lunes, 25 de febrero de 2008



























Panel solar.
La energía solar es la energía obtenida directamente del Sol. La radiación solar incidente en la Tierra puede aprovecharse, por su capacidad para calentar, o, directamente, a través del aprovechamiento de la radiación en dispositivos ópticos o de otro tipo. Es un tipo de energía renovable y limpia, lo que se conoce como energía verde.
La potencia de la radiación varía según el momento del día, las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. Se puede asumir que en buenas condiciones de irradiación el valor es superior a los 1000 W/ en la superficie terrestre. A esta potencia se le conoce como irradiancia.
La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, o en la suma de ambas. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes, y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas las direcciones.
La irradiancia directa normal (o perpendicular a los rayos solares), fuera de la atmósfera recibe el nombre de constante solar y tiene un valor medio de 1354 W/ (que corresponde a un valor máximo en el perihelio de 1395 W/ y un valor mínimo en el afelio de 1308 W/.)


Rendimiento
Cada sistema tiene diferentes rendimientos. Los típicos de una célula fotovoltaica (aislada) de silicio policristalino oscilan alrededor del 10%. Para células de silicio monocristalino, los valores oscilan en el 15%. Los más altos se consiguen con los colectores solares térmicos a baja temperatura (que puede alcanzar el 70% de transferencia de energía solar a térmica).
También la energía solar termoeléctrica de baja temperatura, con el sistema de nuevo desarrollo, ronda el 50% en sus primeras versiones. Tiene la ventaja que puede funcionar 24 horas al día a base de agua caliente almacenada durante las horas de sol.
A continuación, el sistema de discos Stirling (30-40%). Como ventaja añadida, el calor residual puede ser reaprovechado por cogeneración.
Los paneles solares fotovoltaicos tienen un rendimiento bastante bajo (en torno a un 18 %) y no producen calor que se pueda reaprovechar. Sin embargo, son muy apropiados para instalaciones sencillas en azoteas y de autoabastecimiento, aunque su precio es muy alto.
También se estudia obtener energía de la fotosíntesis de algas y plantas, con un rendimiento del 3%.
Según el 21º Estudio del World Energy Council, para el año 2100 el 70% de la energía consumida será de origen solar.
Tecnología y usos de la energía solar
Clasificación por tecnologías y su correspondiente uso más general:
Energía solar pasiva: Aprovecha el calor del sol sin necesidad de mecanismos o sistemas mecánicos.
Energía solar térmica: Para producir agua caliente de baja temperatura para uso sanitario y calefacción.
Energía solar fotovoltaica: Para producir electricidad mediante placas de semiconductores que se excitan con la radiación solar.


Energía solar termoeléctrica: Para producir electricidad con un ciclo termodinámico convencional a partir de un fluido calentado a alta temperatura (aceite térmico)
Energía solar híbrida: Combina la energía solar con la combustión de biomasa, combustibles fósiles, Energía eólica o cualquier otra energía alternativa.
Energía eólico solar: Funciona con el aire calentado por el sol, que sube por una chimenea donde están los generadores.


La instalación de centrales de energía solar en la zonas marcadas en el mapa podría proveer algo más que la energía actualmente consumida en el mundo (asumiendo una eficiencia de conversión energética del 8%), incluyendo la proveniente de calor, energía eléctrica, combustibles fósiles, etcétera. Los colores indican la radiación solar promedio entre 1991 y 1993 (tres años, calculada sobre la base de 24 horas por día y considerando la nubosidad observada mediante satélites).
Otros usos de la energía solar y ejemplos más prácticos de sus aplicaciones:
Huerta solar
Central térmica solar, como:
la que está en funcionamiento desde el año 2007 en Sanlúcar la Mayor (Sevilla), de 11 MWh de potencia que entregará un total de 24 GWh al año
y la de Llanos de Calahorra, cerca de Guadix, de 50 MWh de potencia. En proyecto Andasol I y II.

Potabilización de agua
Cocina solar
Destilación
Evaporación
Fotosíntesis
Secado
Arquitectura sostenible
Acondicionamiento y ahorro de energía en edificaciones
Calentamiento de agua
Calefacción doméstica
Iluminación
Refrigeración
Aire acondicionado
Energía para pequeños electrodomésticos

2. Elementos de una instalación solar fotovoltaica.


Los paneles fotovoltaicos no nos proporcionarán los valo­res de tensión adecuados para la realización de una instalación en una vivienda en la que se tienen consumidores eléctricos que por lo general funcionan a una tensión de 220V de c.a. Para que se puedan adaptar las características de los electrodomésticos y en general otros aparatos que van a ser alimentados por medio de un sistema fotovoltaico, será necesario estudiar la composición de una instalación de este tipo.

Los componentes de una de estas instalaciones constan por lo general de cuatro partes o elementos que son los siguientes:

· Paneles solares o generador
· Acumuladores
· Reguladores
· Convertidor

Módulo fotovoltaico o panel solar

A la unión de varias células solares se la denomina módulo foto-voltaico o panel solar. Se deben unir varias células para así obtener una tensión adecuada, pues una sola célula puede lle­gar a producir por lo general una tensión de solo medio voltio.

El proceso de unión se realiza automáticamente, y se trata de conectarlas uniendo el dorso de una célula con el frontal de la adyacente y así sucesivamente.

La estructura del panel será de tipo sandwich, con una capa de cristal, otra de acetato de vinilo, las células, otra capa de substrato orgánico y por último otra serie de capas de vidrios. Se le realiza posteriormente a dicho sandwich un cierre al vacío, para lo que se utilizan hornos que dejan el conjunto estanco.

Para los paneles solares de uniones de silicio y con cone­xiones de células en serie, los valores de tensión por número de células rondan las cifras siguientes, aunque la mejora en la fabricación de hoy en día puede que en poco tiempo estos valores se queden obsoletos.

VOLTAJES
NÚMERO DE CÉLULAS
12
36
24
72
48
144


Dependiendo de las necesidades de la futura instalación, del consumo de la misma, necesitaremos un número de pane­les, de un tipo determinado y con unas características eléctri­cas comerciales. Para que todo esto sea llevado a la práctica con un correcto funcionamiento final, debemos saber que entre las opciones en paneles solares que nos dan los fabri­cantes, el diseñador instalador del circuito podrá jugar con los valores comerciales y el conexionado adecuado para obtener los valores de tensión y corriente necesarios.

Las posibles conexiones entre paneles solares son infinitas pero siempre jugando con los tipos de conexiones conocidos de siempre: serie, paralelo o mixto.

Para comprender un poco mejor este apartado, introducire­mos un pequeño ejemplo.


Supongamos que se necesita para una determinada instala­ción ya definida, una tensión de salida de los paneles solares de 24 V y una corriente de salida de 5 A. Para construir el grupo de paneles se utilizarán módulos fotovoltaicos de 12V y 2 A. La conexión final será la de la figura 1.

La instalación física de los paneles solares debe ser la lógi­ca para el sol, es decir con orientación sur (si estamos en el hemisferio norte) y con una inclinación que puede coincidir con la latitud del lugar o ciudad donde se deseen instalar.











Acumulador

Como no siempre vamos a consumir directamente la energía proveniente de los paneles solares, pues necesitare­mos realizar consumos en horas de poca radiación solar, como por la noche, debemos tener un sistema de acumulación de energía; estos equipos de acumulación son las baterías.

Las baterías están compuestas esencialmente por uniones de dos compuestos (generalmente de plomo-ácido). Están construidos en módulos denominados vasos, en los cuales tendremos los dos electrodos, el positivo y el negativo.

Cada uno de estos vasos puede llegar a dar 2 V, lo que quie­re decir que para obtener 12 V se debería componer de 6 vasos en conexión serie (figura 2).

La cantidad de energía que puede almacenar una batería depende de su capacidad que se mide en A/h, amperios/hora (­una batería de 100 A/h puede suministrar 1 A durante 100 horas- si da un rendimiento del 100%- o 2ª durante 50 horas, o 5ª durante 20 horas, etc).





















Cada vaso de la batería o acumulador (figura 3), está compuesto por una serie de láminas o electrodos de plomo. El ánodo se formará por láminas de bióxido de plomo y el cátodo estará formado por plomo, todo separado por una solución de ácido sulfúrico al 20 %, denominada electrolito.
































































































































































En la carga, la batería recibe una tensión del generador (en este caso los paneles solares), y fuerza el paso de una corriente por el interior de la batería. Como consecuencia, el sulfato de plomo se recombina con el agua, liberando el plomo y el óxido de plomo y devolviendo al electrolito el ácido sulfúrico original.

En la descarga, las reacciones químicas suministran electrones al polo negativo y los consume en el positivo, para así mantener la d.d.p. en sus extremos. (Figura 4).

Es ahora cuando el plomo y el óxido de plomo son ataca­dos por el ácido sulfúrico, obteniendo sulfato de plomo y agua. Cuando las cantidades de ácido sulfúrico son tan bajas y la de sulfato tan alta que llega a cubrir los electrodos, es cuando se dice que la batería está descargada.

Los fabricantes de baterías nos proporcionan entre otros datos el del porcentaje de vida útil de sus productos.

Se debe tener presente que para que la vida útil de uno de estos acumuladores sea la más larga posible se ha de tener en cuenta el modo de trabajo de las mismas. Como dato de interés se puede decir que las descargas sucesivas en un porcentaje del 70 u 80% de su capacidad son más beneficiosas para la batería que si dicha descarga fuese de sólo un 25 o 40%.

Otra característica que hay que tener en consideración para el perfecto mantenimiento de las baterías es la autodescarga de las mismas y que los fabricantes expresan como autodes­carga mensual.

Una última precaución que debemos considerar es el punto de congelación del electrolito. Las baterías suelen estar fabri­cadas para trabajar a temperaturas entre 0 y 300º C. Si los luga­res de trabajo son muy fríos la capacidad de la batería se redu­ce y por eso se debe adecuar los recintos de los acumuladores para estar dentro de los márgenes de tempera­tura permitidos por el fabricante y así evitar ese punto de congelación del electrolito.

Tanto por este motivo como por otros, como es la carestía de estos elementos, se debe calcular el número de acumula­dores que hay que colocar en una instalación, o sea, la capacidad que precisaremos dependiendo de consumos y horas de baja radiación principalmente.

Las características de las baterías y su trabajo también dependerán del tipo de material del que estén fabricadas, como ejemplo vemos las características básicas de los dos tipos de acumuladores más empleados.
TIPO
AUTODESCARGA
EFICACIA
DESCARGA TOLERABLE
PLOMO-CALCIO
1 a 3 %
90 %
25 %
NIQUEL-CADMIO
1 a 2 %
80 %
90 %
Regulador de carga

Este elemento tiene básicamente tres funciones:

-Evita sobrecargas a la batería que puedan producir daños.
-Impide la descarga de la batería en los periodos de luz solar
Suficiente.
-Asegura el funcionamiento del sistema en el punto de máxima
eficacia.

Este dispositivo (figura 5) mantiene constante la tensión de alimenta­ción del circuito y la de carga de baterías, asegurando de ese modo el correcto funcionamiento de la instalación. Para esto utiliza circuitos electrónicos, (comparadores y regulado­res electrónicos de tensión) que controlan el paso de la corrien­te eléctrica a la instalación general.

Existen dos tipos de reguladores: el paralelo o shunt, y los serie. Los más utilizados son los shunt, reservándose los serie para las instalaciones mayores.

El conexionado más usual del regulador es el representado en la figura 6.

















Convertidor

Son dispositivos capaces de alterar la tensión y características de la intensidad que reciben, convirtiéndola a la adecuada para los usos que necesiten. Existen diferentes clases de convertidores, cc/cc, ca/cc, ac/ac, cc/ca.

El utilizado en las instalaciones de energía foto-voltaica debe ser aquel que convierta la corriente continua proveniente de las placas solares en energía aceptada por los equipos consumidores finales. En el caso de una vivienda sería corriente alterna a la tensión precisa, 220 V (cc/ca). Convierten la tensión de 24 V cc en 220 V ca.





















































































Tienen una gran ventaja frente a las instalaciones de ten­sión alterna comerciales, y es que la tensión de salida es esta­ble, beneficiando así el consumo de corriente.

Están construidos a base de circuitos electrónicos los cua­les se alimentan con tensión continua y generan una oscila­ción en la tensión a un valor dc tensión y frecuencia según el deseo del fabricante. En nuestro caso de 220 V y 50 Hz, así como en la forma de onda de la señal generada, senoidal, cua­drada. etc.

En los equipos de hoy en día viene incluido en el propio regulador el denominado diodo de bloqueo.

Este dispositivo es el que evita que en ausencia de radiación solar la energía acumulada en las baterías regrese a ser consumida por los paneles solares. En definitiva se trata de un grupo de diodos semiconductores polarizados.





Como nota importante a tener en cuenta al realizar la ins­talación, el mantenimiento o reparaciones en uno de estos equipos, diremos que lo primero en conectar y lo último en desconectar, sean las baterías, de este modo evitaremos graves daños en el resto del equipo o consumidores.

Otras cuestiones que hay que considerar son la comproba­ción de las polarizaciones tanto de los paneles como de baterías, regulador, etc., así como comprobar la correcta ven­tilación de los locales donde irán situados los acumuladores o baterías para evitar posibles explosiones debidas a los gases que emiten.


3. Aplicaciones de la energía solar fotovoltaica.

http://www.soliclima.com/fotovoltaica.html

http://www.raelec.es/espanol/acs_c.htm

http://www.enbuenasmanos.com/articulos/muestra.asp?art=1558

http://es.wikipedia.org/wiki/Energía_solar_fotovoltaica


4. Cálculo de instalaciones de energía solar fotovoltaica.

http://www.cte-solar.es/aplicaciones.php

http://es.wikibooks.org/wiki/Manual_completo_sobre_instalaciones_electrotecnicas/Instalaciones_de_energia_solar_fotovoltaica_1



1. Videos y paginas de interés

http://www.energia.inf.cu/iee-mep/renovabl.htm

http://www.conae.gob.mx/wb/CONAE/CONA_24_energias_renovables

http://www.rebelion.org/noticia.php?id=38822

http://www.educa.madrid.org/web/ies.rayuela.mostoles/documentos/departamentos/ProgFq03EsoEN.pdf

http://es.youtube.com/watch?v=j9S5eHtj7HI&feature=related

http://www.energias-renovables.com/paginas/SeccionesEnlace.asp?ID=16&Nombre=Biocarburantes

http://www.dw-world.de/dw/article/0,2144,1953712,00.html

http://renovables.iespana.es/
http://www.tu.tv/videos/documental-energia-geotermica

http://www.tu.tv/videos/energias-renovables-biomas

http://articulo.mercadolibre.com.co/MCO-4970207-60-cursos-energia-renovable-solar-eolicavideosoft-instalar-_JM

http://videos.diariovasco.com/informaciondecontenido.php?con=423

http://www.ecovideos.info/ecovideos/index.php?index=10

http://lasrenovables.blogspot.com/2007/04/vdeo-sobre-clulas-fotovoltaicas.html

http://fuentesrenovables.blogspot.com/search/label/Videos

http://saecsaenergiasolar.com/renovables/

http://www.masoportunidades.clarin.com/aviso/2849963-pack-60-cursos-energia-solar-eolica-renovables-video

http://www.peruenvideos.com/congreso-debatio-la-promocion-de-generacion-de-energia-renovable/

http://lasfuentesdeenergia.blogspot.com/

http://www.europapress.es/00204/20080204155855/energias-renovables-emplean-188000-trabajadores-espana-82-son-indefinidos.html

http://www.telefonica.net/web2/joseanmarvaz/Contenidos%20RENO/Practica.html MUY INTERESANTE

http://lasrenovables.blogspot.com/

http://blog.yaaqui.com/energia-renovable-a-partir-de-desechos-humanos_articulo_82_12665.html

http://www.gstriatum.com/energiasolar/videos/05_avion_energiasolar.html


http://www.iberdrolarenovables.es/wcren/corporativa/iberdrola?IDPAG=ESRENTELEVISION&codCache=119830536007768