ENERGIA SOLARENERGIA SOLAR

Presenta:

Edilberto Moreno GuerraElsi Melodi Moreno Guerra

Básicamente, la radiación solar se puede aprovechar de dos maneras, ya sea por medio de calor mediante captadores o colectores térmicos o electricidad a través de los llamados módulos fotovoltaicos

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA

Para la transformación de la energía solar en calor se emplean tres tipos de sistemas de baja, de media y de alta temperatura.

Sistemas de baja temperatura (menor a 90º)

Consiste en la captación de la energía solar por medio de unos paneles solares planos

EFECTO INVERNADERO

Aplicación

Programa Especial de Cambio Climático 2009-2012

Objetivo 2.1.4 Fomentar la utilización de la energía solar para el calentamiento de agua.

Meta M.10 Promover e impulsar la instalación y puesta en

operación de 1.7 millones de metros cuadrados de calentadores solares de agua, en el periodo 2008-2012, que evitarían el consumo de 635 millones de litros de Gas L.P. lo que equivale a 0.95 MtCO2e (2008-2012):

Sistema a media temperatura (90-200º)Se utilizan espejos y lupas, concentradores solares,

para concentrar la radiación solar sobre una superficie mucho menor que la de los paneles planos. La concentración de la radiación solar sobre superficies reducidas produce una mayor temperatura, y en definitiva mayor energía calorífica. La eficacia de los concentradores solares depende de un sistema de orientación que las mueva para seguir la trayectoria solar.

Sistema a altas temperaturas (+200ºC)Se utilizan más espejos y de mayor tamaño para concentrar aún más la radiación. Estos enormes espejos, llamados helióstatos, son orientables para seguir la luz del Sol. Su mayor aprovechamiento, se produce mediante una alta torre con una caldera, hacia donde confluyen los rayos solares.

Disco Stirling

Un sistema de concentrador disco Stirling está compuesto por un concentrador solar de alta reflectividad, por un receptor solar de cavidad, y por un motor Stirling o una microturbina que se acopla a un alternador. El funcionamiento consiste en el calentamiento de un fluido localizado en el receptor hasta una temperatura entorno a los 750º C. Esta energía es utilizada para la generación de energía por el motor o la microturbina. Para óptimo funcionamiento, el sistema debe estar provisto de los mecanismos necesarios para poder realizar un seguimiento de la posición del sol en dos ejes.

Plato parabólicoPlato parabólico

Objetivo 2.1.8 Incrementar la generación de electricidad con fuentes de energía eólica, geotérmica, hidráulica y solar, que sean técnica, económica, ambiental y socialmente viables. Metas M.17 Desarrollar la producción de vapor con energía solar en la central termoeléctrica Agua Prieta II de CFE. 0.41 MtCO2e (2008 – 2012);

Planta híbrida de ciclo combinadoPlanta híbrida de ciclo combinado

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

El fenómeno fotovoltaico fue descubierto en 1893 y las primeras celdas solares estaban construidas de material selenio.

En 1950 las celdas fotovoltaicas se desarrollaron de silicio monocristalino, el cual actualmente se sigue utilizando en la industria fotovoltaica.

Las celdas solares fotovoltaicas son dispositivos que transforman la luz solar en electricidad.

Las celdas FV individuales tienen una producción eléctrica limitada, es por eso que pueden ser utilizadas en equipos o aparatos pequeños como son juguetes, relojes y las calculadoras de bolsillo.

La producción está basada en el fenómeno físico denominado "efecto fotovoltaico", que básicamente consiste en convertir la luz solar en energía eléctrica por medio de unos dispositivos semiconductores denominados celdas fotovoltaicas.

Eficiencia de las Celdas SolaresLa eficiencia de las celdas solares, se define

como la relación entre la potencia eléctrica generada por unidad de área (W/m2) y la irradiación solar incidente (1000 W/m2). Esta relación es adimensional y está dada en forma porcentual como:

Celdas monocristalinas:Son células formadas por silicio

intrinseco. Son bastante caras y difíciles de

conseguir. A pesar de eso, consiguen unos rendimientos muy buenos, los más grandes, superiores al 18%.

Celdas policristalinas:Se construyen básica-mente con

silicio y se mezclan con otros elementos. Son más sencillas de conseguir y consiguen unos rendimientos nada despreciables (15%).

Celdas amorfas:Las más baratas, menos duraderas y

con rendimientos muy bajos de alrededor de un 6% que tienden a cero con el envejecimiento. Son las utilizadas en calculadoras y aparatos por el estilo ya que la energía que proporcionan es muy baja.

Si se desea aumentar la salida de voltaje y amperaje de una fuente FV, las celdas individuales se unen eléctricamente en diferentes formas como son módulos, paneles y arreglos fotovoltaicos

Sistema aislado

La energía es almacenada en baterías y se utiliza para abastecer las cargas durante la noche o en días de baja insolación o cuando el arreglo fotovoltaico es incapaz de satisfacer la demanda por si solo.

Si las cargas a alimentar son de corriente directa, estas pueden hacerse a través del arreglo fotovoltaico o desde la batería.

Cuando las cargas son de corriente alterna, la energía proveniente del arreglo y de las baterías, limitadas por el controlador, es enviada a un inversor de corriente, en donde es convertida a corriente alterna.

Sistema conectado a la red

El sistema se alimenta solo durante el día para generar excedentes de energía, los cuales durante la noche son retribuidos por la compañía de luz.

EN MÉXICOSe tienen de los valores de irradiación más elevados en el mundo en kWh/m2, que si se comparan por ejemplo con los valores de los países europeos, se tienen mínimo el 25% de mayor cantidad de radiación solar disponible.

Extensiones de terreno grandes. En los estados del norte y noroeste se tienen extensiones de terrenos sin un uso productivo y por el clima extremo, estas áreas son susceptibles a ser usadas sin afectar el ambiente o actividades productivas .

VENTAJAS DESVENTAJAS

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

Los sistemas de captación solar son de fácil mantenimiento.

El costo disminuye a medida que la tecnología va avanzando.

Inversión inicial muy grande. Construcción de las obleas,

excesivamente compleja y cara.

EFICIENCIA obtenida Espacio de terreno ocupado

por los elementos captadores muy grande.

LA ENERGIA EOLICA

Se conoce como energía eólica al aprovechamiento por el hombre de la energía del viento . Antiguamente se utilizó para propulsar naves marinas y mover molinos de grano . Hoy se emplea sobre todo para generar energía limpia y segura .

ENERGIA EÓLICA

La energía del viento se deriva del calentamiento diferencial de la atmósfera por el sol, y las irregularidades de la superficie terrestre. La masa de aire que se desplaza lleva consigo una energía que es aprovechable mediante el movimiento de las aspas; transformando la energía eólica en energía mecánica, pudiendo transformarla en energía eléctrica. Como la velocidad del viento aumenta con la altura los emplazamientos mas favorables son los cerros o las colinas que dominan un terreno despejado, sin obstáculos que originen turbulencias.

La mayor dificultad para conseguir energía eolica surge de la variabilidad del viento y el elevado coste de las máquinas para obtenerla, lo que encarece el precio del Kw./h.

VENTAJAS DE LA ENERGIA EOLICA:

• Procede indirectamente del sol , que calienta el aire y ocasiona el viento .

• Se renueva de forma continua .

• Es inagotable .

• Es limpia . No contamina .

• Es autóctona y universal . Existe en todo el mundo .

• Cada vez es más barata conforme avanza la tecnología .

• Permite el desarrollo sin expoliar la naturaleza , respetando el medio ambiente .

• Las instalaciones son fácilmente reversibles. No deja huella .

•Crea puestos de trabajo en las zonas en las que se construye y en las plantas de ensamblaje.

•Su instalación es rápida, entre 6 meses y un año.

•Estando integrado a sistemas interligados de energía eléctrica, permite el ahorro de combustible fósil, o agua almacenada en los embalses.

•Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines, por ejemplo en zonas desérticas, próximas a la costa, en laderas áridas y muy empinadas para ser cultivables.

•Dado que los aerogeneradores actuales son de baja velocidad de rotación, el problema de choque con las aves se está reduciendo.

DESVENTAJAS QUE CONLLEVA

•El aire al ser un fluido de pequeño peso específico, implica fabricar máquinas grandes y en consecuencia caras.

•También ha de tenerse especial cuidado a la hora de seleccionar un parque si en las inmediaciones habitan aves, por el riesgo mortandad al impactar con las palas, aunque existen soluciones al respecto como pintar en colores llamativos las palas, situar los molinos adecuadamente dejando "pasillos" a las aves, e, incluso en casos extremos hacer un seguimiento de las aves por radar llegando a parar las turbinas para evitar las colisiones.

• El impacto paisajístico es una nota importante debido a la disposición de los elementos horizontales que lo componen y la aparición de un elemento vertical como es el aerogenerador. Producen el llamado efecto discoteca.

•La implantación de la energía eólica a gran escala, puede producir una alteración clara sobre el paisaje, que deberá ser evaluada en función de la situación previa existente en cada localización.

•Un impacto negativo es el ruido producido por el giro del rotor, pero su efecto no es mas acusado que el generado por una instalación de tipo industrial de similar entidad, y siempre que estemos muy próximos a los molinos.

        La generación de electricidad a partir del viento no produce gases tóxicos , ni contribuye al efecto invernadero , ni a la lluvia ácida . No origina productos secundarios peligrosos ni residuos contaminantes .

La energía cinética del aire en movimiento, mueve la hélice y, a través de un sistema mecánico de engranajes, hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador trifásico , que convierte la energía mecánica rotacional en energía eléctrica.

Para aportar energía a la red eléctrica, los aerogeneradores deben estar dotados de un sofisticado sistema de sincronización para que la frecuencia de la corriente generada se mantenga perfectamente sincronizada con la frecuencia de la red.

MECANISMO

COMPONENTES DE UN MOLINO EOLICO

COMPONENTES DE UN AEROGENERADOR

La góndola: contiene los componentes clave del aerogenerador, incluyendo el multiplicador y el generador eléctrico.

Las palas del rotor: capturan el viento y transmiten su potencia hacia el buje

El buje: el buje del rotor está acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador.

El eje de baja velocidad: conecta el buje del rotor al multiplicador. El multiplicador: tiene a su izquierda el eje de baja velocidad. Permite que el eje de alta velocidad que está a su derecha gire 50 veces más rápido que el eje de baja velocidad.

El eje de alta velocidad: gira aproximadamente a 1.500 r.p.m. lo que permite el funcionamiento del generador eléctrico

El generador eléctrico: suele ser un generador asíncrono o de inducción

El controlador electrónico: es un ordenador que continuamente monitoriza las condiciones del aerogenerador y que controla el mecanismo de orientación.

La unidad de refrigeración: contiene un ventilador eléctrico utilizado para enfriar el generador eléctrico. Además contiene una unidad refrigerante por aceite empleada para enfriar el aceite del multiplicador. Algunas turbinas tienen generadores refrigerados por agua.

La torre: soporta la góndola y el rotor. Tendrá una torre de 40 a 60 metros. Las torres pueden ser bien torres tubulares o torres de celosía.

El mecanismo de orientación: está activado por el controlador electrónico, que vigila la dirección del viento utilizando la veleta.

El anemómetro y la veleta: Las señales de la veleta son utilizadas por el controlador electrónico para girar el aerogenerador en contra del viento, utilizando el mecanismo de orientación.

TIPOS DE AEROGENERADOR

Según la posición del aerogenerador tenemos:

Eje Vertical Existen tres tipos de estos aerogeneradores:

•Darrieus:Consiste en en dos o tres arcos que giran alrededor del eje.

•Panemonas Cuatro o más semicírculos unidos al eje central. Su rendimiento es bajo.

•Sabonius:Dos o más filas de semicilindros colocados opuestamente.

Eje horizontal

Son los más habituales y en ellos se ha centrado el mayor esfuerzo de diseño en los últimos años. Se los denomina también "HAWTs",Por la posición del equipo con respecto al viento :

• A barlovento:Las máquinas corriente arriba tienen el rotor de cara al viento. La principal ventaja de los diseños corriente arriba es que se evita el abrigo del viento tras la torre

• A sotavento:Las máquinas corriente abajo tienen el rotor situado en la cara a sotavento de la torre.La ventaja teórica que tienen es que pueden ser construidos sin un mecanismo de orientación, si el rotor y la góndola tienen un diseño apropiado que hace que la góndola siga al viento pasivamente.

Por el numero de palas:

Una pala:

Al tener sólo una pala estos aerogeneradores precisan un contrapeso en el otro extremo para equilibrar. La velocidad de giro es muy elevada. Su gran inconveniente es que introducen en el eje unos esfuerzos muy variables, lo que acorta la vida de la instalación.

Dos palas:

Los diseños bipala de aerogeneradores tienen la ventaja de ahorrar el coste de una pala y, por supuesto, su peso. Sin embargo, suelen tener dificultades para penetrar en el mercado, en parte porque necesitan una mayor velocidad de giro para producir la misma energía de salida. Esto supone una desventaja tanto en lo que respecta al ruido como al aspecto visual.

Tres palas:

La mayoría de los aerogeneradores modernos tienen este diseño, con el rotor mantenido en la posición corriente arriba, usando motores eléctricos en sus mecanismos de orientación. Este diseño tiende a imponerse como estándar al resto de los conceptos evaluados. La gran mayoría de las turbinas vendidas en los mercados mundiales poseen este diseño.

Multipalas:Con un número superior de palas o multipalas. Se trata del llamado modelo americano, debido a que una de sus primeras aplicaciones fue la extracción de agua en pozos de las grandes llanuras de aquel continente.

Por la manera de adecuar la orientación del equipo a la dirección del viento en cada momento:

El mecanismo de orientación de un aerogenerador es utilizado para girar el rotor de la turbina en contra del viento. Se dice que la turbina tiene un error de orientación si el rotor no está perpendicular al viento.

Un error de orientación implica que una menor proporción de la energía del viento pasará a través del área del rotor (esta proporción disminuirá con el coseno del error de orientación) Por tanto, la eficiencia del mecanismo de orientación es fundamental para mantener el rendimiento de la instalación.

Los parques eólicos han de estar inscritos en el registro de productores de energía en régimen especial, para poder obtener las primas a la energía eólica. La inscripción en este registro no implica que el parque este en funcionamiento, de hecho la mayoría de los parques que aparecen en este registro no están construidos.

BIBLIOGRAFIA

Secretaria de energíawww.sener.gob.mxInstituto de investigaciones Eléctricaswww.iie.org.mxhttp://www.abengoasolar.comPrograma Especial de Cambio Climático 2009-2012

http://www.infoeolica.com/http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_e%C3%B3licahttp://roble.pntic.mec.es/csoto/eolica.htmhttp://www.tecnun.es/asignaturas/ecologia/trabajos/energias/eolica.htmhttp://www.enbuenasmanos.com/articulos/muestra.asp?art=409http://www.solarpedia.es/index.php/Energ%C3%ADa_e%C3%B3licahttp://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/119/img/fig22.gifhttp://www.makerwiki.com/images/Aerogenerador.jpghttp://usinfo.state.gov/journals/itgic/0605/ijge/windpower.jpghttp://www.tendencias21.net/photo/279357-349036.jpghttp://www.skf.com/cmimages/237634.jpg

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