UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA

PROYECTO:

Aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica para una vivienda.

Docente: MG. Sharmila Cano Villafuerte

Integrantes: APFATA PACCO, Antolin Lisandro (ENCARGADO) 12ZIRENA CAHUI, Eleazar Abel12NINA NINA, Denys Gelder12HUMPIRI PELEZUELOS, Juan Marcos12ANCA VALDIVIA, Edwar Joel12MACHACA YANCACHAJLLA, Jhonatan Alexis12

AREQUIPA – PERÚ

2015

1

ÍNDICE

2

I. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………3II. OBJETIVOS GENERALES……………………………………………..4III. OBJETIVO ESPECÍFICO………………………………………………..5IV. BIOGRAFÍA DE ALGÚN ESTADISTA…………………………………6

1. Ronald Aylmer Fisher…………………………………………………..6 2. Rudolf Clausius ………………………………………………………….83. CAPITULO I………………………………………………………………..9

Conocimientos previos…………………………………………………91. Energía ………………………………………………………………..9

2. Fuentes de energía ………………………………………………...102.1. Energía no renovable…………………………………………. 10

Energía fósil …………………………………………………….…..11Energía nuclear ……………………………………………………11

2.2. Energía renovable …………………………………………….11Evolución histórica ……………………………………………….11Energía alternativa ………………………………………………..11

Las fuentes de energía alternativa: ………………………………..121) Energía verde ……………………………………………………….122) Energía hidráulica …………………………………………………123) Biomasa ……………………………………………………………..134) Energía eólica ………………………………………………………135) Energía geotérmica ……………………………………………….146) Energía mareomotriz ……………………………………………..147) Energía solar ……………………………………………………….14¿Qué son los paneles solares?.....................................................16¿Cómo funcionan los paneles solares?.........................................18Tipos de paneles solares en función de la forma…………………..18VENTAJAS ………………………………………………………………..20DESVENTAJAS……………………………………………………………21PARA QUE SIRVEN LOS PANELES SOLARES………………………22

4. CAPITULO II………………………………………………………………..32Aplicación de la estadística dado en teoría………………………….32USO DEL MINITAB…………………………………………………………34

5. CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS…………………………………..366. BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………….377. ANEXOS……………………………………………………………………38

I. INTRODUCCIÓN

El término fotovoltaico proviene del griego φώς:phos, que significa “luz” y voltaico, que proviene del campo de la electricidad, en honor al físico italiano Alejandro Volta, (que también proporciona el término voltio a la unidad de medida de la diferencia de potencial en el Sistema Internacional de medidas). El término fotovoltaico se comenzó a usar en Inglaterra desde el año 1849.

El efecto fotovoltaico fue reconocido por primera vez en 1839 por el físico francés Becquerel, pero la primera célula solar no se construyó hasta 1883. Su autor fue Charles Fritts, quien recubrió una muestra de selenio semiconductor con un pan de oro para formar el empalme. Este primitivo dispositivo presentaba una eficiencia de solo un 1 %. En 1905 Albert Einstein dio la explicación teórica del efecto fotoeléctrico.

La era moderna de la tecnología de potencia solar no llegó hasta el año 1954 cuando los Laboratorios Bell, descubrieron, de manera accidental, que los semiconductores de silicio dopado con ciertas impurezas, eran muy sensibles a la luz

El presente trabajo básicamente se basa en el uso más eficiente de la energía, es cierto que cada día más personas son conscientes de que utilizadas debidamente, las técnicas energéticas sirven de instrumento para lograr el bienestar, pero que la continuación de las tendencias actuales pueden degradar el entorno y por tanto nuestro bienestar.El problema no está en conocer la cantidad de energía que necesitamos, ni tampoco en saber cuánto nos costará.

La energía solar fotovoltaica es la única fuente renovable que puede proporcionar unas condiciones de vida que convenzan a más de siete mil millones de personas de todo el mundo. Personas que necesitan la tecnología solar para para desarrollar el bienestar de su entorno con el mismo espejismo de prosperidad urbana que haciendo uso de las demás fuentes de energía.

Reflexionar por ejemplo, que todas las sociedades antiguas rindieron homenaje al Sol como símbolo de la verdad, la justicia y la igualdad, y sobre todo como fuente de fertilidad, como protagonista del crecimiento y renovación de la vida.

La energía solar fotovoltaica consiste en transformar directamente la energía lumínica del Sol en energía eléctrica por medio de las celdas fotovoltaicas.

3

II. OBJETIVO GENERAL

- Dar a conocer una alternativa más eficiente sobre el uso de la energía dado que Arequipa presenta niveles muy atractivos de radiación solar durante casi todo el año y concientizar a la gente sobre el uso de la energía renovable.

4

III. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Abordar un panorama general de las energías renovables y no renovables, llegando al punto donde se observa que la tecnología solar fotovoltaica se puede desarrollar prácticamente en todo el planeta y fuera de él, como una energía inagotable.

- Dar a conocer una alternativa más eficiente de energía que es la energía solar fotovoltaica.

- Dar a conocer a muchas personas que la cantidad de energía solar que incide anualmente en la Tierra es diez veces superior a las reservas de combustibles fósiles y uranio juntas y que desgraciadamente gracias al calentamiento global, esta aumenta.

- Hacer a los consumidores participe del cuidado del medio ambiente desarrollando una energía más limpia.

- Estudiar la factibilidad técnica y viabilidad económica de un sistema de autoabastecimiento eléctrico con base a paneles fotovoltaicos en una vivienda.

5

IV. BIOGRAFÍA DE ALGÚN ESTADISTA

1. Ronald Aylmer Fisher

Sir Ronald Fisher (1890-1962) fue profesor de genética y muchas de sus innovaciones estadísticas encontraron expresión en el desarrollo de metodología en estadística genética. Sin embargo, mientras sus contribuciones en estadística matemática son fácilmente identificadas, en genética de poblaciones compartió su supremacía con Sewal Wright (1889-1988) y J.S.S. Haldane (1892-1965). Este documento muestra algunas de las mejores contribuciones de Fisher a las bases de la estadística genética, y sus interacciones con Wrigth y Haldane, los cuales contribuyeron al desarrollo del tema. Con la tecnología moderna, tanto la metodología estadística como la información genética están cambiando. No obstante, muchos de los trabajos de Fisher permanecen relevantes, y pueden aún servir como base para investigaciones futuras en el análisis estadístico de datos de DNA. El trabajo de este autor refleja su visión del papel de la estadística en la inferencia científica expresada en 1949.

No hay una amplia o urgente demanda por gente que defina métodos de prueba con el fin de mejorar la estadística matemática. Hay una urgente demanda por quienes entiendan la estadística teórica, pero que sean capaces también de reconocer situaciones en el mundo real para las cuales la estadística es aplicable.

En estadística.

Sir Ronald A. Fisher es el primero en establecer las bases de buen arte de la teoría y práctica prevalecientes. Sus contribuciones son fáciles de identificar; desde el diseño de experimentos, ANOVA (análisis de varianza) y modelo lineal general, por medio de verosimilitud, máxima verosimilitud, información, consistencia y

6

eficiencia, pasando por suficiencia, e intervalo de confianza, pruebas de significancia, familia de exponenciales, familia de transformaciones y análisis discriminante lineal. Sin embargo, Fisher nunca fue profesor de estadística sino de genética. Una razón es que la mayor parte de sus aportes consisten precisamente en establecer la estructura de la inferencia estadística paramétrica relacionada con cuestiones genéticas, y modelos basados en análisis de verosimilitud como la principal estructura para inferencia genética; sus contribuciones a la estadística genética no pueden ser separadas de sus legados a la estadística general.

En genética de poblaciones. Fisher compartió su supremacía con J. B. S. Haldane y Sewal Wright, y es difícil señalar con precisión las ideas fundamentales, atribuibles solamente a Fisher. Estos tres fundadores de la genética de poblaciones tuvieron carreras paralelas. Publicaron sus primeros documentos en 1912, siendo aún estudiantes: Haldane en Oxford, Fisher en Cambridge y Wright en Harvard. Haldane permaneció en la academia en Cambridge y en el University College (Londres) y viajó a india en 1957. Fisher trabajó como consultor estadístico en Rotamsted (1919-1933), retornando primero a la vida académica en el University College y posteriormente a Cambridge, como profesor de genética. Después de su retiro, viajó a Australia en 1959. Wright trabajó para la USDA de 1915 a 1925, viajó primero a la Universidad de Chicago. Se retiró a la Universidad de Wisconsin en 1955, donde a diferencia de los otros dos, vive 33 de sus más productivos años. Haldane y Fisher fueron por un tiempo colegas en el University College. En 1933 Fisher propuso un vínculo, al menos en la educación de estudiantes graduados (Box, 1978):

"Dado que los estudiantes preparados matemáticamente vienen a mí esperando obtener alguna clase de doctorado trabajando en mi departamento, sin saber nada, ninguna cosa, y no muy bien dispuestos a conocer alguna experimentación con material vivo, ¿puedo hacer que ellos se dediquen a lecturas es su departamento sobre teoría genética, así como así, un paso hacia la comprensión de las clases de razonamiento usada por los experimentadores?"

No obstante, Fisher, Haldane y Wright fueron competidores más que colaboradores, y no siempre fueron tolerantes con el trabajo de los otros. No hay duda que cada uno ganaba con las publicaciones de los demás, desarrollando ideas adicionales en respuesta a la crítica de los mismos. La esencia de sus contribuciones es muy diferente. Haldane tuvo diversos intereses; sus aportes son variados y hay menos de una perspectiva evolucionista para dar a su trabajo una síntesis global. Wright fue el más práctico, desarrolló teoría como respuesta a datos particulares. Fisher fue el teórico y tomó una visión más amplia de los datos, mientras la mayoría de su trabajo fue sugerido por hechos del mundo real, su interés estuvo en la

7

construcción de una estructura sin la cual tales hechos no podrían ser tratados.

2. Rudolf Clausius

Uno de los fundadores de la termodinámica

El físico y matemático Rudolf Julius Emmanuel Clausius (1822-1888) falleció hace 125 años.

Se le considera uno de los fundadores de la termodinámica.

En su nueva formulación del principio de Sadi Carnot –es hijo de Lazare Nicolas Marguerite Carnot, del que hemos hablado en este blog– conocido como

ciclo de Carnot, propuso la teoría del calor sobre una base más sólida.

En su trabajo más importante sobre la teoría mecánica del calor [Über die bewegende Kraft der Wärme, Parte 1 y Parte 2, Annalen der Physik 79, 368–397, 500–524. 1950. Traducción al inglés On the Moving Force of Heat, and the Laws regarding the Nature of Heat itself which are deducible therefrom, Phil. Mag. series 4, 2, 1–21, 102–119, 1851] estableció por primera vez las ideas básicas de la segunda ley de la termodinámica.

En 1857, Clausius hizo una importante contribución al campo de la teoría cinética redefiniendo el modelo cinético de los gases de August Krönig para incluir los movimientos de traslación, rotación y vibración de las moléculas. En este mismo trabajo introdujo el concepto de recorrido libre medio de una partícula.

Clausius deduce la relación de Clausius-Clapeyron de la termodinámica: es una manera de caracterizar la transición de fase entre dos estados de la materia y había sido desarrollada originalmente por Émile Clapeyron en 1834.

En 1865 introdujo el concepto de entropía.

8

En 1868 fue elegido miembro de la Royal Society y en 1879 recibió la Copley Medal. En 1878 fue elegido miembro de la Kungl. Vetenskapsakademien. En 1870 recibió la Huygens Medal y en 1883 el Prix Poncelet.

V. CAPITULO I

Conocimientos previos

1. Energía

Tiene diversas acepciones y definiciones, en general se relaciona con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento.

En tecnología y economía, se refiere a la explotación de un recurso natural y el proceso para extraerla, transformarla para darle un uso industrial o económico.

En física, se define como la capacidad para realizar un trabajo.

En la física, la ley universal de conservación de la energía, que es la base para el primer principio de la termodinámica, indica que la energía ligada a un sistema aislado permanece en el tiempo.

La teoría de la relatividad especial establece una equivalencia entre masa y energía por la cual todos los cuerpos, por el hecho de estar formados de materia, contienen energía; Se resume en la fórmula.

La energía es una magnitud escalar con el cual se mide el estado de un sistema físico; es decir, la energía es una herramienta o abstracción matemática de una propiedad de los sistemas físicos.

Es una representación de un sistema físico con magnitudes escalares, lo cual facilita su manejo y comprensión.

a. Energía en diversos tipos de sistemas físicos

La energía también es una magnitud física que se presenta bajo diversas formas, está involucrada en todos los procesos de cambio de Estado físico, se transforma y se transmite, depende del sistema de referencia y fijado éste se conserva.

Todo cuerpo contiene energía, puede ser por su movimiento, su composición química, su posición, su temperatura, su masa

9

o alguna otra propiedad. En las disciplinas de la física y la ciencia, se tienen varias definiciones de energía, todas coherentes y complementarias entre sí, siempre relacionadas con el concepto de trabajo.

b. Principios termodinámicos de la transformación de la energía

Para poder hacer uso de la energía es indispensable transformar unas formas de energía en otras. Todas ellas se pueden transformar en otra cumpliendo los siguientes principios termodinámicos:

“La energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma”.

De este modo, la cantidad de energía inicial es igual a la final.

“La energía se degrada continuamente hacia una forma de energía de menor calidad (energía térmica)”.

Lo que nos dicen estos principios es que no es posible realizar un cambio de una energía a otra sin una perdida, que se manifiesta como energía térmica, por lo cual. El rendimiento de un sistema energético es la relación entre la energía obtenida y la que se suministra al sistema.

2. Fuentes de energía

Las fuentes de energía se pueden dividir en dos grandes subgrupos:

- Permanentes o renovables. - Temporales o no renovables.

2.1. Energía no renovable

Se refiere a fuentes de energía que una vez utilizadas no es posible recuperarse, se encuentran en forma limitada en la naturaleza. De esta índole de energías existen dos tipos:

o Energía fósil o Energía nuclear

Energía fósil

Se obtiene por medio de combustibles fósiles los cuales se presentan en forma:

o Sólida (carbón) o Líquida (petróleo)

10

o Gaseosa (gas natural).

Se forman por la acumulaciones de restos de seres vivos que vivieron hace millones de años y que se han fosilizado formando carbón o hidrocarburos. Con el tiempo la materia orgánica se descompuso parcialmente por falta de oxígeno y acción de la temperatura, la presión y determinadas bacterias de forma que quedaron almacenadas moléculas con enlaces de alta energía.

La energía más utilizada en el mundo es la energía fósil. Según los cálculos, el planeta puede suministrar energía por medio de petróleo durante 40 años más y durante 200 años si se sigue utilizando el carbón.

Energía nuclear

Se obtiene a partir de la desintegración del núcleo atómico de elementos pesados como el uranio, por medio de romper los átomos provocando reacciones en cadena controladas dentro de un reactor nuclear, Este proceso libera energía radiante y térmica la cual se aprovecha para calentar agua que mueve las turbinas que producen electricidad.

Los remanentes de este proceso son residuos nucleares altamente peligrosos, que pueden tardar miles de años en desaparecer y tardan mucho tiempo en perder la radiactividad.

2.2. Energía renovable

Evolución histórica

Se obtienen a partir de fuentes que están produciéndose constantemente y cuyo uso no implica la reducción de las reservas históricas de las mismas, debido a su capacidad de regenerarse continuamente.

Han sido utilizadas por la humanidad desde tiempos remotos, debido a que se encuentran fácilmente en la naturaleza.

Se han utilizado para impulsar barcos, molinos, etc.

Algunas de estas han sido sustituidas por el uso de fuentes no renovables debido a la falta de tecnologías que las hagan más eficientes y estables.

En el año 1970 se empiezan a considerar como alternativa de las energías no renovables, Debido a su disponibilidad presente y futura garantizada así como por su menor impacto ambiental, se empiezan a llamar energías alternativas.

11

Energía alternativa

Una fuente de energía alternativa debe ser renovable y poder utilizase en lugar de las fuentes energéticas que implican la quema de combustibles fósiles contaminantes, con la ventaja de tener menor efecto contaminante.

Se ven como una alternativa para superar la crisis energética ocasionada por el agotamiento de los combustibles tradicionales.

Así como también para reducir los efectos ocasionados por el uso de las energías convencionales actuales hoy día como: el petróleo, el carbón, etc. Éstos como la contaminación, el aumento de los gases invernadero y la perforación de la capa de ozono. La separación energía alternativa/convencional va más allá de una clasificación de las fuentes de energía, representa las alternativas que tenemos como humanidad para preservar la viabilidad sostener el desarrollo y el incremento poblacional en el mediano y largo plazo, definirá el límite de crecimiento y da lugar al concepto de desarrollo sustentable.

Las fuentes renovables de energía pueden dividirse en dos categorías: no contaminantes o limpias y contaminantes. Entre las primeras:

La llegada de masas de agua dulce a masas de agua salada: energía azul.

El viento: energía eólica. El calor de la Tierra: energía geotérmica. Los ríos y corrientes de agua dulce: energía hidráulica. Los mares y océanos: energía mareomotriz. El Sol: energía solar. Las olas: energía undimotriz.

Contaminantes:

- Bioetanol - Biogás - Biodiesel - Madera - Biomasa

Las energías de fuentes renovables contaminantes tienen el problema de que en la combustión emiten dióxido de carbono, gas de efecto invernadero, y en ocasiones son aún más contaminantes puesto que la combustión no es tan limpia, Se enlistan como renovables porque pueden cultivarse los vegetales que las producen, renovándose con cada cosecha.

12

Una de sus ventajas es el poderlas producir a través de cultivos de micro algas/ciertas bacterias y levaduras (potencial fuente de fertilizantes y piensos, sal (en el caso de las micro algas de agua salobre o salada) y biodiesel/etanol los cuales capturan gran parte de las emisiones de Dióxido de Carbono, así como la eliminación de hidrocarburos y dioxinas en el caso de las bacterias y levaduras (proteínas petrolíferas) y el problema de las partículas se resuelve con la gasificación y la combustión completa (combustión a muy altas temperaturas, en una atmósfera muy rica en Dióxido de Carbono) en combinación con medios descontaminantes de las emisiones como los filtros y precipitadores de partículas (como el precipitador Cottrel), o como las superficies de carbón activado.

Otra fuente son los residuos sólidos urbanos y de los lodos de las centrales depuradoras y potabilizadoras de agua.

Las fuentes de energía alternativa se pueden clasificar en:

1) Energía verde

Describe la energía generada a partir de fuentes de primarias respetuosas con el medio ambiente. Las energías verdes son energías renovables que no contaminan. Son una alternativa viable al agravamiento del efecto invernadero así como a la sustitución de fuentes de energía tradicionales (como el petróleo o el gas).

2) Energía hidráulica

Se obtiene a partir de la energía potencial contenida en las masas de agua en movimiento la cual puede ser transformada en energía eléctrica. Las centrales hidroeléctricas aprovechan la energía de los ríos para poner en funcionamiento unas turbinas que mueven un generador eléctrico.

3) Biomasa

Se obtiene a partir de la fotosíntesis las plantas que contienen clorofila, transforman el dióxido de carbono y el agua de productos minerales sin valor energético, en materiales orgánicos con alto contenido energético y a su vez sirven de alimento a otros seres vivos.

Este proceso almacena la energía solar en forma de carbono, la cual es transformada en energía térmica, eléctrica o carburantes de origen vegetal, liberando de nuevo el dióxido de carbono almacenado.

4) Energía eólica

13

Se obtiene de la fuerza del viento, mediante la captación de la energía cinética generada por las corrientes de aire.

Ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover distintos aparatos y medios de transporte, se considera una energía verde.

Se produce el movimiento del aire ocasionado por las diferencias de presión atmosférica.

5) Energía geotérmica

Se obtiene a partir del calor interno de la tierra.

En algunos puntos este calor está cerca de la superficie y se pone en contacto con aguas subterráneas, las cuales pueden alcanzar la temperatura de ebullición produciendo vapor, el cual se aprovecha para mover turbinas o calentar.

El calor del interior de la Tierra se debe a varios factores, entre los que destacan el gradiente geotérmico y el calor radiogénico.

6) Energía mareomotriz

Se obtiene a partir de las variaciones en el nivel del mar, llamadas mareas, producidas por las fuerzas gravitatorias entre la Luna, la Tierra y el Sol.

Se colocan turbinas hidráulicas que se accionan con el movimiento del agua, la cual es conducida por canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje. Este movimiento se transmite a un alternador el cual genera electricidad.

Esta energía es renovable y es limpia.

El principal problema es la relación entre la cantidad de energía obtenida contra el coste económico así como el impacto ambiental para obtenerla.

7) Energía solar

Esta energía es la que más utiliza la naturaleza para mantener la vida y da origen a la mayoría de las formas de energía.

La energía contenida en la radiación solar anual equivale a varios miles de veces la cantidad de energía que consume la humanidad.

Este tipo de energía tiene la gran ventaja es que permite la generación de energía en el mismo lugar de consumo mediante la integración arquitectónica. Lo cual permite implementar sistemas distribuidos que minimicen las perdidas por transporte.

14

Existen diversas formas de utilizarse.

Los paneles fotovoltaicos convierten directamente la energía luminosa en energía eléctrica.

Estos colectores solares parabólicos concentran la radiación solar aumentando temperatura en el receptor.

La radiación solar tiene dos componentes:

Radiación directa, llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias.

Radiación difusa. Es la recibida mediante múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes, y el resto de elementos atmosféricos y terrestres.

15

¿Qué son los paneles solares?

Un panel solar es una especie de módulo que tiene como objetivo intentar aprovechar la mayor cantidad de energía que proviene de la radiación solar. El término que se utiliza para definirlo proviene de los colectores solares, que eran utilizados para poder obtener agua caliente, comúnmente con fin doméstico y a los paneles fotovoltaicos utilizados para generar electricidad.

En lo que respecta a esos paneles fotovoltaicos, es importante destacar que se encuentran formados por unas cuantas celdas que se encargan de convertir la luz en electricidad. Estas mismas celdas son también conocidas como células fotovoltaicas, que significa “luz-electricidad”. Estas son dependientes del efecto fotovoltaico, para poder transformar la energía del Sol, y de esta manera hacer que una corriente pase entre dos placas con cargas eléctricas opuestas.

¿Cómo funcionan los paneles solares?

Los paneles solares funcionan de la siguiente manera: los rayos solares impactan sobre la superficie del panel, penetrando es este y siendo absorbidos por materiales semiconductores, como el Silicio o el

16

arseniuro de galio.

Dichos paneles son módulos que aprovechan la energía de los rayos solares. Estos módulos comprenden a los colectores solares, utilizados para producir agua caliente y a los paneles fotovoltaicos usados para generar energía. Los fotovoltaicos están compuestos por numerosas celdas que transforman la luz en electricidad, dichas celdas a veces son llamadas células fotovoltaicas, lo que significa “luz-electricidad” y dependen del efecto fotovoltaico para poder transformar la energía del sol y hacer que una corriente pase por dos placas con cargas eléctricas opuestas. El parámetro estándar para medir su potencia se denomina potencia pico. Cuando son expuestos a la luz solar una celda de Silicio de 6 centímetros de diámetro puede producir una corriente de alrededor 0,5 amperios a 0,5 voltios.

Y los colectores solares tienen una placa receptora y tubos por los que circula líquido adheridos a ésta. El receptor asegura que la radiación solar se transforme en calor, mientras que el líquido que circula por los tubos transporta el calor hacia donde puede ser utilizado o almacenado.

Un sistema fotovolcaico de este tipo se compone de los paneles solares, las baterías y un inversor. El inversor es un aparato que convierte la corriente directa producida por los paneles en corriente alterna utilizada por la mayoría de los aparatos eléctricos usados en el hogar. Además, el sistema utiliza un sistema de regulador de carga que se usa para controlar la cantidad de energía que se almacena en las baterías alargando asi su vida útil.

El sistema fotovoltaico se completa con cables de conexión, equipo de protección y soportes mecánicos. La configuración del sistema fotovoltaico más utilizada es la que proporciona corriente alterna a los aparatos eléctricos. En esta configuración se conectan paneles solare directamente al regulador de carga y este se conecta al banco de banco de baterías recargables. El banco de baterías proporciona corriente directa así que esta energía se lleva al inversor para convertirla en corriente alterna y posteriormente se distribuye la energía a la instalación eléctrica convencional de una casa o edificio donde se conectan aparatos electrónicos convencionales.

17

La siguiente figura muestra un esquema de conexión de un sistema fotovoltaico de acuerdo a esta configuración:

18

19

  ¿QUÉ TIPOS DE PANELES SOLARES HAY? 

   Si queremos utilizar paneles solares para generar electricidad en nuestras viviendas tenemos que tener en cuenta que existen 3 tipos diferentes. 

    Paneles Solares Fotovoltaicos: Éstos son los que hemos explicado anteriormente y pueden generar suficiente energía para abastecer las necesidades de nuestros hogares. 

    Paneles Solares Térmicos: Estos paneles se recomienda usarlos en viviendas que tengan recepción directa del Sol con altas temperaturas y que tengan un espacio suficiente para colocarlos ya que son mayores que los anteriores porque si no no serían eficientes. Actúan de la misma forma que los fotovoltaicos pero aparte contienen un líquido que absorbe el calor. Estos paneles convierten la energía del Sol en energía térmica y transportan esta energía térmica hacia nuestros hogares. 

    Paneles Solares Termodinámicos: Éstos últimos son los que se están utilizando cada vez más en nuestros hogares debido a que son más eficientes, más baratos y se pueden utilizar aparte para muchas más cosas. Su principal ventaja es que pueden absorber energía a pesar de que llueva o esté nublado o sea de noche, etc. Estos paneles se basan en los principios fundamentales de la termodinámica, es decir, que pueden absorber cualquier tipo de energía de cualquier ambiente siempre y cuando la temperatura exterior no baje de los 0 grados. Están fabricados de aluminio y contienen unos canales por donde circula un líquido refrigerante, es decir, un líquido de bajo punto de ebullición que es capaz de absorber grandes cantidades de calor al producirse en él un cambio de estado (gas, líquido o sólido).

20

VENTAJAS

• Es  favorable para el medio ambiente ya que no necesita quemar combustibles fósiles o utilizar materiales nucleares para generar electricidad, esto evita la posible contaminación de nuestro aire, agua y atmósfera con contaminantes peligrosos y gases de efecto invernadero. La contaminación que generan los paneles solares es mínima y esta se da durante su proceso de fabricación.

• El mantenimiento de los paneles solares se da muy ocasionalmente y realmente es muy sencillo, esto significa que sólo tendrás que limpiar los paneles con agua y jabón de vez en cuando.

21

DESVENTAJAS

• El costo inicial de la compra de paneles solares comerciales y su instalación pueden ser elevados y se requiere de un rápido desembolso de dinero.  

• Los paneles solares no funcionan por la noche porque no hay luz solar. Para compensar esto, se requiere instalar pilas de almacenamiento y sistemas de carga en la red de energía solar.

• El mal tiempo y la contaminación del aire o la suciedad acumulada puede tapar el sol y afectar la eficiencia de los paneles solares.

• El sistema de paneles solares también debe de abarcar una amplia zona para obtener más horas de sol y lograr una mayor eficiencia.

22

PARA QUE SIRVEN LOS PANELES SOLARES.

• Durante gran parte de los años ochenta y de principios de los años noventa el mayor mercado para los paneles solares estaba en las fuentes de alimentación para áreas remotas y algunos productos de consumo (relojes, juguetes y calculadoras).

• Calentadores de agua• Cercas eléctricas• Sistemas de iluminación• Telecomunicaciones y sistemas de monitoreo remoto• Bombas de agua accionadas con energía solar.• Sistemas de tratamientos de agua• Bolsa de Mujer con Paneles Solares, para recargar tu celular y

fibras ópticas para búsqueda en las noches. • Bolsos y mochilas con energía solar: Incorporan paneles

fotovoltaicos, han aparecido en el mercado americano. • Es una mochila útil, ya que, se van cargando los pequeños

aparatos electrónicos. Un móvil o una cámara digital  puede cargarse entre 2 y 4 horas. Los paneles solares son impermeables, flexibles y, lo mismo que con otros bolsos solares se pueden retirar del mismo para usarlos fuera.

•

23

24

EN EL EJEMPLO QUE VEREMOS SE CONSTRUYERON 2 SISTEMAS INDEPENDIENTES PARA ABASTECER VARIOS APARATOS EN CASA.

Un sistema utiliza dos paneles solares de 80W y el otro dos paneles de 50W.

Los dispositivos necesarios básicos son los siguientes:

2 paneles solares de 80W y 2 de 50 W.

25

Aquí puedes ver los 2 tamaños en proporción de un adulto de pie.

Acumuladores, los del ejemplo son baterías marinas 27DC "deep cycle", económicas. Se utilizan 3 para el sistema de 80W y 2 para el de 50W.

26

Control de carga de baterías, uno "decente" para el sistema de 80W y uno "económico" para el de 50W.

27

Su función es la de controlar la carga de baterías y evitar sobrecargas, así como también que se descarguen cuando no están en uso.

Dos Inversores de potencia, uno para cada sistema, éstos se encargan de convertir la corriente DC (los 12V) a 120 AC, lo que requerimos para electrodomésticos.

Éstos usualmente vienen con la conexión directa para aparatos electrodomésticos, así como también con sus respectivos botones de sobrecarga para evitar que se quemen o incluso fusibles que se encargan de lo mismo.

28

Ahora veremos el primer ejemplo,

donde se conectan los 2 paneles que son solocados sobre el techo o en algún lugar donde se obtenga suficiente luz solar, se conecta el cableado desde los paneles (2 de 80W), hacia la entrada del primer control de carga (no se preocupen éstos vienen con sus instrucciones e indicaciones de conexiones).

De ahí se cablea las terminales que indique el controlador de carga, hacia los acumuladores o baterías, en éste caso es necesario utilizar 3 acumuladores interconectados en serie.

29

Es importante identificar las conexiones necesarias para el controlador de carga, que básicamente te indicará como irá conectado todo tu sistema, mientras que algunos podrían cambiar un poco en configuración, no temas, que todos deberán traer instrucciones.

Al final se conecta el inversor de potencia para obtener la salida.

.

30

Al lado podemos ver el sistema que utiliza los 2 paneles de 50W, la conexión es prácticamente la misma, con la diferencia de que se utilizó un controlador barato, de marca dudosa, jejeje.

Utiliza 2 acumuladores.

El controlador de carga.

31

Y el inversor de potencia.

Para darte una idea de su eficiencia, el sistema más económico de 50W, ha sido capáz de abastecer suficiente energía a un refrigerador chico, funcionando durante 48 horas incluyendo día y noche, sin ninguna otra fuente de energía.

Y las de 80W para el resto de los artefactos eléctricos incluyendo los focos en casa.

Las ventajas de éste, es que no se necesitan muchos conocimientos de electrónica, ni siquiera saber usar soldadura ni cautín, las conexiones son realizadas con conectores, el cableado, sólo hay que asegurarse que sea de la potencia (watts o amperes) suficientes y vualá, un sistema de paneles solares bastante económico.

32

VI. CAPITULO IIAplicación de la estadística dado en teoría.

El distrito de Paucarpata es uno de los 29 distritos que conforman la provincia de Arequipa con una población de 120 446 habitantes (FUENTE: INEI tasa de crecimiento 2% Censo 2007) mediante una encuesta a una muestra de este universo se desea saber en una encuesta para determinar ¿Cuántas personas optarían por una forma de energía alternativa, como el de la energía solar?, con un error máximo de 5% y una probabilidad de fracaso de 5%, ¿cuál es el tamaño de muestra mínimo que necesito encuestar?

Solución:

Datos:

Tabla de distribución normal N (0.1) [Tabla n° 1]

33

 

En conclusión:

Se tiene una confianza del 95% de que entre el 76% y 84% de los habitantes estarían interesados en instalar como una forma alternativa, la energía solar debido a que se puede economizar a largo plazo.

34

Haciendo uso del miniTAB

Con tamaño de muestra: 382Media de muestra: 0.8Desviación estándar conocida: 0.5

- De los integrantes de mi grupo pretendemos modificar la forma de informar sobre los paneles solares a las personas entrevistadas si por lo menos un cuarto de las personas entrevistadas están realmente interesados en cambiar como una forma alternativa a la energía fotovoltaica, una encuesta realizada recientemente de las 382 personas entrevistadas 130 personas realmente desearía tener la energía fotovoltaica, como una forma alternativa. ¿Sera necesario modificar nuestra forma de informar? con un error máximo de 5%.1. Formulación de hipótesis estadística.

2. Nivel de significancia 3. Estadístico de prueba

35

4. Establecimiento de criterios de decisión.

5. Realizacion de cálculos:X:Personas interesadas en el uso de la energía fotovoltaica

 

 6. Decisión:

 Por lo tanto debemos cambiar nuestra forma de llegar a la gente. 

36

VII. CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS

A partir de lo visto y encuestado podemos concluir de que Arequipa por ser una zona árida puede ser una buena zona para tener como una forma alternativa la anergia solar.

Entre un porcentaje de 74% 84% estaría dispuesto a tener como una forma de energía alternativa y así reducir el consumo de energía eléctrica a base del consumo de energía solar.

Es necesario tener más conocimientos sobre energías renovables y formas alternativas de preservar la ecología, hoy en día se habla mucho sobre el calentamiento de la capa de ozono.

La población y el gobierno deberían trabajar mucho en ello ya que se tiene poco o nada de conocimiento sobre ello.

A pesar de las desventajas de los paneles solares, este artículo pretende hacer hincapié en que nos vayamos mentalizando a utilizar en la medida de nuestras posibilidades las Energías Renovables, ya que la utilización de recursos fósiles nos causa verdaderos problemas. Las energías renovables (como la Energía solar, la Energía Eólica…etc) pueden permitirnos no dañar el medio ambiente y ser nuestras propias suministradores de energía y con todo ello ayudar a que la calidad de la Tierra y la vida en la Tierra sea mucho mejor.

VIII. BIBLIOGRAFÍA

37

http://www.netquest.com/blog/es/que-tamano-de-muestra- necesito/

http://www.dispatchespanol.com/paneles-solar-ventajas- desventajas-y-mas/

http://www.batanga.com/curiosidades/2011/03/03/como- funciona-un-panel-solar

http://erenovable.com/la-energia-solar-podria-tener-su-futuro- en-las-regiones-mas-frias-del-planeta/

http://larepublica.pe/07-12-2012/arequipa-en-la-era-solar-ya- produce-energia-con-el-sol

http://larepublica.pe/26-10-2012/inauguran-primera-central- electrica-de-energia-solar

http://larepublica.pe/infografias/info-paneles-solares-aqp-07- 12-2012

http://larepublica.pe/03-06-2014/paneles-solares-daran-luz- electrica-a-18-mil-familias-de-la-region-arequipa

IX. ANEXOS

38

Inauguran primera central eléctrica de energía solar

El 26 de octubre del 2012 se inauguró la primera central de generación de electricidad a partir de la energía solar del país. La ceremonia, en Arequipa, contará con la presencia del Presidente de la República, Ollanta Humala tasso.

La Central Fotovoltaica Repartición permitirá generar 22 megavatios de potencia y se encuentra en la Pampa de La joya, a la altura del kilómetro 979 de la Carretera Panamericana Sur, en Arequipa. La inauguración se realizará a las 10:30 horas.

Durante el acto, anunciarán la puesta en marcha de la Central Fotovoltaica Majes en Caylloma , según informó la Secretaría de Prensa de la Presidencia.

Ambas plantas solares abarcarán, cada una, 1 05 hectáreas de terrenos eriazos y están constituidas por 55 704 módulos fotovoltáicos. Producirán aproximadamente 80 Gwh de energía al año y tienen un valor total de inversión de 165 millones de dólares.

Arequipa en la era solar, ya produce energía con el sol

Nueva alternativa. Si el Perú apunta a mantener sus tasas de crecimiento necesita más energía, que hoy depende del gas de Camisea. Arequipa se ha convertido en un modelo para explorar otras opciones. Una empresa española instaló más de 133 mil paneles para convertir los rayos solares en energía eléctrica.

Camino a las playas de Arequipa, en el filo de la Panamericana Sur, rumbo a Lima, están ubicadas La Joya y Majes . Son dos  irrigaciones

39

rodeadas de pampas desérticas donde cae una de las radiaciones solares más intensas del mundo , solo comparables con las que reporta el desierto del Sahara en África. Alcanzan un promedio de 10 a 12 de índice de radiación ultravioleta (IUV), un nivel calificado entre alto y muy alto y sumamente peligroso para una persona que se expone a la intemperie más de media hora . Las consecuencias son irritaciones en la piel que pueden terminar en cáncer, daños a la vista, etc. Muchos de estos casos ya saturan los hospitales de la Ciudad Blanca.

 Sin embargo, a este sol calcinante que afecta a la costa y sierra sur, también se lo puede capitalizar en forma positiva. Se ha comenzado a generar energía eléctrica con el astro rey en estos candentes lugares . La Joya y Majes albergan los dos primeros parques de energía fotovoltaica de Latinoamérica . Aquí se instalaron más de 133 mil 660 paneles en 206 hectáreas de desierto que captan la radiación solar para convertirla en energía. 

Las plantas funcionan desde setiembre. Pertenecen a la  empresa española T-Solar, que invirtió 160 millones de dólares en implementarlas. La inauguración de la primera infraestructura en La Joya fue un acontecimiento a fines de octubre. Estuvo presente el presidente Ollanta Humala, quien fue presa del sol extremo. Sus asistentes lo auxiliaron con un sombrero de ala ancha de agricultor characato. La clásica camisa de seda blanca se le pegaba al cuerpo por el sudor.  La  radiación era tan intensa que el ministro de Energía y Minas, Jorge Merino Tafur, totalmente desarmado, se cubría el rostro y no levantaba la mirada. El centro fotovoltaico de Majes, a 40 kilómetros de La Joya, se lanzó el 16 de noviembre. Aquí la sensación de calor  es enfriada por las ráfagas de viento.   

 

La energía verde: los beneficios ambientales

Una de las principales características de la energía fotovoltaica es la nula contaminación . La generación de corriente eléctrica mediante radiación solar no emite gases ni residuos.

De acuerdo a un balance de T-Solar, la generación de 245 Gigavatios/hora (GWh) evita la emisión de 87 mil toneladas de CO2 en la capa de ozono. 

La energía fotovoltaica no genera interferencias en la salud. Por eso es ampliamente usada por los hospitales de Europa.

Una planta fotovoltaica se instala con vigas lastre prefabricadas para sostener los módulos receptores del sol. No hay necesidad de hacer obras físicas en el suelo.

40

Al desmantelarse no se produce impactos. Su expectativa de utilidad oscila entre 10 y 15 años.

Entre T-Solar y la generadora eléctrica de Arequipa (EGASA) existe la posibilidad de una alianza público-privada para desarrollar estas tecnologías.

Lo fotovoltaico engrana varios aspectos. Desde sociales hasta ambientales. T-Solar aporta un beneficio económico de 90 mil dólares anuales al Gobierno Regional de Arequipa por las operaciones en Majes. En La Joya creó un fondo social junto a la Oficina de Desarrollo Compañía de Jesús para ejecutar acciones por la educación de la zona.

41