Aenerxía solar térmica obtense di-rectamente do calor do Sol que

chega a superficie do noso planetaen forma de radiación infravermella.

Para producir calefacción empré-ganse colectores que captan o calorsolar e quentan un fluído que circulapor un circuíto pechado e transfire ocalor almacenado. A auga quente sa-nitaria obtense instalando colectoresque quentan directamente a augausando a radiación solar. Asemade,esta enerxía pode empregarse paracociñar usando as cociñas solares.

ENERXÍA SOLAR TÉRMICAENERXÍA SOLAR TÉRMICA

Auga quente sanitaria.Climatización piscinasCalefacción Centrais térmicas solares

Enerxía eléctrica

Colector térmico solar para xerarauga quente

Central solar térmica Cociña solar

Heliostato

Tendidoeléctrico

VaporXerador

Fluido

Caldeira

Luz solarreflectida

Bomba

Luz solar

ACTIVIDADES

SABÍAS QUE …

! Os colectores solarestérmicos de baixatemperatura podenacadar un 70 % derendemento naconversión de enerxíasolar en térmica.

! A enerxía solar térmica éunha fonte de enerxíauniversal, renovable elimpa.

! A enerxía solar térmicapode funcionar 24 h ódía, usando a augaalmacenada durante ashoras de Sol.

! O rendemento dependedo estado da atmósfera,hora do día, estación doano e latitude.

! As centrais térmicassolares ocupan grandeszonas de terreo, poloque producen un altoimpacto visual.

14. Ordena na secuencia correcta os procesos que ocorren nunha central térmica solar durante a produción deenerxía eléctrica.

CondensadorXeradorde vapor

Captación daenerxía térmica

do Sol

Quentamento docircuito de aceite

a 400 ºC

Vaporización daauga

Enerxía eléctrica Colector Activación dunhaturbina

Transferencia docalor do aceite a un

circuito de auga

Vertido á redeeléctrica

Activación dunhadínamo

Consiste na captación da radiación solar pormedio dun panel formado por células fotovol-

taicas que xeran electricidade ao absorber a enerxíaradiante (fotóns) do Sol. As células fotovoltaicas aca-dan o seu funcionamento óptimo baixo unhas con-dicións estándar: temperatura da célula de 25 ºC eirradiancia de 1000 W/m2. Nesta situación, os paneissolares poden acadar un rendemento máximo do20 %, aínda que algunhas células experimentais su-

peran ese porcentaxe.A súa vida útil é duns30-40 anos e o seu man-temento é mínimo.

A eficacia das célu-las fotovoltaicas de-pende da irradiancia (cantidade de enerxía solar que chega á placa),relacionada con varios factores: hora do día, estado da atmosfera, estacióndo ano e latitude. Loxicamente, non poden xerar electricidade durante osperíodos nocturnos.

A produción masiva de enerxía fotovoltaica realízase nas centrais so-lares fotovoltaicas que usan numerosos paneis e, concentran a radiaciónsolar mediante lentes ou espellos.

A enerxía fotovoltaica presenta o problema do rendemento (de-pende do tipo de panel e dos factores antes analizados) e do custo dainstalación (sobre todo polo prezo das paneis: os de Si monocristalinoson os máis eficientes e caros). Sen embargo, é unha opción interesantepara vivendas illadas, ás que non chega a rede eléctrica. Por outro lado,á hora de valorar a súa productividade nunca debe esquecerse que éunha enerxía limpa, non contamina a atmosfera, nin a hidrosfera, nin osolo, nin afecta á flora e a fauna e, ademais, reduce a dependencia ener-xética respecto dos combustibles fósiles.

ENERXÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

Ener

xía

sola

r tér

mic

a

15. Investiga os elementos que se requiren para empregar a enerxía fotovoltaica nunha vivendaparticular.……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

16. O consumo eléctrico diario dunha familia é de 10 Kw.h. Deciden instalar no tellado 15 m2 de paneis fo-tovoltaicos, cun rendemento do 15 %. Sabendo que a irradiancia é de 1000 W/m2 e que se manténconstante durante 14 h ao día, calcula se a superficie de paneis subministrará suficiente enerxía eléctricapara satisfacer o consumo diario da vivenda.…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

17. Elabora unha táboa que reflexe as vantaxes e desvantaxes da enerxía solar fronte as enerxías tradicio-nais.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

SABÍAS QUE …

! O efecto fotovoltaico é acapacidade dalgúns materiaissemiconductores, coma o silicio,de xerar corrente eléctrica aoseren irradiados.

! As células fotovoltaicas empregandúas láminas de Si. Os electrónsexternos destas láminas podenmoverse libremente formandounha banda de condución. Candoun fotón golpea sobre a banda decondución, a súa enerxía éabsorbida polos electróns que!úen producindo a correnteeléctrica.

! As láminas de Si están “dopadas”:entre os átomos de Si dunhalámina existen outros de valenciamaior (aportan electróns); naoutra lámina hainos de valenciamenor (aportan ocos) parafacilitar o !uxo de electróns.A primeira chámase lámina Ne a segunda lámina P.

! As células fotovoltaicas poden serde tres tipos: siliciomonocristalino (un só cristal),silicio policristalino (varios cristaisde menor tamaño) e silicioamorfo (Si non cristalizado).

! O rendemento dunha célulafotovoltaica depende do tamaño,peso e grosor dos cristais. Ascélulas de Si monocristalino sonas de maior redemento (ate o 20%) e as de Si amorfo as de menor(menos do 10 %).

ACTIVIDADES

aENERXÍAsolar

Panel de células fotovoltaicas

Instituto Enerxético de Galicia

Concellaría de Cultura

Aradiación infravermella do Sol e a radiación visible,que chegan á superficie terrestre, poden ser utili-

zadas como fontes de enerxía para satisfacer as nece-sidades humanas.

O calor que o Sol emite en forma de radiación in-fravermella foi utilizado xa dende antigo pola huma-nidade para xerar temperaturas agradables dentro dasconstrucións. Este uso, chamado uso pasivo da enerxíasolar, foi constante ao longo da civilización humana ena actualidade constitúe un principio básico da arquitectura bioclimática. Hoxe, ademais, empregamosa radiación infravermella do Sol para producir calefacción, auga quente e, nas centrais térmicas solares,enerxía eléctrica.

A radiación visible, usada para a iluminación e na fotosíntese (biocombustibles). pode empregarsepara a obtención de enerxía eléctrica, nas centrais solares fotovoltaicas.

Diversos cálculos sitúan en 3850000 x 1018 Xulios o valor do fluxo solar anual, enerxía que é absor-bida pola atmosfera, continentes e océanos. A radiación solar que chega á superficie da Terra é de tipodirecto (ven directamente dende o foco solar) e difuso (sofre reflexións e refraccións na atmosfera).Aínda que toda a radiación pode ser aproveitada, a radiación directa debe ser concentrada para o seuuso, pero a difusa non ao provir de tódalas direccións. O valor medio da radiación solar na Península

Ibérica é duns 1500 Kw.h/m2, variando coa latitude, estado da atmosfera,estación do ano e hora do día.

ACTIVIDADES

No corazón do Sol, a unha temperatura aproxi-mada de 15000000 ºC, átomos de Deuterio e Tri-

tio, isótopos do Hidróxeno, chocan entre si efusiónanse para formar Helio, liberando inxentes can-tidades de enerxía. Este proceso, coñecido como fu-sión nuclear, é posible grazas a que a materia do Sol, aesa temperatura, atópase no estado de plasma (nú-cleos atómicos que perderon os seus electróns).

A enerxía producida no proceso de fusión nuclearé conducida por procesos de convección ate a super-ficie da nosa estrela e enviada ao espacio interplane-tario en forma de radiación electromagnética. Aemisión realízase en forma de “paquetes” de enerxíachamados fotóns.

A radiación electromagnética é unha mestura deondas de distinta frecuencia capaces de atravesar obaleiro espacial e chegar á Terra. A radiación de maior frecuencia, rica en enerxía e poder de penetra-ción, é filtrada pola atmosfera terrestre: parte dela, raios gamma e raios X, na Ionosfera ou Termosfera,e outra parte, o 90 % da radiación ultravioleta, na capa de Ozono, situada na Estratosfera. O resto da ra-diación ultravioleta, a radiación visible, a radiación infravermella e a de baixa frecuencia chegan á su-perficie do noso planeta.

A ENERXÍA DO SOL

Enerxía

Fusión nuclear e emisión de enerxía electromagnética

SABÍAS QUE …

! 1 g de materia solar liberatanta enerxía como acombustión de 2500000Litros de gasolina.

! A enerxía xerada nonúcleo tarda 1000000de anos en acadar asuper!cie do Sol.

! Cada segundo, 700 x 106

Tm de Hidróxenotransfórmanse en He,liberándose 5000000 Tmde enerxía pura

1. Busca información sobre os seguintes termos:

1.1. Isótopo ………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

1.2. Deuterio ………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

1.3. Tritio …………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

1.4. Plasma ………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

1.5. Convección ……………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

2. Elabora un gráfico que represente as distintas capas da atmosfera e sinala nel as capas onde se filtran os

distintos tipos de radiación solar, indicando as que acadan a superficie terrestre.

3. Investiga que parte da radiación solar podemos usar como fonte da enerxía solar.

4. Que fontes de enerxía non renovables derivan en última instancia da radiación solar?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5. Que enerxía renovable procede directamente da radiación solar a través da fotosíntese?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6. Indica que dúas fontes de enerxía usadas pola humanidade non derivan da enerxía solar.…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………7. Podemos afirmar razoablemente que a enerxía hidráulica procede da enerxía solar?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………8. Por que cualificamos a enerxía solar de “renovable”, “alternativa” e “limpa”?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Idade (anos) .......................................4680 x106

Estrela tipo.....................................................G

Cor.......................................................Amarela

T super!cial (ºC) .........................................5500

T do núcleo (ºC) ......................................15 x 106

Diámetro (Km) ......................................1,4 x 106

Composición (%) .............................Hidróxeno 92 Helio 7,8

Outros (O, C…) 0,2

Período de rotación (días) ........................25 a 30

Distancia á Terra (Km) ........................149,6 x 106

OS USOS DA ENERXÍA SOLAR

SABÍAS QUE …

! Segundo unha lenda, no século IIIa.C., Arquímedes empregougrandes espellos solares paraincendiar a "ota romana queatacaba a súa cidade.

! No ano 1839, o físico francés E.Becquerel descubre o “efectofotovoltaico”, ao observar quealgúns materiais xeraban unhapequena corrente eléctrica candose expoñían á luz.

! En 1870, H. Hertz fabricou asprimeiras celdas fotovoltaicasque, non obstante, tiñan un baixorendemento (menos do 2%).

! En 1940 George F. Keck deseñou aprimeira casa “solar” pasiva enEE.UU., impulsando a construciónde numerosas vivendas queaproveitaban o calor solar.

! En 1954, os laboratorios Bell usancristais de Si de alta pureza parafabricar celdas fotovoltaicas cunhae!ciencia do 4%.

! En 1958 lánzase o primeiro satélitearti!cial parcialmente alimentadocon enerxía fotovoltaica.

Espello incendiario de Hoensen, século XVII

ACTIVIDADES

RADIACIÓNSOLAR

RADIACIÓNINFRAVERMELLA

RADIACIÓNVISIBLE E UV.

ENERXÍA SOLARTÉRMICA

ENERXÍA SOLARFOTOVOLTAICA

ARQUITECTURABIOCLIMÁTICA

Aconstrución tradicional ven utilizando de xeito pa-sivo a enerxía solar para acadar ambientes agra-

dables dentro das vivendas e edificios. O uso demateriais de baixa conductividade térmica, as ventás dereducido tamaño, as galerías, as lareiras coma fontesde calor, a plantación estratéxica de árbores caducifo-lias nas proximidades da vivenda ou a orientación dascasas cara o Sur son outros tantos elementos da arqui-tectura tradicional que axudan a xerar un ambiente cá-lido no inverno e fresco no verán no interior das edificacións.

Hoxe, eses principios da construción tradicional son aplicados pola chamada arquitectura biocli-mática. Nunha situación ideal, esta persigue a produción de edificios de custo enerxético cero, que res-pecten a harmonía da paisaxe e da arquitectura da zona, que optimicen o uso da auga e, todo isto, sen

prexudicar a calidade de vida dos seus ocupantes.No caso de Galicia, unha casa deseñada segundo

os principios da arquitectura bioclimática debería in-corporar, entre outros, os seguintes elementos:orientación da fachada cara o Sur (aumenta a radia-ción solar recibida no inverno), árbores caducifoliospróximos (dan sombra no verán e deixan pasar osraios solares no inverno, ademais de ser colectoressolares bioquímicos), pedra da zona ou materiais re-ciclados equivalentes de baixa conductividade tér-mica, muros grosos, galerías, uso de enerxías solarestérmica e fotovoltaica e da enerxía xeotérmica, siste-mas de iluminación e uso da auga eficientes, etc.

USO PASIVO DA ENERXÍA SOLAR

!

9. Por que dicimos que as árbores caducifolias son “colectores solares bioquímicos”?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………10. Cita 3 árbores caducifolios que, ó teu xuízo, deberían ser usados en Galicia para acadar un ambiente

agradable dentro dunha vivenda. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………11. Pescuda como axudan a regular a temperatura da vivenda as galerías.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………12. Investiga que é un “muro Trombe” e que función ten na construción de casas eficientes dende o punto

de vista enerxético…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………13. Como debería ser un sistema de refrixeración natural dunha casa?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

SABÍAS QUE …

! PRINCIPOS DA ARQUITECTURABIOCLIMÁTICA

! Adecuar o deseño das vivendas aoclima da zona na que se van aconstruir.

! Construción usando os materiaispropios da zona e fomentando ouso de aqueles procedentes dareciclaxe.

! Edi!cios integrados na paisaxe,reducindo o impacto visual.

! Uso e!ciente da energía, tanto nafase de construción como na defuncionamento do edi!cio.

! Aproveitamento máximo daenerxía solar directa, tanto noaspecto pasivo como activo(térmica e fotovoltaica).

! Máxima economía e e!ciencia nouso da auga.

! Inclusión e mantemento davexetación autóctona nasedi!cacións.

Casa bioclimática da Fundación Sotavento

ACTIVIDADES!

Aradiación infravermella do Sol e a radiación visible,que chegan á superficie terrestre, poden ser utili-

zadas como fontes de enerxía para satisfacer as nece-sidades humanas.

O calor que o Sol emite en forma de radiación in-fravermella foi utilizado xa dende antigo pola huma-nidade para xerar temperaturas agradables dentro dasconstrucións. Este uso, chamado uso pasivo da enerxíasolar, foi constante ao longo da civilización humana ena actualidade constitúe un principio básico da arquitectura bioclimática. Hoxe, ademais, empregamosa radiación infravermella do Sol para producir calefacción, auga quente e, nas centrais térmicas solares,enerxía eléctrica.

A radiación visible, usada para a iluminación e na fotosíntese (biocombustibles). pode empregarsepara a obtención de enerxía eléctrica, nas centrais solares fotovoltaicas.

Diversos cálculos sitúan en 3850000 x 1018 Xulios o valor do fluxo solar anual, enerxía que é absor-bida pola atmosfera, continentes e océanos. A radiación solar que chega á superficie da Terra é de tipodirecto (ven directamente dende o foco solar) e difuso (sofre reflexións e refraccións na atmosfera).Aínda que toda a radiación pode ser aproveitada, a radiación directa debe ser concentrada para o seuuso, pero a difusa non ao provir de tódalas direccións. O valor medio da radiación solar na Península

Ibérica é duns 1500 Kw.h/m2, variando coa latitude, estado da atmosfera,estación do ano e hora do día.

ACTIVIDADES

No corazón do Sol, a unha temperatura aproxi-mada de 15000000 ºC, átomos de Deuterio e Tri-

tio, isótopos do Hidróxeno, chocan entre si efusiónanse para formar Helio, liberando inxentes can-tidades de enerxía. Este proceso, coñecido como fu-sión nuclear, é posible grazas a que a materia do Sol, aesa temperatura, atópase no estado de plasma (nú-cleos atómicos que perderon os seus electróns).

A enerxía producida no proceso de fusión nuclearé conducida por procesos de convección ate a super-ficie da nosa estrela e enviada ao espacio interplane-tario en forma de radiación electromagnética. Aemisión realízase en forma de “paquetes” de enerxíachamados fotóns.

A radiación electromagnética é unha mestura deondas de distinta frecuencia capaces de atravesar obaleiro espacial e chegar á Terra. A radiación de maior frecuencia, rica en enerxía e poder de penetra-ción, é filtrada pola atmosfera terrestre: parte dela, raios gamma e raios X, na Ionosfera ou Termosfera,e outra parte, o 90 % da radiación ultravioleta, na capa de Ozono, situada na Estratosfera. O resto da ra-diación ultravioleta, a radiación visible, a radiación infravermella e a de baixa frecuencia chegan á su-perficie do noso planeta.

A ENERXÍA DO SOL

Enerxía

Fusión nuclear e emisión de enerxía electromagnética

SABÍAS QUE …

! 1 g de materia solar liberatanta enerxía como acombustión de 2500000Litros de gasolina.

! A enerxía xerada nonúcleo tarda 1000000de anos en acadar asuper!cie do Sol.

! Cada segundo, 700 x 106

Tm de Hidróxenotransfórmanse en He,liberándose 5000000 Tmde enerxía pura

1. Busca información sobre os seguintes termos:

1.1. Isótopo ………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

1.2. Deuterio ………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

1.3. Tritio …………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

1.4. Plasma ………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

1.5. Convección ……………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

2. Elabora un gráfico que represente as distintas capas da atmosfera e sinala nel as capas onde se filtran os

distintos tipos de radiación solar, indicando as que acadan a superficie terrestre.

3. Investiga que parte da radiación solar podemos usar como fonte da enerxía solar.

4. Que fontes de enerxía non renovables derivan en última instancia da radiación solar?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5. Que enerxía renovable procede directamente da radiación solar a través da fotosíntese?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6. Indica que dúas fontes de enerxía usadas pola humanidade non derivan da enerxía solar.…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………7. Podemos afirmar razoablemente que a enerxía hidráulica procede da enerxía solar?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………8. Por que cualificamos a enerxía solar de “renovable”, “alternativa” e “limpa”?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Idade (anos) .......................................4680 x106

Estrela tipo.....................................................G

Cor.......................................................Amarela

T super!cial (ºC) .........................................5500

T do núcleo (ºC) ......................................15 x 106

Diámetro (Km) ......................................1,4 x 106

Composición (%) .............................Hidróxeno 92 Helio 7,8

Outros (O, C…) 0,2

Período de rotación (días) ........................25 a 30

Distancia á Terra (Km) ........................149,6 x 106

OS USOS DA ENERXÍA SOLAR

SABÍAS QUE …

! Segundo unha lenda, no século IIIa.C., Arquímedes empregougrandes espellos solares paraincendiar a "ota romana queatacaba a súa cidade.

! No ano 1839, o físico francés E.Becquerel descubre o “efectofotovoltaico”, ao observar quealgúns materiais xeraban unhapequena corrente eléctrica candose expoñían á luz.

! En 1870, H. Hertz fabricou asprimeiras celdas fotovoltaicasque, non obstante, tiñan un baixorendemento (menos do 2%).

! En 1940 George F. Keck deseñou aprimeira casa “solar” pasiva enEE.UU., impulsando a construciónde numerosas vivendas queaproveitaban o calor solar.

! En 1954, os laboratorios Bell usancristais de Si de alta pureza parafabricar celdas fotovoltaicas cunhae!ciencia do 4%.

! En 1958 lánzase o primeiro satélitearti!cial parcialmente alimentadocon enerxía fotovoltaica.

Espello incendiario de Hoensen, século XVIIACTIVIDADES

RADIACIÓNSOLAR

RADIACIÓNINFRAVERMELLA

RADIACIÓNVISIBLE E UV.

ENERXÍA SOLARTÉRMICA

ENERXÍA SOLARFOTOVOLTAICA

ARQUITECTURABIOCLIMÁTICA

Aconstrución tradicional ven utilizando de xeito pa-sivo a enerxía solar para acadar ambientes agra-

dables dentro das vivendas e edificios. O uso demateriais de baixa conductividade térmica, as ventás dereducido tamaño, as galerías, as lareiras coma fontesde calor, a plantación estratéxica de árbores caducifo-lias nas proximidades da vivenda ou a orientación dascasas cara o Sur son outros tantos elementos da arqui-tectura tradicional que axudan a xerar un ambiente cá-lido no inverno e fresco no verán no interior das edificacións.

Hoxe, eses principios da construción tradicional son aplicados pola chamada arquitectura biocli-mática. Nunha situación ideal, esta persigue a produción de edificios de custo enerxético cero, que res-pecten a harmonía da paisaxe e da arquitectura da zona, que optimicen o uso da auga e, todo isto, sen

prexudicar a calidade de vida dos seus ocupantes.No caso de Galicia, unha casa deseñada segundo

os principios da arquitectura bioclimática debería in-corporar, entre outros, os seguintes elementos:orientación da fachada cara o Sur (aumenta a radia-ción solar recibida no inverno), árbores caducifoliospróximos (dan sombra no verán e deixan pasar osraios solares no inverno, ademais de ser colectoressolares bioquímicos), pedra da zona ou materiais re-ciclados equivalentes de baixa conductividade tér-mica, muros grosos, galerías, uso de enerxías solarestérmica e fotovoltaica e da enerxía xeotérmica, siste-mas de iluminación e uso da auga eficientes, etc.

USO PASIVO DA ENERXÍA SOLAR

!

9. Por que dicimos que as árbores caducifolias son “colectores solares bioquímicos”?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………10. Cita 3 árbores caducifolios que, ó teu xuízo, deberían ser usados en Galicia para acadar un ambiente

agradable dentro dunha vivenda. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………11. Pescuda como axudan a regular a temperatura da vivenda as galerías.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………12. Investiga que é un “muro Trombe” e que función ten na construción de casas eficientes dende o punto

de vista enerxético…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………13. Como debería ser un sistema de refrixeración natural dunha casa?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

SABÍAS QUE …

! PRINCIPOS DA ARQUITECTURABIOCLIMÁTICA

! Adecuar o deseño das vivendas aoclima da zona na que se van aconstruir.

! Construción usando os materiaispropios da zona e fomentando ouso de aqueles procedentes dareciclaxe.

! Edi!cios integrados na paisaxe,reducindo o impacto visual.

! Uso e!ciente da energía, tanto nafase de construción como na defuncionamento do edi!cio.

! Aproveitamento máximo daenerxía solar directa, tanto noaspecto pasivo como activo(térmica e fotovoltaica).

! Máxima economía e e!ciencia nouso da auga.

! Inclusión e mantemento davexetación autóctona nasedi!cacións.

Casa bioclimática da Fundación Sotavento

ACTIVIDADES!

Aradiación infravermella do Sol e a radiación visible,que chegan á superficie terrestre, poden ser utili-

zadas como fontes de enerxía para satisfacer as nece-sidades humanas.

O calor que o Sol emite en forma de radiación in-fravermella foi utilizado xa dende antigo pola huma-nidade para xerar temperaturas agradables dentro dasconstrucións. Este uso, chamado uso pasivo da enerxíasolar, foi constante ao longo da civilización humana ena actualidade constitúe un principio básico da arquitectura bioclimática. Hoxe, ademais, empregamosa radiación infravermella do Sol para producir calefacción, auga quente e, nas centrais térmicas solares,enerxía eléctrica.

A radiación visible, usada para a iluminación e na fotosíntese (biocombustibles). pode empregarsepara a obtención de enerxía eléctrica, nas centrais solares fotovoltaicas.

Diversos cálculos sitúan en 3850000 x 1018 Xulios o valor do fluxo solar anual, enerxía que é absor-bida pola atmosfera, continentes e océanos. A radiación solar que chega á superficie da Terra é de tipodirecto (ven directamente dende o foco solar) e difuso (sofre reflexións e refraccións na atmosfera).Aínda que toda a radiación pode ser aproveitada, a radiación directa debe ser concentrada para o seuuso, pero a difusa non ao provir de tódalas direccións. O valor medio da radiación solar na Península

Ibérica é duns 1500 Kw.h/m2, variando coa latitude, estado da atmosfera,estación do ano e hora do día.

ACTIVIDADES

No corazón do Sol, a unha temperatura aproxi-mada de 15000000 ºC, átomos de Deuterio e Tri-

tio, isótopos do Hidróxeno, chocan entre si efusiónanse para formar Helio, liberando inxentes can-tidades de enerxía. Este proceso, coñecido como fu-sión nuclear, é posible grazas a que a materia do Sol, aesa temperatura, atópase no estado de plasma (nú-cleos atómicos que perderon os seus electróns).

A enerxía producida no proceso de fusión nuclearé conducida por procesos de convección ate a super-ficie da nosa estrela e enviada ao espacio interplane-tario en forma de radiación electromagnética. Aemisión realízase en forma de “paquetes” de enerxíachamados fotóns.

A radiación electromagnética é unha mestura deondas de distinta frecuencia capaces de atravesar obaleiro espacial e chegar á Terra. A radiación de maior frecuencia, rica en enerxía e poder de penetra-ción, é filtrada pola atmosfera terrestre: parte dela, raios gamma e raios X, na Ionosfera ou Termosfera,e outra parte, o 90 % da radiación ultravioleta, na capa de Ozono, situada na Estratosfera. O resto da ra-diación ultravioleta, a radiación visible, a radiación infravermella e a de baixa frecuencia chegan á su-perficie do noso planeta.

A ENERXÍA DO SOL

Enerxía

Fusión nuclear e emisión de enerxía electromagnética

SABÍAS QUE …

! 1 g de materia solar liberatanta enerxía como acombustión de 2500000Litros de gasolina.

! A enerxía xerada nonúcleo tarda 1000000de anos en acadar asuper!cie do Sol.

! Cada segundo, 700 x 106

Tm de Hidróxenotransfórmanse en He,liberándose 5000000 Tmde enerxía pura

1. Busca información sobre os seguintes termos:

1.1. Isótopo ………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

1.2. Deuterio ………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

1.3. Tritio …………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

1.4. Plasma ………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

1.5. Convección ……………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

2. Elabora un gráfico que represente as distintas capas da atmosfera e sinala nel as capas onde se filtran os

distintos tipos de radiación solar, indicando as que acadan a superficie terrestre.

3. Investiga que parte da radiación solar podemos usar como fonte da enerxía solar.

4. Que fontes de enerxía non renovables derivan en última instancia da radiación solar?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5. Que enerxía renovable procede directamente da radiación solar a través da fotosíntese?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6. Indica que dúas fontes de enerxía usadas pola humanidade non derivan da enerxía solar.…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………7. Podemos afirmar razoablemente que a enerxía hidráulica procede da enerxía solar?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………8. Por que cualificamos a enerxía solar de “renovable”, “alternativa” e “limpa”?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Idade (anos) .......................................4680 x106

Estrela tipo.....................................................G

Cor.......................................................Amarela

T super!cial (ºC) .........................................5500

T do núcleo (ºC) ......................................15 x 106

Diámetro (Km) ......................................1,4 x 106

Composición (%) .............................Hidróxeno 92 Helio 7,8

Outros (O, C…) 0,2

Período de rotación (días) ........................25 a 30

Distancia á Terra (Km) ........................149,6 x 106

OS USOS DA ENERXÍA SOLAR

SABÍAS QUE …

! Segundo unha lenda, no século IIIa.C., Arquímedes empregougrandes espellos solares paraincendiar a "ota romana queatacaba a súa cidade.

! No ano 1839, o físico francés E.Becquerel descubre o “efectofotovoltaico”, ao observar quealgúns materiais xeraban unhapequena corrente eléctrica candose expoñían á luz.

! En 1870, H. Hertz fabricou asprimeiras celdas fotovoltaicasque, non obstante, tiñan un baixorendemento (menos do 2%).

! En 1940 George F. Keck deseñou aprimeira casa “solar” pasiva enEE.UU., impulsando a construciónde numerosas vivendas queaproveitaban o calor solar.

! En 1954, os laboratorios Bell usancristais de Si de alta pureza parafabricar celdas fotovoltaicas cunhae!ciencia do 4%.

! En 1958 lánzase o primeiro satélitearti!cial parcialmente alimentadocon enerxía fotovoltaica.

Espello incendiario de Hoensen, século XVII

ACTIVIDADES

RADIACIÓNSOLAR

RADIACIÓNINFRAVERMELLA

RADIACIÓNVISIBLE E UV.

ENERXÍA SOLARTÉRMICA

ENERXÍA SOLARFOTOVOLTAICA

ARQUITECTURABIOCLIMÁTICA

Aconstrución tradicional ven utilizando de xeito pa-sivo a enerxía solar para acadar ambientes agra-

dables dentro das vivendas e edificios. O uso demateriais de baixa conductividade térmica, as ventás dereducido tamaño, as galerías, as lareiras coma fontesde calor, a plantación estratéxica de árbores caducifo-lias nas proximidades da vivenda ou a orientación dascasas cara o Sur son outros tantos elementos da arqui-tectura tradicional que axudan a xerar un ambiente cá-lido no inverno e fresco no verán no interior das edificacións.

Hoxe, eses principios da construción tradicional son aplicados pola chamada arquitectura biocli-mática. Nunha situación ideal, esta persigue a produción de edificios de custo enerxético cero, que res-pecten a harmonía da paisaxe e da arquitectura da zona, que optimicen o uso da auga e, todo isto, sen

prexudicar a calidade de vida dos seus ocupantes.No caso de Galicia, unha casa deseñada segundo

os principios da arquitectura bioclimática debería in-corporar, entre outros, os seguintes elementos:orientación da fachada cara o Sur (aumenta a radia-ción solar recibida no inverno), árbores caducifoliospróximos (dan sombra no verán e deixan pasar osraios solares no inverno, ademais de ser colectoressolares bioquímicos), pedra da zona ou materiais re-ciclados equivalentes de baixa conductividade tér-mica, muros grosos, galerías, uso de enerxías solarestérmica e fotovoltaica e da enerxía xeotérmica, siste-mas de iluminación e uso da auga eficientes, etc.

USO PASIVO DA ENERXÍA SOLAR

!

9. Por que dicimos que as árbores caducifolias son “colectores solares bioquímicos”?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………10. Cita 3 árbores caducifolios que, ó teu xuízo, deberían ser usados en Galicia para acadar un ambiente

agradable dentro dunha vivenda. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………11. Pescuda como axudan a regular a temperatura da vivenda as galerías.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………12. Investiga que é un “muro Trombe” e que función ten na construción de casas eficientes dende o punto

de vista enerxético…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………13. Como debería ser un sistema de refrixeración natural dunha casa?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

SABÍAS QUE …

! PRINCIPOS DA ARQUITECTURABIOCLIMÁTICA

! Adecuar o deseño das vivendas aoclima da zona na que se van aconstruir.

! Construción usando os materiaispropios da zona e fomentando ouso de aqueles procedentes dareciclaxe.

! Edi!cios integrados na paisaxe,reducindo o impacto visual.

! Uso e!ciente da energía, tanto nafase de construción como na defuncionamento do edi!cio.

! Aproveitamento máximo daenerxía solar directa, tanto noaspecto pasivo como activo(térmica e fotovoltaica).

! Máxima economía e e!ciencia nouso da auga.

! Inclusión e mantemento davexetación autóctona nasedi!cacións.

Casa bioclimática da Fundación Sotavento

ACTIVIDADES!

Aenerxía solar térmica obtense di-rectamente do calor do Sol que

chega a superficie do noso planetaen forma de radiación infravermella.

Para producir calefacción empré-ganse colectores que captan o calorsolar e quentan un fluído que circulapor un circuíto pechado e transfire ocalor almacenado. A auga quente sa-nitaria obtense instalando colectoresque quentan directamente a augausando a radiación solar. Asemade,esta enerxía pode empregarse paracociñar usando as cociñas solares.

ENERXÍA SOLAR TÉRMICAENERXÍA SOLAR TÉRMICA

Auga quente sanitaria.Climatización piscinasCalefacción Centrais térmicas solares

Enerxía eléctrica

Colector térmico solar para xerarauga quente

Central solar térmica Cociña solar

Heliostato

Tendidoeléctrico

VaporXerador

Fluido

Caldeira

Luz solarreflectida

Bomba

Luz solar

ACTIVIDADES

SABÍAS QUE …

! Os colectores solarestérmicos de baixatemperatura podenacadar un 70 % derendemento naconversión de enerxíasolar en térmica.

! A enerxía solar térmica éunha fonte de enerxíauniversal, renovable elimpa.

! A enerxía solar térmicapode funcionar 24 h ódía, usando a augaalmacenada durante ashoras de Sol.

! O rendemento dependedo estado da atmósfera,hora do día, estación doano e latitude.

! As centrais térmicassolares ocupan grandeszonas de terreo, poloque producen un altoimpacto visual.

14. Ordena na secuencia correcta os procesos que ocorren nunha central térmica solar durante a produción deenerxía eléctrica.

CondensadorXeradorde vapor

Captación daenerxía térmica

do Sol

Quentamento docircuito de aceite

a 400 ºC

Vaporización daauga

Enerxía eléctrica Colector Activación dunhaturbina

Transferencia docalor do aceite a un

circuito de auga

Vertido á redeeléctrica

Activación dunhadínamo

Consiste na captación da radiación solar pormedio dun panel formado por células fotovol-

taicas que xeran electricidade ao absorber a enerxíaradiante (fotóns) do Sol. As células fotovoltaicas aca-dan o seu funcionamento óptimo baixo unhas con-dicións estándar: temperatura da célula de 25 ºC eirradiancia de 1000 W/m2. Nesta situación, os paneissolares poden acadar un rendemento máximo do20 %, aínda que algunhas células experimentais su-

peran ese porcentaxe.A súa vida útil é duns30-40 anos e o seu man-temento é mínimo.

A eficacia das célu-las fotovoltaicas de-pende da irradiancia (cantidade de enerxía solar que chega á placa),relacionada con varios factores: hora do día, estado da atmosfera, estacióndo ano e latitude. Loxicamente, non poden xerar electricidade durante osperíodos nocturnos.

A produción masiva de enerxía fotovoltaica realízase nas centrais so-lares fotovoltaicas que usan numerosos paneis e, concentran a radiaciónsolar mediante lentes ou espellos.

A enerxía fotovoltaica presenta o problema do rendemento (de-pende do tipo de panel e dos factores antes analizados) e do custo dainstalación (sobre todo polo prezo das paneis: os de Si monocristalinoson os máis eficientes e caros). Sen embargo, é unha opción interesantepara vivendas illadas, ás que non chega a rede eléctrica. Por outro lado,á hora de valorar a súa productividade nunca debe esquecerse que éunha enerxía limpa, non contamina a atmosfera, nin a hidrosfera, nin osolo, nin afecta á flora e a fauna e, ademais, reduce a dependencia ener-xética respecto dos combustibles fósiles.

ENERXÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

Ener

xía

sola

r tér

mic

a

15. Investiga os elementos que se requiren para empregar a enerxía fotovoltaica nunha vivendaparticular.……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

16. O consumo eléctrico diario dunha familia é de 10 Kw.h. Deciden instalar no tellado 15 m2 de paneis fo-tovoltaicos, cun rendemento do 15 %. Sabendo que a irradiancia é de 1000 W/m2 e que se manténconstante durante 14 h ao día, calcula se a superficie de paneis subministrará suficiente enerxía eléctricapara satisfacer o consumo diario da vivenda.…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

17. Elabora unha táboa que reflexe as vantaxes e desvantaxes da enerxía solar fronte as enerxías tradicio-nais.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

SABÍAS QUE …

! O efecto fotovoltaico é acapacidade dalgúns materiaissemiconductores, coma o silicio,de xerar corrente eléctrica aoseren irradiados.

! As células fotovoltaicas empregandúas láminas de Si. Os electrónsexternos destas láminas podenmoverse libremente formandounha banda de condución. Candoun fotón golpea sobre a banda decondución, a súa enerxía éabsorbida polos electróns que!úen producindo a correnteeléctrica.

! As láminas de Si están “dopadas”:entre os átomos de Si dunhalámina existen outros de valenciamaior (aportan electróns); naoutra lámina hainos de valenciamenor (aportan ocos) parafacilitar o !uxo de electróns.A primeira chámase lámina Ne a segunda lámina P.

! As células fotovoltaicas poden serde tres tipos: siliciomonocristalino (un só cristal),silicio policristalino (varios cristaisde menor tamaño) e silicioamorfo (Si non cristalizado).

! O rendemento dunha célulafotovoltaica depende do tamaño,peso e grosor dos cristais. Ascélulas de Si monocristalino sonas de maior redemento (ate o 20%) e as de Si amorfo as de menor(menos do 10 %).

ACTIVIDADES

aENERXÍAsolar

Panel de células fotovoltaicas

Instituto Enerxético de Galicia

Concellaría de Cultura

Aenerxía solar térmica obtense di-rectamente do calor do Sol que

chega a superficie do noso planetaen forma de radiación infravermella.

Para producir calefacción empré-ganse colectores que captan o calorsolar e quentan un fluído que circulapor un circuíto pechado e transfire ocalor almacenado. A auga quente sa-nitaria obtense instalando colectoresque quentan directamente a augausando a radiación solar. Asemade,esta enerxía pode empregarse paracociñar usando as cociñas solares.

ENERXÍA SOLAR TÉRMICAENERXÍA SOLAR TÉRMICA

Auga quente sanitaria.Climatización piscinasCalefacción Centrais térmicas solares

Enerxía eléctrica

Colector térmico solar para xerarauga quente

Central solar térmica Cociña solar

Heliostato

Tendidoeléctrico

VaporXerador

Fluido

Caldeira

Luz solarreflectida

Bomba

Luz solar

ACTIVIDADES

SABÍAS QUE …

! Os colectores solarestérmicos de baixatemperatura podenacadar un 70 % derendemento naconversión de enerxíasolar en térmica.

! A enerxía solar térmica éunha fonte de enerxíauniversal, renovable elimpa.

! A enerxía solar térmicapode funcionar 24 h ódía, usando a augaalmacenada durante ashoras de Sol.

! O rendemento dependedo estado da atmósfera,hora do día, estación doano e latitude.

! As centrais térmicassolares ocupan grandeszonas de terreo, poloque producen un altoimpacto visual.

14. Ordena na secuencia correcta os procesos que ocorren nunha central térmica solar durante a produción deenerxía eléctrica.

CondensadorXeradorde vapor

Captación daenerxía térmica

do Sol

Quentamento docircuito de aceite

a 400 ºC

Vaporización daauga

Enerxía eléctrica Colector Activación dunhaturbina

Transferencia docalor do aceite a un

circuito de auga

Vertido á redeeléctrica

Activación dunhadínamo

Consiste na captación da radiación solar pormedio dun panel formado por células fotovol-

taicas que xeran electricidade ao absorber a enerxíaradiante (fotóns) do Sol. As células fotovoltaicas aca-dan o seu funcionamento óptimo baixo unhas con-dicións estándar: temperatura da célula de 25 ºC eirradiancia de 1000 W/m2. Nesta situación, os paneissolares poden acadar un rendemento máximo do20 %, aínda que algunhas células experimentais su-

peran ese porcentaxe.A súa vida útil é duns30-40 anos e o seu man-temento é mínimo.

A eficacia das célu-las fotovoltaicas de-pende da irradiancia (cantidade de enerxía solar que chega á placa),relacionada con varios factores: hora do día, estado da atmosfera, estacióndo ano e latitude. Loxicamente, non poden xerar electricidade durante osperíodos nocturnos.

A produción masiva de enerxía fotovoltaica realízase nas centrais so-lares fotovoltaicas que usan numerosos paneis e, concentran a radiaciónsolar mediante lentes ou espellos.

A enerxía fotovoltaica presenta o problema do rendemento (de-pende do tipo de panel e dos factores antes analizados) e do custo dainstalación (sobre todo polo prezo das paneis: os de Si monocristalinoson os máis eficientes e caros). Sen embargo, é unha opción interesantepara vivendas illadas, ás que non chega a rede eléctrica. Por outro lado,á hora de valorar a súa productividade nunca debe esquecerse que éunha enerxía limpa, non contamina a atmosfera, nin a hidrosfera, nin osolo, nin afecta á flora e a fauna e, ademais, reduce a dependencia ener-xética respecto dos combustibles fósiles.

ENERXÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

Ener

xía

sola

r tér

mic

a

15. Investiga os elementos que se requiren para empregar a enerxía fotovoltaica nunha vivendaparticular.……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

16. O consumo eléctrico diario dunha familia é de 10 Kw.h. Deciden instalar no tellado 15 m2 de paneis fo-tovoltaicos, cun rendemento do 15 %. Sabendo que a irradiancia é de 1000 W/m2 e que se manténconstante durante 14 h ao día, calcula se a superficie de paneis subministrará suficiente enerxía eléctricapara satisfacer o consumo diario da vivenda.…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

17. Elabora unha táboa que reflexe as vantaxes e desvantaxes da enerxía solar fronte as enerxías tradicio-nais.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

SABÍAS QUE …

! O efecto fotovoltaico é acapacidade dalgúns materiaissemiconductores, coma o silicio,de xerar corrente eléctrica aoseren irradiados.

! As células fotovoltaicas empregandúas láminas de Si. Os electrónsexternos destas láminas podenmoverse libremente formandounha banda de condución. Candoun fotón golpea sobre a banda decondución, a súa enerxía éabsorbida polos electróns que!úen producindo a correnteeléctrica.

! As láminas de Si están “dopadas”:entre os átomos de Si dunhalámina existen outros de valenciamaior (aportan electróns); naoutra lámina hainos de valenciamenor (aportan ocos) parafacilitar o !uxo de electróns.A primeira chámase lámina Ne a segunda lámina P.

! As células fotovoltaicas poden serde tres tipos: siliciomonocristalino (un só cristal),silicio policristalino (varios cristaisde menor tamaño) e silicioamorfo (Si non cristalizado).

! O rendemento dunha célulafotovoltaica depende do tamaño,peso e grosor dos cristais. Ascélulas de Si monocristalino sonas de maior redemento (ate o 20%) e as de Si amorfo as de menor(menos do 10 %).

ACTIVIDADES

aENERXÍAsolar

Panel de células fotovoltaicas

Instituto Enerxético de Galicia

Concellaría de Cultura