¿Cuál es el origen de la energía solar?



ORIGEN DE LA ENERGÍA SOLAR







El origen de la energía que el sol produce e irradia está en las reacciones nucleares que ininterrumpidamente se realizan en el interior। En ellas los átomos de hidrógeno, que es el elemento más abundante en el sol, se combinan entre sí para formar átomos de helio y, al mismo tiempo, una pequeña parte de la masa de dichos átomos se convierte en energía, de acuerdo con la famosa fórmula de Einstein: E=mc2, la cual fluye desde el interior hasta la superficie y de allí es irradiada hacia el espacio en todas las direcciones।La intensidad de la energía radiante del sol en el exterior de la atmósfera terrestre es de 1353 W/m2 como promedio anual। Entonces, la potencia solar sería de 1353 W/m2 x 510000000 Km2 = 69 x 1016 W। Pero en realidad, cuando esta energía atraviesa la atmósfera, se reduce a un cuarto de su valor। Esa potencia abastecería al consumo de una población mundial veinte veces más grande que la del año 2000। Sin embargo, el cálculo tiene limitaciones técnicas y económicas. Para la recolección de la energía solar en gran escala se requieren grandes áreas. Además los mejores lugares de radiación solar en el mundo son los más remotos y desérticos. Otra limitación es la intermitencia de la radiación solar, variable durante el día y los distintos meses del año, siendo nula por la noche.


CONVERSIÓN TÉRMICA


La transformación de energía térmica se hace por medio de colectores solares। El principio fundamental de funcionamiento de un colector solar se basa en el aprovechamiento de la propiedad que posee una superficie revestida de negro o de una sustancia de material selectivo, que absorbe la radiación solar en un 90% y la emite en menos de un 10%.


LosColectores an en los siguientes tipos:


a. colector solar plano

b. colector solar al vacío


c. colector solar concentrador parabólico


d. heliostatos


e. piletas solares


COLECTOR SOLAR PLANO


El colector solar plano está formado por una superficie metálica plana que lleva adherida una serie de tuberías de cobre, estando todo el conjunto revestido de pintura negra absorbente selectiva. Por las tuberías circula el agua a ser calentada por la radiación solar. Para evitar las pérdidas de calor, se coloca una o dos cubiertas de vidrio entre la superficie de absorción y el medio ambiente. El conjunto lleva en su parte posterior una capa de material aislante térmico.La transformación de la energía solar en energía térmica se efectúa en la misma superficie que recibe la radiación.


COLECTOR AL VACÍO
Se trata de un colector plano al que se le hace vacío entre las placas. En ellos las pérdidas se pueden reducir casi a cero, con lo cual se consigue un colector ideal.Pero conseguir vacío entre las placas, es muy difícil técnicamente. Lograron desarrollarse dos tipos de colectores al vacío, producidos por Owens-Illinois y Corning.El inconveniente de este tipo de colectores es su costo elevado y su mantenimiento difícil, por lo cual no tienen mucha aceptación en el mercado.



COLECTOR CONCENTRADOR PARABÓLICO


El principio de los colectores concentradores es concentrar mediante procedimientos ópticos la energía que irradia el sol antes de su transformación en calor. Así, una radiación solar que entra a un colector concentrador a través de una superficie determinada es reflejada, refractada o absorbida por una superficie menor, para luego ser transformada en energía térmica.La ventaja importante de este tipo de colector es ante todo la reducción de las pérdidas térmicas en el receptor, pues al ser éste de menor superficie habrá menos área para la radiación del calor y por lo tanto el líquido que circula por el receptor puede calentarse a mayores temperaturas con un rendimiento razonable y a un costo menor.Existen diferentes tipos de colectores concentradores:a- - Concentradores deenfoque: tienen un mecanismo de seguimiento para el sol.b- - Concentradores fijos o semifijos: no necesitan del mecanismo para seguir al sol, se modifica su posición algunasveces por año.
Se define así a un espejo plano o ligeramente parabólico de gran superficie, formado por varios espejos, colocados sobre una estructura metálica definida que le permite un movimiento universal, para posibilitar el seguimiento solar.Se emplean para formar sistemas grandes, y la radiación solar recibida en cada uno de ellos es reflejada a una torre central receptora.HELIOSTATO Se define así a un espejo plano o ligeramente parabólico de gran superficie, formado por varios espejos, colocados sobre una estructura metálica definida que le permite un movimiento universal, para posibilitar el seguimiento solar.Se emplean para formar sistemas grandes, y la radiación solar recibida en cada uno de ellos es reflejada a una torre central receptora.



PILETA SOLAR


El calor solar que se deposita en la masa de agua de una pileta, se disipa a la atmósfera a medida que las capas más calientes, y por ello menos densas, suben a la superficie.Si se modifica la composición salina del agua en varias capas de densidad variable y creciente desde la superficie al fondo, se impide la aparición de corrientes de convección (movimiento del agua generado por una diferencia de temperaturas que origina diferencias de densidad). Siendo el agua mala conductora del calor, se acumula en las capas inferiores energía térmica en forma de agua caliente, que puede extraerse directamente mediante tuberías, o poniendo un intercambiador de calor adecuado.El fondo está pintado de negro.Estos colectores tienen bajo costo, empleo de materiales no degradables con el medio ambiente y un sistema propio de acumulación de calor, que puede aprovecharse cuando no hay sol. Pero tienen un rendimiento térmico muy bajo y requieren mantenimiento riguroso.


CURVAS DE RENDIMIENTO DE COLECTORES
Otro factor que influye en la decisión de adoptar uno u otro colector es el rendimiento. De acuerdo a la temperatura de la zona y su variación sería más o menos conveniente adoptar uno u otro colector. La ordenada al origen nos da el rendimiento considerando solamente el valor de las pérdidas ópticas, mientras que la pendiente, en el caso del colector plano, y la pendiente de la recta tangente a la curva , en el caso de los colectores Owens - Illinois y Corning nos informa acerca de las pérdidas térmicas. Por lo tanto una pendiente mayor implica mayores pérdidas térmicas y una ordenada al origen menor más pérdidas ópticas.Podemos ver en la gráfica que a medida que aumenta la temperatura el rendimiento cae bruscamente en los colectores planos, por lo que el mismo varía demasiado con los cambios de temperatura, a diferencia de lo que ocurre en los colectores de Owens - Illinois y Corning con los que se puede obtener rendimientos altos a altas temperaturas, aunque su costo es elevado y son de difícil mantenimiento. En comparación con los colectores planos los colectores concentradores tienen menor pendiente lo que se traduce en que a altas temperaturas se pueden obtener rendimientos más altos que en los colectores planos.Rendimiento de piletas solares: del orden del 10%.Rendimiento de células fotovoltaicas: 12% al 15%



CONVERSIÓN ELÉCTRICA: COLECTORES


Los colectores solares concentradores permiten la obtención de energía eléctrica de forma indirecta. Es decir, mediante el vapor se acciona una turbina acoplada en un generador eléctrico, aprovechando así la energía térmica para generar trabajo.


CONVERSIÓN ELÉCTRICA: CÉLULAS FOTOVOLTAICAS


Son dispositivos semiconductores de estado sólido que convierten la luz solar directamente en electricidad. Generalmente se hacen de silicio con trazas de otros elementos.Cuando la luz incide sobre el módulo fotovoltaico, algunos de sus fotones (partículas constitutivas de la luz) liberan electrones en el cristal de silicio que luego de pasar a un circuito externo, emiten su energía en forma de trabajo útil y regresan a la célula solar.


VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE ENERGÍA SOLAR Ventajas - Es energía no contaminante. - Proviene de una fuente de energía inagotable.- Es un sistema de aprovechamiento de energía idóneo para zonas donde el tendido eléctrico no llega (campo, islas), o es dificultoso y costoso su traslado (conviene a mas de 5 Km).- Los sistemas de captación solar son de fácil mantenimiento.- El costo disminuye a medida que la tecnología va avanzando (el costo de los combustibles aumenta con el paso del tiempo porque cada vez hay menos). Desventajas- El nivel de radiación fluctúa de una zona a otra y de una estación del año a otra, en nuestra zona varía un 20% de verano a invierno).- Para recolectar energía solar a gran escala se requieren grandes extensiones de terreno.- Requiere gran inversión inicial.- Se debe complementar este método de convertir energía con otros.- Los lugares donde hay mayor radiación, son lugares desérticos y alejados, (energía que no se aprovechara para desarrollar actividad agrícola o industrial, etc.).

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...

Cálculo eléctrico

Para Realizar cálculos de Voltaje, Intensidad, Resistencia y Potencia Activa, llene solamente Dos Campos, ok
voltaje E ó V voltios V
intensidad I  amperios A
resistencia R  ohms Ω
potencia P  watios W
Facebook Twitter RSS