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Paneles solares: solución del futuro



XIII FERIA ESCOLAR DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA


GRADO DE ESTUDIOS: 2° Año de Secundaria
Profesora asesora: Paola Cabrejos
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Especialidad




Planteamiento del Problema
Descripción del Problema
Problema de Investigacion:
El rendimiento de las células fotovoltaicas que se comercializan en la actualidad esta comprendido entre un 15% y un 25%, es decir, que sólo una pequeña parte de la energía lumínica se aprovecha realmente en forma de energía eléctrica. Este rendimiento es menor cuanto mas alta es la temperatura.
El efecto global es que la potencia del panel disminuye al aumentar la temperatura de trabajo del mismo. Una radiación de 1.000 W/m2 es capaz de calentar un panel al menos 30 grados por encima de la temperatura del aire circundante, lo que reduce la tensión en 2 mV/ (célula*grado) * 36 células * 30 grados = 2 Voltios y por tanto la potencia en un 15%. 


Finalmente el presente proyecto pretende aportar alguna solución viable alproblema plantedo

Enunciado del Problema
¿se puede aprovechar mejor la energía solar y favorecer a la población en generar?

Objetivos de la investigación
* Objetivos Generales:
a) Se quiere dar a conocer en el siguiente proyecto cales son los beneficios del ahorro de dinero y el ahorra de energía contaminantes del medio ambiente
* Objetivos Específicos:
a) Disminuir la emisión de gases contaminantes de la atmosfera
b) El aprovechamiento de la energía del sol
c) Ayuda a mejorar la calidad de vida de las familias rurales
d) Aprovechar al maximo la radiación solar

Justificación del problema:
Después de haber visto la relación directa entre temperatura y eficiencia energética de los paneles solares se ha indagado en Internet, libros, revistas especializadas, bases de datos en oficinas de patentes, y se ha comentado el problema con profesionales del sector. Si bien es cierto que en las instalaciones fotovoltaicas es recomendable situar los paneles en lugares bien ventilados, para paliar los efectos negativos de la temperatura sobre las células fotovoltaicas, también es cierto que se esta desaprovechando la energía en forma de calor que existe en las mismas.  
Por otra parte la idea de integrar energía solar fotovoltaica y térmica en un mismo panel es un concepto novedoso, y que merece la pena investigar, ya que conllevaría las siguientes ventajas: 
* Menos residuos alcanzado el fin de la vida útil de la instalación.


* Incremento de al menos un 15% en laproducción de electricidad.
* Obtención de agua caliente para usos sanitarios, calefacción, etc.…
* Prolongación de la vida útil de los paneles solares.
* Reducción de la radiación solar reflejada.  

Importancia
La importancia de nuestro proyecto título:”PANELES SOLARES: SOLUCIÓN DEL FUTURO” plantea promover una educción y conciencia ambiental, tomando urgentes medidas ecológicas para detener la contaminación ambiental y disminuir el calentamiento global.
Nuestro proyecto es importante porque la población en general podra experimentar cada momento de nuestro trabajo realizado, demostrando los grandes e innovadores resultados, desarrollando en cada uno el espíritu de investigación e innovación; inculcandonos las técnicas de uso de los paneles solares mediante la paciencia, dedicación y el desarrollo de un lenguaje y la capacidad de expresar nuestras experiencias en este proyecto, desarrollando así las bondades de la naturaleza en la vida de los seres humanos y cuya finalidad es el ahorro de dinero y energías contaminantes contra el medio ambiente.

Marco Teórico
Antecedentes del problema
En nuestra institución educativa ningún grado ha realizado un trabajo relacionado en este tema.
Definición de términos basicos
Paneles solares. Un PANEL SOLAR es un módulo que aprovecha la energía de la radiación solar. El término comprende a los colectores solares utilizados para producir agua caliente (usualmente doméstica) y a los paneles fotovoltaicos utilizados para generar electricidad.
Panelsolar térmico
Este tipo de paneles también se conocen como colectores solares térmicos, y funcionan convirtiendo la luz en calor. El que puede ser utilizado para calentar líquidos (sistemas de agua caliente sanitaria) o bien aire (usados en calefacción). Hoy se ve una gran potencialidad de estos sistemas, ya que se ha avanzado mucho en tecnologías de plantas solares térmicas, donde el calor es usado para hacer generar vapor y accionar una turbina, con la que se genera electricidad.

Panel solar fotovoltaico
Esta energía consiste en captar la luz proveniente del sol por medio de un material semiconductor. La energía se debe almacenar en baterías, o bien puede ser inyectada a la red eléctrica. Actualmente esta segunda opción es la mas conveniente, ya que de esta forma se ahorran los altos costos de las baterías.
Sin duda que aún queda mucho por avanzar en la tecnología de los paneles solares, especialmente en  materia de eficiencia, pero esta energía es considerada una de las fuentes energéticas mas limpias existentes hoy día, y cada vez se hace mas competitiva frente a otros tipos de energías, lo que augura un gran desarrollo en la industria de paneles solares en el futuro.

Panel Solar Híbrido
* En el Panel Solar Híbrido, utilizado en edificaciones,  el calor existente en las células fotovoltaicas, que era un problema, es transferido a un absorbedor de temperatura  integrado en su parte posterior, el serpentín o similar del absorbedor es recorrido por  un fluido calor-portante. Dicho fluido llega alintercambiador de calor  del acumulador de agua caliente,  donde cede su energía solar térmica para ser usada en A.C.S. u otros usos. Con este sistema conseguimos aumentar la producción de electricidad un 15% y reducir el espacio necesario para instalar ambos sistemas, ya que obtenemos una  cogeneración,  mediante la cual se obtiene simultaneamente energía eléctrica y energía solar térmica útil.
* El Panel Solar Híbrido usado en Huertas Solares funciona de una forma similar, pero se sustituye el acumulador de agua por un sistema de refrigeración basado en radiadores que enfrían el fluido calor-portante por convección de aire. De esta forma el Panel Solar Híbrido se usa como un Panel Solar Fotovoltaico Refrigerado, concentrando su función en la producción de electricidad.


La vida útil de la instalación es mas prolongada debido a que la temperatura de trabajo de los Paneles es mas baja.
Energía Solar
* La energía solar es la energía producida por el sol y que es convertida a energía útil por el ser humano, ya sea para calentar algo o producir electricidad (como sus principales aplicaciones).
* Cada año el sol arroja 4 mil veces mas energía que la que consumimos, por lo que su potencial es practicamente ilimitado.
* La intensidad de energía disponible en un punto determinado de la tierra depende, del día del año, de la hora y de la latitud. Ademas, la cantidad de energía que puede recogerse depende de la orientación del dispositivo receptor.
* Actualmente es una de las energías renovables mas desarrolladasy usadas en etodo el mundo.
El cuidado del medio ambiente con la ayuda de los paneles solares
* Actualmente, el cuidado del medio ambiente es un tema de vital importancia que cada vez mas empresas, organizaciones y grupos de personas se han preocupado por tomar en cuenta y aumentar las posibilidades de preservarlo para evitar que mas daños se continúen efectuando a nuestro planeta. El daño provocado al planeta ha ido en aumento desde que el ser humano comenzó a evolucionar, a crear nuevas maquinas y descubrir tipos de energía que facilitaran su vida. Por ejemplo, se comenzaron a fabricar maquinas que necesitaban de carbón para funcionar y desde entonces la quema de este elemento ha liberado inmensas cantidades de dióxido de carbono, que es uno de los principales causantes del famoso efecto invernadero. Como este ejemplo podemos mencionar muchos mas, sin embargo, como cada vez ha aumentado la cantidad de gases que dañan la atmósfera. También se han buscado métodos para poder preservarlo. Estos métodos incluyen la elaboración de equipos que generen energía de manera  alterna como el PANEL SOLAR.
* El PANEL  SOLAR abarca dos tipos: los calentadores solares, que generalmente se utilizan en las casas para calentar el agua sin la necesidad de gas. Y los paneles fotovoltaicos, cuyo propósito es utilizar la luz solar para generar electricidad. En el caso particular de los paneles fotovoltaicos, se busca la disminución de la generación de la energía eléctrica a través de la quema de combustibles como el petróleo oel carbón, que provocan una gran cantidad de gases tóxicos, aumentando la contaminación y daño de la atmósfera.  Pero, ¿qué es un PANEL SOLAR y cómo funcionan? Los paneles  de este tipo  estan diseñados para aprovechar la radiación solar, que de manera natural emite el sol. Esta energía es utilizada por las celdas o placas que conforman los paneles, estas celdas pueden estar construidas a base de diferentes elementos, algunos ejemplos son el  Silicio cristalino y el Arseniuro de galio.
* La adquisición de este tipo de paneles es una excelente opción para mejorar el medio ambiente, pues estaremos evitando la producción de mas gases que dañan nuestra atmósfera y al mismo tiempo mejoraremos nuestra economía. Esto debido a que, ya sea que utilicemos un calentador solar o panel fotovoltaico, disminuiremos la cantidad de dinero destinado al pago de gas o de la luz eléctrica. Sera muy sencillo localizar lugares que se dediquen a la venta de PANELES SOLARES, pues como habíamos mencionado anteriormente, el cuidado del medio ambiente es un tema muy actual. Para poder decidir cual es el mejor panel, hay que asegurarnos de recibir la asesoría adecuada para poder contribuir al cuidado de nuestro planeta y mejorar la calidad de nuestra propia vida.

Hipótesis
Si elaboramos los paneles solares entonces estamos contribuyendo al aprovechamiento de energía y disminución del calentamiento global.

Conclusiones
  Hemos de concluir, en primer lugar, que es necesario plantearse un cambio en el sistema energético actual paraeliminar la gran dependencia que éste tiene de los combustibles fósiles y los problemas que ello trae consigo:
* Desequilibrio
* Contaminación
* Agotamiento de recursos
Aunque para conseguir estos esfuerzos es imprescindible el apoyo de los gobiernos y la administración, no hay que olvidar que dado el caracter de estas tecnologías y el modelo de desarrollo  que propician, las pequeñas actuaciones de  instituciones locales y provinciales, de grupos, asociaciones, etc e incluso las de tipo particular o privado, juegan un papel fundamental en le desarrollo de las energías y en su contribución al desarrollo socio-económico de la zona.
    En definitiva, los ciudadanos no somos mero espectadores de este proceso de cambio en el sistema energético que pueda causar una evolución socio-económica importante, sino que con nuestra concienciación, y nuestro nivel de exigencia como usuarios y consumidores, somos los auténticos dirigentes y decidiremos  el sentido y la magnitud de este cambio de escenario energético.
Recomendaciones y consejos útiles

* Desconecte los equipos electrodomésticos en los días de tormentas eléctricas fuertes y ciclones para evitar que una descarga atmosférica pueda averiarlos.
* No conecte al sistema equipos electrodomésticos o de otro tipo que no hayan sido considerados en el diseño, sin consultar a los especialistas, ya que una sobrecarga por consumo excesivo puede provocar su mal funcionamiento.
* No permita que otros usuarios se conecten a su instalación (no hacer tendederas).
* Noconecte equipos de potencia superior a la del inversor CD/CA, pues esta sobrecarga puede dañarlo.
* Fíjese regularmente en los indicadores lumínicos del controlador de carga y en caso de notar que alguno de ellos no enciende, contacte inmediatamente al personal especializado.
* Si alguna lampara no enciende y el tubo fluorescente no esta fundido ni defectuoso, revise tanto el fusible (si lo tiene) como el interruptor. Si alguno esta defectuoso, reemplacelo por otro.
* Recuerde siempre que en los sistemas fotovoltaicos, como la energía es limitada, se hace mucho mas necesario el ahorro al maximo. Por tanto, no mantenga luces o equipos encendidos innecesariamente.

Referencias Bibliograficas



Agradecimiento
 
 
A todas las madres por darnos tanto amor, apoyo y constante motivación haciendo facil nuestro caminar.

Agradecemos a dios infinitamente por la vida y por la fuerza espiritual que nos da para poder realizar ese trabajo, con esfuerzo y perseverancia teniendo en mente a nuestros seres queridos.
Agradezco profundamente al I.E “República de Panama” por abrirnos las puertas y facilitarnos la información requerida para la elaboración de este pequeño informe, por su orientación y experiencia en enseñanzas compartidas. Así mismo a la profesora Paola Cabrejos por su apoyo y tolerancia en la elaboración del presente trabajo de investigación.
Con su inmesa gratitud por su apoyo constante a mis compañeros quienes con su dedicación y paciencia pudimos lograr la culminación de este significativo trabajo.





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