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PANELES SOLARES Y GENERACION DE ENERGA ELECTRICA.

I.) INTRODUCCIONLa energa solar es uno de los tipos de renovables llamado "energas verdes", pues no son contaminantes y no representan un problema grave en lo relativo alreciclaje. Existen varios tipos de energa solar, y entre ellos podemos encontrar la energa solar fotovoltaica, para producirelectricidad, energa solar termoelctrica, para producir electricidad a travs de un fluido, energa solar trmica, para produciraguacaliente de baja temperatura, etc.

Actualmente varios pases se han tomado en serio el tema de la energa solar, principalmente los primermundistas, que son a su vez los responsables de la mayor cantidad de emisiones de CO2 hacia laatmsfera. Si todo va bien y si el problema se encara desde una perspectiva seria,la organizacinecologista Greenpeace calcula que dentro de veinte aos la energa solar podra alimentar 2/3 de las necesidades energticas de lapoblacinmundial (Dan, Ojocientifico.com, 2010).

Las energas renovables, tambin denominadas energas verdes, sonfuentesde energa amigable con elmedio ambiente, es decir que no contaminan y que a su vez su utilizacin no implica el agotamiento de la misma. (Fernandez, 2012)

El funcionamiento de los paneles solares se basa en el llamado efecto fotovoltaico. Esto es, cuando la radiacin solar sobre un material semiconductor convenientemente tratado, produce electricidad. En el momento en que la luz solar alcanza el panel, los diferentes elementos de la luz transmiten su energa a los electrones del material semiconductor.As se crea uncambioa nivel de tomos que se liberan del material semiconductor a travs de un circuito externo y como resultado, se produce la electricidad. Los fotones que conforman la luz solar impactan sobre la superficie del panel solar, penetrando en lossemiconductoresque estn construidos conmaterialescomo el silicio o el arseniuro de galio.Un panel solar est formado por un conjunto de clulas fotovoltaicas que producen electricidad a partir de la luz solar. Hay que diferenciar los paneles solares con los colectores solares, estos ltimos funcionan recibiendo elcalordel Sol para luego transferirlo hacia un compartimento donde se almacena el calor. Este tipo de dispositivo solar sirve para calentar agua y no para generar electricidad.

II.) MARCO TEORICO-PANELES SOLARES:

Unpanel solares un mdulo que aprovecha laenergade laradiacin solar. El trmino comprende a loscolectores solaresutilizados para producir agua caliente (usualmente domstica) y a lospaneles fotovoltaicosutilizados para generarelectricidad.

Los paneles fotovoltaicos: estn formados por numerosas celdas que convierten laluzenelectricidad. Las celdas a veces son llamadasclulas fotovoltaicas, del griego "fotos", luz. Estas celdas dependen delefecto fotovoltaicopor el que la energa luminosa produce cargas positiva y negativa en dos semiconductores prximos de diferente tipo, produciendo as un campo elctrico capaz de generar una corriente.

-GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA:

En general, lageneracin de energa elctricaconsiste entransformaralguna clase deenerga(qumica,cintica,trmicaolumnica,nuclear,solarentre otras), enenerga elctrica. Para la generacin industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales elctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas.

Estas constituyen el primer escaln delsistema de suministro elctrico. La generacin elctrica se realiza, bsicamente, mediante ungenerador; si bien estos no difieren entre s en cuanto a su principio de funcionamiento, varan en funcin a la forma en que se accionan. Explicado de otro modo, difiere en qu fuente de energa primaria utiliza para convertir la energa contenida en ella, en energa elctrica.

III.) OBJETIVOS:

Aprender de manera bsica qu es un panel solar y cmo funciona.

Dar a conocer cmo se da la generacin de energa mediante los paneles solares.

Dar a conocer las aplicaciones que se puede emplear los paneles solares.

Conocer los diferentes usos y los beneficios de un panel solar.

IV.) FUNDAMENTO TEORICO

Se trata de la Energa solar fotovoltaica, un tipo de energa renovable utilizada para generar electricidad. Funciona transformando de forma directa la radiacin solar en electricidad gracias a unos Paneles fotovoltaicos, formados de Celdas fotovoltaicas.La generacin de energa solar es uno de los mtodos ms limpios de produccin de energa ideado por el hombre hasta ahora, ya que se basa en la conversin de la captacin de la radiacin solar y su transformacin en electricidad (fotovoltaica).Los rayos solares son una fuente bsica de energa inagotable, el 99.98% de la energa proviene del sol como energa radiante y equivale a 173,000 x 1012Watts -unidad de medida de generacin de energa-. De esta energa, el 77% es reflejada o devuelta al exterior. Slo el 23% es retenido en la tierra, este porcentaje se emplea casi todo en el ciclo hidrolgico -evaporacin, conveccin, precipitacin y corrientes de agua, entre otras formas-; una pequea fraccin 0.2% da lugar a olas, vientos y fenmenos de conveccin en la atmsfera y una fraccin an menor 0.02 % es capturada y transformada por las plantas en el proceso de fotosntesis e ingresa de esta forma al sistema trfico que sustenta la vida sobre la tierra.Esta gran cantidad de energa puede captarse para generar ENERGA ELCTRICA, una alternativa tecnolgica moderna para obtenerla, son los paneles solares formados por celdas fotovoltaicas, que transforman de manera directa la radiacin solar en electricidad.

Energia Solar Panel SolarFig. 1

CELDAS FOTOVOLTAICASLas celdas fotovoltaicas son dispositivos formados por metales sensibles a la luz que desprenden electrones cuando los rayos de luz inciden sobre ellos, generando energa elctrica. Estn formados por celdas hechas a base de silicio puro con adicin de impurezas de ciertos elementos qumicos, siendo capaces de generar cada una de 2 a 4 Amperios, a un voltaje de 0.46 a 0.48 Voltios. Estas celdas se colocan en serie sobre paneles o mdulos solares para conseguir un voltaje adecuado a las aplicaciones elctricas; los paneles captan la energa solar transformndola directamente en elctrica en forma de corriente continua, que se almacena en acumuladores, para que pueda ser utilizada fuera de las horas de luz. Los mdulos fotovoltaicos admiten tanto radiacin directa como difusa, pudiendo generar energa elctrica incluso en das nublados.Una de las ventajas de esta tecnologa es porque es modular, lo que permite fabricar desde pequeos paneles, tiles para los techos de las casas o hasta grandes plantas fotovoltaicas que pueden generar gran cantidad de energa. Pero tambin es una tecnologa limpia ya que es renovable e inagotable y no contamina, no emite CO2y los gastos de mantenimiento son mnimos.

Celdas FotovoltaicasFig. 2

Parque FotovoltaicoFig. 3

Los elementos principales de un panel solar son:

Generador Solar: un conjunto de paneles fotovoltaicos que captan energa luminosa y la transforman en corriente continua a baja tensin Acumulador: Almacena la energa producida por el generador y transforma a travs de un inversor la corriente continua en corriente alterna. Regulador de carga: su funcin es evitar sobrecargas o descargas excesivas al acumulador, puesto que los daos podran ser irreversibles; Inversor (opcional): se encarga de transformar la corriente continua producida por el campo fotovoltaico en corriente alterna, la cual alimentar directamente a los usuarios.

Casa con Sistema (Paneles) SolarFig. 4

APLICACIONES

Tradicionalmente este tipo de energa se utilizaba para el suministro de energa elctrica en lugares donde no era rentable la instalacin de lneas elctricas. Con el tiempo su uso se ha ido diversificando hasta el punto que actualmente resultan de gran inters las instalaciones solares en conexin con la red elctrica.

La energa fotovoltaica tiene muchsimas aplicaciones, podemos disponer de electricidad en lugares alejados de la red de distribucin elctrica. De esta manera, podemos suministrar electricidad a casas de campo, refugios de montaa, bombeos de agua, instalaciones ganaderas, sistemas de iluminacin.Mediante sistemas fotovoltaicos conectados a red, una aplicacin que consiste en generar electricidad mediante paneles solares fotovoltaicos e inyectarla directamente a la red de distribucin elctrica, hay compaas que distribuyen energa elctrica a casas o empresas, como ocurre actualmente en pases como Espaa, Alemania o Japn.

Espaa es uno de los primeros pases con ms potencia fotovoltaica del mundo, con una potencia acumulada instalada de 3,523 Megawatts (MW). Tan solo en 2008 la potencia instalada en Espaa fue de unos 2,500 MW. Alemania es en la actualidad el segundo fabricante mundial de paneles solares fotovoltaicos tras Japn, con cerca de 5 millones de metros cuadrados de paneles solares, aunque slo representan el 0.03% de su produccin energtica total. La venta de paneles fotovoltaicos ha crecido en el mundo al ritmo anual del 20% en la dcada de los noventa.

PANELES SOLARES EN NUESTRAS CASAS?

Los paneles fotovoltaicos actualmente se pueden obtener a precios moderados que resultan ya totalmente competitivos para generar energa en nuestras casas a un precio que merece la pena. Y, puesto que el precio de los paneles no va a aumentar (si acaso permanecer a un valor constante unos aos antes de seguir disminuyendo) y puesto que el resto de fuentes energticas utilizan recursos cada vez ms escasos (gas, carbn, uranio) que s van a aumentar su costo en un futuro, la energa solar fotovoltaica es ya competitiva y lo va a ser cada vez ms.El modelo ms desarrollado en Espaa es el conocido como huerta solar, que consiste en la agrupacin de varias instalaciones de distintos propietarios en suelo rstico. Cada instalacin tiene una potencia de hasta 100kw que es el umbral que estableca la legislacin para el mximo precio de venta de energa elctrica. Estas instalaciones pueden ser fijas o con seguimiento, de manera que los paneles fotovoltaicos estn instalados sobre unas estructuras que se mueven siguiendo el recorrido del sol para maximizar la generacin de electricidad.La demanda de este tipo de instalaciones ha sido tal que en los ltimos aos se han saturado las lneas elctricas de muchas zonas rurales, a la vez que se ha aumentado el precio de parcelas rsticas y se han disparado las solicitudes de punto de conexin.Para el uso de esta tecnologa, se realizan diversas lneas de investigacin en energa fotovoltaica que tienen el objetivo de incrementar el rendimiento de las celdas rgidas minimizando el impacto ambiental de la purificacin del silicio; conseguir celdas flexibles; o, mediante nanotecnologa, vincular fotosntesis y efecto fotovoltaico.

TIPOS DE PANELES SOLARES:

Existen dos tipos de paneles solares y que son los paneles fotovoltaicos tradicionales, que quizs sean ms conocidos, y los paneles de capa fina.

Mdulos Solares de Celdas de Silicio:

Las celdas fabricadas de bloques desilicio('ingots') son las ms comunes. La experiencia comprob una vida til con frecuentemente ms de 40 aos sin ningn mantenimiento. Se distinguen entre placas compuestas de celdas monocristalinas (izquierda) y policristalina (derecha). En la prctica la diferencia entre ambas es mnima. La mayor eficiencia de las monocristalinas puede tener importancia cuando el espacio disponible es reducido. Frecuentemente con placas policristalinas se puede conseguir ms energa por el mismo precio.Tradicionalmente se discutieron dos argumentos en contra de este tipo de placas solares: Aunque el silicio es muy abundante (por ejemplo en arena), la cantidad con suficiente pureza (99.9999%) es limitada y consecuentemente caro. Una escasez de silicio de alta purezaanunciado en 2005 fue evitada con nuevos descubrimientos y mejores procesos de fabricacin.

Celdas Monocristalinas Celdas Policristalina Fig. 5 Fig. 6

Las placas de silicio fabricadas hoy con procesos modernos y celdas ms finas necesitan menos de dos aos para producir la energa que se us para su propia fabricacin (vea por ejemploMariska de Wild-Scholten 'Environmental profile of PV mass production: globalization'. La empresa Noruega Elkem logra recuperar la energa usada para la fabricacin de sus ingots en 1.3 meses). En pases de alta radiacin como en el Per, este tiempo de retorno todava es ms corto.

Placas solares de capa fina:Para reducir los costos de produccin y salir de la posible escasez de silicio se empezaron a investigar e invertir en placas de otros materiales. A parte de paneles solares de capa fina (thin film solar cells) consilicio (amorfas), se logr una importante reduccin de los costos usando otros elementos.Los ms importantes son mdulos de capa delgada de cobre, indio y selenio (CIS) o de cobre, indio, galio y selenio (CIGS) y mdulos de capa delgada a base de cadmio y telurio (CdTe).Modernos procesos como por ejemplo tecnologas de imprenta resultan en capas ultra finas usando menos materia prima.Inversiones masivas en estas nuevas tecnologas (en gran parte asegurado por programas gubernamentales) permitieron instalaciones de parques solares de gran tamao, con el resultado de que la empresa First Solar (EEUU) con sus placas tipo CdTe se convirti en el 2009 temporalmente en el productor fotovoltaico ms grande del mundo.

Celdas flexibles:

Fig. 8

Las nuevas formas de produccin permiten tambin producir celdas flexibles que abren posibilidades que la rigidez de los paneles tradicionales no permitieron. Estas celdas cada vez ms se incorporan en la ropa, mochilas, sombrillas, etc. A parte de aplicaciones especiales, sirven para cargar aparatos de poco consumo. As se puede evitar un celular descargado, alimentar otros aparatos porttiles o tener luz en la playa una vez que se va el sol.

Capas transparentes:Un desarrollo prctica es la recin empezada produccin de ventanas con capas finas semi-transparentes. Es una vlida alternativa arquitectnica para incluirlas en edificios. Con estas se puede reemplazar los vidrios polarizados y usar la energa generada para apoyar la climatizacin de los edificios.Celdas orgnicas:Celdas orgnicas ya se puede tejer en la ropa, por ejemplo para cargar aparatos de telecomunicacin. Con esta invencin el Prof. Grtzel gan el Premio Tecnolgico del Millenium en el 2010. Contario de las celdas cristalinas, tienen la ventaja que la eficiencia aumenta con la temperatura.

Eficiencias de Celdas Fotovoltaicos

Aparte de reducir los costos de la produccin relativamente complicada y especializada, el reto ms importante es aumentar la eficiencia.Existe una sana competencia entre instituciones cientficas internacionales. En los laboratorios se lograron eficiencias de ms de 40%. La grfica muestra este proceso (fuente National Renewable Energy Laboratory, NREL). Lamentablemente faltan aos, hasta que estos productos de mejor eficiencias sean disponibles comercialmente.Para el uso normal, las celdas monocristalnas son las ms eficientes, seguidas por las policristalinas. Mientras los mejores paneles monocristalinos superan ligeramente el 20%, la mayora de los paneles en produccin hoy captan alrededor del 15% de la energa disponible de la luz.Los paneles amorfos y otros de capa fina pocas veces superan el 10%. Para usos especiales (por ejemplo satlites y elMars Rover) se producen mdulos dearseniuro de galio (GaAs)que alcanzan una eficiencia de 30% o unen varios elementos (clulas fotovaltaicos multiunin) superando 40% (vea grfica).. Mientras las placas mono- y policristalinas son garantizadas de producir 80% de su energa sobre 25 aos,Cules con las ventajas de la tecnologa fotovoltaica? Esmodular: se pueden hacer grandes plantas en el suelo, o pequeos paneles para tejados. No contamina: se trata de una energa renovable que no emite CO2.Losgastos de mantenimiento y explotacin son casi 0. Esinagotable.

V.) CONCLUCIONES y RECOMENDACIONES La energa solar es uno de los tipos de energa que est en mayor crecimiento ya que esta tipo de fuente energa no daa al planeta con gases txicos como el C02. Si deseas utilizar laenerga solaren tu casa, debes de conocer todo el entorno, si en el lugar donde vives est rodeado de rboles (por las sombras que esta dan), que tipo de clima hay, que tan a menudo llueve. Sabiendo las respuestas a este tipo de preguntas, si el clima es mayormente soleado entonces es una muy buena idea utilizar energa solar para tu hogar.

VI.) BIBLIOGRAFIA

- Cientificos, T. (05 de Julio de 2005).textoscientificos.com. Recuperado el 01 de Noviembre de 2012, de textoscientificos.com:http://www.textoscientificos.com/energia/aplicaceldas

-Mendez Muiz, J. M., & Cuervo Garcia, R. (2007).Energia solar fotovoltaica.Madrid,Espaa: FUNDACION CONFEMETAL.

-Energa Verde Alternativa, S. d. (-- de -- de 2011).Energa verde alternativa. Recuperado el 04 de Noviembre de 2012, de Energa verde alternativa: http://www.evamexico.com/Que_es_Energia_Solar.html