La Luz como Energía
La Luz como Energía
PRESENTACIÓN
En nuestro país y en todo el mundo se realizan importantes
esfuerzos para incrementar la integración de las diferentes formas de energía
renovable como parte de la generación de energía eléctrica, con el objetivo de
satisfacer el constante aumento de las necesidades energéticas, disminuir la
dependencia de los combustibles fósiles y reducir las emisiones de CO2 a la
atmósfera. Entre las energías renovables aprovechables para convertir en
energía eléctrica se encuentran la hidráulica, geotérmica, oceánica,
bioenergía, eólica y solar.
Este ensayo tiene como enfoque principal, sintetisar conocimientos generales de las energías renovables,
su uso, tipo de aprovechamiento y vialidad a la hora de implementarlos en practica.
Así mismo con la finalidad de
presentar una maqueta en base los conocimiento abordados en este ensayo, donde se
sintetisen los conocimientos para dar la demostración de funcionamiento teorico
en una maqueta a escala.
El uso de la energía ha acompañado a la actividad de los
seres humanos desde la más remota antigüedad. Le mera existencia de un ser
humano exige que esté ingiera alimentos, que no son otra cosa que combustibles biológicos,
en las cantidades precisas para mantener el metabolismo basal y llevar a cabo
procesos vitales, así como para realizar el trabajo necesario para sobrevivir.
La Secretaría de Energía reportó al 30 de junio de 2018 que
México cuenta con una potencia eléctrica total instalada de 75.91 giga watts
(GW). De este total, 68.55 por ciento (52.04 GW) proviene de centrales con
tecnologías convencionales de combustibles fósiles y 31.45 por ciento (23.87
GW) de energías limpias, entre ellas las renovables con 26.87 por ciento (20.40
GW).
En los últimos años, los problemas de contaminación han
adquiridos tal magnitud y diversidad que la sociedad ha ido tomando cada vez
mayor conciencia de los riesgos actuales y más aún, de los potenciales. Como
resultado de la presión social generada, quienes toman las decisiones muestran
una creciente voluntad política para resolver los problemas. Ahora, es
necesario que especialistas sólidamente formados les ofrezcan soluciones
realistas.
La producción, transformación y consumo final de tal
cantidad de energía es la causa principal de la degradación ambiental. El
consumo está muy desigualmente repartido, pues los países de LATAM, con el 15%
de la población mundial, consumen el 60% de la energía, factor este último a
tener en cuenta a la hora de repartir responsabilidades de la crisis ambiental.
Las energías renovables solucionarán muchos de los problemas
ambientales, como el cambio climático, los residuos radiactivos, las lluvias
ácidas y la contaminación atmosférica.
De la gran variedad de energías renovables, se encuentra el Sol
como fuente de energía.
El Sol es una estrella formada por diversos elementos en
estado gaseoso (principalmente hidrógeno), con un diámetro de 1,4 millones de
km. En su interior existen elevadas presiones, presentándose temperaturas de
varios millones de grados que producen de forma espontánea e ininterrumpida un
proceso de fusión nuclear, siendo éste el origen de la energía solar, que se
disipa con una potencia de 3,7.1014 TW.
Ahora bien, no toda la energía que emite el Sol llega a la
Tierra, ya que ésta constituye sólo una superficie captadora insignificante,
situada a 150 millones de km. Por ello, la potencia interceptada por la Tierra,
173.000 TW, es una parte muy pequeña de la emitida por el Sol. Aun así, esa
potencia es aproximadamente 10.000 veces mayor que la que proporcionan todas
las formas de energía que los seres humanos emplean en la Tierra.
La energía solar presenta dos características específicas
muy importantes que la diferencian de las fuentes energéticas convencionales:
dispersión e intermitencia. Evidentemente, la energía solar es una forma de
energía que presenta gran dispersión, ya que su densidad, en condiciones muy
favorables, difícilmente alcanza 1 kW/m2, valor que queda muy por debajo de las
densidades con las que se trabaja usualmente en ingeniería.
Esto significa que para obtener densidades energéticas
elevadas se necesitan, o bien grandes superficies de captación, o sistemas de
concentración de los rayos solares. Por otro lado, la otra característica
específica de la energía solar es su intermitencia. Esto hace que, a la par que
se desarrollan instalaciones captadoras de energía, es necesario investigar los
correspondientes sistemas de almacenamiento de la energía captada.
Aunque ya en el siglo
XIX se descubrió el efecto fotovoltaico (Becquerel, 1839) y se hicieron
dispositivos funcionando con selenio (Frits, 1883), el primer dispositivo
funcional, una célula de silicio de unión de eficiencia no fue realizado hasta
1954 en los laboratorios de Bell (USA).
Es el dispositivo en
el que se produce la conversi6n de luz en electricidad gracias a las
propiedades de los semiconductores por una parte y a las estructuras (unión pn,
heterouni6n, Interfaz sólido-electrolito, etc.) que permiten extraer lo
electrones excitados de la célula, antes de que vuelvan a su estado de
equilibrio térmico, hacia un circuito exterior para que realicen un trabajo.
El carácter modular
de los generadores fotovoltaicos implica que se pueden constituir sistemas de
suministro de energía eléctrica en un amplísimo rango de potencia.
Aunque la Energía
Solar Fotovoltaica se considera una forma cara de producir energía es, muy a
menudo, en aplicaciones aisladas de la red, la solución más económica de
suministro eléctrico. El crecimiento del mercado mundial indica que la
electricidad solar ha penetrado en muchas áreas en las que es económicamente viable.
Además, el crecimiento rapidísimo de los sistemas conectados a la red se ha
hecho atractivo para particulares, compañías y gobiernos que desean contribuir al
establecimiento de un sistema de suministro eléctrico más benigno con el medio ambiente.
En la figura 14 se muestra el crecimiento del mercado desde 1980.
La ingeniería de aplicaciones ah sido
capaz de introducir la electricidad solar fotovoltaica en los sectores que se
presentan a continuación:
Las instalaciones
fotovoltaicas operan de dos modos principales:
·
Conectadas a red: La producción eléctrica
obtenida se inyecta a la red eléctrica para su venta a las compañías
distribuidoras.
·
Aisladas de red: La producción eléctrica
resultante se emplea para el autoconsumo.
Los escenarios de
aplicación son muy amplios y variados. En general, un sistema conectado a red
se compone de los módulos fotovoltaicos y la estructura soporte que
conjuntamente integran el generador fotovoltaico, el inversor, las protecciones
en Baja Tensión y el contador eléctrico, sí la conexión se realiza en Baja
Tensión. Si se conecta en Media Tensión, se precisará adicionalmente un Centro
de Transformación y protecciones en Media Tensión. Al estar compensada económicamente
la inyección en red de la energía eléctrica producida por un sistema
fotovoltaico, un elemento clave de una instalación conectada a red será el
inversor, que deberá funcionar con seguridad y eficiencia. El contador será el dispositivo
encargado de medir la energía eléctrica vertida a red para su posterior retribución
económica.
Los elementos
generales que componen un sistema fotovoltaico aislado de red son los módulos
fotovoltaicos, el regulador de carga, la batería y el inversor. Los sistemas de
acumulación o baterías son necesarios para almacenar la energía eléctrica
producida que no se utiliza inmediatamente o cubrir la demanda energética en
ausencia de producción. El regulador de carga es el elemento que controla el
estado de la batería ante posibles problemas de sobrecargas excesivas o
descargas. El inversor o convertidor de corriente continua a alterna trasforma
la corriente continua a una corriente alterna adecuada para el consumo.
En zonas rurales o
donde la red eléctrica no llega, la energía solar puede ser una alternativa
para el autoconsumo. Hacer llegar el tendido eléctrico puede resultar inviable.
En muchas ocasiones la energía solar es la única alternativa energética posible.
El proyecto técnico para una instalación solar fotovoltaica aislada de red precisa
unos cálculos previos para cubrir el consumo previsto. Otro aspecto a tener en
cuenta es la regularidad del consumo.
Por otra parte, la
electrificación rural en los países en vías de desarrollo será muy importante
en el siglo XXI silos países industrializados dedican suficientes fondos al
desarrollo. La situación de esas aplicaciones está por definir, pero estará constituida
por minicentrales locales aisladas que proporcionarán corriente AC y DC. Es de
esperar que se defina una normativa estandarizada para estas propuestas, así
como las hipotéticas fuentes de financiación para las mismas.
En la figura se
presenta la configuración típica de una instalación aislada de red:
OBJETIVOS
ESPECIFICOS
-
Conocimientos Generales con respecto energías
renovables
-
Vialidad en las energías solares
-
Tipo de aprovechamiento que genera
-
Impacto ambiental
-
Condiciones de uso
-
Marco teórico de su práctica en una maqueta a
escala
-
Proporcionar medios que den a conocer el
producto de la finalidad de este ensayo.
OBJETIVO
PRINCIPAL
·
Proporcionar una medida de comunicación
RESULTADOS
ESPERADOS
Se espera que con la realización de este ensaño se obtengas
los siguientes resultados:
1.
Mediante una base de Información confiable,
conseguir canales de información con validez argumental, que ayude a la adquisición
de información.
2.
Incentivar la utilización de dichos productos.
3.
Provocar una revolución en la mentalidad
referente al uso de las Energías Renovables.
4.
Impulsar la producción de paneles solares y su
respectiva instalación.
5.
Crear canales de comunicación públicos con información
válida para todo lector.
PRODUCTOS A
UTLIZAR
Como es de conocimiento general, en el mundo existen
distintos tipos de energías, si las clasificamos, podemos hacerlo en dos
principales grupos, aquellas renovables y aquellas que no son renovables, ahora
bien, a su vez las podemos clasificar por su constante de contaminación.
Las principales energías que usamos en nuestro día a día, ya
sea directa o indirecta, son las energías no renovables con alto índice de
contaminación atmosférica, ejemplo de ello, contamos con la quema de combustibles
fósiles, como es el petróleo, carbón o el gas natural.
Cada uno de ellos potencialmente contaminantes, y aunque
existen varios tipos de alternativas, no son muy comunes sus usos prácticos. A
pesar de todo ello, las energías no renovables son un tipo de energía fácil de
usar en la práctica, y es por ello que se les considera y prioriza su vialidad
en todo el mundo. Pensando en ello, aquí te hablaremos y proporcionaremos
información con respecto a todos estos puntos, cuales son sus ventajas y
desventajas, así como que es mejor y ofrece favorables resultados con su
practica a largo plazo, tanto para el individuo como para el mismo plante en
que habitamos.
Para todo ello, es necesario contar con distintos productos
y herramientas que nos proporcionen lo necesario para realizar dicha síntesis de
conocimientos, estos son los siguientes:
·
Fuentes de información confiable, con contenido
argumentado.
·
Medios de comunicación para promover este
conocimiento.
·
Medios de comunicación para promover los
resultados de este ensayo.
·
Materiales para la realización de la maqueta en
cuestión.
ACTIVIDADES,
TAREAS Y METODOLOGÍA
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ACTIVIDADES Y TAREAS |
METODOLOGÍA |
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Definir objetivos, metodología y alcances. |
CASCADA “Waterfall” Es el Marco Tradicional, el cual consiste en acordar
inicialmente el objetivo del proyecto y planificar este de forma completa. Esta
técnica consiste en dividir el proyecto en diferentes procesos que se
ejecutan de forma secuencial, hasta conseguir los objetivos marcados en cada
fase o de todo el proyecto. |
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Preparar diversos documentos y medios de
recolección de información 1.
Elaborar instrumento 2.
Verificar 3.
Realizar maqueta 4.
Buscar un medio de comunicación 5.
Comunicar el producto obtenido |
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Elaborar documento de avance sobre resultados de
los medios de comunicación |
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Recopilación de dicha información en una síntesis |
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Presentar documento final sobre los resultados de
la divulgación de el producto de este ensayo |
CALENDARIO
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ACTIVIDAD A REALIZAR |
LAPSO DE EJECUCIÓN EN MESES |
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JULIO |
AGOSTO |
SEPTIEMBRE |
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3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
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Definir
objetivos, metodología y alcances |
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Preparar
documentos de recolección de información |
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1.-
Elaborar maqueta |
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2.-
Verificar |
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3.-
Crear blog para medio de divulgación |
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4.-
Realizar video como medio de divulgación |
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Divulgación
de este proyecto |
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DIVULGACIÓN Y PUBLICIDAD DEL
PROYECTO
Para la divulgación de este proyecto y su respectivo
producto final, se utilizaron las siguientes herramientas:
BLOG:
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