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Proyecto de calculo de Paneles Solares para laEnergizacíon de un Café Internet en el Inf. Lomas delVergel Veracruz. Ver. Una propuesta de utilización.
Por
Rosales Díaz Diego Armando
Del
Departamento de Ing. Eléctrica
Catedrático
Dr. Miguel Ángel Quiroz García
H. de Veracruz a 8 del 2009
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ÍndiceIntroducción---------------------------------------------------------------------------------- 4
Planteamiento del Problema------------------------------------------------------------ 5
Hipótesis-------------------------------------------------------------------------------------- 6
Marco Teórico-------------------------------------------------------------------------------- 7
Capitulo 1: Energías renovables-------------------------------------------------------- 7
1.1-Energia hidráulica----------------------------------------------------------------------- 71.2-Energia Eólica---------------------------------------------------------------------------- 81.2.1-Ventajas de la energía eólica-------------------------------------------------------- 91.2.2-¿De dónde proviene la energía del viento---------------------------------------- 10
1.2.3-Historia del uso del viento----------------------------------------------------------- 111.3-Energía Geotérmica--------------------------------------------------------------------- 121.3.1-Ventajas de la energía Geotérmica------------------------------------------------- 191.3.2-Inconvenientes de la energía Geotérmica---------------------------------------- 191.4-Energía Mareomotriz------------------------------------------------------------------- 201.4.1- Aprovechamiento de la energía de las ondas y las olas----------------------- 221.4.2- Aprovechamiento de la energía de las mareas---------------------------------- 251.4.3- Energía térmica oceánica------------------------------------------------------------ 271.4.5- Ventajas y desventajas de la energía mareomotriz---------------------------- 291.5-Biomasa------------------------------------------------------------------------------------ 30
1.5.1-Fotosíntesis----------------------------------------------------------------------------- 301.5.2-Aplicaciones de la Biomasa---------------------------------------------------------- 311.5.2.1-Biocombustibles--------------------------------------------------------------------- 311.5.2.2-Producción eléctrica---------------------------------------------------------------- 311.5.2.3-Calor y Vapor------------------------------------------------------------------------- 311.5.2.4-Gas Combustible--------------------------------------------------------------------- 32
Capitulo 2: Energía Solar------------------------------------------------------------------ 33
2.1-La Energía Solar En La Naturaleza--------------------------------------------------- 332.1.1-¿Qué se puede obtener con la energía solar?------------------------------------ 37
2.1.2-¿Cómo podemos Utilizar esas Energía?------------------------------------------- 382.1.3-Ventajas de paneles solares--------------------------------------------------------- 392.1.4-inconvenientes de paneles solares------------------------------------------------- 392.2- Celdas Solares---------------------------------------------------------------------------- 402.2.1-¿Qué son las celdas solares?--------------------------------------------------------- 402.2.2-Los orígenes de celdas solares------------------------------------------------------ 402.2.3-¿Cómo se hacen las celdas solares------------------------------------------------- 412.2.4-¿Cómo funcionan las celdas solares?---------------------------------------------- 422.2.5-¿Efecto Fotovoltaico En Una Celda------------------------------------------------- 432.3-Tecnología y Usos De La Energía Solar---------------------------------------------- 44
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Objetivo---------------------------------------------------------------------------------------- 45
Capitulo 3: Análisis de presupuesto del materia---------------------------------- 45
5.1-Costos Actuales de gastos de luz------------------------------------------------------ 455.2-Precios------------------------------------------------------------------------------------- 455.2.1- Celdas solares--------------------------------------------------------------------------5.2.1.1- Módulo Fotovoltaico Kyocera de 50 W-----------------------------------------5.2.1.2-Módulo Fotovoltaico Kyocera de 65 W-----------------------------------------5.2.1.3-Módulo fotovoltaico Kyocera de 85 W------------------------------------------5.2.1.4-Módulo fotovoltaico Kyocera de 130 W----------------------------------------
4546474849
5.2.1.5- Módulo fotovoltaico Kyocera KD135GX-LP de 135 W---------------------- 505.2.1.6- Módulo fotovoltaico Kyocera KD180GX-LP de 180 W---------------------- 515.2.1.7- Módulo fotovoltaico Kyocera KD205GX-LP de 205 W---------------------- 525.2.2-Inversores------------------------------------------------------------------------------- 53
5.2.3-Baterias---------------------------------------------------------------------------------- 545.2.4-Controlador de Carga----------------------------------------------------------------- 55
Capitulo 4: Instalación de paneles solares-------------------------------------------
4.1-Consumo de Energía--------------------------------------------------------------------
58
584.2-Material a utilizar------------------------------------------------------------------------ 584.3-Conexión de Paneles-------------------------------------------------------------------- 59
Conclusión----------------------------------------------------------------------------------- 60
Bibliografía---------------------------------------------------------------------------------- 61
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Introducción
Para empezar a hablar de este proyecto a desarrollar, antes que nada se debenconocer los tipos de energía renovable. Energía renovable se le denomina a todaaquella energía que se obtiene de forma natural, unas por la inmensa cantidad deenergía que contienen, y otras porque son capaces de regenerarse por mediosnaturales y que el hombre a sabido utilizar a través del tiempo.
Las energías renovables han constituido una parte importante de la energíautilizada por los humanos desde tiempos remotos, especialmente la solar, la eólicay la hidráulica. La navegación a vela, los molinos de viento o de agua y lasdisposiciones constructivas de los edificios para aprovechar la del sol.
Las fuentes renovables de energía pueden dividirse en dos categorías: nocontaminantes o limpias y contaminantes. Entre las primeras:
El Sol: energía solar. El viento: energía eólica. Los ríos y corrientes de agua dulce: energía hidráulica. Los mares y océanos: energía mareomotriz. El calor de la Tierra: energía geotérmica. Las olas: energía undimotriz. La llegada de masas de agua dulce a masas de agua salada: energía azul.
Las contaminantes se obtienen a partir de la materia orgánica o biomasa, y sepueden utilizar directamente como combustible (madera u otra materia vegetalsólida), bien convertida en bioetanol o biogás mediante procesos de fermentaciónorgánica o en biodiesel, mediante reacciones de transesterificación y de losresiduos urbanos.
Lo que se quiere llevar a cabo con este proyecto es la utilización de paneles solarespara la Energizacíon de un café Internet para constar si es factible la utilización deuna energía limpia.
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Planteamiento del Problema
En esta investigación lo que se quiere realizar es la utilización de paneles solarespara la Energizacíon de un café Internet, para reducir los gastos de Energía
Eléctrica, tomando en cuenta que la energía solar es una buena opción siendoVeracruz un área donde los rayos del sol son intensos y muy constantes.
Como ya antes mencionado lo que se quiere es utilizar la energía solar para laEnergizacíon de dicho local. Tomando en cuenta que las computadoras, así comolos monitores y la iluminación trabaja con Energía de Corriendo Alterna y lasceldas fotovoltaicas nos dan una Energía de Corriente Directa sea tomado encuenta utilizar un inversor que nos transforme la energía producida por las fotoceldas (CD) a una energía utilizable con la onda que se quiere para un buen trabajo(CA).
Tomando en cuenta que el tejado fotovoltaico actualmente está liderando eldesarrollo del mercado en Japón, Europa y los EE.UU. Japón tiene actualmente unprograma que apunta a construir 70.000 hogares solares, con el cual para el año2010 esperan alcanzar unos 4.820 MW producidos por sistemas fotovoltaicos. EnEuropa, varios países están apoyando la construcción de hogares solares, con elParlamento Europeo proponiendo un esquema 1.000MW. En los EE.UU., se anuncióun programa de techos solares, que apunta instalar paneles solares en un millón deazoteas en América antes de 2010.
En Australia y los E.E.U.U., la aparición de los esquemas de energía verde, que
permiten que los clientes elijan opciones de energía renovable, ha agregadoconsiderable impulso al crecimiento de la industria. Las granjas solares conectadasa la red se han construido en Australia, Japón, los E.E.U.U. y Grecia.
Así podemos reduciendo gastos y de igual manera también podemos ayudar alMedio Ambiento utilizando una energía limpia y renovable.
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Hipótesis
Como se sabe la energía que nos proporciona nuestro astro rey el sol es unaenergía de vida, la cual puede ser aprovechada de tal manera para generar energía
eléctrica para nuestra propia satisfacción.
Como nosotros veremos en este proyecto, lo que se quiere es utilizar la energíasolar para consumo propio en un café internet. Los beneficios que nos da este tipode energía es que es energía limpia, renovable. Podemos utilizar el mismoconsumo que se nos da CFE obteniendo los mismos beneficios sin ningúnproblema.
Como todos sabemos la generación de energía en ocasiones suele generar algúntipo de contaminación. Lo cual es malo tanto para el medio ambiente y tanto parael propio ser humano, el deterioro de nuestro planeta Tierra es algo que se debe de
tomar muy en cuenta.
Utilizando una energía limpia como lo es la energía solar la cual no generacontaminación alguna, obteniendo el mismo beneficio que con otras formas degeneración de energía, las cuales generan una contaminación a nuestro Planeta.
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Marco Teórico
Capitulo 1: Energías renovables
1.1-Energía Hidráulica
Energía que se obtiene de lacaída del agua desde ciertaaltura a un nivel inferior loque provoca el movimientode ruedas hidráulicas oturbinas. La
hidroelectricidad es unrecurso natural disponibleen las zonas que presentansuficiente cantidad de agua.Su desarrollo requiereconstruir pantanos, presas,canales de derivación, y lainstalación de grandesturbinas y equipamientopara generar electricidad.
Todo ello implica la inversión de grandes sumas de dinero, por lo que no resultacompetitiva en regiones donde el carbón o el petróleo son baratos, aunque el costede mantenimiento de una central térmica, debido al combustible, sea más caro queel de una central hidroeléctrica. Sin embargo, el peso de las consideracionesmedioambientales centra la atención en estas fuentes de energía renovables.
La energía hidráulica es la fuente renovable de electricidad más importante y másutilizada en el mundo. Representa un 19% de la producción total de electricidad,siendo Canadá el productor más importante de energía hidroeléctrica, seguido porlos Estados Unidos y Brasil.
Aproximadamente dos tercios del potencial hidroeléctrico económicamente viablequedan aún por desarrollar. La energía hidráulica no aprovechada es todavía muyabundante en América Latina, África central, India y China.
En los siguientes gráficos podemos apreciar las instalaciones para la obtención deenergía hidráulica obtenida en las mini centrales a nivel de mundial, del continenteeuropeo y a nivel nacional, y cuál es su distribución en España. (Denominamosgran hidráulica a aquellas centrales con una potencia >10 MW; mini hidráulica,centrales con una potencia entre 1 MWy 10MW; y micro hidráulica, centrales conuna potencia menor a 1MW).
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La energía hidráulica tiene la cualidad de ser renovable, pues no agota la fuenteprimaria al explotarla, y es limpia, ya que no produce en su explotación sustanciascontaminantes de ningún tipo. Sin embargo, el impacto medioambiental de lasgrandes presas, por la severa alteración del paisaje.
Al mismo tiempo, la madurez de laexplotación hace que en los paísesdesarrollados no queden apenasubicaciones atractivas por desarrollarnuevas centrales hidroeléctricas, por loque esta fuente de energía, que aportauna cantidad significativa de la energíaeléctrica en muchos países (en España,según los años, puede alcanzar el 30%)no permite un desarrollo adicional
excesivo. Recientemente se están realizando centrales mini hidroeléctricas, muchomás respetuosas con el ambiente y que se benefician de los progresos tecnológicos,
logrando un rendimiento y una viabilidad económica razonables.
1.2-Energía Eólica
La energía eólica es la energía producida por elviento. La primera utilización de la capacidadenergética del viento la constituye la navegacióna vela. En ella, la fuerza del viento se utiliza paraimpulsar un barco. Barcos con velas aparecían yaen los grabados egipcios más antiguos(3000 a.C.). Los egipcios, los fenicios y más tarde
los romanos tenían que utilizar también losremos para contrarrestar una característica esencial de la energía eólica, su
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discontinuidad. Efectivamente, el viento cambia de intensidad y de dirección demanera impredecible, por lo que había que utilizar los remos en los periodos decalma o cuando no soplaba en la dirección deseada. Hoy, en los parques eólicos, seutilizan los acumuladores para producir electricidad durante un tiempo, cuando elviento no sopla.
La característica de la energía producida por el viento es su perdurabledisponibilidad en función lineal a la superficie expuesta a su hecho. En los barcos, amayor superficie bélica mayor velocidad. En los parques eólicos, cuantos másmolinos haya, más potencia en bornes de la central. En los veleros, el aumento desuperficie bélica tiene limitaciones mecánicas (se rompe el mástil o vuelca elbarco). En los parques eólicos las únicas limitaciones al aumento del número demolinos son las urbanísticas
Más de 15.000.000 millones de KV/H
de electricidad se generananualmente en todo el mundo. Deesto, cerca del 65% es producidoquemando combustibles fósiles y elresto se obtiene de otras fuentes,incluyendo nuclear,hidroelectricidad, geotérmica,biomasa, solar y el viento. Solamentecerca del 0.3% de esta energía esproducida convirtiendo la energía
cinética del viento en energía eléctrica, sin embargo, el uso del viento para laproducción eléctrica se ha estado extendiendo rápidamente en años recientes,debido en gran parte a las mejoras tecnológicas, la maduración de la industria yuna creciente preocupación por las emisiones asociadas a la quema decombustibles fósiles”4. Todavía hay mucho lugar para crecer, pues solamente unaporción pequeña del recurso utilizable del viento está siendo aprovechada.Mediante las regulaciones a la industria eléctrica, así como con incentivos porparte de los gobiernos, desempeñan un importante papel determinante en cuanrápidamente se adoptará la energía eólica. Las políticas eficaces ayudarán a allanarel camino y asegurarán de que la energía eólica pueda competir con otras fuentesde energía en el mercado de la electricidad.
1.2.1-Ventajas de la energía eólica
La energía eólica tiene muchas mejorías que la hacen una fuente de energíainteresante tanto en gran escala como para pequeñas aplicaciones. Lascaracterísticas beneficiosas de la energía eólica incluyen:
“Energía limpia e inagotable: La energía del viento no produce ningunaemisión y no se agota en un cierto plazo. Una sola turbina de viento de unmegavatio (1 MW) que funciona durante un año puede reemplazar laemisión de más de 1.500 toneladas de dióxido de carbono, 6.5 toneladas de
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dióxido de sulfuro, 3.2 toneladas de óxidos del nitrógeno, y 60 libras demercurio.
Desarrollo económico local: Las plantas eólicas pueden proporcionar unflujo constante de ingresos a los terratenientes que arriendan sus campospara la explotación del viento, y un aumento en la recaudación porimpuestos territoriales para las comunidades locales.
Tecnología modular y escalable: las aplicaciones eólicas pueden tomarmuchas formas, incluyendo grandes granjas de viento, generacióndistribuida, y sistemas para uso final. Las aplicaciones pueden utilizarestratégicamente los recursos del viento para ayudar a reducir los riesgospor el aumento en la carga o consumo y costos producidos por cortes.
Estabilidad del costo de la energía: La utilización de energía eólica, a travésde la diversificación de las fuentes de energía, reduce la dependencia a loscombustibles convencionales que están sujetos a variaciones de precio yvolatilidad en su disponibilidad.
Reducción en la dependencia de combustibles importados: la energía eólicano está afectada a la compra de combustibles importados, manteniendo losfondos dentro del país, y disminuyendo la dependencia a los gobiernosextranjeros que proveen estos combustibles.
1.2.2-¿De dónde proviene la energía del viento?
Los vientos predominantes se combinan con factores locales, tales como lapresencia de colinas, montañas, árboles, edificios y masas de agua, para determinarlas características particulares del viento en una localización específica. Puesto queel aire posee masa, el aire en movimiento en forma de viento lleva con él energíacinética. Una turbina del viento convierte esta energía cinética en electricidad. Elcontenido de energía de un volumen determinado de viento es proporcional alcuadrado de su velocidad. Así, al duplicarse la velocidad con la cual este volumende aire pasa a través de una turbina de viento dará lugar a un aumento de cuatroveces la potencia que se puede extraer de este aire. Además, al duplicarse lavelocidad del viento permitirá que dos veces el volumen de aire pase a través de laturbina en la misma cantidad de tiempo, dando por resultado un aumento de ochoveces la potencia generada. Esto significa que con solo un leve aumento envelocidad del viento puede obtenerse aumentos significativos en la producción deenergía.
Ek = ½ m·v2
La cantidad de energía cinética de una masa de aire (Ek) es igual a la mitad delproducto de su (m) total y el cuadrado de su velocidad (v).
P ~ v3
La cantidad de la potencia (p) ejercida por el viento es proporcional al cubo de suvelocidad (v).
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1.2.3-Historia del uso del viento
“Las primeras máquinas que aprovecharon el viento fueron probablemente losmolinos de viento de eje vertical usados para moler granos en Persia (actualmenteIrán) alrededor del 200BC. Tenían un cierto número de brazos en los cuales semontaban velas, las cuales originalmente estaban hechas de cañas.
Los molinos de viento de eje horizontal aparecieron en la región mediterráneaalrededor del el siglo 10 y estaban emplazados de forma permanente de cara a losvientos marítimos que predominantes.”7
Los primeros molinos de viento europeos aparecieron en el siglo décimo tercero, yposeían un mecanismo manual que giraba todo el molino de viento para orientarlofrente al viento. Estos molinos eran utilizados para moler granos y bombear agua.
El molino de viento holandés del siglo 15 tenía un cuerpo fijo y un casquillorotativo con un veleta que apuntaba las paletas al viento.
Estas máquinas tenían paletas con diámetros de hasta 25 m y salidas de energía dehasta 30 kilovatios con vientos favorables. En general, tenían alrededor de uncuarto de la eficacia de los de turbina del viento generadores modernos.
“Estas máquinas llegaron a extenderse mucho hasta final del siglo diecinuevecuando, por ejemplo, Holanda tenía cerca de 9000 molinos. Menos de 1000 deestas máquinas aún continúan funcionando.
Aprovechar el viento para la generación en gran escala de energía eléctrica es undesarrollo relativamente reciente. El viento ha sido utilizado por centenares deaños para la navegación y para accionar molinos de viento, pero no fue hasta finesdel siglo XIX que se construyo la primera turbina eólica para la produccióneléctrica. Este molino de viento fue construido por Charles Brush (inventor delclave de varias tecnologías de la naciente industria eléctrica de ese entonces), Estemolino tenía 17 metros de alto y un rotor de 144 paletas, completamenteconstruido de madera del cedro. Poco después de eso, el danés Poul la Cour,descubrió que las turbinas del viento que rotaban rápidamente y poseían rotorescon pocas paletas generaban electricidad más eficientemente que las turbinas de
viento de movimiento lento con rotores de muchas paletas. “8
Las turbinas eólicas modernas hacen uso de muy pocas paletas pero muy largaspara capturar energía del viento. Como éstas son máquinas grandes, su rotación esrelativamente lenta, pero generan grandes cantidades de energía al hacerlo.
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1.3-Energía Geotérmica
Las plantas geotérmicas aprovechan el calorgenerado por la tierra. A varios kilómetros deprofundidad en tierras volcánicas los geólogoshan encontrado cámaras magmáticas, con rocaa varios cientos de grados centígrados. Ademásen algunos lugares se dan otras condicionesespeciales como son capas rocosas porosas ycapas rocosas impermeables que atrapan aguay vapor de agua a altas temperaturas y presióny que impiden que éstos salgan a la superficie.Si se combinan estas condiciones se produce unyacimiento geotérmico.
Una vez que se dispone de pozos de
explotación se extrae el fluido geotérmico queconsiste en una combinación de vapor, agua yotros materiales. Éste se conduce hacia la plantageotérmica donde debe ser tratado. Primero
pasa por un separador de donde sale el vapor y la salmuera y líquidos decondensación y arrastre, que es una combinación de agua y materiales. Esta últimase envía a pozos de reinyección para que no se agote el yacimiento geotérmico. Elvapor continúa hacia las turbinas que con su rotación mueve un generador queproduce energía eléctrica. Después de la turbina el vapor es condensado y enfriadoen torres y lagunas.
La energía geotérmica tiene varias ventajas: elflujo de producción de energía es constante a lolargo del año ya que no depende de variacionesestacionales como lluvias, caudales de ríos, etc. Esun complemento ideal para las plantashidroeléctricas.
El vapor producido por líquidos calientesnaturales en sistemas geotérmicos es unaalternativa al que se obtiene en plantas de energíapor quemado de materia fósil, por fisión nuclear o
por otros medios. Las perforaciones modernas enlos sistemas geotérmicos alcanzan reservas de aguay de vapor, calentados por magma mucho más
profundo, que se encuentran hasta los 3.000 metros bajo el nivel del mar. El vaporse purifica en la boca del pozo antes de ser transportado en tubos grandes yaislados hasta las turbinas. La energía térmica puede obtenerse también a partir degéiseres y de grietas.
En algunas zonas de la Tierra, las rocas del subsuelo se encuentran atemperaturas elevadas. La energía almacenada en estas rocas se conoce comoenergía geotérmica. Para poder extraer esta energía es necesaria la presencia deyacimientos de agua cerca de estas zonas calientes. La explotación de esta fuentede energía se realiza perforando el suelo y extrayendo el agua caliente. Si su
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temperatura es suficientemente alta, el agua saldrá en forma de vapor y se podráaprovechar para accionar una turbina.
Podemos encontrar básicamente tres tipos de campos geotérmicos dependiendode la temperatura a la que sale el agua:
Geiser La energía geotérmica de alta temperatura La energía geotérmica de temperaturas medias Campo geotérmico de baja temperatura
La energía geotérmica de alta temperatura existe en las zonas activas de lacorteza. Su temperatura está comprendida entre 150 y 400ºC, se produce vapor enla superficie que enviando a las turbinas, genera electricidad. Se requieren varios
parámetros para que exista un campo geotérmico: un techo compuesto de uncobertura de rocas impermeables; un deposito, o acuífero, de permeabilidadelevada, ente 300 y 2.000 metros de profundidad; rocas fracturadas que permitanuna circulación convectiva de fluidos, y por lo tanto la trasferencia de calor de lafuente a la superficie, y una fuente de calor magmático, entre 3 y 10 kilómetros deprofundidad a 500-600ºC. La explotación de un campo de estas características sehace por medio de perforaciones según técnicas casi idénticas a las de la extraccióndel petróleo.
La energía geotérmica de temperaturas medias es aquella en que los fluidos delos acuíferos están a temperaturas menos elevadas, normalmente entre 70 y150ºC. Por consiguiente, la conversión vapor-electricidad se realiza a un menorrendimiento, y debe utilizarse como intermediario un fluido volátil. Pequeñascentrales eléctricas pueden explotar estos recursos. La energía geotérmica de bajatemperatura es aprovechable en zonas más amplias que las anteriores; porejemplo, en todas las cuencas sedimentarias. Es debida al gradiente geotérmico.Los fluidos están a temperaturas de 60 a 80ºC.
La energía geotérmica de muy baja temperatura se considera cuando los fluidosse calientan a temperaturas comprendidas entre 20 y 60ºC. Esta energía se utilizapara necesidades domésticas, urbanas o agrícolas. La frontera entre energíageotérmica de alta temperatura y la energía geotérmica de baja temperatura es un
poco arbitraria; es la temperatura por debajo de la cual no es posible ya producirelectricidad con un rendimiento aceptable 120 a 180ºC.
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La geotermia es una fuente de energía renovable ligada a volcanes, géiseres,aguas termales y zonas tectónicas geológicamente recientes, es decir, con actividaden los últimos diez o veinte mil años en la corteza terrestre. "La actividad volcánicasirve como mecanismo de transporte de masa y energía desde las profundidadesterrestres hasta la superficie. Se relaciona con dos tipos de recursos explotablespor el ser humano: la energía geotérmica y algunos tipos de yacimientos minerales,que son depósitos de origen magmático e hidrotermal".
Hacen falta inversiones para crear plantas geotérmicas que permitan extraer através de pozos agua subterránea que se calienta entre 200 y 300 ºC, calor que seaprovecha como energía mientras el agua se regresa al acuífero para nodesequilibrar al planeta. La geotermia desprende algunos residuos de azufre y debióxido de carbono e hidróxido de azufre que se pueden limpiar antes de llegar a laatmósfera.
La geotermia es una alternativa energética que debería incrementarse,
aprovechando en diferentes procesos, como en cascada, el agua cada vez menoscaliente que se saca del subsuelo. Podría usarse en procesos industriales la energíaque desprende el líquido a alta temperatura, agua menos caliente en algunostratamientos textiles o de la industria de alimentos y tibia para llevarla abalnearios sin necesidad de utilizar combustibles ni electricidad para calentar encalderas.
En el mundo existen varias experiencias notables. En Italia, Nueva Zelanda yCanadá, esta energía apoya el consumo tradicional. En Japón se espera producireste año cerca de mil megavatios. Y en Filipinas, el sistema geotérmico tiene unacapacidad de potencia de 2.000 megavatios.
En centrales geotérmicas, el vapor y el calor y el agua caliente de las reservasgeotérmicas proporcionan la fuerza que hace girar los generadores de turbina yproduce electricidad. El agua geotérmica utilizada es posteriormente devuelta ainyección al pozo hacia la reserva para ser recalentada, para mantener la presión ypara sustentar la reserva.
Hay tres tipos de centrales geotérmicas. El tipo que se construya depende de las
Central geotérmica.temperaturas y de las presiones de la reserva. Una reserva de vapor "seco"produce vapor pero muy poca agua. El vapores entubado directamente en una central de vapor "seco" que proporciona lafuerza para girar el generador de turbina. El campo de vapor seco más grande delmundo es The Geysers, unas 90 millas al norte de San Francisco.
Una reserva geotérmica que produce mayoritariamente agua caliente es llamada"reserva de agua caliente" y es utilizada en una central "flash". El agua que esté
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entre 130 y 330ºC es traída a la superficie a través del pozo de producción donde, através de la presión de la reserva profunda, algo del agua se convierteinmediatamente en vapor en un "separador". El vapor luego mueve las turbinas.
Una reserva con temperaturas entre 110 y 160ºC no tiene suficiente calor paraproducir rápidamente suficiente vapor pero puede ser utilizada para producirelectricidad en una central "binaria". En un sistema binario el agua geotérmicapasa
a través de un intercambiador de calor, donde el calor es transferido a una segundolíquido que hierve a temperaturas más bajas que el agua. Cuando es calentado, ellíquido binario se convierte en vapor, que como el vapor de agua, se expande através y mueve las hélices de la turbina. El vapor es luego recondensado yconvertido en líquido y utilizado repetidamente. En este ciclo cerrado, no hayemisiones al aire.
La producción de electricidad comenzó en The Geysers en 1960.Las plantas geotérmicas, como las eólicas o solares, no queman combustibles paraproducir vapor que gire las turbinas. La generación de electricidad con energía
geotérmica ayuda a conservar los combustibles fósiles no renovables, y con elmenor uso de estos combustibles, reducimos las emisiones que ensucian nuestraatmósfera. Hay un aire sin humo alrededor de las plantas geotérmicas, de hechoalgunas están construidas en medio de granjas de cereales o bosques, y compartentierra con ganado y vida silvestre local.
El área de terreno requerido por las plantas geotérmicas por megavatio esmenor que otro tipo de plantas. Las instalaciones geotérmicas no necesitanintervenir ríos o talar bosques, y no hay instalaciones mineras, túneles, piscinas dedesecho ni fugas de combustible.
Las plantas geotérmicas están diseñadas para funcionar las 24 horas del día
durante todo el año. La central geotérmica es resistente a las interrupciones degeneración de energía debidas al tiempo, desastres naturales o acontecimientospolíticos que puedan interrumpir el transporte de combustibles.
Estas centrales pueden tener diseños modulares, con unidades adicionalesinstaladas en incremento cuando sea necesario debido a un crecimiento en lademanda de la electricidad.
El dinero no debe ser exportado para poder importar combustible en el caso delas centrales geotérmicas. El "combustible" geotérmico, como el sol o el viento, estásiempre donde está la central; los beneficios económicos se mantienen en la regióny no hay colapsos por el precio del combustible.
Desde que la primera electricidad generada geotérmicamente fue producida en
Larderello, Italia, en 1904, el uso de la energía geotérmica para electricidad hacrecido a lo largo del mundo hasta 7.000 Mw. en 21 países. Sólo Estados Unidos
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produce 2.700 Mw. de electricidad por energía geotérmica, electricidadcomparable a la producida quemando 60 millones de barriles de petróleo al año.
El agua geotérmica es utilizada en todo el mundo, aunque no sea suficiente paragenerar electricidad. En cualquier momento en el que el agua geotérmica o el calorson utilizados directamente,
menos electricidad es utilizada. Utilizando directamente agua geotérmica seconserva la energía y se reemplaza a los recursos de energía contaminante porotros más limpios. Las principales formas de uso no eléctrico de la energíageotérmica son los usos directos y las bombas de calor geotérmico.
Los usos directos de las aguas geotérmicas van en un rango de 10 a 130ºC y sonutilizadas directamente de la tierra:Para uso sanitario.
Balnearios. Para cultivos en invernaderos durante el periodo de nevadas. Para reducir el tiempo de crecimiento de pescados, crustáceos, etc. Para varios usos industriales como la pasteurización de la leche. Para la implantación de calefacción en distritos enteros y viviendas
individuales.
Los sistemas de calefacción de distritos geotérmicos bombean agua geotérmicahacia un intercambiador de calor, donde éste transfiere su calor a agua de ciudadlimpia que es conducida por tuberías a los edificios del distrito. Luego, un segundointercambiador de calor transfiere el calor al sistema de calefacción del edificio. Elagua geotérmica es inyectada de nuevo al pozo de reserva para ser recalentada yutilizada de nuevo. El primer sistema moderno de distrito fue desarrollado enBoise Idaho. En el oeste de Estados Unidos, hay 271 comunidades con recursosgeotérmicos disponibles para este uso. Modernos sistemas de calefacción dedistritos también sirven a los hogares en Rusia, China, Francia, Suecia, Hungría,Rumanía y Japón. El sistema de calefacción de distrito más grande del mundo estáen Reykjavick, Islandia. Desde que comenzaron a utilizar la energía geotérmicacomo primer recursos de calor en Reykjavik, de por sí ya muy contaminada, haempezado a ser una de las ciudades más limpias del mundo.
El calor geotérmico está siento usado de algunas formas muy creativas; su usoestá limitado solo por nuestra ingenuidad. Por ejemplo, en las Cataratas Klamath,
Oregon, donde existe un de los sistemas de calefacción de distrito más grandes deEstados Unidos, el agua geotérmica es también conducida bajo las carreteras ycaminos vecinales para mantenerlos libres del agua helada. El coste de utilizarcualquier otro método para mantener el agua corriendo constantemente a travésde las frías tuberías sería prohibitivo. Y en Nuevo México y otros lugares, filas detuberías llevan agua geotérmica bajo tierra, donde crecen flores y vegetales. Estoasegura que la tierra no se hiele, proporcionando una estación de crecimiento máslarga y un crecimiento más rápido de los productos agrícolas que no sonprotegidos por el calor de un invernadero.
Hoy día, con bombas de calor geotérmico, GHP's, nos aprovechamos de latemperatura estable de la tierra- entre 7 y 13ºC justo unos pocos metros por
debajo de la superficie- para ayudar a mantener nuestras temperaturas interioresestables. GHP's circulan agua u otros líquidos a través de tuberías enterradas en un
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círculo continuo, tanto horizontal como vertical, cercano a un edificio.Dependiendo del agua, el sistema es utilizado para calentar o para enfriar.
En aplicaciones de calefacción, el calor de la tierra, es decir la diferencia entre latemperatura de la tierra y la más fría temperatura del aire, es transferido atuberías enterradas en unos líquidos circulantes y luego transferidos de nuevo aledificio.
Para aplicaciones de enfriamiento y por el agua caliente, el fluido continuamentecirculante en las tuberías recoge el calor del edificio, lo que ayuda a enfriarlo y lotransfiere a la tierra.
En EE.UU. la temperatura de más de 300.000 hogares, escuelas y oficinas esmantenida confortable por estos sistemas de ahorro de energía, y cientos de milesmás son utilizados en el mundo. La Agencia de Protección Medioambiental deEstados Unidos a evaluado a las GHPs como la más eficiente de las tecnologías decalefacción y enfriamiento.
Para uso directo y electricidad, las reservas geotérmicas que están
suficientemente cerca de la superficie para ser alcanzadas mediante perforaciónpuede estar en lugares donde los procesos geológicos han permitido al magmaalcanzar la superficie, o donde haya fluido como lava.
La corteza de la Tierra está hecha de enormes placas, que están en contaste ymuy lento movimiento unas contra otras. El magma puede alcanzar la superficie entresLos GHPs utilizan muy poca electricidad y van muy bien con el medioambiente.principales áreas geológicas:Donde la gran placa oceánica de la tierra y la de la corteza colisionan y se montauna sobre la otra, llamada una zona de subducción. El mejor ejemplo de estasregiones calientes alrededor de los márgenes de las placas es el Anillo de Fuego -áreas que bordean el Océano Pacífico: Los Andes de Sudamérica, América Central,México, la Cascade Cordillera de USA y Canadá, la cordillera Aleutian de Alaska, laPenínsula de Kamchatka en Rusia, Japón, las Filipinas, Indonesia y Nueva Zelanda.Centros que se expanden, donde estas placas se están fragmentando como Islandia,los valles de África, la zona del Atlántico medio y las Provincia de Cordilleras ybases de U.S.Lugares llamados puntos calientes. Puntos fijos en el manto que producencontinuamente magma. Dado que las placa se está moviendo continuamente a lolargo del punto caliente, se forman manantiales y volcanes, tales como la cadena delas Islas Hawai.
Los países que actualmente están produciendo más electricidad de las reservasgeotérmicas son Estados Unidos, Nueva Zelanda, Italia, México, las Filipinas,Indonesia y Japón, pero la energía geotérmica está siendo también utilizada enotros muchos países.
Para las bombas de calor geotérmico, el uso puede ser más bien a lo largo detodo el mundo. La temperatura de la tierra a unos pies por debajo de la superficiedel suelo es relativamente constante en todos los lugares del mundo, alrededor de7-13ºC, mientras que la temperatura del aire cambia de los extremos del verano alos del invierno. A diferencia de otro tipo de calor geotérmico, las temperaturas delsuelo no dependen de las actividades tectónicas de las placas o de otro procesogeológico único.
Muchos miles de nuevos megavatios, por encima de los que ahora están siendoproducidos, podrían ser desarrollados de los recursos hidrotermales ya
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identificados. Con mejoras en la tecnología, mucha más energía podrá convertirseen disponible. Los recursos geotérmicos utilizables no son limitados por lasreservas hidrotérmicas en los márgenes de las placas de la corteza. La mayoría delmundo reposa sobre una capa de roca líquida y científicos de los países masdesarrollados han experimentado con agua conducida a estas profundas rocaslíquidas para crear más recursos hidrotérmicos para usarlos en centralesgeotérmicas. A medida que la tecnología de perforación mejore, permitiéndonosperforar mucho más profundamente. La energía geotérmica de la roca seca ycaliente podrá ser accesible en cualquier lugar.
Entonces seremos capaces de destapar un potencial cierto y enorme de recursoscaloríferos de la corteza de la tierra. Laenergía geotérmica es una alternativa ante el agotamiento de los recursosconvencionales y un aporte importante para solucionar los problemas de energía,abriendo una posibilidad de un futuro mejor para todos.
Se obtiene energía geotérmica porextracción del calor interno de la Tierra.En áreas de aguas termales muy calientesa poca profundidad, se perfora porfracturas naturales de las rocas basales odentro de rocas sedimentarios. El aguacaliente o el vapor pueden fluirnaturalmente, por bombeo o porimpulsos de flujos de agua y de vapor(flashing). El método a elegir depende delque en cada caso sea económicamente rentable. Un ejemplo, en Inglaterra, fue el"Proyecto de Piedras Calientes HDR" (sigla en inglés: HDR, Hot Dry Rocks),abandonado después de comprobar su inviabilidad económica en 1989. Losprogramas HDR se están desarrollando en Australia, Francia, Suiza, Alemania. Losrecursos de magma (rocas fundidas) ofrecen energía geotérmica de altísimatemperatura, pero con la tecnología existente no se pueden aprovechareconómicamente esas fuentes.”9*
En la mayoría de los casos la explotación debe hacerse con dos pozos (o un númeropar de pozos), de modo que por uno se obtiene el agua caliente y por otro se vuelvea reinyectar en el acuífero, tras haber enfriado el caudal obtenido. Las ventajas de
este sistema son múltiples:
Hay menos probabilidades de agotar el depósito térmico, puesto que el aguareinyectada contiene todavía una importante cantidad de energía térmica.
Tampoco se agota el agua del yacimiento, puesto que la cantidad total semantiene.
Las posibles sales o emisiones de gases disueltos en el agua no semanifiestan al circular en circuito cerrado por las conducciones, lo que evitacontaminaciones.
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1.3.1-Ventajas de la energía Geotérmica
1. Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior.2. Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto
ambiental que los originados por el petróleo, carbón...
1.3.2-Inconvenientes de la energía Geotérmica
1. En ciertos casos emisión de ácido sulfhídrico que se detecta por su olor ahuevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal.
2. En ciertos casos, emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero; esinferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión.
3. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoníaco,
etc.4. Contaminación térmica.5. Deterioro del paisaje.6. No se puede transportar (como energía primaria).7. No está disponible más que en determinados lugares.
El vapor producido por líquidos calientes naturales en sistemas geotérmicos esuna alternativa al que se obtiene en plantas de energía por quemado de materiafósil, por fisión nuclear o por otros medios. Las perforaciones modernas en lossistemas geotérmicos alcanzan reservas de agua y de vapor, calentados por magmamucho más profundo, que se encuentran hasta los 3.000 m bajo el nivel del mar. El
vapor se purifica en la boca del pozo antes de ser transportado en tubos grandes yaislados hasta las turbinas. La energía térmica puede obtenerse también a partir degéiseres y de grietas.
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1.4-Energía Mareomotriz
La energía mareomotriz se debe a las fuerzasgravitatorias entre la Luna, la Tierra y el Sol, queoriginan las mareas, es decir, la diferencia de alturamedia de los mares según la posición relativa entreestos tres astros. Esta diferencia de alturas puedeaprovecharse en lugares estratégicos como golfos, bahías o estuarios utilizando turbinas hidráulicasque se interponen en el movimiento natural de lasaguas, junto con mecanismos de canalización ydepósito, para obtener movimiento en un eje.Mediante su acoplamiento a un alternador se puede
utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energíamareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más útil y aprovechable.
La energía mareomotriz tiene la cualidad deser renovable en tanto que la fuente deenergía primaria no se agota por suexplotación, y es limpia, ya que en latransformación energética no se producensubproductos contaminantes durante la fasede explotación. Sin embargo, la relación entrela cantidad de energía que se puede obtenercon los medios actuales y el coste económicoy el impacto ambiental de instalar losdispositivos para su proceso han impedido una proliferación notable de este tipode energía.
Otras formas de extraer energía del mar son la energía undimotriz, que es laenergía producida por el movimiento de las olas; y la energía debida al gradientetérmico oceánico, que marca una diferencia de temperaturas entre la superficie ylas aguas profundas del océano.
La energía es la mayor o menor capacidad de realizar un trabajo o producir unefecto en forma de movimiento, luz, calor, etc. Es la capacidad para producirtransformaciones.
Con un promedio de 4 Km. De profundidad, mares y océanos cubren las trescuartas partes de la superficie de nuestro planeta. Constituyen un enorme depósitode energía siempre en movimiento. En la superficie los vientos provocan las olasque pueden alcanzar hasta 12 metros de altura, 20 metros debajo de la superficie,las diferencias de temperatura (que pueden variar de -2º C a 25º C) engendran
corrientes; por último, tanto en la superficie como en el fondo, la conjugación delas atracciones solar y lunar.
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Las mareas, es decir, el movimiento de las aguas del mar, producen una energíaque se transforma en electricidad en las centrales mareomotrices. Se aprovecha laenergía liberada por el agua de mar en sus movimientos de ascenso y descenso delas mareas (flujo y reflujo). Ésta es una de las nuevas formas de producir energíaeléctrica.
El sistema consiste en aprisionar el agua en el momento de la alta marea yliberarla, obligándola a pasar por las turbinas durante la bajamar. Cuando la mareasube, el nivel del mar es superior al del agua del interior de la ría. Abriendo lascompuertas, el agua pasa de un lado a otro del dique, y sus movimientos hacen quetambién se muevan las turbinas de unos generadores de corrientes situados juntoa los conductos por los que circula el agua. Cuando por el contrario, la marea baja,el nivel dela mar es inferior al de la ría, porque el movimiento del agua es ensentido contrario que el anterior, pero tamben se aprovecha para producirelectricidad.
La energía gravitatoria terrestre y lunar, la energía solar y la eólica dan lugar,respectivamente, a tres manifestaciones de la energía del mar: mareas, gradientestérmicos y olas. De ella se podrá extraer energía mediante los dispositivosadecuados.
La energía de las mareas o mareomotriz se aprovecha embalsando agua del mar enensenadas naturales y haciéndola pasar a través de turbinas hidráulicas.
La leve diferencia de temperaturas llega entre la superficie y las profundidades delmar (gradiente término), constituye una fuente de energía llamadamareomotérmica.
La energía de las olas es producida por los vientos y resulta muy irregular. Ello hallevado a la construcción de múltiples tipos de máquinas para hacer posible suaprovechamiento.
Las tres categorías de movimientos de las aguas del mar:
Debido a las acciones conjuntas del Sol y la Luna se producen tres tipos dealteraciones en la superficie del mar:
Las corrientes marinas Las ondas y las olas Las mareas
Las corrientes marinas son grandes masas de agua que, como consecuencia de su
Calentamiento por la acción directa y exclusiva del Sol, se desplazanhorizontalmente; son, pues, verdaderos ríos salados que recorren la superficie delos océanos.
En su formación influye también la salinidad de las aguas. La anchura yprofundidad de las corrientes marinas son, a veces considerables, ésta última
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alcanza en algunos casos centenares de metros. El sentido en el que avanzan esdiferente en los hemisferios, boreal y austral. Algunas corrientes pasan de uno aotro hemisferio, otras se originan, avanzan, se mueven y se diluyen o mueren en elmismo hemisferio en el que nacen.
Las trayectorias de tales corrientes son constantes, y ésta circunstancia es la queaprovechó el hombre durante la larga época de la navegación a vela; fue la primeray única utilización de la fuerza de las corrientes marinas.
El conocimiento de las corrientes marinas, de su amplitud, sentido, velocidad, etc.,tiene una importancia considerable para los navegantes. Una de sus acciones esdesviar de su ruta a los buques que penetran en ellas; favorecen o entorpecen lanavegación según el sentido en que se la recorra. La gran corriente caliente delGolfo, la cual se dirige desde el Golfo de México a las costas occidentales de Europa, no solo dulcifica el clima de éstas por sus temperaturas, sino que facilita además la
travesía del Atlántico a los buques que se dirigen de Oeste a Este.
Ningún otro efecto favorable ha podido obtener el hombre de la enorme energíacinética de las corrientes marinas. Pero los resultados y ventajas de otro orden(climáticas, antropogeográficas, económicas, etc.) son incalculables.
1.4.1- Aprovechamiento de la energía de las ondas y las olas
Ya se ha dicho que los vientos imprimen a las capas superficiales del marmovimientos ondulatorios de dos clases: las ondas y las olas.
Las primeras se pueden observar en el mar, incluso en ausencia del viento; sonmasas de agua que avanzan y se propagan en la superficie en forma deondulaciones cilíndricas. Es bastante raro ver una onda marina aislada;generalmente se suceden varias y aparecen en la superficie ondulaciones paralelasy separadas por intervalos regulares. Cuando una barca sube sobre la cresta de laonda perpendicularmente a ella, la proa se eleva, y cuando desciende sobre ellomo, la proa se hunde en el agua. Es el característico cabeceo.
Los elementos de una onda son: su longitud, esto es, la distancia entre dos crestasconsecutivas; la amplitud o distancia vertical entre una cresta y un valle; el
período, estro es el tiempo que se separa el paso de dos crestas consecutivas pordelante en un punto fijo; y la velocidad.
El movimiento de las ondas en el mar se puede comparar con el de un campo detrigo bajo la acción del viento. Las espigas se inclinan en el sentido del viento, seenderezan y se vuelven a inclinar; de modo análogo, por la acción de la onda, unavena fluida y vertical, se contrae y se engruesa en el movimiento momento que seforma el valle, en tanto que se adelgaza y alarga en correspondencia con la fase decresta o elevación. Parece, pues, que oscila a un lado y otro en un punto fijo,amortiguándose rápidamente este movimiento oscilatorio que se profundiza en elmar.
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La energía que desarrollan las ondas es enorme y proporcional a las masas deaguas que oscilan y a la amplitud de oscilación. Esta energía se descompone en dospartes, las cuales, prácticamente, son iguales: una energía potencial, la cualprovoca la deformación de la superficie del mar, y una energía cinética o demovimiento, debida al desplazamiento de las partículas; en suma, de la masa deagua.
Si la profundidad es pequeña, la energía cinética es transportada con una velocidadque depende de determinadas características de la onda. Se ha calculado que unaonda de 7,50 metros de altura sobre el nivel de las aguas tranquilas y de 150metros de longitud de onda, propagándose con una velocidad de 15 metros porsegundo, desarrolla una potencia de 700 caballos de vapor por metro lineal decresta; según esto, una onda de las mismas características que tuviese 1Km. Deancho desarrollaría la considerable potencia de 700.000 caballos de vapor. Estoexplica los desastrosos efectos que producen las tempestades marinas.
Las ondas marinas se forman únicamente en puntos determinados de nuestroplaneta y desde ellos se propagan radialmente. Por su importancia mencionaremosuno: el área de las islas de Azores, situadas casi frente la Estrecho de Gibraltar y aunos 1800 Km. Al Oeste de él, centro de un área ciclónica casi permanente. Lasgrandes ondas marinas que se forman en las islas mencionadas, recrecidas por elempuje de los fuertes vientos aumentan considerablemente su altura, masa yvelocidad del avance.
Ello explica los efectos que producen cuando se abaten contra las costas dePortugal, España, Francia, Inglaterra e Irlanda.
Sencilla es la técnica utilizada para captar la energía desarrolladas por las ondasmarinas en sus oscilaciones verticales. Basta para ello disponer de variosflotadores provistos de un vástago que se desliza a lo largo de unas guías y cuyosmovimientos verticales se transmiten mediante el vástago a generadoreseléctricos. La realización práctica de este tipo de máquina es, sin embargo, muydifícil, pues, a la corta o a la larga, estas máquinas acaban por ser destruidas por elexceso de la potencia que deben captar.
El ingeniero Cattaneo de Veltri ideó un dispositivo, que instaló al pie del
promontorio rocoso en el cual se asienta la cuidad de Mónaco y con el fin deproveer de agua marina al Museo Oceanográfico de dicha ciudad. Consiste en unpozo de cierto diámetro que comunica por su parte inferior con el mar. A lo largode este pozo se mueve un pesado flotador guiado por unas barras de hierroempotradas en la pared de aquél flotador que desciende por el empuje vertical delagua del mar y conforme con las oscilaciones de la superficie de éste. Mediantepalancas articuladas, el flotador transmitía su empuje a los vástagos de losémbolos de dos bombas hidráulicas aspirantes impelentes que elevaban el aguahasta el Museo Oceanográfico. Esta máquina, que funcionó una docena de años,acabó por ser destruida por las olas a pesar de su robustez y construcción sencilla.Su rendimiento era reducido y constituyo mas bien una curiosidad que un
dispositivo realmente útil.
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Las olas se forman en cualquier punto del mar por la acción del viento. En un díade calma, por la mañana, la superficie del mar está absolutamente tranquila. Perocuando comienza soplar una brisa suave se forman en la superficie tranquila de lasaguas pequeñas elevaciones, olas minúsculas: el mar se "riza". A medida queaumenta la velocidad del viento, las olas crecen en altura y en masa masrápidamente que la longitud, en profundidad, de la ola. Finalmente, cuando elviento sopla con violencia, las olas alcanzan tamaño gigantesco y por el impulso deaquél corren sobre la superficie marina a gran velocidad y descargan toda supotencia sobre los obstáculos que encuentran en su camino. Los efectos de estoschoques son enormes y la cantidad de energía disipada en ellos es considerable.
Los efectos de tan tremendos choques se hacen visibles en puertos y escolleras; secitan casos en que bloques artificiales de cemento de más de dos o tres toneladasde peso han sido levantados de su asiento y lanzados a varios metros de distancia.
Se han proyectado numerosos aparatos y dispositivos para aprovechar la energíadel oleaje, pero ninguno hasta hoy ha dado resultados prácticos. La energía de lasolas es salvaje, difícil de domesticar. En 1929 se llevó a la practica el primerproyecto para utilizar la fuerza horizontal de las olas, empleándose para ello elrotor de Savonius, rueda formada por dos semicilindros asimétricos montadossobre un mismo chasis. El aparato funcionó por varios meses en Mónaco. La accióncorrosiva del agua del mar lo inutilizó.
Éstas y otras técnicas se han aplicado a la utilización de la energía horizontal o detraslación de las ondas. La inconstancia de éstas limita, por una parte, su empleo.
El fracaso de los intentos reseñados y muchos otros llevados a cabo, parece quererdemostrar que es vana la esperanza de aprovechar la energía de las ondas y lasolas. Pero el hombre no se ha resignado a contemplar como se pierde tanta energíacinética, continua, eterna, que le ofrece la Naturaleza gratuitamente; en vista delfracaso de la utilización de la energía de las ondas y las olas, los técnicos orientaronsus esfuerzos a utilizar la que se deriva de la variación del nivel del mar, esto es, lade las mareas y la del calor de las aguas marinas.
De los sistemas propuestos, para fijar la energía de las olas, se puede hacer unaclasificación, los que se fijan en la plataforma continental y los flotantes, que se
instalan en el mar.
Uno de los primeros fue el convertidor noruego Kvaerner, cuyo primer prototipose construyó en Bergen en 1985. Consiste en un tubo hueco de hormigón, de diezmetros de largo, dispuesto verticalmente en el hueco de un acantilado. Las olaspenetran por la parte inferior del cilindro y desplazan hacia arriba la columna deaire, lo que impulsa una turbina instalada en el extremo superior del tubo. Estacentral tiene una potencia de 500 KW y abastece a una aldea de 50 casas.
El pato de Salter, que consiste en un flotador alargado cuya sección tiene forma depato. La parte más estrecha del flotador se enfrenta a la ola con el fin de absorber
su movimiento lo mejor posible. Los flotadores giran bajo la acción de las olas
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alrededor de un eje cuyo movimiento de rotación acciona una bomba de aceite quese encarga de mover una turbina.
La dificultad que presenta este sistema es la generación de electricidad con loslentos movimientos que se producen.
Balsa de Cockerell, que consta de un conjunto de plataformas articuladas quereciben el impacto de las crestas de las olas. Las balsas ascienden y desciendenimpulsando un fluido hasta un motor que mueve un generador por medio de unsistema hidráulico instalado en cada articulación.
Rectificador de Russell, formado por módulos que se instalan en el fondo del mar,paralelos al avance de las olas. Cada módulo consta de dos cajas rectangulares, unaencima de la otra. El agua pasa de la superior a la inferior a través de una turbina.
Boya de Nasuda, consiste en un dispositivo
Flotante donde el movimiento de las olas se aprovecha
De baja presión que mueve un generador de electricidad.
1.4.2- Aprovechamiento de la energía de las mareas
Las mareas son oscilaciones periódicas del nivel del mar. Es difícil darse cuenta deeste fenómeno lejos de las costas, pero cerca de éstas se materializan, se hacenpatentes por los vastos espacios que periódicamente el mar deja al descubierto ycubre de nuevo.
Este movimiento de ascenso y descenso de las aguas del mar se produce por lasacciones atractivas del Sol y de la Luna. La subida de las aguas se denomina flujo, yel descenso reflujo, éste más breve en tiempo que el primero.. Los momentos demáxima elevación del flujo se denomina pleamar y el de máximo reflujo bajamar.
La amplitud de mareas no es la misma en todos los lugares; nula en algunos maresinteriores, como en el Mar Negro, entre Rusia y Turquía; de escaso valor en elMediterráneo, en el que solo alcanza entre 20 y 40 centímetros, es igual débil en el
océano Pacífico. Por el contrario, alcanza valor notable en determinadas zonas delocéano Atlántico, en el cual se registran las mareas mayores. Así en la costameridional Atlántica de la República Argentina, en la provincia de Santa Cruz,alcanza la amplitud de 11 metros, de tal modo que en Puerto Gallegos los buquesquedan en seco durante la baja marea.
Pero aún la supera la marea en determinados lugares, tales como en las bahías deFundy y Frobisher, en Canadá (13,6 metros), y en algunos rincones de las costaseuropeas de la Gran Bretaña, en el estuario del Servern (13,6 metros), y de Franciaen las bahías de Mont-Saint-Michel (12,7 metros) y el estuario de Rance (13metros).
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Belidor, profesor en la escuela de Artillería de La Fère (Francia), fue el primero queestudió el problema del aprovechamiento de la energía cinética de las mareas, yprevió un sistema que permitía un funcionamiento continuo de dicha energía,empleando para ello dos cuencas o receptáculos conjugados.
La utilización de las mareas como fuente de energía montaba varios siglos. Losribereños de los ríos costeros ya habían observado corrientes que hacían girar lasruedas de sus molinos, que eran construidos a lo largo de las orillas de algunos ríosdel oeste de Francia y otros países en los cuales las mareas vivas son de ciertaintensidad. Aún pueden verse algunos de estos molinos en las costas normandas ybretonas francesas. Los progresos de la técnica provocaron el abandono demáquinas tan sencillas de rendimiento, hoy escaso.
Las ideas de Belidor fueron recogidas por otros ingenieros franceses queproyectaron una mareomotriz en el estuario de Avranches, al norte y a 25 Km. De
Brest basándose en construir un fuerte dique que cerrase el estuario y utilizar laenergía de caída de la marea media, calculando las turbinas para aprovechar unacaída comprendida entre 0,5 y 5,6 metros. Los estudios para este proyecto estabanlistos a fines de 1923, pero el proyecto fue abandonado.
Otros proyectos se estudiaron en los Estados Unidos para aprovechar la energía delas mareas en las bahías de Fundy y otras menores que se abren en ella, en lascuales las mareas ofrecen desniveles de hasta 16,6 metros. En la Cobscook seconstruyo una mareomotriz de rendimiento medio, lo cual duró durante pocosaños, pues su rendimiento resultaba mas caro que las centrales termoeléctricascontinentales.
Las teorías expuestas por Belidor en su Tratado de Arquitectura hidráulica (1927)quedaron en el aire; pero la idea de aprovechar la enorme energía de las mareas nofue jamás abandonada del todo; solo cuando la técnica avanzo lo suficiente, surgióun grupo de ingenieros que acometió el proyecto de resolver definitivamente elproblema.
La primera tentativa seria para el aprovechamiento de la energía de las mareas serealiza actualmente en Francia, precisamente en el estuario de Rance, en las costasde Bretaña. Solo abarca 2.000 ha. , pero reúne magnificas condiciones para el fin
que se busca; el nivel entre las mareas alta y baja alcanza un máximo de 13,5metros, una de las mayores del mundo. El volumen de agua que entrara en lainstalación por segundo se calcula que en 20.000 m3. , cantidad muy superior a laque arroja al mar por segundo el Rin. Su coste será de miles de millones de francos;pero se calcula que rendirá anualmente mas de 800 millones de kv/h. Un poderosodique artificial que cierra la entrada del estuario; una esclusa mantiene lacomunicación de éste con el mar y asegura la navegación en su interior.
Todos los elementos de la estación mareomotriz – generadores eléctricos,máquinas auxiliares, las turbinas, los talleres de reparación, salas y habitacionespara el personal director y obreros-, todo está contenido, encerrado entre los
muros del poderoso dique que cierra la entrada del estuario. Una ancha pista decemento que corre a lo largo de todo él.
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1.4.3- Energía térmica oceánica
La explotación de las diferencias de temperatura de los océanos ha sido propuestamultitud de veces, desde que d’Arsoval lo insinuara en el año 1881, pero el masconocido pionero de esta técnica fue el científico francés Georgi Claudi, que invirtiótoda su fortuna, obtenida por la invención del tubo de neón, en una central deconversión térmica.
La conversión de energía térmica oceánica es un método de convertir en energíaútil la diferencia de temperatura entre el agua de la superficie y el agua que seencuentra a 100 m de profundidad. En las zonas tropicales esta diferencia variaentre 20 y 24º C. Para el aprovechamiento es suficiente una diferencia de 20º C.
Las ventajas de esta fuente de energía se asocian a que es un salto térmicopermanente y benigno desde el punto de vista medioambiental. Puede tener
ventajas secundarias, tales como alimentos y agua potable, debido a que el aguafría profunda es rica en sustancias nutritivas y sin agentes patógenos.
Las posibilidades de esta técnica se han potenciado debido a la transferencia detecnología asociada a las explotaciones petrolíferas fuera de costa. El desarrollotecnológico de instalación de plataformas profundas, la utilización de materialescompuestos y nuevas técnicas de unión harán posible el diseño de una plataforma,pero el máximo inconveniente es el económico.
Las posibilidades de futuro de la energía mareomotriz no son de consideracióncomo fuentes eléctricas, por su baja rentabilidad y por la grave agresión quesupondría para el medio ambiente. En Galicia, las estaciones de este tipo soloserian posible en la ría de Arousa (Pontevedra), y su construcción supondría ladestrucción de gran parte de los recursos marisqueros de esta ría.
En la Actualidad existen cuatro proyectos aprobados para restaurar estepatrimonio marítimo y que hacen referencia a los molinos de Cerroja, en Escalante;Santa Olaya, en Isla; Victoria, en Noja; y Jado, en Argoños.
Escalante: El molino de Cerroja, en Escalante es el primero que se estarecuperando, con una inversión de 24 millones de pesetas en su primera
fase, capital procedente del Ministerio de Medio Ambiente. Totalmente enruinas, su restauración se esta realizando tomando como modelosfotografías antiguas de principios de siglo y se espera finalizar para finalesdel mes de diciembre. Se tiene como objetivo de esta restauración, ofreceruna alternativa al turismo de playa, atraer visitantes el resto del año pormedio de un turismo agro ecológico y dinamizar económicamente la zona.
Molino de Victoria: (en Noja). Este molino también se intentara reconstruircon el propósito de situar un Aula de Observación de la Naturaleza quepermitirá a los investigadores desarrollar estudios sobre la zona. Esteedificio se levanto sobre el muro que cierra el embalse y su fachadaorientada hacia el sur ha desaparecido.
Molino de Jado: (en el barrio de Ancillo, en Argoña). El proyecto derestauración de este molino cuenta con un presupuesto de 39,9 millones de
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pesetas, y con el que el alcalde, Joaquín Fernández San Emetrio, pretende enun ligar emblemático que contribuya a un mejor conocimiento del entornonatural y de las tradiciones de Siete Villas. Esta iniciativa ayudara alenriquecimiento del patrimonio monumental y natural del municipio ypermitirá organizar múltiples actividades, exposiciones, aula deobservación de aves y divulgación del entorno.
Molino de Santa Olaya: (marisma de Joyel) La rehabilitación de este molinocuenta con una subvención de 50 millones de pesetas del Ministerio deMedio Ambiente, proyecto que formara parte de una iniciativa másimportante que la de la reconstrucción del molino de Escalante,denominada el "Ecoparque de Trasmiera", que consiste en fomentar elturismo por medio del conocimiento y el aprovechamiento del patrimoniocultural y medioambiental.
En algunas regiones costeras se dan unas mareas especialmente altas y bajas. En
estos lugares se ha propuesto construir grandes represas costeras que permitiríangenerar energía eléctrica con grandes volúmenes de agua aunque con pequeñasdiferencias de altura. Es como la energía hidráulica, pero su origen de atraccióngravitacional del Sol y principalmente de la Luna, en vez del ciclo hidrológico. EnMéxico, en general, este recurso no es abundante.
La mayor central mareomotriz se encuentra en el estuario de Rance (Francia). Losprimeros molinos de mareas aparecieron en Francia. Estos se instalaban en elcentro de un dique que cerraba una ensenada. Así se creaba un embalse que sellenaba durante el reflujo por medio de unas compuertas; durante el reflujo, elagua salía y se accionaba la rueda de las paletas. La energía solo se obtenía una vezpor marea. Si se ha tardado tanto tiempo en pasar de los sistemas rudimentarios alos que hoy en día conocemos, es porque la construcción de una centralmareomotriz plantea problemas importantes, requiriendo sistemas tecnológicosavanzados.
El embalse creado por las obras que represan el Rance tiene un volumen de184000000 m3 entre los niveles de pleamar y bajamar. Se extiende por unaveintena de kilómetros, que se alarga hasta la orilla del Rance, situada junto a laparte mas profunda del río.
La innovación está constituida por la instalación de grupos del tipo "bulbo", quepermiten aprovechar la corriente en ambos sentidos, de flujo y de reflujo, de estaforma se utiliza al máximo las posibilidades que ofrecen las mareas.
Cada grupo esta formado por una turbina, cuya rueda motriz tiene cuatro palasorientables y va acoplada directamente a un alternador. Funcionan ambos dentrode un cráter metálico en forma de ojiva.
La central mareomotriz, con un conjunto de 24 grupos bulbo tiene una importanciade 220 megavatios, además del aporte de energía eléctrica, representa unimportante centro de desarrollo e investigación, y que gracias a ella se deben
avances tecnológicos en la construcción de estructuras de hormigón dentro del
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mar, estudios de resistencia de los metales a la corrosión marina y evolución de losgrupos bulbo.
Pero el impulso, en el aprovechamiento de esta fuente de energía, se consiguió conla turbina "Strafflo", en experimentación desde 1984 en la bahía de Fundy, enCanadá(donde se dan las mayores mareas del mundo) ahí existe una central de 18MW. La innovación de este sistema radica en que el generador eléctrico circundalos álabes de la turbina, en lugar de ir instalado a continuación del eje de la misma.De este modo se consigue un aumento de rendimiento, ya que el generador no seinterpone en el flujo del agua.
También Gran Bretaña proyecto construir una central mareomotriz, en el estuariodel río Severn, habiendo estudiado dos posibles ubicaciones, la que parecía másfavorable /denominada Cardiff-Weston), suponía construir un dique de 16,3kilómetros para emplazar 192 turbogrupos, con una producción prevista de 14.4
TWh/año, pero este proyectó un rechazo social por el impacto al ecosistema.
Central mareomotriz de Rance (Francia)
1.4.5- Ventajas y desventajas de la energía mareomotriz
Ventajas:
Auto renovable. No contaminante. Silenciosa. Bajo costo de materia prima. No concentra población. Disponible en cualquier clima y época del año.
Desventajas:
Impacto visual y estructural sobre el paisaje costero. Localización puntual. Dependiente de la amplitud de mareas. Traslado de energía muy costoso.
Efecto negativo sobre la flora y la fauna. Limitada.
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1.5-Biomasa
La biomasa es el nombre dado acualquier materia orgánica de origenreciente que haya derivado de animales yvegetales como resultado del proceso deconversión fotosintético. La energía de labiomasa deriva del material de vegetal yanimal, tal como madera de bosques,residuos de procesos agrícolas yforestales, y de la basura industrial,humana o animales.
El valor energético de la biomasa demateria vegetal proviene originalmente
de la energía solar a través del procesoconocido como fotosíntesis. La energía
química que se almacena en las plantas y los animales (que se alimentan de plantasu otros animales), o en los desechos que producen, se llama bioenergía . Duranteprocesos de conversión tales como la combustión, la biomasa libera su energía, amenudo en la forma de calor, y el carbón se oxida nuevamente a dióxido decarbono para restituir el que fue absorbido durante el crecimiento de la planta.Esencialmente, el uso de la biomasa para la energía es la inversa de la fotosíntesis.
CO2 + 2H2O ([CH2O] + H2O) + O2
1.5.1-Fotosíntesis
Este proceso de captación de la energía solar y su acumulación en las plantas yárboles como energía química es un proceso bien conocido. Los carbohidratos,entre los que se encuentra la celulosa, constituyen los productos químicosprimarios en el proceso de bioconversión de la energía solar y al formarse
aquellos, cada átomo gramo de carbono (14gr) absorbe
112kcal de energía solar, que es precisamente la quedespués se recupera, en parte con la combustión de lacelulosa o de los combustibles obtenidos a partir de ella(gas, alcohol, etc.)
En naturaleza, en última instancia toda la biomasa sedescompone a sus moléculas elementales acompañadapor la liberación de calor. Por lo tanto la liberación deenergía de conversión de la biomasa en energía útilimita procesos naturales pero en una tasa más rápida.
Por lo tanto, la energía obtenida de la biomasa es una forma de energía renovable.Utilizar esta energía recicla al carbón y no añade dióxido de carbono al medioambiente, en contraste con los combustibles fósiles. De todas las fuentes
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renovables de energía, la biomasa se diferencia en que almacena energía solar coneficiencia. Además, es la única fuente renovable de carbón, y puede ser procesadaconvenientemente en combustibles sólidos, líquidos y gaseosos.
La biomasa puede utilizarse directamente (por ejemplo combustión de maderapara la calefacción y cocinar) o indirectamente convirtiéndola en un combustiblelíquido o gaseoso (ej: etanol a partir de cosechas del azúcar o biogás de la basuraanimal). La energía neta disponible en la biomasa por combustión es de alrededorde 8MJ/kg para la madera verde, 20MJ/kg para la materia vegetal seca en horno,55MJ/kg para el metano; en comparación con cerca de 23 a 30MJ/kg para elcarbón. La eficiencia del proceso de la conversión se determina cuánto la energíareal puede ser utilizada en forma práctica.
1.5.2-Aplicaciones de la Biomasa
1.5.2.1-Biocombustibles
La producción de biocombustibles tales como el etanol y el biodiesel tiene elpotencial de sustituir cantidades significativas de combustibles fósiles en variasaplicaciones de transporte. El uso extenso del etanol en Brasil ha demostrado quelos biocombustibles son técnicamente factibles en gran escala. La producción debiocombustibles en los EE.UU. y Europa (etanol y biodiesel ) está aumentando,siendo la mayoría de los productos utilizados en combustible mezcla, por ejemploE20 está compuesto por 20% de etanol y 80% de gasolina y se ha descubierto quees eficaz en la mayoría de los motores de ignición sin ninguna modificación.Actualmente la producción de biocombustibles es apoyada con incentivos delgobierno, pero en el futuro, con el crecimiento de los sembrados dedicados a labioenergía, y las economías de la escala, las reducciones de costos pueden hacercompetitivos a los biocombustibles.
1.5.2.2-Producción eléctrica
La electricidad puede ser generada a partir de un número de fuentes de biomasa y
al ser una forma de energía renovable se la puede clasificar como "energía verde".La producción de electricidad a partir de fuentes renovables de biomasa nocontribuye al efecto invernadero ya que el dióxido de carbono liberado por labiomasa cuando es quemado, (directa o indirectamente después de que seproduzca un biocombustible) es igual al dióxido de carbono absorbido por elmaterial de la biomasa durante su crecimiento.
1.5.2.3-Calor y Vapor
La combustión de la biomasa o de biogás puede utilizarse para generar calor yvapor. El calor puede ser el producto principal, en usos tales como calefacción dehogares y cocinar, o puede ser un subproducto de la producción eléctrica encentrales combinadas de calor y energía. El vapor generado por la biomasa puede
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utilizarse para accionar turbinas de vapor para la producción eléctrica, utilizarsecomo calor de proceso en una fábrica o planta de procesamiento, o utilizarse paramantener un flujo de agua caliente.
1.5.2.4-Gas Combustible
Los biogases producidos de la digestión o de la pirolisis anaerobia tienen unnúmero de aplicaciones. Pueden ser utilizados en motores de combustión internapara accionar turbinas para la producción eléctrica, puede utilizarse para producircalor para necesidades comerciales y domésticas, y en vehículos especialmentemodificados como un combustible.
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Capitulo 2: Energía Solar
2.1-La Energía Solar En La Naturaleza
La recogida de energía solar se produce en la atmósfera, los océanos y las plantasde La Tierra. Las interacciones de la energía del Sol, los océanos y la atmósfera, porejemplo, producen vientos, utilizados durante siglos para mover molinos. Losactuales sistemas de energía eólica utilizan hélices fuertes, ligeras, resistentes a laintemperie y con diseño aerodinámico que, cuando se unen a generadores,producen electricidad para usos locales y especializados o para alimentar la redeléctrica de una región o comunidad.
Casi el 30% de la energía Solar que logra alcanzar el borde exterior de la atmósferase consume en el ciclo del agua, que produce la lluvia y la energía potencial de lascorrientes de montaña y de los ríos. Este sistema lo aprovechan las centrales
hidroeléctricas para producir gran cantidad de electricidad. Se pone una presa enun río, lago, etc., se almacena el agua en esta presa y luego se deja salir a granvelocidad. El agua mueve unas turbinas y produce electricidad.
También en la energía mareomotriz es necesario el Sol, ya que gracias a laatracción gravitacional del Sol y La Luna se producen las mareas, que es elprincipio de esta energía.
Gracias a la fotosíntesis, la energía solar contribuye al crecimiento de la vidavegetal (biomasa) que, junto con la madera y los combustibles fósiles (derivados
de las plantas antiguas), puede ser utilizada como combustible. Otros combustiblescomo el alcohol y el gas metano también pueden extraerse de la biomasa. Con estopodemos decir que el Sol no sólo sirve para recoger energía solar, sino que es labase de casi todas las energías.
La energía que se piensa utilizar, la cual esRenovable y una de las mejores es la Energía solar,es una fuente de vida y origen de la mayoría de lasdemás formas de energía en la Tierra. La energíasolar es la energía obtenida directamente del Sol. Laradiación solar incidente en la Tierra puede
aprovecharse por su capacidad para calentar o paragenerar energía. Cada año la radiación solar aporta
a la Tierra la energía equivalente a varios miles de veces la cantidad de energía queconsume la humanidad. Recogiendo de forma adecuada la radiación solar, estapuede transformarse en otras formas de energía como energía térmica o energíaeléctrica utilizando paneles solares.
Mediante colectores solares, la energía solar puede transformarse en energíatérmica, y utilizando paneles fotovoltaicos la energía luminosa puedetransformarse en energía eléctrica. Ambos procesos nada tienen que ver entre sí
en cuanto a su tecnología. Así mismo, en las centrales térmicas solares se utiliza laenergía térmica de los colectores solares para generar electricidad.
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Se distinguen dos componentes en la radiaciónsolar: la radiación directa y la radiación difusa. Laradiación directa es la que llega directamente delfoco solar, sin reflexiones o refraccionesintermedias. La difusa es la emitida por la bóvedaceleste diurna gracias a los múltiples fenómenos dereflexión y refracción solar en la atmósfera, en lasnubes, y el resto de elementos atmosféricos yterrestres. La radiación directa puede reflejarse yconcentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la luzdifusa que proviene de todas direcciones. Sin embargo, tanto la radiación directacomo la radiación difusa son aprovechables.
Se puede diferenciar entre receptores activos y pasivos en que los primerosutilizan mecanismos para orientar el sistema receptor hacia el Sol -llamados
seguidores- y captar mejor la radiación directa.
Una importante ventaja de la energía solar es que permite la generación de energíaen el mismo lugar de consumo mediante la integración arquitectónica. Así,podemos dar lugar a sistemas de generación distribuida en los que se eliminen casipor completo las pérdidas relacionadas con el transporte -que en la actualidadsuponen aproximadamente el 40% del total- y la dependencia energética.
Las diferentes tecnologías fotovoltaicas se adaptan para sacar el máximorendimiento posible de la energía que recibimos del sol. De esta forma por ejemplolos sistemas de concentración solar fotovoltaica (CPV por sus siglas en inglés)utiliza la radiación directa con receptores activos para maximizar la producción deenergía y conseguir así un coste menor por kW/h producido. Esta tecnologíaresulta muy eficiente para lugares de alta radiación solar, pero actualmente nopuede competir en precio en localizaciones de baja radiación solar como CentroEuropa, donde tecnologías como la Capa Fina (Thin Film) están consiguiendoreducir también el precio de la tecnología fotovoltaica tradicional.
Con este comentario antes mencionado podemos tener una idea de la utilización dela energía solar para nuestro propio beneficio, pero ahora mencionaremos losorígenes de energía Solar.
Durante el asedio a la ciudad de Siracusa (212 a.C.), Arquímedes logra quemarvarias naves romanas concentrando sobre ellas la luz del Sol mediante espejos,probablemente este sabio ya conocía bien el enorme potencial destructivo de susrayos. Muchos siglos después, el gran Leonardo Da Vinci diseño también un espejoparabólico concentrador, proyecto que, como otros muchos, dejó inacabado.Prácticamente en todas las épocas de la Historia, desde la más remota antigüedadhasta nuestros días, se han desarrollado ingenios capaces de aprovechar de una uotra forma la energía solar, con desigual fortuna.
Quizás haya sido la Arquitectura donde se han logrado los mejores resultados,
floreciendo durante el siglo XIX en toda Europa casas y edificios acristalados yconvenientemente orientados para lograr un óptimo aprovechamiento de la
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radiación natural, consiguiendo así un elevado confort interior, especialmentecuando los días invernales eran fríos pero soleados.
Con la irrupción a gran escala de los combustibles fósiles, que generan una energíabarata fácilmente transportable y, posteriormente, con la implantación de laelectricidad a nivel mundial, la Humanidad conoció una época de derroche ydespreocupación en cuanto a los inconvenientes de un consumo de energíaconstantemente creciente, cuyas nefastas consecuencias son bien conocidas.
En 1883 el inventor norteamericano Charles Fritts construye la primera celdasolar con una eficiencia del 1%. La primera celda solar fue construida utilizandocomo semiconductor el Selenio con una muy delgada capa de oro. Debido al altocosto de esta celda se utilizó para usos diferentes a la generación de electricidad.Las aplicaciones de la celda de Selenio fueron para sensores de luz en la exposiciónde cámaras fotográficas.
La celda de Silicio que hoy día utilizan proviene de la patente del inventornorteamericano Russell Ohl. Fue construida en 1940 y patentada en 1946.
La época moderna de la celda de Silicio llega en 1954 en los Laboratorios Bells.Accidentalmente experimentando con semiconductores se encontró que el Siliciocon algunas impurezas era muy sensitivo a la luz.
No fue sino hasta la década de los 70's, en la que los problemas derivados delabastecimiento y del aumento del precio del petróleo por una parte, y una todavíamuy débil pero incipiente conciencia ecológica por otra, cuando se empezó aconsiderar de forma un tanto seria la opción solar como alternativa, al menosparcial.
Las primeras aplicaciones que, tanto las sociedades desarrolladas como las que seencontraban (y se encuentran) en niveles económicos más bajos, aceptaron masrápidamente, fueron las de obtención de agua caliente mediante colectores solaresplanos, de sencillo diseño, para uso doméstico.
Paralelamente, los paneles fotovoltaicos capaces de, sin parte móvil alguna,convertir la luz solar directamente en electricidad útil, carísimos dispositivos que
se empelaban al principio casi exclusivamente en satélites artificiales, comenzarona producirse en mayor escala, consiguiéndose así un abaratamiento progresivo delcosto por watt de potencia eléctrica obtenido, lo que permitió solucionar elproblema de miles de viviendas que, por encontrarse en zonas aisladas, carecíande luz eléctrica.
El estancamiento de los precios de los combustibles convencionales y los interesesde las grandes compañías que monopolizan la producción y el consumo de energía,han contribuido posiblemente a frenar el desarrollo de la tecnología destinada afacilitar el aprovechamiento de la energía solar. Su utilización ha sido hasta lafecha tímidamente fomentada por los gobiernos e instituciones estatales, quizá
porque, al mismo tiempo, debería iniciarse una política de educación en cuanto a
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moderación del consumo energético, incompatible con lo que esta ahora era latendencia generalizada.
Los avances logrados con la celda de silicio en 1954 contribuyeron a la produccióncomercial, lográndose una eficiencia del 6%.
La URSS lanzó su primer satélite espacial en el año 1957, y los EEUU un añodespués el 1 de Febrero de 1958. En el diseño de este se usaron células solarescreadas por Peter Iles en un esfuerzo encabezado por la compañía HoffmanElectronics.
La primera nave espacial que usó paneles solares fue el satélite norteamericanoExplorer 1, lanzado en Febrero del año 1958. Este evento generó un gran interésen la producción y lanzamiento de satélites geoestacionarios para el desarrollo delas comunicaciones, en los que la energía provendría de un dispositivo de
captación de la luz solar. Fue un desarrollo de gran importancia que estimuló lainvestigación buscando paneles cada vez más eficientes y motivó a la industria detecnología. El primer mercado de los paneles fotovoltaicos fue entonces dirigido alsector aeroespacial.
Los resultados positivos de la misión Explorar 1 marcaron una pauta en eldesarrollo de las comunicaciones y los paneles fotovoltaicos. La celda de Silicioentra en el escenario de la industria y empieza el desarrollo de tecnologías en laproducción. El primer paso fue y aun lo es, buscar paneles más eficientes. Esto selogro n 1970, la primera célula solar con heteroestructura de arseniuro de galio(GaAs) y altamente eficiente se desarrolló en la Unión Soviética por Zhore Alferov ysu equipo de investigación.
El caso más representativo hoy día del uso de los paneles fotovoltaicos en el sectoraeroespacial esta en la Estación Espacial Internacional. La energía utilizada vienede 16 estructuras de 72 metros de envergadura por 12 metros de ancho, 864metros cuadrados de paneles solares en cada una de ellas. No hay informaciónoficial de la producción de cada una de las estructuras, la única información es quelos módulos fotovoltaicos de de alta eficiencia. Los módulos de alta eficiencia parauso aeroespacial es del orden del 20% de eficiencia. Esto es en referencia a laradiación solar sobre la superficie terrestre, al vacío la eficiencia es mucho mayor.
Con este dato, cada una de las estructuras proporcionaría alrededor de 170 Kw/h yla generación de las 16 estructuras estaría en alrededor de 2,7 megavatios/hora.Esto si los módulos fotovoltaicos estuvieran sobre la superficie terrestre.
Así se llega al nuevo milenio, nuestra época actual, en las que las gravísimasconsecuencias de la contaminación, en todos los niveles y sectores de la población,unidas al deseo de un autocontrol de la energía que se consume, han hecho que semanifieste un creciente deseo de utilizar energías limpias y renovables, entre lascuales la energía solar ocupa un lugar destacado.
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La realidad es que casi todas las formas de energía que conocemos procedendirecta o indirectamente de la energía solar.
Los intentos de aprovechamiento de la energía solar de forma directa, utilizando latecnología actualmente disponible, tratan de emular lo que la Naturaleza realizadesde hace millones de años: convertir la energía electromagnética irradiada por elSol en otras formas de energía.
2.1.1-¿Qué se puede obtener con la energía solar?
Primordialmente, acumulando de forma adecuada la radiación solar, podemosobtener calor y electricidad.El calor se logra mediante loscaptadores o colectores térmicos,y la electricidad, a través de losllamados módulos fotovoltaicos.Ambos procesos nada tienen quever entre sí, ni en cuanto a sutecnología ni en su aplicación.
Fig. 10 Sistema Solar Paneles Eléctricos
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2.1.2-¿Cómo podemos Utilizar esas Energía?
Como ya entramos al tema de la energía solar yatenemos un concepto de ella y la forma se puede
utilizar podemos decir que podemos poner unaplanta generadora en esa localidad solar la cualimparta esa energía o distribuya a esa zona opoblaciones es una forma de empezar es unaforma más económica de y ahorrativa quepueda empezar este proyecto ya que ayuda areducir la contaminación ambiental y disminuyela destrucción de él la capa de ozono.
Se entiende por energía solar térmica, a latransformación de la energía radiante solar encalor o energía térmica. La energía solar térmica se encarga de calentar el agua deforma directa alcanzando temperaturas que oscilan entre los 40º y 50º gracias a lautilización de paneles solares (siempre temperaturas inferiores a los 80ºC). El aguacaliente queda almacenada para su posterior consumo: calentamiento de aguasanitaria, usos industriales, calefacción de espacio, calentamiento de piscinas,secaderos, refrigeración, etc.
Por tanto, la energía solar térmica utiliza directamente la energía que recibimosdel Sol para calentar un fluido. La diferencia con la energía solar fotovoltaica es queésta aprovechado las propiedades físicas de ciertos materiales semiconductorespara generar electricidad a partir de la radiación solar.
En su almacenamiento tenemos que distinguir dos tipos de sistemas:
Sistemas de almacenamiento en medio único. El medio utilizadopara almacenar la energía térmica es el mismo fluido que circula porlos colectores solares. La eficacia de este tipo de sistemas es superioral 90%.
Sistemas de almacenamiento en medio dual. El almacenamientode calor tiene lugar en un medio diferente al fluido de trabajo que secalienta en los colectores solares. La eficacia que demuestransistemas es aproximadamente un 7k0%.
Fig.11.- Sistema Solar Paneles Eléctricos
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La intensidad de energía utilizable una vez que la radiación solar atraviesa laatmósfera es muy baja, y su utilización está condicionada por la temperatura a lacual se va a aprovechar. La energía solar térmica, según su utilización, se puedeclasificar en baja, media o alta temperatura. Sólo ésta última es válida para laproducción de energía eléctrica.” 16
2.1.3-Ventajas de paneles solares
La corriente se puede almacenar Los sistemas solares pueden suponer ahorros en el coste de preparación del
agua caliente de aproximadamente entre un 70 y un 80% respecto a lossistemas convencionales.
Los equipos para aprovechamiento térmico de la energía solar constituyen
un desarrollo tecnológico fiable y rentable para la producción de aguacaliente sanitaria en las viviendas. La inversión en paneles solares, además,pueden amortizarse con el ahorro que se obtiene.
Las placas solares pueden ser un complemento interesante de apoyo a lacalefacción, sobre todo en sistemas que utilicen agua a temperatura inferiora 60ºC, tal y como sucede con los sistemas por suelo radiante o en los de"fan-col".
En la mayoría de los casos, tanto en viviendas familiares, como en edificios,las instalaciones de energía solar térmica proporcionan entre un 50 y un70% del agua caliente demandada, por lo que siempre necesitan un apoyode sistemas convencionales de producción de agua caliente (caldera de gas,caldera de gasóleo, etc.).
2.1.4-inconvenientes de paneles solares
Su discontinuidad en el tiempo
Sólo aprovechan la radiación directa, por lo que necesitan que no hayanubes.
“Para solucionar estos problemas se disponen de 2 sistemas de almacenamiento
térmico:
Sistemas de almacenamiento en medio único: son aquellos en los que elmedio utilizado para almacenar energía térmica es el mismo fluido quecircula por los colectores solares. Los más comunes utilizan aceite sintéticocomo fluido de trabajo y como medio de almacenamiento. Este sistemapresenta una eficiencia superior al 90%.
Sistemas de almacenamiento en medio dual: son aquellos en los que elalmacenamiento de calor se efectúa en un medio diferente al fluido detrabajo que se calienta en los colectores solares. Los medios dealmacenamiento más comunes son las placas de hierro, materiales
cerámicos o el hormigón. La eficiencia de estos sistemas ronda el 70%.
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2.2- Celdas Solares
2.2.1-¿Qué son las celdas solares?
Las células o celdas solares sondispositivos que convierten energíasolar en electricidad, ya seadirectamente vía el efectofotovoltaico, o indirectamentemediante la previa conversión deenergía solar a calor o a energíaquímica.
La forma más común de las celdassolares se basa en el efectofotovoltaico, en el cual la luz queincide sobre un dispositivo
semiconductor de dos capas produceuna diferencia de la foto voltaje o del potencial entre las capas. Este voltaje escapaz de conducir una corriente a través de un circuito externo de modo deproducir trabajo útil.
2.2.2-Los orígenes de celdas solares
Aunque las celdas solares eficientes han estado disponibles recién desde mediadosde los años 50, la investigación científica del efecto fotovoltaico comenzó en 1839,cuando el científico francés, Henri Becquerel descubrió que una corriente eléctricapodría ser producida haciendo brillar una luz sobre ciertas soluciones químicas.
El efecto fue observado primero en un material sólido (el metal selenio) en 1877.Este material fue utilizado durante muchos años para los fotómetros, querequerían de cantidades muy pequeñas de energía. Una comprensión másprofunda de los principios científicos, fue provista por Albert Einstein en 1905 ySchottky en 1930, la cual fue necesaria antes de que celdas solares eficientespudieran ser confeccionadas. Una célula solar de silicio que convertía el 6% de laluz solar que incidía sobre ella en electricidad fue desarrollada por Chapin,Pearson y Fuller en 1954, y esta es la clase de célula que fue utilizada en usosespecializados tales como satélites orbitales a partir de 1958.
Las celdas solares de silicio disponibles comercialmente en la actualidad tienenuna eficiencia de conversión en electricidad de la luz solar que cae sobre ellas decerca del 18%, a una fracción del precio de hace treinta años. En la actualidadexisten una gran variedad de métodos para la producción práctica de celdassolares de silicio (amorfas, mono cristalinas o poli cristalinas), del mismo modo
que para las celdas solares hechas de otros materiales (seleniuro de cobre e indio,teluro de cadmio, arseniuro de galio, etc.).
Fig. 14.- Celda Solar “Solari”
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2.2.3-¿Cómo se hacen las celdas solares?
Las celdas solares de silicio se elaboran utilizando planchas (wafers) monocristalinas, planchas poli cristalinas o láminas delgadas
Las planchas mono cristalinas
(de aproximadamente 1/3 a 1/2 de milímetro espesor) se cortan de un gran
lingote mono cristalino que se ha desarrollado a aproximadamente 1400°C, este esun proceso muy costoso. El silicio debe ser de una pureza muy elevada y tener unaestructura cristalina casi perfecta.
Las planchas poli cristalinas son realizadas por un proceso de moldeo en el cual elsilicio fundido es vertido en un molde y se lo deja asentar. Entonces se rebana enplanchas. Como las planchas poli cristalinas son hechas por moldeo sonapreciablemente más baratas de producir, pero no tan eficiente como las celdasmono cristalinas. El rendimiento más bajo es debido a las imperfecciones en laestructura cristalina resultando del proceso de moldeo.
En los dos procesos anteriormente mencionados, casi la mitad del silicio se pierdecomo polvo durante el cortado.
El silicio amorfo, una de las tecnologías de lámina delgada, es creado depositandosilicio sobre un substrato de vidrio de un gas reactivo tal como sileno (SiH4). Elsilicio amorfo es una de grupo de tecnologías de lámina delgada. Este tipo de célulasolar se puede aplicar como película a substratos del bajo costo tales como cristal oplástico. Otras tecnologías de lámina delgada incluyen lámina delgada de siliciomulticristalino, las celdas de seleniuro de cobre e indio/sulfuro de cadmio, lasceldas de teluro de cadmio/sulfuro del cadmio y las celdas del arseniuro de galio.
Las celdas de lámina delgada tienen muchas ventajas incluyendo una deposición yun ensamblado más fácil, la capacidad de ser depositadas en substratos o
Fig. 15.-Movimiento Celular
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materiales de construcción baratos, la facilidad de la producción en masa, y la granconveniencia para aplicaciones grandes.
En la producción de celdas solares al silicio se le introducen átomos de impurezas(dopado) para crear una región tipo p y una región tipo n de modo de producir unaunión p-n. El dopado se puede hacer por difusión a alta temperatura, donde lasplanchas se colocan en un horno con el dopante introducido en forma de vapor.Hay muchos otros métodos de dopar el silicio. En la fabricación de algunosdispositivos de lámina delgada la introducción de dopantes puede ocurrir durantela deposición de las láminas o de las capas.
Un átomo del silicio tiene 4 electrones de valencia (aquellos más débilmenteunidos), que enlazan a los átomos adyacentes. Substituyendo un átomo del siliciopor un átomo que tenga 3 o 5 electrones de la valencia producirá un espacio sin unelectrón (un agujero) o un electrón extra que pueda moverse más libremente que
los otros, ésta es la base del doping. En el doping tipo p, la creación de agujeros, esalcanzada mediante la incorporación en el silicio de átomos con 3 electrones devalencia, generalmente se utiliza boro. En el dopaje de tipo n, la creación deelectrones adicionales es alcanzada incorporando un átomo con 5 electrones devalencia, generalmente fósforo.
Una vez que se crea una unión p-n, se hacen los contactos eléctricos al frente y enla parte posterior de la célula evaporando o pintando con metal la plancha. Laparte posterior de la plancha se puede cubrir totalmente por el metal, pero elfrente de la misma tiene que tener solamente un patrón en forma de rejilla o delíneas finas de metal, de otra manera el metal bloquearía al sol del silicio y nohabría ninguna respuesta a los fotones de la luz incidente.
2.2.4-¿¿Cómo funcionan las celdas solares?
Para entender la operación deuna célula fotovoltaica,necesitamos considerar lanaturaleza del material y lanaturaleza de la luz del sol. Lasceldas solares están formadaspor dos tipos de material,generalmente silicio tipo p ysilicio tipo n. La luz de ciertaslongitudes de onda puedeionizar los átomos en el silicio yel campo interno producido porla unión que separa algunas de las cargas positivas ("agujeros") de las cargasnegativas (electrones) dentro del dispositivo fotovoltaico. Los agujeros se mueven
hacia la capa positiva o capa de tipo p y los electrones hacia la negativa o capa tipon. Aunque estas cargas opuestas se atraen mutuamente, la mayoría de ellas
Fig. 16.-Funcionamiento de Celdas Solares
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solamente se pueden re combinar pasando a través de un circuito externo fuera delmaterial debido a la barrera de energía potencial interno. Por lo tanto si se hace uncircuito se puede producir una corriente a partir de las celdas iluminadas, puestoque los electrones libres tienen que pasar a través del circuito para recombinarsecon los agujeros positivos.
2.2.5-¿Efecto Fotovoltaico En Una Celda
La cantidad de energía que entrega un dispositivo fotovoltaico está determinadopor:
El tipo y el área del material La intensidad de la luz del sol La longitud de onda de la luz del sol
Por ejemplo, las celdas solares de silicio mono cristalino actualmente no puedenconvertir más el de 25% de la energía solar en electricidad, porque la radiación enla región infrarroja del espectro electromagnético no tiene suficiente energía comopara separar las cargas positivas y negativas en el material.
Las celdas solares de silicio policristalino en la actualidad tienen una eficiencia demenos del 20% y las celdas amorfas de silicio tienen actualmente una eficienciacerca del 10%, debido a pérdidas de energía internas más altas que las del siliciomono cristalino.
Una típica célula fotovoltaica de silicio mono cristalino de 100 cm2 producirá cerca
de 1.5 vatios de energía a 0.5 voltios de Corriente Continua y 3 amperios bajo la luzdel sol en pleno verano (el 1000Wm-2). La energía de salida de la célula es casidirectamente proporcional a la intensidad de la luz del sol. (Por ejemplo, si laintensidad de la luz del sol se divide por la mitad la energía de salida también serádisminuida a la mitad).
Una característica importante de las celdas fotovoltaicas es que el voltaje de lacélula no depende de su tamaño, y sigue siendo bastante constante con el cambiode la intensidad de luz. La corriente en un dispositivo, sin embargo, es casidirectamente proporcional a la intensidad de la luz y al tamaño. Para comparardiversas celdas se las clasifica por densidad de corriente, o amperios por
centímetro cuadrado del área de la célula.*
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La potencia entregada por una célula solar se puede aumentar con bastanteeficacia empleando un mecanismo de seguimiento para mantener el dispositivofotovoltaico directamente frente al sol, o concentrando la luz del sol usando lenteso espejos. Sin embargo, hay límites a este proceso, debido a la complejidad de losmecanismos, y de la necesidad de refrescar las celdas. La corriente esrelativamente estable a altas temperaturas, pero el voltaje se reduce, conduciendoa una caída de potencia a causa del aumento de la temperatura de la célula. *
2.3-Tecnología y Usos De La Energía Solar
2.3.1-Clasificación por tecnologías y su correspondiente uso más general
Energía solar pasiva: Aprovecha el calor del sol sin necesidad demecanismos o sistemas mecánicos.
Energía solar térmica: Para producir agua caliente de baja temperaturapara uso sanitario y calefacción.
Energía solar fotovoltaica: Para producir electricidad mediante placas desemiconductores que se alteran con la radiación solar.
Energía solar termoeléctrica: Para producir electricidad con un ciclotermodinámico convencional a partir de un fluido calentado a alta temperatura(aceite térmico)
Energía solar híbrida: Combina la energía solar con otra energía. Según laenergía con la que se combine es una hibridación:
o Renovable: biomasa, energía eólica ...o Fósil.
Energía eólico solar: Funciona con el aire calentado por el sol, que subepor una chimenea donde están los generadores.
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ObjetivoCapitulo 5: Análisis de Presupueste del Material
Se presenta el proyecto de la Energizacíon de un café Internet con la utilización depaneles solar, en el cual se busca la reducción de los gastos del servició eléctrico.
Y que mayor beneficio que utilizando una energía renovable como lo es la energíasolar.
5.1-Costos Actuales de gastos de luz
Actualmente la energía eléctrica esta siendo proporcionada por CFE que es unaempresa del gobierno mexicano que genera, transmite, distribuye y comercializa
energía eléctrica para más de 26.5 millones de clientes, lo que representa a casi 80millones de habitantes, e incorpora anualmente más de un millón de clientesnuevos.
Los costos actuales del café internet que son prestados por CFE (Comisión federalde Electricidad), teniendo una utilización de 8 maquinas, alumbrado, impresora, yfax. son de $ 612+ IVA pesos M.N cada 62 días.
Esta cantidad fue sacada después de analizar 5 recibos anteriores y sacando lamediana de estos obteniendo la cantidad anterior.
Al café internet se le esta proporcionado un wattaje de 300 kw/hra. que es igual a300000 w/hra. que es lo re querible para el café internet.
En México el kw/h es cobrado por la cantidad de $2.070(dos punto cero siete)pesos M.N.
5.2-Precios5.2.1- Celdas solares
Los precios de las celdas solares en la actualidad no son de lo más económicas perosi traen varios beneficios pues uno puede utilizarlas y generar su propia energíasin necesidad de depender de terceros.
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5.2.1.1-Módulo Fotovoltaico Kyocera de 50 W.
Módulo Kyocera de silicio policristalino de 50 W.
Voltaje de circuito abierto: 21.7 V.,
Voltaje de Max. Potencia: 17.4 V. ,
Corriente de cortocircuito: 3.31 A.,
Corriente de Max. Potencia: 3.11 A.,
Dimensiones:
Largo 639 mm., ancho 652 mm., espesor 54 mm., peso: 5.0 kg.
Precio: (USD) $309.00
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5.2.1.2-Módulo Fotovoltaico Kyocera de 65 W.
Módulo Kyocera de silicio policristalino de 65 W.
Voltaje de circuito abierto: 21.7 V.
Voltaje de Max. Potencia: 17.4 V.
Corriente de cortocircuito: 3.99 A.
Corriente de Max. Potencia: 3.75 A.
Dimensiones:
Largo 751 mm., ancho 652 mm., espesor 54 mm., peso: 6.0 kg.
Precio: (USD) $402.00
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5.2.1.3-Módulo fotovoltaico Kyocera de 85 W.
Módulo Kyocera de silicio policristalino de 85 W.
Voltaje de circuito abierto: 21.7 V.
Voltaje de Max. Potencia: 17.4 V.
Corriente de cortocircuito: 5.34 A.
Corriente de Max. Potencia: 5.02 A.
Dimensiones:
Largo 1007 mm., ancho 652 mm., espesor 58 mm., peso: 8.3 kg.
Precio: (USD) $508.00
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5.2.1.4-Módulo fotovoltaico Kyocera de 130 W.
Módulo Kyocera de silicio policristalino de 130 W.
Voltaje de circuito abierto: 21.9 V.
Voltaje de Max. Potencia: 17.6 V.
Corriente de cortocircuito: 8.02 A.
Corriente de Max. Potencia: 7.39 A.
Dimensiones:
Largo 1425 mm., ancho 652 mm., espesor 58 mm., peso: 11.9 kg.
Precio: (USD) $763.00
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5.2.1.5- Módulo fotovoltaico Kyocera KD135GX-LP de 135 W., para conexióna red.
Módulo Kyocera de silicio policristalino de 135 W.
Voltaje de circuito abierto: 22.1 V.
Voltaje de Max. Potencia: 17.7 V.
Corriente de cortocircuito: 8.37 A.
Corriente de Max. Potencia: 7.63 A.
Dimensiones:
Largo 1500 mm., ancho 668 mm., espesor 36 mm., peso: 13.0 kg.
Precio: (USD) $793.00
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5.2.1.6- Módulo fotovoltaico Kyocera KD180GX-LP de 180 W., ,para conexióna red
Módulo Kyocera de silicio policristalino de 180 W.
Voltaje de circuito abierto: 29.5 V.
Voltaje de Max. Potencia: 23.6 V.
Corriente de cortocircuito: 8.35 A.
Corriente de Max. Potencia: 7.63 A.
Dimensiones: Largo 1341 mm., ancho 990 mm., espesor 36 mm., peso: 16.5 kg.
Precio: (USD) $1,057.00
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5.2.1.7- Módulo fotovoltaico Kyocera KD205GX-LP de 205 W., para conexióna red
Módulo Kyocera de silicio policristalino de 205 W.
Voltaje de circuito abierto: 33.2 V.
Voltaje de Max. Potencia: 26.6 V.
Corriente de cortocircuito: 8.36 A.
Corriente de Max. Potencia: 7.71 A.
Dimensiones:
Largo 1500 mm., ancho 990 mm., espesor 36 mm., peso: 18.5 kg.
Precio: (USD) $1,203.00
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5.2.2-Inversores
Los inversores son los que se encargan de convertir la corriente continua la cual esproporcionada por nuestra celda solar a corriente alterna.
Los inversores deben dimensionarse de dos formas. La primera es considerandolos Watts de potencia eléctrica que el inversor puede suministrar durante sufuncionamiento normal de forma continua.
Los inversores son menos eficientes cuando se utilizan a un porcentaje bajo de sucapacidad. Por esta razón no es conveniente sobredimensionarlos, deben serelegidos con una potencia lo más cercana posible a la de la carga de consumo.
La segunda forma de dimensionar el inversor es mediante la potencia de arranque.Algunos inversores pueden suministrar más de su capacidad nominal durante
períodos cortos de tiempo. Esta capacidad es importante cuando se utilizanmotores u otras cargas que requieren de 2 a 7 veces más potencia para arrancarque para permanecer en marcha una vez que han arrancado (motores deinducción, lámparas de gran potencia).
Inversor/Cargador OutBack GTFX2524, 2.5 kW, sellado, 24VCD/120 VCA
(USD) $2,460.00
Final del formularioPrincipio del formulario
Inversor/Cargador OutBack GTFX3048, 3.0 kW, sellado, 48VCD/120 VCA
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(USD) $2,460.00
Final del formulario
Principio del formularioFinal del formularioPrincipio del formulario
Inversor/Cargador OutBack GVFX3648, 3.6 kW, ventilado, 48VCD/120 VCA
(USD) $2,670.00
Final del formulario
5.2.3-Baterias
Batería ciclo profundo Trojan 45-27TM, 12 V., 105 A.
Precio: (USD) $120.00
Batería ciclo profundo Trojan 45-T105, 6 V., 225 A.
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Precio: (USD) $153.00
Batería ciclo profundo Trojan 45-L16P, 6 V., 390 A.
Precio: (USD) $402.00
5.2.4-Controlador de Carga
Descripción del Producto
Un controlador de carga es un componente importante del sistema que regula elvoltaje generado por el sistema de energía renovable y para un mantenimientocorrecto de las baterías.Impide que la carga de las baterías sea demasiado elevada o demasiado baja, ygarantiza la máxima duración de las mismas.
Características
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Funcionamiento muy eficaz, silencioso, con modulación de anchura de pulsosCarga de las baterías en tres etapas (en bruto [bulk], absorción y flotación) concompensación de temperatura opcionalProtección automática contra sobrecargas, tanto en modo activo como pasivoProtección contra inversión de polaridad y cortocircuitos del grupo FV
Construcción duraderaControlado por microprocesadorComo controlador de carga solar
Si se utiliza como controlador de carga solar, el C35 puede controlar elfuncionamiento de grupos de 12, 24 ó VCC, permite seleccionar configuracionespara baterías de plomo-ácido inundadas, de electrolito gelificado o de electrolitoabsorbido en fibra de vidrio.
Como controlador de carga de CC
Como controladores de carga de CC, la serie C tiene un indicador de advertencia dedesconexión de baja tensión y puntos de ajuste de control para su utilización sobreel terreno que gestiona la desconexión automáticapor alta y baja tensiónInterruptor de puesta a cero manual para funcionamiento de emergencia con bajatensión.
Como controlador de derivación
El C35 dirige automáticamente la energía adicional producida por un generadoreólico por ejemplo, a una carga de derivación como, por ejemplo, un calentador deagua, y garantiza que no se sobrecarguen nunca las baterías
Controlador de carga Xantrex C-35 de 35 A., 12/24 VCD.
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Precio: (USD) $155.00
Controlador de carga Xantrex C-40 de 40 A., 12/24/48 VCD
Precio: (USD) $210.00
Controlador de carga Xantrex C-60 de 60 A. 12/24 VCD.
Precio: (USD) $260.00
Controlador de carga Xantrex XW SCC de 60 A.
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Precio: (USD) $825.00
Capitulo 4: Instalación de paneles solares
4.1-Consumo de EnergíaDespués de haber analizado el consumo de energía eléctrica los cuales se ven en elsiguiente cuadro en el cual tenemos el wattaje que se consumió en una hora, el cualtomaremos de base para que por medio de los paneles solares generemos la mismacantidad de energía.
Energía Eléctrica Consumida actualmente
Cantidad WattajeDos meses 300000 wUn mes 150000 w
Un día 4838.3 wUna hora 201.6 w
Usando Paneles SolaresCantidad WattajeDos mes 610080 wUn mes 305040 wUn día 9840 wUna hora 410w
4.2-Material a utilizarPor consiguiente se utilizaran 2 paneles del tipo Kyocera KD205GX-LP de 205 W.,para conexión a red. Las cueles generaran un wattaje de 615 w, con un inversordel tipo a OUTBack GTFX3048 de 3 kw 48 VCD/120 VCA, con 5 baterías del tipo45-27TM 12V, 105 A, y un controlador de carga de tipo Xantrexc- 40A 12/24/48VCD.
Material Cantidad Precio(USD)Kyocera KD205GX-LP de 205 W 2 $2403
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OUTBack GTFX3048 de 3 kw 48VCD/120 VCA
1 $2460
Batería 45-27TM 12V, 105 A 5 $600
Controlador de carga de tipoXantrexc- 40ª 12/24/48 VCD.
1 $210
Total $ 5676
4.3-Conexión de Paneles
Los paneles solares los cuales son 2 de una dimensión de Largo 1500 mm.,ancho 990 mm., espesor 36 mm. Y un peso de 18.5 kg. Serán conectados en seriecomo se ve en la siguiente figura:
Del regulador pasara a las baterías, y al inverso para ser transformada en corrienteAlterna.
En la Siguiente Figura se ve la forma de va conectada la Instalación:
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Conclusión
En conclusión del trabajo de investigación de laenergizacíon del café internet como se observa en elsegundo capitulo sobre la energía solar la cual es unaenergía limpia y renovable.
De igual manera al llevar a cabo la cotización de losprecios se deduce que el proyecto de investigación esde tal manera factible para la sociedad en general al nocontaminar.
Otro de los beneficios del mismo es que en un a plazo
no muy largo los gastos que se llevaron a cabo para elmismo se podrán notar ya que no se pagara el consumode energía que se esta pagando en estos momentos.
Y como se nota en el punto 4.1 que es el consumo deenergía, se nota en la tabla que las celdas fotovoltaicasproducirán la misma cantidad de energía.
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BibliografíaCURSO DE ENERGÍA SOLAR (Fotovoltaica, Térmica y Termoeléctrica)Autores: Antonio Madrid Vicente (Ingeniero)Año: 2009
ENERGÍAS RENOVABLES (Fundamentos, Tecnologías y Aplicaciones)Autores: Antonio Madrid VicenteAño: 2009
INSTALACIONES SOLARES FOTOVOLTAICASAutor: Enrique Alcor CabrerizoAño: 2008
SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS Fundamentos, Tecnologías y AplicacionesAutores: Javier Martín Jiménez.Año: 2008
TECNOLOGÍA SOLARAutores: M. Ibañez Plana, J. R. Rosell Polo, J. I. Rosell Urrutia (Universidad deLleida).
Año: 2005
http://www.textoscientificos.com/energia/celulas
http://www.energiasrenovables.ciemat.com
https://www.institutomaurer.com.mx
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http://waste.ideal.es/renovables.htm
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http://ciencia.nasa.gov
http://www.cryplant.com
http://www.panelessolares.com.mx/
