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Investigación documental y de campo.

Informe final.

Tema: “Ventajas y desventajas de las celdas fotovoltaicas.”

Aspirante: José Ontiveros Del Ángel.

Ciudad de México, junio de 2019.

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Índice.

1.- Introducción.

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2.- Metodología.

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3.- Resultados.

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3.1- Objetivos generales y específicos.

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3.2- Antecedentes. 6 3.3- Bases teóricas. 7 3.4- Desarrollo de

conceptos. 7

3.5.- Ventajas y desventajas de las celdas fotovoltaicas.

8 3.6- Análisis de la

entrevista y las encuestas realizadas. .

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4.- Conclusiones y recomendaciones.

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5.- Referencias y fuentes de consulta.

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6.- Anexos. 17 6.1.- Entrevista 17 6.2- Encuesta 17

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1.- Introducción. La situación del planeta requiere que busquemos nuevas fuentes de energías renovables, porque los recursos no renovables, como el petróleo, se están terminando. El objetivo del presente trabajo es determinar las ventajas y desventajas de las celdas fotovoltaicas, partiendo de la hipótesis de que son escasas las desventajas, pero muy grandes, lo cual nos ha sumergido en la idea de que no es conveniente ni útil explorar estas nuevas fuentes de energía.

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2.- Metodología.

Esta investigación está integrada por información documental y de campo.

Para llevar a cabo la investigación documental, ocupé fuentes de consulta disponibles en internet, con ayuda de diversos buscadores, principalmente google académico. Seleccionada y clasificada la información, elaboré un plan de trabajo, el cual me permitió concluir mis actividades conforme a los plazos establecidos. Mi plan de actividades es el siguiente:

Plan de trabajo

Actividad

Semana 1 Semana 2

Modificación al tema de investigación.

X

Recolección de la información.

X

Clasificación de la información.

x

Delimitación del tema de investigación y estructuración del mismo.

x

Elaboración del borrador o anteproyecto de investigación.

x

Aclaración de dudas y elaboración de la bibliografía.

x

Revisión de todo el trabajo de investigación y pasarlo en limpio para su presentación final.

x

A continuación, para recabar información de campo, elaboré una bitácora de actividades, misma que presento a continuación:

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Bitácora de investigación

Fecha y hora de la actividad.

Actividad a realizar. Propósitos y objetivos.

Actividades no realizadas. ¿Por qué?

Hallazgos o resultados más importantes.

Impacto en la experiencia profesional.

20/05/2019 a las 09:00 am

Primer recorrido de reconocimiento del lugar en el cual se encuentra el tema de investigación: un pequeño laboratorio de investigación de celdas fotovoltaicas.

Ninguna. Todo está perfectamente sistematizado y observado: las actividades de los investigadores, cómo usar el área de trabajo, qué investigar, etc.

Comprendí que cualquier actividad debe estar planeada adecuadamente, debe seguir un orden y prever eventualidades.

22/05/2019 a las 10:30 pm

Identificar al informante clave para concertar con él una cita y realizar una entrevista.

Ninguna. Identificar al informante requiere tiempo, éste debe ser una persona que conozca toda la actividad del laboratorio y que tenga la disposición de atenderme, además es muy importante que al momento de abordarlo, no interrumpa sus actividades cotidianas.

Debo ser prudente al requerir cualquier tipo de información.

23/05/2019 a las 9:00 am Estructurar una guía de observación que permita enfocar la mirada en los aspectos que deseo ahondar en mi próxima visita.

Ninguna. Mi guía de observación me permitió enfocarme en los aspectos más importantes de mi actividad y descartar lo que no es trascendente.

Elaborar una guía de investigación permite optimizar tiempos y estructurar la información valiosa.

24/05/2019 a las 14:00 horas.

Entrevista al informante y segundo recorrido del lugar donde se encuentra el tema de investigación.

No pude observar todo el proceso de investigación, porque no contaba con las medidas de seguridad requeridas.

Cualquier proceso de investigación lleva un orden, si no se sigue ese orden, entonces el resultado no será útil.

Comprendí la importancia de trabajar con el equipo e instalaciones adecuadas.

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Para llevar a cabo mi investigación de campo, hice entrevistas y encuestas, las cuales sirvieron para robustecer los resultados obtenidos en la investigación documental.

3.- Resultados. 3.1- Objetivos generales y específicos.

Objetivos generales: Actualmente las energías renovables tienen una importante función en la vida de las personas. Todo ser humano tiene necesidad de utilizar energía eléctrica, encontrar fuentes alternas de producción de energía eléctrica es un reto para la humanidad, ya que debe ser accesible para la población. Sabemos que el costo de las celdas fotovoltaicas es alto, aunque los beneficios son muchos. En el presente trabajo, pretendo exponer los pros y contras de esta fuente alterna de energía.

Objetivos específicos: Explicar brevemente cómo funcionan las celdas fotovoltaicas, plantear su utilidad y sus desventajas; exponer por qué es importante que su uso sea asequible para la población. 3.2- Antecedentes. “La conversión fotovoltaica (FV) es el proceso mediante el cual se convierte directamente la luz del sol en electricidad, por medio de celdas solares. El primer dispositivo FV fue demostrado por el físico francés Edmond Becquerel, en el año de 1839. En sus experimentos, Bequerel encontró que cuando ciertos materiales eran expuestos a la luz, producían una diferencia de potencial y al conectarlos con una carga externa se generaba una corriente eléctrica, a este fenómeno se le denominó el efecto fotovoltaico, sin embargo, el entendimiento, dominio y uso de dicho fenómeno, tuvo que esperar hasta que se dieran otros avances científicos y tecnológicos relacionados con la física cuántica y los semiconductores, durante el siglo XX. Las celdas FV, se fabrican con materiales semiconductores, los cuales actúan como aislantes a bajas temperaturas, pero también pueden ser conductores cuando son expuestos al calor o a la energía lumínica. Sobre materiales semiconductores utilizados en la fabricación de celdas FV se han publicado varios artículos donde se detalla su funcionamiento (Green, 1992 y Naville, 1978). La primera celda FV moderna se fabricó en 1941, con una eficiencia de conversión del 1%. La empresa americana Western Electric fue la primera en comercializar celdas FV en 1955 y las primeras aplicaciones prácticas de estos dispositivos se dieron en satélites artificiales, siendo una solución para la provisión de energía eléctrica por su alta relación de costo-peso. Además, en este tipo de aplicaciones el costo pasa a segundo plano respecto a otras características como disponibilidad y confiabilidad. El Vanguard 1 fue el primer satélite que utilizó un módulo fotovoltaico para alimentar un transmisor que consumía solamente 5 miliwats. Por otra parte, la utilización de módulos FV

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para aplicaciones terrestres se comenzó a dar a mediados de la década de los setenta (Lorenzo, 1994)”.1 3.3- Bases teóricas. “Los módulos fotovoltaicos (MFV) transforman la energía en forma de radiación solar a energía eléctrica de corriente continua, pero, para realizar la interconexión a la red se requiere pasar a corriente alterna mediante un inversor. El desarrollo de los elementos del sistema, el proceso de conversión de corriente continua a alterna, las condiciones ambientales y características propias del lugar de la instalación afectan directamente en la eficiencia y el envejecimiento de sistema fotovoltaico.”2 “Las celdas fotovoltaicas (CF) son la parte principal de un módulo fotovoltaico, las CF convertidores de energía en forma de radiación electromagnética en energía eléctrica. Una vez que esta radiación hace contacto con el material semiconductor, éste la transforma en energía eléctrica en forma de corriente continua para poder ser utilizada de inmediato.”3

3.4- Desarrollo de conceptos. “La energía solar directa es la energía del sol sin transformar, que calienta e ilumina. Necesita sistemas de captación y almacenamiento y aprovecha la radiación del sol de varias maneras diferentes, (entre ellas la transformación en electricidad). La transformación de energía solar ene electricidad es la llamada energía solar fotovoltaica que permite transformar en electricidad la radiación solar por medio de células fotovoltaicas integrantes de módulos solares. Esta electricidad se puede usar de manera directa, se puede almacenar en acumuladores para un uso posterior, e incluso se puede introducir en la red de distribución eléctrica. Es una de las energías renovables con más posibilidades.”4 “Un sistema fotovoltaico o de energía solar, es un conjunto de dispositivos cuya función es transformar la energía solar directamente en energía eléctrica, adecuada a los requerimientos de una aplicación determinada. Este sistema se compone de tres principales elementos: 1) Generación ó Producción (Celdas o Módulos Solares) 2) Control (Reguladores de Voltaje o Controladores)

1 Agredano Díaz Jaime. (2008). Tecnología fotovoltaica. 26/05/2019, de Instituto de

Investigaciones Eléctricas Sitio web: https://www.ineel.mx/boletin022008/tenden02.pdf 2 González Pedro, Jurado Fernando, Granados David y Ortiz Francisco. (2018). Análisis de

eficiencia y degradación de un sistema fotovoltaico interconectado a la red eléctrica. 07/05/2019, de Revista Iberoamericana de Ciencias Sitio web: http://www.reibci.org/publicados/2018/dic/3200116.pdf

3 Íbidem. P. 255.

4 Méndez Muñiz Javier María, Cuervo García Rafael. (s/a). Energía solar fotovoltaica. Madrid,

España: Fundación Confemetal.

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3) Almacenamiento (Baterías o Acumuladores)”.5 “Las primeras aplicaciones terrestres de la tecnología fotovoltaica se dieron en productos de consumo (relojes, juguetes, calculadoras, etc.), los cuales para su funcionamiento, sólo requieren del suministro de algunos miliwats. Conforme las eficiencias de las celdas desarrolladas aumentaron y sus costos disminuyeron considerablemente, comenzaron a aplicarse como energización de dispositivos de señalización, control y monitoreo de procesos, así como para electrificación rural, siendo esta última el motor de la industria fotovoltaica en sus inicios. Cabe mencionar que aún sigue representando una aplicación potencial y real para países en vías de desarrollo, con un alto porcentaje de población rural. A finales de la década de los noventa, comenzó a darse otro tipo de aplicación que vino a revolucionar el mercado fotovoltaico mundial: se trata de los sistemas fotovoltaicos conectados a red. En la presente década, el mercado fotovoltaico está dominado por grandes plantas FV centralizadas, lo que está propiciando una dinámica de crecimiento de la industria, pues en los últimos años se han alcanzado tasas anuales de crecimiento cercanas al 50%. Para tener una idea clara del crecimiento de las ventas de módulos FV en las últimas dos décadas es importante mencionar que en 1984, las ventas mundiales sólo alcanzaron los 25 MW, mientras que en el año 2007 se reportaron ventas del orden de los 2,700 MW, lo que representa un crecimiento de dos órdenes de magnitud.”6 3.5- Ventajas y desventajas de las celdas fotovoltaicas. Los beneficios son económicos, ambientales y socialmente responsables. Entre los cuales destacan:

En el aspecto económico reduce el pago por concepto de energía eléctrica.

La energía proveniente del sol es totalmente gratuita, se puede decir que la inversión en este tipo de sistemas es solamente inicial, debido a que, no será necesario volver a invertir en el sistema, este ahorro se verá reflejado de manera inmediata.

En promedio los sistemas solares fotovoltaicos tienen un tiempo de vida útil de más de 20 años. El mantenimiento que requieren estos sistemas es fácil y de un costo despreciable, lo único que se necesita es un trapo para retirar el polvo o suciedad que lleguen a tener los módulos fotovoltaicos, con realizar esta acción 2 veces a la se da mantenimiento al sistema.

5 s/a. (2015). Celdas Fotovoltaicas. 12/05/2019, de Facultad de Ingeniería, UNAM Sitio web:

http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/jspui/bitstream/132.248.52.100/624/4/A-4.pdf

6 Agredano Díaz Jaime. Ob. Cit.

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Al contar con paneles solares en casa, ésta incrementa su valor en el mercado debido a que estamos contribuyendo con la preservación del medio ambiente, generando energía eléctrica limpia. También estos sistemas son deducibles al 100% de la inversión en la compra de los equipos, basado en el artículo 34 fracción XIII de la Ley del ISR aquí en México.

Reduce las emisiones de CO2 lo cual conlleva a un impacto ambiental menor y amigable, disminuye también el consumo de energía eléctrica proveniente generalmente de sistemas convencionales contaminantes, impactantes y que no son capaces de renovarse.

El tiempo de recuperación en estos sistemas son relativamente cortos comparados con el tiempo de vida útil, en promedio el tiempo de recuperación de estos sistemas en promedio de 3 a 7 años, dependiendo de la tarifa del usuario.

Desventajas:

La única desventaja de estos sistemas consiste en que la inversión inicial es alta, pues es una inversión a largo plazo que se puede recuperar por medio de ahorro de pago de energía eléctrica.

No obstante, para Javier María Méndez Muñiz y otros, presentan las siguientes ventajas y desventajas de este sistema:

Energía solar

Ventajas

Escaso impacto ambiental.

No produce residuos prejudiciales para el medio ambiente.

Distribuida por todo el mundo.

No tiene más costes una vez instalada que el mantenimiento, el cual es sencillo.

No hay dependencia de las compañías suministradoras.

Inconvenientes

Se precisan sistemas de acumulación (baterías) que contienen agentes químicos peligrosos. Los depósitos de agua deben protegerse contra la legionela.

Puede afectar a los ecosistemas por la extensión ocupada por los paneles en caso de grandes instalaciones.

Impacto visual negativo si no se cuida la integración de los módulos solares en el entorno.

Como se observa, debe hacerse un análisis más profundo respecto de los beneficios e inconvenientes de las celdas fotovoltaicas, ya que es incuestionable su aportación en la generación de energías renovables, pero las desventajas son más de las que a simple vista pudieran apreciarse.

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3.6- Análisis de la entrevista y las encuestas realizadas. Transcripción de la entrevista a un investigador de celdas fotovoltaicas: Pregunta 1: ¿Por qué eligió este tema para investigar? Respuesta: Siempre me ha gustado saber más, vengo de una familia de investigadores y crecí entre laboratorios y experimentos. Mi proyecto es novedoso porque no conozco otro proyecto semejante al mío y eso me ha dado la posibilidad de diversificar ideas. Pregunta 2: ¿Qué lo impulsó a investigar las celdas fotovoltaicas? Respuesta: Como te comenté, vengo de una familia de investigadores, yo siempre quise dedicarme al mismo ramo pero diversificando mis proyectos. Pregunta 3: ¿Ha encontrado obstáculos en la realización de su proyecto? ¿Cuáles? Respuesta: Si, muchos. De inicio no me fue fácil obtener recursos para echar a andar mi proyecto. Además, el hecho de que no hubiera personas que investigaran el tema tan novedoso y útil, fue como un proyecto que muchos consideraron no viable y, ¡en algún momento, yo lo creí!, tuve que apartar esas ideas limitantes y empecé a tener confianza en mí. Pregunta 4: Al presentarse esos obstáculos ¿pensó en abandonar su proyecto? Respuesta: Si. A veces uno se deja llevar por la negatividad y pierde el rumbo, pero ahora estoy convencido que soy lo que quiero ser, y mi proyecto será, lo que yo quiero que sea: útil para la humanidad. Pregunta 5: Según su opinión ¿qué características debe tener un investigador? Respuesta: Debe ser analítico, debe tener confianza en sí mismo, debe ser paciente, perseverante, decidido, comprometido, debe tener capacidad de liderazgo y ser muy tolerante a la frustración. Pregunta 6: ¿Qué falta en éste país para que los investigadores puedan realizar su cometido exitosamente? Respuesta: Como en otros aspectos, faltan oportunidades. Sí, oportunidades para echar a andar nuestros proyectos, el gobierno debería otorgar más posibilidades a los ciudadanos para dedicarse a lo que quieren y dejar de derrochar el dinero en lo que no es útil. Hay que estar conscientes que el estudio de las energías renovables también generan empleos y recursos económicos Es un proyecto en el que los beneficios son muchos y vale la pena otorgar oportunidades de crecimiento. Pregunta 7: ¿Qué le diría a todo aquel que quiere saber más de las celdas fotovoltaicas? Respuesta: Que sea perseverante, que no desista de su objetivo, que siempre existen posibilidades para lograr las metas si las tenemos bien definidas y además, que comparta con otras personas lo que ha logrado.

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Análisis: La persona entrevistada enfatiza en todas las dificultades que tuvo que enfrentar para llevar a cabo sus investigaciones, entre las cuales destacan: I.- No existe una idea clara respecto del tema. II.- El gobierno ha abandonado la investigación de las energías renovables y les ha dodo poca difusión. III.- Hay poca accesibilidad a la investigación de este tema. El entrevistado concluye que por todas estas razones y otras más, las celdas fotovoltaicas no han tenido tanto éxito en nuestro país. En cuanto a la encuesta, la llevé a cabo entre diez personas mayores de edad y económicamente activas, mitad hombres y mitad mujeres. Los resultados obtenidos se presentan en los siguientes gráficos: Rango de edad

30 a 40 años

41 a 50 años

51 a 60 años

Género

Femenino

Masculino

Escolaridad

Sin instrucción

Primaria

Secundaria

Licenciatura

Posgardo

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1.- ¿Sabe que es una celda fotovoltaica?

SI

No

Muy Poco

2.- ¿Conoces las características de una celda fotovoltaica?

SI

No

Muy Poco

3.- ¿Sabe para qué sirve una celda fotovoltaica?

SI

No

Muy Poco

4.- ¿Sabe la importancia de las celdas fotovoltaicas?

SI

No

Muy Poco

5.- ¿Conoce las ventajas de las una celda fotovoltaica?

13

SI

No

Muy Poco

6.- ¿Le interesaría saber cómo generar energía de fuentes naturales?

SI

No

Muy Poco

7.- ¿Sabe cómo aprovechar la energía solar?

si

no

muy poco

8.- ¿Conoce las razones por las cuales es importante generar fuentes alternas de energía?

si

no

9.- ¿Le gustaría que existiera mayor información acerca de cómo utilizar una celda fotovoltaica?

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si

no

me esindifefrente

10.-Según su opinión ¿Cuál la mayor razón por la cual las celdas fotovoltaicas deben usarse?

los amplios beneficios para elplaneta

La excelente ubicacióngeográfica de México

No contaminan

Se aprovecha la luz solar

El costo que tienen

Su eficiencia

La excelente ubicacióngeográfica de México

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4.- Conclusiones y recomendaciones. Las energías renovables han existido desde tiempos remotos de manera rudimentaria y han ido desarrollándose conforme a los avances tecnológicos. Las energías renovables de producen de forma continua y son inagotables. La energía solar puede generar las dos formas de energía más utilizadas: calor y electricidad. Las celdas fotovoltaicas tienen la función de captar la energía contenida en la radiación solar y transformarla en energía eléctrica. Las ventajas de las energías renovables son las siguientes:

Ventajas

Son respetuosas con el medio ambiente.

No emiten gases contaminantes.

No generan residuos peligrosos.

Se pueden instalar en zonas rurales y aisladas.

Disminuyen la dependencia de suministros externos.

Específicamente, las celdas fotovoltaicas por sí mismas no tienen más desventaja que el alto costo de adquisición, el cual es recuperable a largo plazo, con el ahorro de energía eléctrica que debe pagarse periódicamente. No obstante, el mal uso de esta tecnología, así como la inadecuada utilización de dispositivos de almacenamiento (baterías), además de la afectación a los ecosistemas por la mala instalación y/o mantenimiento a estas celdas, hacen que se cuestione la utilidad de esta fuente de energía y no se apueste a su utilización, aunque los beneficios sean mayores, y considerando que las desventajas pueden ser mínimas si esta tecnología se emplea adecuadamente.

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5.- Referencias y fuentes de consulta. Agredano Díaz Jaime. (2008). Tecnología fotovoltaica. 26/05/2019, de Instituto de Investigaciones Eléctricas Sitio web: https://www.ineel.mx/boletin022008/tenden02.pdf González Pedro, Jurado Fernando, Granados David y Ortiz Francisco. (2018). Análisis de eficiencia y degradación de un sistema fotovoltaico interconectado a la red eléctrica. 07/05/2019, de Revista Iberoamericana de Ciencias Sitio web: http://www.reibci.org/publicados/2018/dic/3200116.pdf

Méndez Muñiz Javier María, Cuervo García Rafael. (s/a). Energía solar fotovoltaica. Madrid, España: Fundación Confemetal s/a. (2015). Celdas Fotovoltaicas. 12/05/2019, de Facultad de Ingeniería, UNAM Sitio web: http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/jspui/bitstream/132.248.52.100/624/4/A-4.pdf

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6.- Anexos. 6.1.- Guión de entrevista. 1.- ¿Por qué eligió este tema para investigar?

2.- ¿Qué lo impulsó a investigar las celdas fotovoltaicas?

3.- ¿Ha encontrado obstáculos en la realización de su proyecto? ¿Cuáles?

4.- Al presentarse esos obstáculos ¿pensó en abandonar su proyecto?

5.- Según su opinión ¿qué características debe tener un investigador?

6.- ¿Qué falta en éste país para que los investigadores puedan realizar su

cometido exitosamente?

7.- ¿Qué le diría a todo aquel que quiere saber más sobre las celdas

fotovoltaicas?

6.2.- Encuesta.

1.- ¿Sabe que es una celda fotovoltaica? a) SI b) NO c) MUY POCO 2.- ¿Conoces las características de una celda fotovoltaica? a) SI b) NO c) MUY POCO 3.- ¿Sabe para qué sirve una celda fotovoltaica? a) SI b) NO c) MUY POCO 4.- ¿Sabe la importancia de las celdas fotovoltaicas? a) SI b) NO c) MUY POCO 5.- ¿Conoce las ventajas de las una celda fotovoltaica? a) SI b) NO c) MUY POCO 6.- ¿Le interesaría saber cómo generar energía de fuentes naturales? a) SI b) NO c) MUY POCO 7.- ¿Sabe cómo aprovechar la energía solar? a) SI b) NO c) MUY POCO

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8.- ¿Conoce las razones por las cuales es importante generar fuentes alternas de energía? a) SI b) NO 9.- ¿Le gustaría que existiera mayor información acerca de cómo utilizar una celda fotovoltaica? a) SI b) NO c) ME ES INDIFERENTE 10.-Según su opinión ¿Cuál la mayor razón por la cual las celdas fotovoltaicas deben usarse?

a) Se aprovecha la luz solar d) Su eficiencia b) El costo que tienen e) La excelente ubicación

geográfica de México c) No contaminan. f) los amplios beneficios para el

planeta