Resumen: Energía solar fotovoltaica




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títuloResumen: Energía solar fotovoltaica
fecha de publicación25.10.2015
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Energías por todos lados…

Felicitas Aguiar, Agustina Nardelli y María Cruz Mercado
A partir de la guía de trabajo que indicó el profesor, el grupo ha investigado acerca de las diferentes fuentes de energía utilizadas para producir energía eléctrica. Posteriormente, y habiendo entregado el informe para una corrección que realizará el profesor, se armará un archivo conjunto al que los grupos puedan acceder para abastecerse de información acerca de la energía que seleccionaron. Entre las energías investigadas, hemos confeccionado el siguiente resumen:
Energía solar fotovoltaica

 Es la energía obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol. La energía solar fotovoltaica sirve para la generación de energía eléctrica. Para ello se aprovecha la radiación solar que alcanza la Tierra por medio de captadores que mediante diferentes tecnologías (células fotovoltaicas, helióstatos, colectores térmicos) pueden transformarla en energía eléctrica o térmica. Es una de las llamadas energías renovables o energías limpias.

Un ejemplo importante de un objeto que recibe energía solar es el panel o colector solar:

Los colectores solares térmicos son dispositivos capaces de captar la radiación solar y transmitírsela a un fluido, para su posterior aprovechamiento. Puede haber paneles de poca concentración (no superan los 70º C aproximadamente) y con concentración (capaces de elevar la temperatura de fluido a más de 70º C).

Los fotones provenientes de la radiación solar circulan a través de un material produciendo electricidad.

Es importante destacar que la energía solar fotovoltaica es un tipo de energía no contaminante, que proviene de una fuente inagotable, además de que su uso se hace mediante un sistema de aprovechamiento idóneo para zonas donde el tendido eléctrico no llega.

Para recolectar energía solar a gran escala se requieren grandes extensiones de terreno en lugares donde hay mayor radiación (Zonas desérticas).

Transformación de energía = Radiante-eléctrica
Energía Eólica

La energía eólica es la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transmutada en otras formas útiles para las actividades humanas. Esta energía es utilizada para obtener electricidad y estudios afirman que podría suplantar hasta un 10 por ciento de la electricidad que hoy se produce a base de combustibles líquidos.

La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de combustibles fósiles.

Para poder utilizar la energía eólica es importante conocer como primer paso ciertas características de los vientos o corrientes de aire, tales como las variaciones diurnas y nocturnas y la velocidad máxima del viento (Es necesario que éste alcance una velocidad mínima entre los 10 km/h y los 14,4 km/h, sin superar los 90 km/h)

El segundo paso incluye el uso de aeromotores capaces de transformar la energía eólica en energía mecánica de rotación utilizable para la producción de energía eléctrica. Este proceso incluye un sistema de conversión que comprende un generador eléctrico con sus sistemas de control y de conexión a la red llamado aerogenerador. En los aerogeneradores la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un alternador, que produce energía eléctrica.

Transformación de energía = Cinética-mecánica-eléctrica. (La energía cinética del viento mueve la turbina, generando energía mecánica, que unido a un eje (generador) transforma esta energía en eléctrica).

Energía nuclear

Es la energía que se obtiene al manipular la estructura interna de los átomos. Se puede obtener mediante la división del núcleo (fisión nuclear) o la unión de dos átomos (fusión nuclear).

Generalmente, esta energía (que se obtiene en forma de calor) se aprovecha para generar energía eléctrica en las centrales nucleares, aunque se puede utilizar en muchas otras aplicaciones.

Durante estos dos procesos se usa como combustible el uranio, compuesto que experimenta una reacción nuclear para producir calor y energía térmica. Esta última, en forma de vapor, mueve las aspas de una turbina generando energía mecánica, la cual desembocará posteriormente en un generador produciendo entonces lo que conocemos como energía eléctrica.
La principal característica de este tipo de energía es la alta calidad que puede producirse por unidad de masa de material utilizado en comparación con cualquier otro tipo de energía conocida por el ser humano. Sin embargo, sorprende la poca eficiencia del proceso, ya que se desaprovecha entre un 86 y 92% de la energía que se libera. La energía nuclear evita emisiones de elementos contaminantes que se generan en el uso de combustibles fósiles, produce muchísima más energía que la generada por el uso de estos últimos. Cabe destacar sin embargo que en la producción y aprovechamiento de este tipo de energía existe un alto riesgo de contaminación en caso de accidente o sabotaje, se producen residuos radiactivos que son difíciles de almacenar y son activos durante mucho tiempo, las instalaciones son costosas y existe la posibilidad de utilizar esta energía con fines no pacíficos.

Transformación de energía = Térmica-mecánica-eléctrica
Generación de electricidad y calor a partir de hidrocarburos

La obtención de energía a partir de los mismos es la principal fuente de abastecimiento a escala mundial. Sin embargo, es muy criticada debido a los desechos que su uso genera: CO2 (Dióxido de carbono) que contribuye con el efecto invernadero y por lo tanto es responsable de una gran parte de la contaminación del medio ambiente.

La energía química de la quema de combustibles se transforma en térmica al calentar agua en una caldera. El vapor resultante mueve una turbina, generando energía mecánica que, conectada a un generador, se transformará posteriormente en eléctrica para su uso y/o acumulación.
Transformación de energía = Química-Térmica-Cinética-Mecánica-Eléctrica

Mareomotriz e undomotriz.

Mareomotriz; Se obtiene aprovechando las mareas, mediante su empalme a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más segura y aprovechable. Es un tipo de energía renovable, no contamina la materia prima, pero su alto costo económico, dificulta su difusión por lo tanto la consideramos, una energía alternativa.

Transformación de energía = Cinética- mecánica- eléctrica
Undomotriz: Generada por el movimiento de las olas. Es menos conocida y extendida que otros tipos de energía marina, como la mareomotriz. Consta de una turbina anclada al fondo y con una boya unida a él con un cable. El movimiento de la boya se utiliza para mover un generador, que transforma la energía mecánica (Movimiento de la boya) en eléctrica.

Transformación de energía = Cinética – Mecánica - Eléctrica


Energía Hidráulica

Es aquella energía que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial saltos y corrientes de agua. Es un tipo de energía renovable y limpia cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla.

El problema incide en que el aprovechamiento de esta energía se hace mediante la construcción de centrales hidroeléctricas, asunto que plantea el problema de transformar en lagos grandes regiones que podrían dedicarse a la agricultura u a otros fines. Los diques y embalses de ríos alteran el paisaje de la región: algunas veces las personas vinculadas con el lugar se resisten a su construcción. Las centrales hidroeléctricas tienen altos costos y muy largos períodos de construcción, lo que requiere una importante y muy anticipada planificación previa a su instalación. Sin embargo, aproximadamente el 50% de la potencia eléctrica instalada en nuestro país es hidroeléctrica.

A pesar de ser una fuente de energía limpia, puede traer problemas ecológicos en los ecosistemas acuáticos por interrupción del curso del río y generación de microclimas. Así como inundaciones de zonas urbanas y terrenos fértiles. El agua es la principal fuente de energía renovable de la que dispone la Argentina. Es por esta razón que nuestro país cuenta con más de 70 centrales hidroeléctricas, que pueden ser observadas en el mapa de Argentina (VER LINK: http://www.kalipedia.com/geografiaargentina/tema/centraleshidroelectricas.html?x=20080607klpgeogar_34.Kes&ap=0)

Por último, es importante destacar que hay dos tipos de centrales hidroeléctricas:


  • Centrales de pasada.  utilizan el agua mientras ésta fluye por el cauce del río. Generalmente se construye una presa (estructura que sirve de barrera que impide el curso del agua) con el objeto de mantener un desnivel constante en el caudal del río. Como el caudal de agua varía a lo largo del año, las centrales producen su máxima potencia cuando las lluvias son abundantes.

  • Centrales de agua embalsada. El caudal de agua de los ríos afluentes es retenida en un embalse o lago artificial a través de la construcción de una presa, lo que permite la regulación del caudal. El agua retenida es conducida mediante conductos especiales que la dirigen hacia las turbinas que producen la energía eléctrica.


Transformación de energía = Cinética-mecánica-eléctrica

http://ar.kalipedia.com/kalipediamedia/ingenieria/media/200708/22/tecnologia/20070822klpingtcn_48.ees.sco.png

FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL: El agua de un embalse cae y empuja unas turbinas acopladas a un generador, conectado a un transformador donde se modifican las características de la corriente eléctrica para distribuirla por los tendidos eléctricos.

Generación de energía a partir del Hidrógeno
El hidrógeno puede ser utilizado como combustible debido a sus propiedades:

- Reservas prácticamente ilimitadas.

- Facilidad de combustión completa.

- Bajo nivel de contaminantes atmosféricos. En estos momentos, con especial atención a la ausencia de CO2 entre los productos de combustión.

Este tema es muy discutido actualmente en relación al uso de combustibles para el transporte.

Para usar el hidrógeno como combustible, es necesario obtenerlo primero mediante una electrólisis del agua, es decir, la separación de sus componentes (Hidrógeno y oxígeno).Luego, puede ser aplicado en un vehículo: En la combustión, el hidrógeno se quema en un motor de explosión, y se acumula en una pila de combustible que mueven motores eléctricos - de esta manera, la pila de combustible funciona como una especie de batería.

Hablaríamos entonces de una energía renovable. El agua es un recurso renovable, y es el recurso utilizado para la obtención de hidrógeno y posteriormente, de electricidad. Sin embargo, el hidrógeno no es un combustible primario y se incurre en un gasto para su obtención (Electrólisis y licuefacción) y almacenamiento.

Transformación de energía= Química – Eléctrica –Térmica (Se degrada en forma de vapor)
Bio-energía o energía de la Biomasa

Es un tipo de energía renovable, limpia y ecológica procedente del aprovechamiento de la materia orgánica e industrial formada en algún proceso biológico o mecánico, generalmente de las sustancias que constituyen los seres vivos (plantas, ser humano, animales, entre otros) y sus residuos. El aprovechamiento de la energía de la biomasa se hace directamente (Por combustión), o por transformación en otras sustancias que pueden ser aprovechadas más tarde como combustibles o alimentos. En general lo que se pretende es gasificar la biomasa de forma que se pueda obtener un gas utilizable como combustible.

La utilización de la biomasa con fines energéticos tiene las siguientes ventajas medioambientales:

  • Disminución de las emisiones de CO2.

  • No emite contaminantes sulfurados o nitrogenados, ni apenas partículas sólidas (Los elementos degradados son parte de un ciclo natural)

  • Disminuye la dependencia externa del abastecimiento de combustibles.


Transformación de energía = Química – Térmica - Eléctrica
Energía solar térmica

Este tipo de energía sirve para la producción de agua caliente para diversos usos, tales como agua caliente sanitaria, apoyo al sistema de calefacción, calentamiento de piscinas, procesos industriales con calentamiento de agua u otros fluidos, así como para la producción de frío para la climatización en combinación con máquina de absorción. Puede obtenerse además electricidad a partir de ésta energía, teniendo en cuenta las siguientes ventajas:

  • No usa combustibles, eliminando la incomodidad de tener que aprovisionarse y el peligro de su almacenamiento.

  • La electricidad que se obtiene es en forma de corriente continua y generalmente a bajo voltaje, con lo que se evita el riesgo de accidentes, tan peligrosos en las líneas actuales.

  • La energía solar se produce en el mismo lugar donde se consume: no necesita transformadores, ni canalizaciones subterráneas, ni redes de distribución a través de las calles.

  • Impacto ambiental nulo: la energía solar no produce desechos, ni residuos, basuras, humos, polvos, vapores, ruidos, olores, etc. Al ser la única energía natural, origen de todas las demás, no contamina la naturaleza, ni descompone el paisaje con torres, postes y líneas eléctricas.


Alguna de la bibliografía consultada:
http://www.gstriatum.com/energiasolar/articulosenergia/11_Colectores_solares.html

www.wikipedia.com/panelsolar

http://es.wikipedia.org/wiki/Panel_fotovoltaico#Principios_te.C3.B3ricos_de_funcionamiento._Explicaci.C3.B3n_simplificada

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