendidos de cables, en lugar de a ras
de suelo.
Para alimentar de energía verde a todos nuestros gadgets tampoco habrá que
esperar demasiado. La empresa suiza Flisom está trabajando en unas delgadas
láminas solares flexibles idóneas para recargar nuestros teléfonos móviles,
PDAs, reproductores de MP3 y ordenadores portátiles. El secreto está en su
composición, un material llamado CIGS, que se fabrica por compresión de cobre,
indio, galio y selenio.
La misma composición utilizan los ingenieros de Nanosolar, que a finales del año
pasado lanzó al mercado sus paneles solares ultra finos. El producto se produce
en máquinas similares a las prensas que imprimen diarios y revistas, a un ritmo de
varios centenares de metros por minuto. Y de momento es la opción más barata
del mercado.
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Nasys y Nanosolar (California, EUA) por su lado, así como Konarka
(Massachussets, EUA) en alianza con Groupe Electricité de France,
ChevronTexaco y Kodak por el suyo, están desarrollando rollos de plásticos
(similares a un rollo fotográfico) altamente eficientes en la recolección de luz en los
que cada célula solar nano estructurada que es ‘impresa’ puede actuar como un
colector solar autónomo. Ello permite que, estas hojas plásticas tengan más área
de superficie captadora de luz que las células fotovoltaicas convencionales. Si
bien no son por el momento competitivas en términos de su eficiencia total (no por
superficie), su potencial es altamente prometedor.
Se trata de una vía de investigación, entre otras, en la que están involucradas
también otros actores empresariales de mayor dimensión como lo son Matsushita
(Japón) y STMicroelectronics (Francia/Italia), Sharp (Japón), o grandes petroleras
–por obvias razones- como British Petroleum o Shell.
Las versiones más prometedoras de placas plásticas fotovoltaicas, por el
momento, son aquellas que hacen uso de materiales híbridos
(inorgánicos/orgánicos). Por ejemplo, la versión de un grupo de investigación al
mando de Paul Alivisatos (Universidad de California en Berkeley / Departamento
de Energía; EUA) utiliza para el polo negativo un polímero semicristalino llamado
poly3 (3 hexiltiopene) o P3HT, y para el polo positivo, barras nanométricas de
selenio de cadmio. El resultado ya en 2002 era de una eficiencia de 6.9% de
captación solar.
Otra versión, la de STMicroelectronics, utiliza distintos materiales para llevar a
cabo cada una de las tres fases de 1) absorción, 2) resistencia de un campo
eléctrico para separar los electrones y los hoyos, y 3) conducción de electrones al
otro polo. La Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC) de STMicroelectronics busca imitar
el mecanismo de las plantas al utilizar un tinte orgánico (fotosintetizador) para
absorber la luz y crear los pares electrón-hoyo, un óxido metálico nano poroso
para transportar los electrones (en este caso un compuesto orgánico de cobre) y
un material hoyo-transportador que típicamente es un líquido electrolítico (e.g.
fullerenos como el C60).
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Nanosys (EUA) que cuenta con Alivisatos en su junta directiva y, en alianza con
Matsushita Electric (Japón), están desarrollando en cambio un líquido fotovoltaico
de estructuras denominadas “nanotetrapods” que puede ser aplicado a la
superficie de los tejados y de ese modo -por medio de autoensablaje- convertirlas
en paneles fotovoltaicos. De modo similar lo hace Nanosolar (EUA) con su spray
fotovoltaico de nano cables de óxido metálico que al ser aplicado a sustratos
plásticos se auto-ensambla para formar una película fotovoltaica. La compañía
vende su producto bajo las denominaciones de Nanosolar PowerSheet, Nanosolar
SolarPly, Nanosolar Utiliscale, y Nanosolar Cell A-100.
(Revista muy interesante)
BOSQUEJO DEL METODO
Primero utilizamos la investigación histórica, nos concentramos en obtener los
datos de revistas, libros e internet. Los datos relevantes que se obtuvieron se
analizaron y recopilaron para después hacer su redacción.
Se investigo los hechos y pruebas del tema en investigación donde nuestros
antepasados aprendieron a utilizar la energía solar para su beneficio y su
evolución conforme fueron pasando los años hasta la actualidad.
También se utilizo el método Descriptivo.
Observamos cómo funciona una fotocelda en la obtención de energía solar a
energía eléctrica y los fenómenos que se presentan en la conversión de energía
solar a energía eléctrica y que tipos de materiales se usan para la fabricación de
una fotocelda, su utilización en bien del ambiente.
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PRESUPUESTOS
COSTOS DE LA GENERACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR.
Esta elaboración de foto celdas es altamente costosa, tanto por el uso del silicio
como material base y en creciente caída de disponibilidad en el mercado, así
como por el proceso mismo de producción pues se requieren de cuartos limpios
de vacío para su manufactura –cuyo coste es variable según su tamaño pero que
no es de menos del millón de dólares, cifra a la que se suman miles de dólares
para su mantenimiento anual. Esto se sostiene aún con el uso de concentradores
de luz que incrementan la eficiencia de las foto celdas y que por tanto las hacen
“mas” rentables. Además, su estructura rígida limita en buena medida su movilidad
y con ello los lugares en los que se pueden colocar (factor que también contribuye
a su elevado costo). Sin embargo, el uso de la nanotecnología sugiere reducir los
costos de su producción e instalación a través de transformaciones de los
materiales empleados que además, y sobre todo, aumentarían eventualmente la
eficiencia actual de las fotocélulas.
28
La meta general en el corto plazo es la de reducir el costo de producción de
energía con paneles solares nano estructurados de los 4-5 dólares a uno o dos
dólares por watt, un precio que de frente a los crecientes aumentos del precio del
petróleo y del gas se torna bastante competitivo. Además, el hecho de que los
paneles nano estructurados sean flexibles y ligeros, abre una nueva dimensión en
su uso para electrónicos tanto de uso civil como militar (de ahí que en EUA, el
DdD por medio de Defense Advanced Research Projects Agency diera en 2004
grants a Nanosys, Nanosolar, Konarka y al National Renewable Energy Laboratory
para ese último propósito). En el largo plazo, se calcula que el precio de
generación de energía de fuente solar podría llegar incluso a ser de unos 20
centavos por watt.
Y si bien, los paneles plásticos de células fotovoltaicas aún tienen una baja
eficiencia en comparación con los de silicio que pueden llegar hasta un 17% de
conversión energética, se calcula que de alcanzar el 10% de eficiencia, tales
paneles Vinculado plásticos ya comenzarían a ser comercialmente viables.
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CONCLUSIONES
Conforme se vayan avanzando en la investigación tendremos mejores resultados
y así bajar el costo que se tiene actualmente, yo pienso que como va la carrera de
la investigación solar y la necesidad de tener energía más limpia pronto
tendremos los elementos que nos ayuden a tener mejores resultados para la
obtención de energía solar y más barato los materiales para su construcción).
El costo de una foto celda de un metro cuadrado y su sistema de almacenamiento
y convertidores de energía es de $9800
La información no las proporciono el ing. Cirino zuñiga profesor del CBTis 119 de
nuestra capital ciudad victoria Tamaulipas.
El costo todavía es muy alto pero con el paso del tiempo es redituable.
Toda esta investigación nos da como resultado que al utilizar esta energía se
ayudaría a la población en general a tener energía mas barata y menos
contaminante.
30
BIBLIOGRAFÍA
ALMANSA SALGADO RAFAEL,Tipos de energía solar, geotérmica, química,
hidráulica, energía luminosa, Editorial MCGRAN-HIL ciencia y tecnología tomo lll
Pag.937-941,
B.J. BRINKWORHT, Programa solar, PAG 38,41
EDITORIAL H. BLUME EDICIONES lar TONATIUH, la energía solar, Pag.5-19
Delgado Ramos Gian Carlo en, Innovaciones Creativas y Desarrollo Humano
(Ediciones Trilce. Uruguay, 2006: 233-253). Compiladores: Andrea Gallina, Jorge
Nuñez Jover, Vittorio Capecchi y Luis Félix Montalvo Arriete.
Disponible en: www.ruc.dk/federico/Innovaciones_creativas.pdf
31
Muñoz Gutiérrez Felipe, ING. De la Energía Solar., Pag.19-34K. REIKE Daniel,
Reconversión solar.,Añada energía solar a su casa
GG. Ediciones G. GILI. S.A. colección alternativas.,Pag.39-48
ENERGIA SOLAR FOLTOVOLTAICO, EDITORIAL ORBIS MARCOMBO
Pag 12-23 obj 2.2
WOLFGANG, Electricidad solar estudio económico de la energía solar
Editor Blume, Pag.22-25, 221-226.
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12.- ANEXOS
Que tan conveniente es la investigación
Esta investigación es conveniente porque ayuda a tener información y conocimientos acerca de cómo podemos utilizar la energía solar y las mejoras practicas de la utilización de la misma.
La trascendencia social es muy importante porque puede ayudar a resolver una problemática del orden social ayudando en las comunidades rurales para la implementación de esta tecnología en sus comunidades.
Las personas a las que se les beneficiaran, son a toda la sociedad porque tendrán a su alcance los conocimientos de la obtención de la energía para así aplicarla para su propio beneficio. Y ayudaría a resolver uno de los grandes problemas de este planeta que es ayudar a disminuir la contaminación y llegar con electricidad a las comunidades rurales donde no llega la energía eléctrica.
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Y de hecho la energía solar tiene una gran gama de aplicaciones porque es muy versátil y puede ser usada para cualquier cosa que requiera electricidad y así resolver los requerimientos de la demanda de electricidad.
Este proyecto es factible y viable aunque su costo todavía es alto y es tardado su recuperación financiera, pero es aconsejable su instalación porque pasando algunos años será muy redituable y tendrá su ganancia.
De hecho estamos recibiendo un gran empuje para obtener un conocimiento que nos ayudara en algún momento dar recomendaciones y generar hipótesis y demostrar y tal vez crear algo que nos lleve a logros futuros.
CRONOGRAMA
ETAPA
TIEMPO
PREVISTO
SEMANAS
1 2 3 4 5 6 7 8 910
11
12
13
PLANTEAMIENTO DEL
PROBLEMA14 X X X
MARCO DE LA
INVESTIGACION
10 X X
METODOLOGIA
14 X X X
34
RECOPILACION Y
ANALISIS DE RESULTADO
S
20 X X X
CONCLUSIONES
10 X X
TIEMPO PREVISTO EN HORAS
35
