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Energia Renobable
Definición
Como Funciona la energía solar.
Energía Renovable
jueves, 21 de abril de 2016
Conversión Fototérmica
Conversión Fototérmica
aplicaciones de los diferentes tipos La difusión del uso
de estos sistemas de aprovechamiento de la energía solar depende fuertemente de
políticas de mediante su conversión fototérmica incentivos implementados desde
el pueden agruparse en tres clases: estado respecto del ahorro de
combusticolectores planos (para temperaturas de bles convencionales. operación
inferiores a 100°C), concen- Existen en México numerosas tradores de foco
lineal (100-500°C), y actividades de investigación y desarrollo concentradores
de foco puntual (supe- vinculadas con el aprovechamiento riores a 500°C).
térmico de la energía solar (ver, por Los colectores planos se emplean para
ejemplo, Ref. [2]). Por el contrario, las calentamiento de agua para uso
aplicaciones comerciales en el tema son domiciliario, calefacción de viviendas,
prácticamente nulas, debido esencialsecado de productos agrícolas, destila-
mente a la falta de políticas de promoción de agua, refrigeración (ciclo de ción.
absorción) y usos industriales. En la En la Unión Europea, donde existe una
figura se muestra la instalación en un subvención de los gobiernos, la
superfitecho de colectores planos para calenta- cie de colectores instalados y
funcionanmiento de agua y un conjunto de do hasta 2002 es cercana a los 13
secaderos de productos agrícolas. 2 millones de m , equivalentes a una
producción energética de 0,49 Mtep. Hasta 2001, el crecimiento del mercado
fototérmico fue, en promedio de aproximadamente 10 % anual, registrando en 2002
una baja de 23,7 % debido a varios factores entre los cuales pueden mencionarse
la disminución de los subsidios, el cambio de moneda en la Unión Europea e
incertidumbres electorales. Para 2003, la decisión política de reactivar el
mercado térmico en varios países (Alemania, Italia, Francia, España) permitía
esperar un crecimiento superior al promedio antes mencionado [3]. Los
concentradores de radiación solar se utilizan para refrigeración, aplicaciones
industriales y generación de energía colectores planos concentradores de foco
lineal concentradores de foco puntual Colectores Planos para Calentamiento de
Agua Domiciliaria Secaderos de Productos Agrícolas Julio C. Durán, Elena M.
Godfrin o Boletín Energético N 16 36 mecánica y eléctrica (ver figura). Su este
tipo, alcanzando una capacidad aplicación más importante fue las total
instalada e interconectada de 354 centrales de potencia instaladas en MW.
Recientemente, la Unión Europea California, EE.UU., basadas en concen- ha
retomado el tema a través del tradores cilíndrico parabólicos. En 1985 proyecto
DISS (Direct Solar Steam) en entró en operación, entregando energía Almería,
España, cuyo objetivo es de pico a la red, la primera central de 14
perfeccionar la tecnología y los procediMW eléctricos. En años sucesivos se
mientos de operación de dicho tipo de pusieron en marcha nuevas centrales de
plantas solares [4]. Vista de una Central solar en California, EE.UU Vista de
una Central solar en California, EE.UU Conversión Fotovoltaica La conversión
directa de la energía solar El elemento básico principal de la en electricidad
se obtiene mediante la industria FV es y seguirá siendo, al utilización de
dispositivos fotovoltaicos menos en el mediano plazo, el silicio (FV). Desde
1958 y hasta la primera cristalino (c-Si). La tecnología de este crisis del
petróleo en 1973, las celdas semiconductor se encuentra sumamente solares
tuvieron principalmente aplica- desarrollada por ser la base de la ciones en
los campos espacial y militar. industria electrónica. En la constante Las
crisis del petróleo durante la década búsqueda por bajar costos, se han del 70
impulsaron el desarrollo de la desarrollado dispositivos de película tecnología
FV para usos terrestres. A delgada de diferentes materiales mediados de los
noventa, las actividades semiconductores, siendo el silicio en el campo FV
recibieron un renovado amorfo (a-Si) el que se encuentra desde impulso, esta
vez gracias a la creciente hace años en el mercado. De más presión ecologista
de la sociedad y a la reciente aparición son las celdas solares baja en el
costo de los sistemas. de CdTe y de CuInSe (CIS). En la figura 2 Julio C.
Durán, Elena M. Godfrin o Boletín Energético N 16 37 se muestra la distribución
de las diferen- de montaje. Los sistemas pueden tes tecnologías de la industria
FV [5]. clasificarse en dos grandes categorías: aislados e interconectados a la
red de distribución eléctrica. A continuación se enumeran aplicaciones de ambas
categorías: El elemento fundamental de un sistema FV es el módulo FV (ver
figura). Éstos se caracterizan por la potencia (en W ) que pueden entregar al
ser pico iluminados con una radiación solar de 1 2 Una alternativa a los
sistemas FV kW/m . Dado que la principal aplicación convencionales, basados en
el almace- FV involucra la carga de baterías, la namiento de energía eléctrica
en mayoría de los módulos comerciales baterías, está dada por sistemas com-
están diseñados para entregar corriente puestos por paneles solares, un
electroli- continua a tensiones algo superiores a zador (para generar
hidrógeno) y una 12 V. celda de combustible. Diversos laboraUn sistema FV
típico incluye módulos, torios han realizado importantes baterías, sistema de
control y acondicio- esfuerzos para producir hidrógeno a namiento de potencia y
una estructura partir de FV en pequeña escala [6] y a Sistemas aislados
(“stand-alone”) § Espaciales § Electrificación rural § Bombeo de agua §
Comunicaciones (repetidoras, radiotelefonía, etc.) § Monitoreo remoto
(climático, sísmico, etc.) § Boyas para navegación § Protección catódica §
Productos de consumo (relojes, calculadoras, etc.) § Cargadores de baterías §
Autos solares Sistemas interconectados a red § Integrados a edificios (“PV in
buildings”) § Centrales de potencia Sistemas aislados (“stand-alone”) Sistemas
interconectados a red Poli c-Si 56.4% CdTe 0.4% Mono c-Si 28.1% Micro c-Si 0.7%
a-Si sobre c-Si 5.6% Otros 0.4% a-Si 5.3% Cinta 3.2% Distribución de las
Diferentes Tecnologías de la Industria Fotovoltaica Módulos Fotovoltaicos o
Boletín Energético N 16 38 Julio C. Durán, Elena M. Godfrin escala industrial
[7], tanto para aplica- de ejemplo, la configuración de la ciones estacionarias
cuanto para planta de demostración PHOEBUS [9], vehículos [8]. La Figura
muestra, a modo en Julich, Alemania. Esquema de la planta de demostración
PHOEBUS [9], Jülich, Alemania Julio C. Durán, Elena M. Godfrin o Boletín
Energético N 16 39 Mercado Fotovoltaico Mundial La potencia FV total instalada
en el competitivo (alternativa confiable y de mundo entre las diferentes
aplicaciones menor precio en aplicaciones aisladas supera los 2000 MW , con
ventas de baja potencia) y el resto a un mercado pico anuales de
aproximadamente 700 subsidiado. Este porcentaje se ha MW y costos de paneles FV
de alrede- reducido sustancialmente en los últimos pico dor de 3-4 U$S/W años
debido al fuerte crecimiento en la . El mercado pico mundial ha instalación de
sistemas interconectados crecido en promedio más del 16 %/año desde 1980 a la
red eléctrica, impulsado por políticas y claramente por encima del 30 %/año en
de promoción (subsidios, créditos a tasas los últimos 5 años preferenciales,
etc.
Aprovechamiento de la energia solar.
Aprovechamiento de la Energía Solar
Se presenta la evolución histórica y el
estado actual del aprovechamiento de la energía solar a nivel mundial y, en
particular, en México. Se analizan tanto los aspectos tecnológicos cuanto los
de mercado. El trabajo se divide en cinco secciones que tratan los siguientes
temas: generalidades sobre la energía solar, conversión fototérmica, conversión
fotovoltaica, mercado fotovoltaico mundial y mercado fotovoltaico en México.
El sol,
fuente de vida y origen de las carbón, hidroelectricidad o energía demás formas
de energía que el hombre nuclear). El aprovechamiento de la ha utilizado desde
que dio sus primeros energía solar con tecnologías muy pasos en la Tierra,
puede satisfacer simples fue realizado por el hombre todas nuestras
necesidades. Ha brillado desde sus comienzos; basta mencionar en el cielo desde
hace unos 5000 como ejemplos el secado de carnes y millones de años, y se
estima que frutas y el cultivo en invernaderos. El uso brillará algunos 6000 millones
de años intensivo de esta fuente de energía más. Además, diariamente arroja
sobre requiere el empleo de una serie de el planeta aproximadamente 15 000
tecnologías de conversión más elaboraveces la energía primaria consumida das,
que han sido desarrolladas en los mundialmente en la actualidad. últimos 30
años y que todavía se Además del empleo de encuentran en estado de evolución,
la energía solar a fundamentalmente para disminuir sus través de los procesos
naturales, es posible utilizarla costos. convirtiéndola artificialmente en
energía térmica y eléctrica La energía solar tiene dos características para
satisfacer las necesidades diarias importantes: su condición de energía en
forma similar a la de las fuentes de prácticamente inagotable y el hecho de energía
más conocidas (petróleo, gas, ser no contaminante. Además, es una La Energía
Solar Recurso Energético Disponible 2 es entre 11 y 14 MJ/(m .día) (3,1-3,9 2
kWh/(m .día)). Adoptamos, a los fines El recurso energético solar no puede ser
del siguiente análisis, un valor medio de cuantificado en la misma forma que
los 2 2 12,5 MJ/(m .día) (3,5 kWh/(m .día)), recursos energéticos
convencionales considerando, además, que por razones (petróleo, gas, carbón,
uranio, recursos ecológicas, económicas y técnicas, sólo no renovables) donde
puede determies posible utilizar una fracción de la narse la cantidad de
energía almacenasuperficie considerada. da en los reservorios y extraible
periódicamente mediante una tecnología dada. El consumo mundial de energía primaria
Debe tenerse en cuenta su característica para 2001 fue de aproximadamente 12 de
energía renovable, inagotable pero 112 000 TWh (112x10 kWh) [1] y el de
disponibilidad cíclica y variable. consumo estimado para el año 2050, 12 entre
576 y 1044x10 MJ (entre 160 y La cantidad de energía solar que llega 12
diariamente a 290x10 kWh). Considerando una la superficie de nuestro p
eficiencia promedio de conversión de laneta es enorme. Considerando únicamente
energía solar en otras formas de energía la superficie de los cinco del 40 %,
la demanda mundial de 2001 continentes, África, América, Asia, Australia se
podría haber satisfecho con la y Europa, que aproximadamente 2 energía solar
incidente sobre el 1,4 por tienen 132,5 millones de km , la mil del área continental
antes considera- energía solar incidente, promedio anual, Recurso Energético
Disponible fuente de energía disponible, en mayor o regional (producción de
lluvia ácida) y menor medida, en cualquier parte del global (incremento del
efecto invernadeplaneta, pudiendo ser colectada y ro y disminución de la capa
de ozono). El transformada en el lugar de utilización. reemplazo paulatino,
aunque sea Esto último puede ofrecer ventajas parcial, de estas fuentes de
energía por económicas considerables, particular- otras más limpias (solar,
eólica, etc.), mente en áreas remotas y aisladas, para contribuirá a atenuar la
contaminación las cuales el costo de transporte de en forma creciente.
combustibles convencionales (derivados Cabe acotar, sin embargo, que la del petróleo
y gas) o de distribución de energía solar tiene baja densidad y su electricidad
pueden ser muy elevados. suministro es intermitente. Es necesario, El quemado
de energéticos de origen por lo tanto, captarla sobre superficies fósil
(petróleo, gas y carbón) está siendo relativamente grandes y acumular la
seriamente cuestionado por sus conse- energía necesaria para su utilización en
cuencias contaminantes, tanto a nivel horas nocturnas o en períodos de menor
local (formación de “smog”) cuanto insolación como el invierno.
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