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República Bolivariana De Venezuela.
Ministerio Del Poder Popular Para La Educación Universitaria.
Programa de Formación de Grado C. T. A “Administración Y Gestión”.
Aldea Bolivariana Misión Sucre “Padre Pedro Chien”, Ambiente Quilina.
El Palmar - Estado Bolívar.
Gestión Administrativa En La Obtención de Recursos Financieros para la
Electrificación (Alumbrado Fotovoltaico O Energía Solar) de la U.E.B. “Quilina”
en el Palmar Municipio Padre Pedro Chin, Estado Bolívar.
Profesor Asesor: Triunfadores:
Palma Romel. Bolívar Katy.
Esparza Josefa.
Muñoz Pedro.
Romero Luis.
Junio — 2013.
ÍNDICE
Pág.
AGRADECIMIENTO...................................................................................................4
DEDICATORIA............................................................................................................5
INTRODUCCIÓN.........................................................................................................6
Capitulo I.......................................................................................................................8
1.1. NOMBRE DEL PROYECTO............................................................................9
1.2. LUGAR DE EJECUCIÓN.................................................................................9
1.3. TIEMPO DE EJECUCIÓN................................................................................9
1.4. COSTO DE LA INVERSIÓN..........................................................................10
1.5. FUENTE DE FINANCIAMIENTO.................................................................10
1.6. TIPO DE PROYECTO.....................................................................................10
1.7. FECHA DE APROBACIÓN............................................................................10
1.8. PARTICIPACIÓN DE LA COMUNIDAD.....................................................11
1.9. PERSONAS RESPONSABLES.......................................................................11
Capitulo II....................................................................................................................12
2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.........................................................13
2.2. DIAGNÓSTICO DEL PROBLEMA...............................................................13
2.3. CARACTERÍSTICAS SOCIO-ECONÓMICAS DE LA COMUNIDAD......14
2.4. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRESTACIÓN DE SERVICIO.......15
2.5. OBJETIVO GENERAL...................................................................................15
2.6. OBJETIVOS ESPECÍFICOS...........................................................................15
2.7. METAS.............................................................................................................16
CAPITULO III............................................................................................................19
DISEÑO TECNOLÓGICO.........................................................................................20
DESCRIPCIÓN de la TECNOLOGÍA........................................................................20
2
3.1. Energía Solar Fotovoltaica...................................................................................20
3.2. Aplicaciones de la Energía Solar Fotovoltaica.................................................21
3.3. Ventajas de la energía solar fotovoltaica..........................................................21
3.4. COMPONENTES DE UNA INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA.................22
3.4.1. La Célula Solar: Características Básicas.......................................................23
3. 4.1. 2. Parámetros fundamentales de la célula solar............................................24
3.4.2. PANELES SOLARES.......................................................................................25
Paneles fotovoltaicos...............................................................................................25
3.5. LA INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA.........................................................28
3.6. ¿Cómo se genera la energía de un sistema fotovoltaico?.................................29
Panel solar fotovoltaico...........................................................................................29
Datos Técnicos........................................................................................................29
3.7 Controlador de carga.........................................................................................31
3.8. Batería...............................................................................................................34
3.9 Lámparas fluorescentes compactas DC.............................................................36
Efecto fotoeléctrico..................................................................................................37
Ensamblaje del sistema de paneles solares..............................................................38
Mantenimiento.........................................................................................................39
Limpieza periódica del módulo...............................................................................39
Inspección visual del módulo..................................................................................40
Control de conexiones y cableado...........................................................................40
Recomendaciones De Uso.......................................................................................41
CONCLUSIÓN...........................................................................................................42
BIBLIOGRAFÍA.........................................................................................................43
Anexos.........................................................................................................................44
3
AGRADECIMIENTO.
Nuestras madres nos inculcaron valores morales que perduran por siempre en
nuestros días, es así el agradecimiento por tal motivo.
Agradezco a Dios todo poderoso por la fuerza, la paciencia y la sabiduría
necesaria para lograr una meta más en mi vida.
A mi madre y padre que con sus consejos y dulces palabras me inculcaron que
nunca es tarde para aprender.
Al Gobierno Nacional por haber implantado la Misión Sucre,
Municipalizando La Educación Universitaria.
Al Profesor Guía Romel Palma que con su constancia, dedicación y sabiduría
nos forma nivel profesional para seguir adelante. Así como demás facilitadores.
A mi compañero (a) de vida que me brinda apoyo moral y monetario para mis
estudios.
A mis compañeros (as) de clase por el apoyo y compañerismo, amigos
ganados a consecuencias de mis estudios.
4
DEDICATORIA.
Con el paso del tiempo y al trascurrir de los días, la vida nos enseña que todo
lo que realizamos a diario está dedicado hacia una meta fija; la cual es poder
graduarme de TSU en Administración.
En primer lugar dedico este triunfo obtenido a Dios, que me brinda la
confianza y el valor para lograr lo que uno se propone.
A mi madre y padre que no se cansaron de seguir impulsándome a seguir
adelante y mirando siempre hacia el futuro.
A mi compañero (a) de vida que cada día me brinda el apoyo necesario para
triunfar.
A mis hijos para servirle de ejemplo y poder demostrarles que si se puede.
A mi Profesor Guía Romel Palma, compañeros de clase, que con dedicación y
compañerismo hemos alcanzado una meta más.
5
INTRODUCCIÓN.
En la actualidad, a nivel global se vive con dificultades debido a la súper
población y el consumo indiscriminado de los servicios públicos, en el caso de
nuestro Municipio Padre Pedro Chien es notoria la problemática de la energía
eléctrica. En vista de esto, la solución es buscar alternativas para mejorar el sistema
de vida de cada uno.
Tal es la situación de la U.E.B. “Quilina”, la cual presenta un deficiente
sistema de alumbrado (interno y externo)
Nosotros loss estudiantes de la V Cohorte de Administración Y Gestión,
hacemos una propuesta de proyecto para gestionar los recursos financieros para la
electrificación de dicha institución con el método de iluminación solar (Energía
Fotovoltaica), la cual es eficaz y no perjudica al ambiente.
Tomando en cuenta la importancia que es tener electricidad en un centro
educativo las 24 horas del día. Los beneficios son evidentes ya que en los momentos
actuales el Gobierno Nacional posee proyectos Educativos, como por ejemplo el Plan
“Canaima”, la cual requiere energía eléctrica para llevarse a cabo. A su vez la Misión
Ribas y Misión Sucre que funcionan en horario nocturno en la Institución antes
mencionada.
El potencial de los sistemas de energía solar fotovoltaica (FV) se ha
demostrado en los proyectos de electrificación rural realizados en todo el mundo, en
especial el de los sistemas solares domésticos. Crece la importancia económica de los
sistemas fotovoltaicos gracias a la constante disminución de sus precios, así como por
la experiencia en su aplicación en otros sectores, como los servicios sociales y
comunales, la agricultura y otras actividades productivas capaces de repercutir
6
significativamente en el desarrollo rural. De todas formas, hace falta más información
del potencial y las limitaciones de esas aplicaciones de los sistemas fotovoltaicos.
Así pues, el principal objetivo de este estudio es contribuir a conocer mejor el
posible efecto y las limitaciones de los sistemas fotovoltaicos en la agricultura y
desarrollo rural sostenibles (ADRS), sobre todo en las actividades que generan
ingresos. Resulta, en efecto, de primera importancia determinar la contribución
potencial de los sistemas fotovoltaicos al desarrollo rural, con el fin de lograr un
mayor compromiso económico y político con los proyectos y programas de energía
solar FV y perfeccionar su elaboración.
Una de las experiencias más importantes de este estudio es que el éxito de los
programas FV mejora considerablemente con una estrategia integral. Los sistemas
solares fotovoltaicos, por la flexibilidad de su aplicación, representan una
oportunidad única para que el sector de la energía proporcione “paquetes” de
servicios a las zonas rurales apartadas, por ejemplo para los servicios de salud,
educación, comunicaciones y luz eléctrica, así como para la agricultura y el
suministro de agua. Se espera que este documento fomente la creatividad y la
comunicación entre las diversas instituciones que participan en el suministro de estos
servicios a las zonas rurales, y de esta manera, sea una aportación a las decisiones
“informadas” en materia de opciones de tecnología fotovoltaica.
7
CAPITULO I
8
1.1. NOMBRE DEL PROYECTO.
Gestión Administrativa En La Obtención de Recursos Financieros para la
Electrificación (alumbrado Fotovoltaico O Energía Solar) de la U.E.B. “Quilina” en
el Palmar Municipio Padre Pedro Chin, Estado Bolívar.
1.2. LUGAR DE EJECUCIÓN.
El proyecto comunitario con relación a la Gestión Administrativa En La Obtención de
Recursos Financieros para la Electrificación (alumbrado fotovoltaico o energía solar)
de la U.E.B. “Quilina” en la comunidad de Quilina del Municipio Padre Pedro Chién.
Estado Bolívar, en la República Bolivariana De Venezuela.
1.3. TIEMPO DE EJECUCIÓN.
El tiempo para llevar a cabo el proyecto de Gestionar Administrativamente La
Obtención de Recursos Financieros para la Electrificación (alumbrado fotovoltaico o
energía solar) de la U.E.B. “Quilina” en la comunidad de Quilina del Municipio
Padre Pedro Chién, Estado Bolívar, será aproximadamente 45 días contados a partir
de la fecha de su aprobación por parte del Consejo Comunal de la localidad.
1. fase:
Obtención de recursos, adquisición de materia prima.
2. fase:
Ejecución del proyecto de alumbrado de la U.E.B. “Quilina”
9
1.4. COSTO DE LA INVERSIÓN.
Numero Descripción. Total.01 Materiales e insumos 25.000,0002 Transporte 1.200,0003 Mano de obra. 3.000,00
Total inversión. 29.200,00Se requiere para el alumbrado con el sistema de energía solar una inversión de 29.200,00 Bs. f. Aproximadamente.
1.5. FUENTE DE FINANCIAMIENTO.
Los recursos monetarios, materia prima y mano de obra para el desarrollo de este
proyecto socio-comunitario, proviene de la siguiente fuente:
Consejo Comunal Quilina, financiado a su vez por el Ministerio Popular De Las
Comunas.
1.6. TIPO DE PROYECTO.
Es un proyecto de infraestructura eléctrica socio-comunitario, que tiene como
objetivo principal solucionar un problema socio-educativo que afecta directamente a
la Comunidad Quilina, y a su vez contribuirá a la seguridad de las instalaciones
mejorando su aspecto y apariencia de la comunidad en general.
1.7. FECHA DE APROBACIÓN.
Para el desarrollo de este proyecto socio-comunitario hemos realizado varias
reuniones con los voceros (as) del Consejo Comunal y director del plantel acordando
que el presupuesto debe ser aprobado en enero del 2014.
10
1.8. PARTICIPACIÓN DE LA COMUNIDAD.
Analizando la situación actual de la institución U.E.B. “Quilina”, su director
José Gregorio Solís, convocó una reunión conjunta entre padres, representantes,
habitantes del sector, miembros del Consejo Comunal y estudiantes de la Misión
Sucre.
Se hizo notar el entusiasmo del Colectivo y las ganas de cooperar ya que
algunos habitantes poseen conocimientos y capacidad para la ejecución del proyecto.
1.9. PERSONAS RESPONSABLES.
Nombre y Apellido. C.I. Ocupación.
Lisett Gorrochotegui. 16026706 Financiera
María Maita 10823404 Contraloría
Nehiser Rivas. 16008990 Ejecutiva.
José Solís. 9543385 Director del Plantel
Katy Bolívar 11726547 Triunfadora
Josefa Esparza 11533010 Triunfadora
Luis Romero 14913745 Triunfador
Pedro Muñoz. 12559063 Triunfador
11
CAPITULO II
12
2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
La U.E.B. “Quilina” fue fundada en el año 1964 que en su inicio se destacó
como un medio rural. Debido al incremento de la población surge la necesidad de
urbanizar la educación en este sector a nivel básico.
Actualmente en dicha institución se lleva a cabo los programas educativos de
formación del Gobierno Nacional (Misión Riba Y Misión Sucre), debido a la
deficiencia de energía eléctrica que se vive en la actualidad, nosotros los estudiantes
de la Misión Sucre V Cohorte De Administración Y Gestión conjuntamente con los
habitantes del sector y miembros del Consejo Comunal realizamos un análisis de la
problemática. Obteniendo como resultado que es una emergencia que la escuela
cuente con un adecuado alumbrado tanto externo como interno.
2.2. DIAGNÓSTICO DEL PROBLEMA.
Lograr la identificación de la problemática del alumbrado de la U.E.B.
“Quilina” de la Comunidad Quilina del Municipio Padre Pedro Chien se realiza
mediante vivencias diarias y observaciones por los triunfadores de la Misión Sucre,
donde dicha institución no posee un sistema de electrificación y alumbrado externo e
interno.
Es así que el problema de alumbrado es de mayor relevancia el cual requiere
del desarrollo de un proyecto orientado analizar la gestión administrativa para la
obtención de los recursos financieros para su electrificación a través de la luz solar.
La no realización de este proyecto tiene consecuencias que afecta a la comunidad
estudiantil y en general de este sector.
13
2.3. CARACTERÍSTICAS SOCIO-ECONÓMICAS DE LA COMUNIDAD.
Con la finalidad de obtener información de las características más importantes
de la Comunidad de Quilina, los triunfadores de la V Cohorte de Administración y
Gestión de la Misión Sucre realizamos un censo conjuntamente con los voceros (as)
del Consejo Comunal de la localidad.
En él se obtuvieron datos importantes relacionados con la estructura de la
población, sus Ingresos, Nivel Educativo, Salud, entre otros, así mismo se recopilaron
datos de la comunidad.
RESEÑA HISTÓRICA.
La Comunidad De Quilina fue fundada en el 1945 por el Señor Miguel Muñoz
y Aquilina, cuando para ese momento solo existía un potrero y un cementerio por el
bajo del matadero, luego llegó Doña Carmen Palacios conocida como Doña Cita, otra
fundadora de esta comunidad en el año 1950. Al pasar de los años empezaron a llegar
los demás habitantes como: Don Pedro Muñoz, Doña Aura Muñoz, Ligia González,
Julia Rivas, Claudio Barreto, Marcos Custodio, Francisca Febres, Carmen Rodríguez,
igualmente que la Señora Rogelia Tremarla fue fundadora de lo que actualmente se
llama Caraquita.
El nombre de Quilina se debe a la Señora Aquilina, la cual era bondadosa y le
gustaba realizar labores sociales, en honor a su lucha y dedicación colocaron su
nombre al sector. La primera maestra que llegó aquí fue la Gran Josefa De Yépez en
el año 1964 que funcionaba con una matrícula de 25 alumnos y no contaba con sede
propia En ese mismo aío construyeron las viviendas rurales y tumbaron todos los
ranchos de barros que existían. Actualmente contamos con una escuela la U.E.B.
“Quilina” y con 270 familias aproximadamente.
14
2.4. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRESTACIÓN DE SERVICIO.
Social: en vista que el sector está completamente urbanizado y cuenta con los
servicios básicos, es notorio el beneficio que va a obtener la comunidad al poder
disfrutar de la institución y sus alrededores de un adçcuado alumbrado
(fotovoltaico).
Educativa: beneficiará a una colectividad de estudiantes de educación inicial,
básica en su primera y segunda etapa, apoyando al proyecto bandera del Gobierno
Nacional “Canaima”, vencedores de la Misión Ribas y Triunfadores de la Misión
Sucre, que funcionan en horario nocturno al no interrumpir sus actividades
educativas en caso de apagones.
2.5. OBJETIVO GENERAL.
Gestionar Administrativamente La Obtención de Recursos Financieros para la
Electrificación (alumbrado Fotovoltaico O Energía Solar) de la U.E.B. “Quilina” en
el Palmar Municipio Padre Pedro Chien, Estado Bolívar.
2.6. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
Gestionar los recursos financieros.
Iluminar las instalaciones.
Contribuir a la seguridad de los usuarios.
Resguardar la infraestructura y sus bienes.
Contratar habitantes del sector para la ejecución del proyecto.
15
2.7. METAS.
Gestionar Administrativamente La Obtención de Recursos Financieros para la
Electrificación (alumbrado Fotovoltaico O Energía Solar) de la U.E.B.
“Quilina” en el Palmar Municipio Padre Pedro Chien, Estado Bolívar.
Obtener los recursos financieros para la electrificación de la .E.B. “Quilina”.
Adquirir la materia prima y contratar mano de obra.
Ejecutar el proyecto.
DATOS PORCENTUALES DE LA COMUNIDAD ESTUDIANTIL ACTUAL
DE LA U.E.B. “QUILINA”.
Alternativa Frecuencia Porcentaje.Educación Inicial. 45 12%Educación Básica 1ª Etapa 98 26%Educación Básica 2ª Etapa 104 27%Vencedores Misión Ribas. 76 20°/oTriunfadores Misión Sucre. 59 15%Total 382. 100%
12%
26%
27%
20%
15%
COMUNIDAD ESTUDIANTIL
Educación Inicial.Educación Básica 1ª EtapaEducación Básica 2ª EtapaVencedores Misión Ribas.Triunfadores Misión Sucre.
16
DATOS PORCENTUALES DE TODOS LOS INDIVIDUOS QUE HACEN
VIDA EN LA U.E.B. “QUILINA”.
Alternativa. Frecuencia. Porcentaje.Estudiantes regulares. 247 59%Vencedores y triunfadores. 135 33%Trabajadores y colaboradores 33 8%Total. 415 100%
59%
33%
8%
INDIVIDUOS QUE HACEN VIDA EN LA U.E.B. “QUILINA”.
Estudiantes regulares.
Vencedores y triunfadores.
Trabajadores y colaboradores
17
DATOS PORCENTUALES DE LA POBLACIÓN QUE LABORA EN LA
INSTITUCIÓN.
Alternativa. Frecuencia. Porcentaje.Docentes. 9 28%Administrativo. 4 12%Obrero. 8 24%Facilitadores Misión Ribas. 4 12%Facilitadores Misión Sucre. 8 24%Total 33 100%
28%
12%
24%
12%
24%
PERSONAL QUE LABORA EN LA INSTI-TUCIÓN
Docentes.
Administrativo.
Obrero.
Facilitadores Misión Ribas.
Facilitadores Misión Sucre.
18
CAPITULO III
19
DISEÑO TECNOLÓGICO
DESCRIPCIÓN DE LA TECNOLOGÍA
3.1. ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA.
La energía solar fotovoltaica es un tipo de electricidad renovable obtenida
directamente de los rayos del sol gracias al efecto fotoeléctrico de un determinado
dispositivo; normalmente una lámina metálica semiconductora llamada célula
fotovoltaica, o una deposición de metales sobre un sustrato llamada capa fina.
También están en fase de laboratorio métodos orgánicos.
Consiste en transformar la energía luminosa procedente del sol en energía
eléctrica, mediante la exposición al sol de ciertos materiales convenientemente
tratados, y la posterior recogida de la electricidad generada.
La posibilidad de almacenar energía para su posterior utilización permite
adecuar las procesos de generación y consumo, si bien con ciertas limitaciones.
Se usa para alimentar innumerables aparatos autónomos, para abastecer
refugios o casas aisladas y para producir electricidad para redes de distribución.
En entornos aislados, donde se requiere poca potencia eléctrica y el acceso a
la red es difícil, como estaciones meteorológicas o repetidores de comunicaciones, se
emplean las placas fotovoltaicas como alternativa económicamente viable. Para
comprender la importancia de esta posibilidad, conviene tener en cuenta que
aproximadamente una cuarta parte de la población mundial no tiene acceso a la
energía eléctrica.
20
3.2. Aplicaciones de la Energía Solar Fotovoltaica.
Se viene usando profusamente para alimentar innumerables aparatos
autónomos o semiautónomos como calculadoras, sensores, transmisores, satélites,
aviones tripulados y sin tripular, señales viales.
También para abastecer refugios o casas aisladas ayudándose de equipos de
acumulación: regulador y baterías.
Y más recientemente para producir electricidad para redes de distribución,
usando los famosos paneles solares. Este proceso impulsado estatalmente comenzó en
Japón y Alemania y luego ocurrió en España y está desarrollándose en países de
Europa, EE.UU. y muchos otros países. Se llama fotovoltaica conectada a red y
depende actualmente de subvenciones a la instalación, descuento de impuestos o una
prima a la producción ('feed in tarif' en inglés), caso de España y Alemania.
3.3. Ventajas de la energía solar fotovoltaica.
El sol es una fuente de energía gratuita, ilimitada, autóctona y respetuosa con el
medio ambiente, que favorece el autoabastecimiento energético y una menor de
pendencia del exterior.
Es una tecnología de diseño modular, que produce energía a cualquier escala
permaneciendo constante el costo de la energía generada, y flexible o de fácil
extensión.
Su manejo es sencillo, y el mantenimiento básico puede realizarse en el ámbito
local.
Suele motivar el desarrollo de otros sectores. En efecto se conocen diversas
experiencias en las que la electrificación del sector domestico con energía solar
fotovoltaica ha generado un mercado fotovoltaico que ha ido evolucionando en el
sentido de mejorar la calidad técnica de las instalaciones y ampliar
progresivamente el espectro de aplicaciones.
21
Ha demostrado su rentabilidad en aplicaciones de electrificación rural, frente a
sistemas convencionales como los generadores diesel en incluso la extensión de la
red eléctrica.
3.4. COMPONENTES DE UNA INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA.
Se puede decir que un sistema fotovoltaico completo está compuesto por tres
subsistemas. De un lado están los dispositivo FV (células, módulos, generadores,...)
que convierten la luz solar en energía eléctrica DC. Por otro lado se tiene la carga o
consumos para los que se genera la electricidad. Entre ellos es necesario un tercer
subsistema para acondicionar la electricidad generada fotovoltaicamente al consumo.
Normalmente este tercer subsistema se le denomina balance del sistema (BOS).
Los sistemas solares FV comienzan con el módulo o generador FV. Los módulos
captan la radiación solar y la convierten en corriente eléctrica continua. Cuanto más
radiación reciben, más electricidad generan. Los módulos FV son generadores de
potencia y son el corazón del sistema FV. Los componentes como los reguladores de
22
carga, las baterías y los inversores, regulan, almacenan, acondicionan y suministran la
electricidad. Otros elementos conectan los diferentes componentes del sistema.
3.4.1. La Célula Solar: Características Básicas
El elemento principal de cualquier instalación de energía solar es el generador, que
recibe el nombre de célula solar. Se caracteriza por convertir directamente en
electricidad los fotones provenientes de la luz del sol. Su funcionamiento se basa en
el efecto fotovoltaico.
Una célula solar se comporta como un diodo: la parte expuesta a la radiación solar es
la N, y la parte situada en la zona de oscuridad, la R Los terminales de conexión de la
célula se hallan sobre cada una de estas partes del diodo: la cara correspondiente a la
zona P se encuentra metalizada por completo (no tiene que recibir luz), mientras que
en la zona N el metalizado tiene forma de peine, a fin de que la radiación solar llegue
al semiconductor
23
3. 4.1. 2. Parámetros fundamentales de la célula solar
Corriente de iluminación (lj: la corriente generada cuando incide la radiación
solar sobre la célula.
Corriente de oscuridad: es debida a la recombinación de los pares electrón-
hueco que se produce en el interior del semiconductor.
Tensión de circuito abierto (V): la máxima tensión que se obtiene en los
extremos de la célula solar, que se da cuando no está conectada a ninguna
carga. Es una característica del material con el que está construida la célula.
Corriente de cortocircuito (ij: máximo valor de corriente que puede circular
por la célula solar. Se da cuando sus terminales están cortocircuitados.
Cuando la célula solar es conectada a una carga, los valores de tensión e
intensidad varían. Existirán dos de ellos para los cuales la potencia entregada sea
máxima: Vm (tensión máxima) e ‘m (intensidad máxima), que siempre serán menores
que V e I. En función de estos valores, la potencia máxima que puede entregar la
célula solar será:
Pm = Vm lm
Esto nos permite definir un parámetro de la célula solar que recibe el nombre de
factor de forma (FF) y que se calcula mediante la fórmula:
FF=V m LmV OC LSC
Así pues, el factor de forma es el cociente entre la máxima potencia que puede
entregar la célula a la carga y el producto de la tensión de circuito abierto y la
corriente de cortocircuito. En las células solares más habituales, los valores típicos de
FF son 0,7 o 08.
24
3.4.2. 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.
Paneles fotovoltaicos
Las diferentes tecnologías fotovoltaicas se adaptan para sacar el máximo
rendimiento posible de la energía que recibimos del sol. De esta forma por ejemplo
los sistemas de concentración solar fotovoltaica (CPV por sus siglas en inglés) utiliza
la radiación directa con receptores activos para maximizar la producción de energía y
conseguir así un coste menor por kW/h producido.
Los paneles solares fotovoltaicos producen energía eléctrica con corriente
continua a base de la energía solar. Los módulos tienen una vida útil de 25 a 30 años.
25
Los paneles fotovoltaicos están formados por numerosas celdas que
convierten la luz en electricidad. Las celdas a veces son llamadas células
fotovoltaicas, del griego "fotos", luz. Estas celdas dependen del efecto fotovoltaico
por el que la energía luminosa produce cargas positiva y negativa en dos
semiconductores próximos de diferente tipo, produciendo así un campo eléctrico
capaz de generar una corriente.
Los paneles fotovoltaicos, además de producir energía que puede alimentar
una red eléctrica terrestre, pueden emplearse en vehículos eléctricos y barcos solares.
En las células de silicio se transforma la energía de los fotones de los rayos
solares en energía eléctrica.
26
Este proceso funciona también cuando hay nubes livianos, pero con menos
rendimiento: aquí es importante la construcción interna de cada panel,
específicamente cuantas células estén conectadas en serie, y el dimensionamiento del
sistema solar. Mejor rendimiento con luz indirecto (con nubes livianas) tienen paneles
que tienen internamente 36 (o más de 36) celdas en serie, porque producen una
tensión más alta, que permite cargar las baterías todavía con un promedio de 30 % de
la potencia máxima.
La corriente eléctrica continua que proporcionan los paneles fotovoltaicos se
puede transformar en corriente alterna mediante un aparto electrónico llamado
inversor e inyectar en la red eléctrica, operación actualmente sujeta a subvenciones en
muchos lugares para una mayor viabilidad.
El proceso, simplificado, sería el siguiente: Se genera la energía a bajas
tensiones (380-800 V) y en corriente continua. Se transforma con un inversor en
corriente alterna. Mediante un centro de transformación se eleva a Media tensión (15
ó 25 kV) y se inyecta en las redes de transporte de la compañía.
Las placas fotovoltaicas no tienen partes móviles y por ello no necesitan
mantenimiento. Según su sitio de instalación (polvos) tienen que ser limpiados
manualmente con agua.
Los módulos se colocan por ejemplo en el techo, donde llega mayor tiempo el
sol o donde hay menos sombra
En 2005 el problema más importante con los paneles fotovoltaicos era el
costo, que ha estado bajando hasta 3 o 4 dólares por vatio. El precio del silicio usado
para la mayor parte de los paneles ahora está tendiendo a subir. Esto ha hecho
renovables, de forma que se paga ocho veces lo que la compañía cobra. Este alto
incentivo ha creado una enorme demanda de que los fabricantes comiencen a utilizar
otros materiales y paneles de silicio más delgados para bajar los costes de producción.
27
Debido a economías de escala, los paneles solares se hacen menos costosos
según se usen y fabriquen más. A medida que se aumente la producción, los precios
continuarán bajando en los próximos años. El área de mayor crecimiento lo forman
los sistemas conectados a la red pública. En los Estados Unidos, con incentivos de los
estados, compañías eléctricas y (en 2006 y 2007) del gobierno federal, el crecimiento
continuará. Los programas de contadores conectados a red (net metering) permiten a
los usuarios recibir una compensación por cualquier energía extra que incorpore a la
red. La mayor parte de este sistema compra la energía al mismo precio de venta,
aunque algunas compañías la compran a un precio cercano a 1/3 de lo que cobran.
Como contraste, en Alemania se ha adoptado un sistema extremo de net-metering
para incentivar el crecimiento del mercado de las energías paneles solares en ese país.
3.5. LA INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA.
La electrificación de comunidades rurales con sistemas fotovoltaicos es cada
vez mayor, especialmente en los países en desarrollo, en principio atendiendo
principalmente las necesidades de iluminación y entretenimiento (radio y TV), en
estos casos la atención se realiza en corriente continua (DC) y con sistemas de
mediana potencia, el más común: 50 Wp.
En los últimos años varios países de Latinoamérica han establecido estándares
de atención a sus usuarios rurales que consideran la atención de otras cargas (además
de la iluminación y comunicación), como ser televisores a color, refrigeradores y
otros electrodomésticos, para ello se han adoptado configuraciones que en muchos
casos requieren la transformación de la corriente continua (DC) en corriente alterna
(AC). Debido a que las sucesivas transformaciones de la corriente no son procesos
eficientes.
28
3.6. ¿Cómo se genera la energía de un sistema fotovoltaico?
La corriente DC es la forma natural de la conversión fotovoltaica, el módulo
fotovoltaico genera corriente DC, la batería o acumulador recibe esta corriente, la
almacena y entrega posteriormente de la misma forma, en DC. Las cargas o equipos
de uso final para sistemas fotovoltaicos también trabajan en DC y en los últimos años
han mejorado significativamente su eficiencia, llegando a sobrepasar a los equipos
AC, asimismo, los precios de estos equipos, principalmente lámparas, televisores y
refrigerados se ha reducido considerablemente, finalmente la disponibilidad de los
mismos en el mercado es importante. Por tanto, a la fecha se puede afirmar que un
sistema fotovoltaico puede atender las demandas domésticas o domiciliarias sin
necesidad de transformar en corriente AC y de manera económica, eficiente y
confiable.
Panel solar fotovoltaico.
Es el encargado de transformar la energía que nos llega del sol en energía
eléctrica. Para ello se basa en el efecto fotoeléctrico, y necesita que los rayos del sol
incidan perpendicularmente en su superficie.
Datos Técnicos
Los módulos fotovoltaicos fabricados utilizan células pseudocuadradas de
silicio monocristalino de alta eficiencia para transformar la energía de la radiación
solar en energía eléctrica de corriente continua.
El circuito de células se lamina utilizando E.V.A. (acetato de etilen-vinilo)
como encapsulante en un conjunto formado por un vidrio templado en su cara frontal
y un polímero plástico en la cara posterior que proporciona resistencia a los agentes
ambientales y aislamiento eléctrico.
29
El laminado se encaja en una estructura de aluminio anodizado. Las cajas de
terminales con proteccion IP-65, están hechas a partir de plásticos resistentes a
temperaturas elevadas y contienen los terminales, las bornas de conexión y los diodos
de protección.
El marco dispone de varios agujeros para la fijación del módulo a la estructura
soporte y su puesta a tierra en caso de ser necesario.
Los valores eléctricos se obtienen en las condiciones estándares de medida
que se corresponden con una irradiancia de 1000 W/m2, espectro de 1,5 M.A. y una
temperatura de la célula de 25ºC.
Ahora bien, las condiciones de trabajo reales de los módulos una vez
instalados pueden ser muy diferentes a las del laboratorio, por lo que conviene
conocer las variaciones que pueden producirse, a fin de efectuar las pertinentes
correcciones en los cálculos.
Por otra parte, mientras la corriente generada por un módulo fotovoltaico es
proporcional a la intensidad de la radiación solar, la tensión varía con la temperatura
de las células.
La variación con la temperatura de las magnitudes eléctricas de los módulos,
es la siguiente:
El voltaje disminuye a razón de 2,22 mV/ºC por cada célula en serie que
contenga el módulo y cada grado que supere los 25º C.
La corriente aumenta a razón de 17μA/cm2·ºC de área de células en paralelo y
cada grado que supere los 25º C.
Hay que tener en cuenta que la temperatura de la célula a que nos hemos
estado refiriendo no coincide con la temperatura ambiente debido a que la célula, se
calienta al incidir la luz del sol.
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El incremento de temperatura de la célula respecto a la temperatura del aire
depende de las características de la misma y de las de construcción del propio
módulo.
En función de la radiación incidente, la temperatura y la carga que esté
alimentando, un módulo fotovoltaico podrá trabajar a distintos valores de corriente y
tensión.
Se puede observar que cuanto más cerca hagamos trabajar al módulo
fotovoltaico de la tensión de máxima potencia, mayor será la potencia que
obtendremos de él.
En resumen, en función de la radiación solar, la temperatura de las células
(que dependerá a su vez de la temperatura ambiente, humedad, velocidad del viento,
etc.) y de los equipos a los que esté conectado, el módulo fotovoltaico generará una
determinada corriente a una determinada tensión de trabajo, cuyo producto marcará la
potencia generada por el módulo.
3.7 Controlador de carga.
Su función principal es proteger a los acumuladores de una sobrecarga cuando estos
están totalmente cargados. También los protegen de una sobre descarga, ya que
cuando están muy descargados, ceder un poco de carga significa un daño irreparable.
Señalización del estado de carga de las baterías mediante 3 LEDs.
Aviso sonoro previo a la desconexión del consumo.
Regulación por modulación de ancho de pulso (PWM), de tipo Serie.
Carga a fondo de baterías, ecualización y flotación, también para baterías tipo
VRLA.
Detección automática de tensión nominal de12 ó 24 V.
Control con compensación de temperatura.
Borneras para cables de hasta 16 mm2.
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Desconexión por bajo voltaje de baterías, por voltaje o estado de carga.
Completa protección electrónica.
Los controladores de carga de la serie CML son controladores sofisticados
para aplicaciones de bajo costo. El circuito electrónico interno está equipado
con un microprocesador que provee una carga altamente eficiente y una
correcta señalización del estado del sistema y alarmas.
El método de regularización de carga (PWM) se ajusta a la batería de plomo
acido, selladas o abiertas.
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El estado de carga de las baterías es claramente indicado mediante 3 LEDs.
Este es el primer controlador en el Mercado que cuenta con una señal acústica
previa a la desconexión del consumo.
Descripción de funciones.
El controlador de carga protege a la batería contra posible sobrecarga del
modulo solar y evita que sea fuertemente descargada durante los consumos.
Las características de carga comprenden diversos estadios que incluyen la
adaptación automática a la temperatura ambiente.
El controlador de carga se ajusta automáticamente al sistema de voltaje de
12V o 24V.arga de Baterías
El controlador de carga tiene varias funciones de seguridad y de visualización.
Montaje y conexión.
El controlador debe funcionar únicamente en interiores. Protéjalo de la luz
directa del sol y colóquelo en un lugar seco.
No debe instalarlo nunca en habitaciones húmedas (como baños).
El controlador mide la temperatura ambiente para determinar el voltaje de
carga. El controlador y la batería deben instalarse en la misma habitación.
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El controlador se calienta durante su funcionamiento y por lo tanto ha de
instalarse únicamente sobre una superficie no inflamable.
3.8. Batería.
Almacena energía eléctrica que, como las baterías de un coche, puede devolver
cuando el usuario lo requiera.
La llegada de la energía solar a los módulos fotovoltaicos no se produce de manera
uniforme, sino que presenta variaciones por diferentes motivos. Algunas de estas
variaciones son predecibles, como la duración de la noche o las estaciones del año,
pero existen otras muchas causas que pueden producir alteraciones de manera
aleatoria en la energía recibida, como puede ocurrir con un aumento de la nubosidad
en un determinado instante.
Este hecho hace necesario utilizar algún sistema de almacenamiento de energía para
aquellos momentos en que la radiación recibida sobre el generador fotovoltaico no
sea capaz de hacer que la instalación funcione en los valores diseñados. Para ello se
utilizarán las baterías o acumuladores.
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Las baterías son dispositivos capaces de transformar la energía química en eléctrica.
El funcionamiento en una instalación fotovoltaica será el siguiente:
Energía eléctrica ..> Energía química .......> Energía eléctrica
(generacion) (almacenamiento) (consumo)
Las baterías son recargadas desde la electricidad producida por los paneles solares, a
través de un regulador de carga, y pueden entregar su energía a la salida de la
instalación, donde será consumida.
Tres son las misiones que tienen las baterías en las instalaciones folovoltaicas:
• Almacenar energía durante un determinado número de días.
• Proporcionar una potencia instantánea elevada.
• Fiar la tensión de trabajo de la instalación.
Uno de los parámetros más importantes que tener en cuenta o lo hora de elegir un
acumulador es la capacidad. Se define como la cantidad de electricidad que puede
lo9rar- se en una descarga completa del acumulador partiendo de un estado de carga
total del mismo. Se mide en amperios hora (Ah), y se calcula como el producto de la
intensidad de descarga del acumulador durante el tiempo en el que está actuando: C =
t 1.
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3.9 Lámparas fluorescentes compactas DC.
- Voltaje de Operación de 12 V o 24 V DC
- Eficiencia de Iluminación extremadamente alta
- Alto Número de Ciclos de Cambio
Las lámparas CFL de Phocos con un consumo de energía de 15 W y 30 W
abren un nuevo rango de equipamiento de iluminación de 12 V y 24 V.
El tiempo de vida de la lámpara supera las 10 000 horas. Un circuito
electrónico especial, garantiza un gran número de ciclos de encendido y
apagado.
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Las lámparas cumplen con el estándar de la CE para baja interferencia con
radios u otros equipos electrónicos.
La forma especial de los tubos de 15 W permite la instalación en lugares
donde usualmente solo caben los bulbos incandescentes.
Las lámparas tienen el Socket E27/Edison estándar.
Efecto fotoeléctrico.
El efecto fotoeléctrico es el que permite conversión directa de los rayos del sol en
electricidad. Cuando los rayos del sol inciden en una superficie receptora,
normalmente de silicio, en ella se genera una diferencia de potencial que puede ser
aprovechado conectando unos electrodos adecuadamente.
Esquema de proceso de un sistema fotovoltaico.
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En primer lugar la luz solar incide en los paneles ó módulos fotovoltaicos formados
por un material semiconductor de silicio cristalino que posee efecto fotoeléctrico, es
decir, transforma (con un rendimiento aproximado del 18%), la luz solar en energía
eléctrica continua de 12V.
Posteriormente esa electricidad debe acumularse en una batería para disponer de
energía durante periodos nocturnos ó de poca irradiación solar (días nublados, o con
niebla).
Entre los paneles solares y la batería se necesario incluir un regulador de carga de
modo que cuando la batería esté cargada (por medida de su tensión) el regulador
cierre el aporte de energía desde los paneles solares a la batería, para impedir la
sobrecarga de esta y por consiguiente el acortamiento de su vida útil.
Finalmente la energía acumulada por la batería (en forma de corriente continua)
puede emplearse como tal en luminarias y otros equipos.
Ensamblaje del sistema de paneles solares.
Como ya explicamos el funcionamiento del panel solar, este produce
electricidad que saldrá por dos cables: fase y neutro los cuales irán conectados al
controlador de Carga Solar. Este controlador prácticamente es el cerebro del sistema,
el cual dispondrá en qué momento la energía que entra va hacia al acumulador de
energía o continua hacia el suministro.
Los dos cables fase y neutro son conectados en el controlador de Carga Solar.
Cuando el controlador dispone por medio de mediciones de carga que debe ir hacia la
batería del generador, se lo hará mediante dos cables que salen desde el controlador
hacia la batería o acumulador para que esta se cargue. Así mismo cuando el
controlador por medio de mediciones de carga dispone que la energía pase
directamente al suministro igualmente se lo hará mediante dos cables que salen desde
el controlador hacia los aparatos que consumirán esta energía.
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Mantenimiento.
Los módulos fotovoltaicos requieren muy escaso mantenimiento por su propia
configuración, carente de partes móviles y con el circuito interior de las células y las
soldaduras de conexión aisladas del ambiente exterior por capas de material protector.
Al mismo tiempo, el control de calidad realizado por ISOFOTON es riguroso y rara
vez se presentan problemas por esta razón.
El mantenimiento abarca los siguientes procesos:
Limpieza periódica del módulo.
Inspección visual de posibles degradaciones internas de la estanqueidad del
módulo.
Control del estado de las conexiones eléctricas y del cableado.
Eventualmente, control de las características eléctricas del módulo.
Limpieza periódica del módulo
La suciedad acumulada sobre la cubierta transparente del módulo reduce el
rendimiento del mismo y puede producir efectos de inversión similares a los
producidos por sombras. El problema puede llegar a ser serio en el caso de los
residuos industriales y los procedentes de las aves. La intensidad del efecto depende
de la opacidad del residuo. Las capas de polvo que reducen la intensidad del sol de
forma uniforme no son peligrosas y la reducción de la potencia no suele ser
significativa. La periodicidad del proceso de limpieza depende, lógicamente, de la
intensidad del proceso de ensuciamiento.
En el caso de los depósitos procedentes de las aves conviene evitarlos
instalando pequeñas antenas elásticas en la parte alta del módulo, que impida a éstas
posarse.
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La acción de la lluvia puede en muchos casos reducir al mínimo o eliminar la
necesidad de la limpieza de los módulos.
La operación de limpieza debe ser realizada en general por el propio usuario y
consiste simplemente en el lavado de los módulos con agua y algún detergente no
abrasivo, procurando evitar que el agua se acumule sobre el módulo. No es aceptable
en ningún caso utilizar mangueras a presión.
Inspección visual del módulo.
La inspección visual del módulo tiene por objeto detectar posibles fallos,
concretamente:
Posible rotura del cristal.
Oxidaciones de los circuitos y soldaduras de las células fotovoltaicas:
normalmente son debidas a entrada de humedad en el módulo por rotura de las
capas de encapsulado durante la instalación o transporte.
Control de conexiones y cableado
Cada 6 meses realizar un mantenimiento preventivo efectuando las siguientes
operaciones:
Comprobación del apriete y estado de los terminales de los cables de
conexionado de los módulos.
Comprobación de la estanqueidad de la caja de terminales.
En caso de observarse fallos de estanqueidad, se procederá a la sustitución de
los elementos afectados y a la limpieza de los terminales. Es importante cuidar el
sellado de la caja de terminales, utilizando, según el caso, juntas nuevas o un sellado
de silicona.
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Recomendaciones De Uso
Sitúe el módulo en un lugar que nunca esté a la sombra. Fíjese en los árboles y
edificios cercanos. Recuerde que el sol varía su posición a lo largo del año y
que los árboles crecen.
Oriente el módulo correctamente. La cara frontal del módulo debe mirar al sur
en el hemisferio norte y al norte en el hemisferio sur.
El módulo se instalará de manera que el aire pueda circular libremente a su
alrededor. De este modo, se consigue disminuir la temperatura de trabajo de
las células y consecuentemente, mejorar el rendimiento del módulo.
Si se montan varios módulos, evite que se hagan sombra entre sí.
Si se usa un regulador, colóquelo en un lugar fácilmente accesible para que el
usuario pueda comprobar los elementos de control. En el momento de su
conexión se respetarán las polaridades eléctricas de todos los elementos,
conectándolos en el siguiente orden: batería, módulos y consumo.
La sección de conductores empleados debe asegurar que la caída de tensión en
la instalación no sobrepase el 2 % de la tensión nominal de la misma.
La interconexión entre módulos se realizará de forma aérea mediante los
cables con conectores suministrados.
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CONCLUSIÓN.
La energía es un importante insumo para satisfacer las necesidades humanas básicas y
suministrar los servicios fundamentales, se utiliza para cocinar, proporcionar agua,
luz eléctrica, servicios de salud, en las comunicaciones y la educación. También es un
elemento vital para mejorar la producción rural y la seguridad alimentaria mediante la
preparación de las tierras, su fertilización, para el riego, la industria agropecuaria, la
conservación y el transporte. En muchas zonas rurales de los países en desarrollo,
actualmente las necesidades de energía se satisfacen sobre todo con combustibles de
biomasa, y con trabajo humano y animal. Este inicuo panorama limita seriamente la
posibilidad de muchos pobladores de las zonas rurales de mejorar su productividad
agrícola y su calidad de vida.
La energía fotovoltaica es un tipo de electricidad obtenida directamente de la
radiación solar mediante un dispositivo semiconductor denominado célula
fotovoltaica, o una deposición de metales sobre un sustrato llamada célula solar de
película fina.
Este tipo de energía en la institución nos permitirá alimentar innumerables aparatos
autónomos y producir electricidad a gran escala para redes de distribución, debido a
la creciente energía renovable que existe en muestro iviuniciplo ia tabricacion de
células solares e instalaciones fotovoltaicas en la escuela U.E.B. “QUILJNA”
podríamos avanzar considerablemente con la disminución de costos económicos de
dicha institución y comunidad en general.
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BIBLIOGRAFÍA.
Datos adquiridos por medio de Personas que habitan en la Comunidad Y
miembros del Conejo Comunal de dicho sector.
www.energiafotovoltaica.com
www.energta.com
Libro de física de 4to año Teoría de Navarro.
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ANEXOS
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