Energía Solar Para Todos

Energía Solar para Todos

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Derechos reservados CEMAER.org © 2013 Este libro fue terminado en marzo del 2013. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio electromagnético, mecánico o por cualquier otro medio, sin previa autorización por escrito, del autor o del editor, excepto cuando se hace una copia única para guardar en la computadora, o se imprime para uso personal, exclusivamente. De cualquier manera, la reproducción del contenido para usos comerciales, viola los derechos de autor, de acuerdo con las leyes internacionales.

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TEMARIO INTRODUCCIÓN.........................................................................................................4 CAPÍTULO 1 - Historia de la enería solar................................................................5 CAPÍTULO 2 - Energía solar, una energía sustentable...........................................15 CAPÍTULO 3 - Ahorro de energía..............................................................................32 CAPÍTULO 4 - Cómo funciona un panel solar.........................................................44 CAPÍTULO 5 - Cómo funciona un calentador solar...............................................74 CAPÍTULO 6 - Cómo aprovechar la energía solar en casa...................................81 CAPÍTULO 7 - Estadísticas de uso fotovoltaico en Latinoamérica y España.....94 CAPÍTULO 8 - Cómo educar e influir en otros......................................................106 CAPÍTULO 9 - El presente y futuro de la energía solar.........................................128 CAPÍTULO 10 - Casos prácticos y reales del uso de energía solar....................135

CAPÍTULO 11 - Empieza a usar la energía solar in invertir mucho....................145 CAPÍTULO 12 - Eficienia de paneles solares............................................................151 CAPÍTULO 13 - Conoce otras tecnologías solares................................................161 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................................172

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Introducción Este libro es el fruto de cientos de encuestas y pláticas que he tenido con las personas que han comprado nuestros cursos. Realmente el temario no lo invente yo, se fue consolidando al leer y analizar estas encuestas y pláticas, por lo que el temario del libro fue creado por gente como tú, que tiene tus mismas inquietudes y dudas sobre la energía solar. Lo que yo hice fue contestar a todas estas preguntas con mi experiencia y una profunda investigación para poder entregar el mejor material Mi objetivo personal es que la energía solar no sea vista como una energía alternativa, sino como una energía accesible que cualquiera puede usar en su casa. Para esto debemos empezar con la educación y el conocimiento. Mientras mejor informados estemos sobre cualquier tema, y en este caso sobre energía solar, mejores decisiones podemos tomar. Espero al terminar el libro te quede la semilla de usar la energía solar en tu casa y de compartir todo lo que aprendiste con todas las personas que puedas, porque mientras más personas se suban a este barco, más pronto podremos hacer de la energía solar una energía convencional para el beneficio de todo el mundo.

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Capítulo 1 - Historia de la Energía Solar Sin duda el uso de la energía solar no es algo nuevo, se aprovecha desde tiempos antes de Cristo. Conocer la historia nos permite entender mejor el presente y enfrentar el futuro, aquí una línea de tiempo de hechos importantes de la energía solar, desde el siglo VII A.C. hasta la actualidad. Siglo VII A.C. Se usan lupas para concentrar los rayos del sol para crear fuego. Siglo III A.C. Griegos y romanos usan espejos para encender antorchas con propósitos religiosos. Siglo II A.C. El científico griego Arquímedes utilizó las propiedades reflectivas de los escudos de bronce para concentrar y dirigir los rayos del sol y quemar barcos del imperio romano que sitiaban Siracusa. No hay pruebas de que esto se haya llevado a cabo, es una leyenda, pero el ejército de Grecia recreó la idea en 1973 y prendieron exitosamente un barco de madera a 50 metros de distancia. 20 A.C. Hay documentos que indican que los chinos también usaban espejos para prender antorchas con motivos religiosos. Siglos I al IV D.C. Los primeros registros del uso de la energía solar pasiva. Las casas de baño romanas tenían grandes ventanas viendo hacía el sur para calentar el lugar de forma natural.

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Siglo VI D.C. Los solarios llegaron a ser tan comunes en casas y edificios públicos, que el código Justiniano inició algo llamado “derechos solares” para asegurar el acceso individual al sol. Años 1,200 D.C. Habitantes del norte de Estados Unidos, llamados Anasazi, crearon cuevas en acantilados que veían hacia el sur y de esta manera capturaban la mayor cantidad de sol durante el invierno. 1767 El científico Suizo Horace de Saussure es reconocido por construir el primer colector solar de todo el mundo, posteriormente usado por Sir John Herschel para cocinar comida durante su expedición a Sudáfrica en los 1830. Puedes conocer más sobre Saussure en la siguiente página (en inglés): http://solarcooking.org/saussure.htm 1839 El científico francés Edmond Becquerel descubre el efecto fotovoltaico mientras experimentaba con una celda electrolítica fabricada de dos electrodos sumergidos en una solución conductiva de electricidad, la generación de energía se incrementaba cuando exponía el experimento a la luz solar. 1860s El científico matemático August Mouchet propuso la idea de máquinas de vapor con energía solar. En las siguientes dos décadas él y su asistente, Abel Pifre, construyeron la primera máquina de vapor con energía solar y la usaron para una gran variedad de aplicaciones. Estas máquinas son los predecesores de los modernos colectores de discos parabólicos. 1873 El ingeniero Willoughby Smith descubre la fotoconductividad del selenio. 1876 William Grylls Adams y Richard Evans descubren que el selenio produce electricidad cuando es expuesto a la luz. Aunque las celdas solares de selenio no son efectivas para convertir sufici6


ente luz solar en electricidad útil, probaron que un material sólido puede generar electricidad sin necesidad de calor o partes móviles. 1880 Samuel P. Langley inventa el bolómetro, aparato que sirve para medir la luz de estrellas débiles y los rayos del sol. Consiste en un fino alambre conectado a un circuito eléctrico. Cuando la radiación llega al cable, éste se caliente muy poco. Esto incrementa la resistencia electrica del cable. 1883 Charles Fritts, un inventor americano, describe la primera celda solar fabricada con obleas de selenio. 1887 Heinrich Hertz descubre que la luz ultravioleta altera el voltaje más bajo capaz de causar una chispa que salta entre dos electrodos metálicos. 1891 El inventor de Baltimore, Clarence Kemp, patenta el primer calentador solar comercial. (en la imagen vemos el anunció de este primer calentador) 1904 Wilhelm Hallwachs descubre que la combinación de cobre y óxido cuproso es foto sensitiva. 1904 Albert Einstein publicó sus estudios sobre el efecto fotoeléctrico (junto con sus estudios sobre la teoría de la relatividad).

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1908 William J. Bailley de la Compañía Carnegie Steel inventa el colector solar de bobinas de cobre en caja aislada. Casi igual a los diseños actuales.

1916 Robert Millikan provee de pruebas experimentales del efecto fotoeléctrico. 1918 El científico polaco Jan Czochralski desarrolla una manera de crecer silicón monocristalino. 1921 Albert Einstein gana el Premio Nobel por su teoría del efecto fotoeléctrico (el que publicó en 1904). 1932 Audobert and Stora descubren el efecto fotoeléctrico en el sulfuro de cadmio (CdS). 1947 Como resultado de una escasez de energía en Estados Unidos por la Segunda Guerra Mundial, los edificios que aprovechaban la energía solar pasiva estaban en gran demanda. De hecho se publicó un libro llamado “Tu Casa Solar”, en donde se hablaba del trabajo de los mejores 49 arquitectos dedicados a este tipo de construcción. 1953 El Dr. Dan Trivich, de la Universidad Wayne State, hace los primeros cálculos teóricos de la eficiencia de varios materiales basándose en el ancho de banda del espectro solar. 1954 Nace en Estados Unidos la tecnología fotovoltaica cuando Daryl Chapin, Calvin Fuller y Gerald Pearson desarrollan la celda de silicio fotovoltaico en Bell Labs, la primera celda solar capaz de convertir suficiente energía solar como para prender un aparato eléctrico. Los Laboratorios

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Bell Telephone producen una celda con una eficiencia del 4%. 1955 Western Electric empieza a vender licencias comerciales para el uso de la tecnología de silicio fotovoltaico. Algunos productos exitosos incluyen un contador de billetes de un dólar y ponchadoras de tarjetas de computadora. 1955 El arquitecto Frank Bridgers diseña el primer edificio comercial que usa calentadores de agua solares y un diseño de energía solar pasiva. Este sistema sigue operando hasta el día de hoy en el edificio Bridgers-Paxton. 1956 William Cherry, de los Laboratorios U.S. Signal Corps., se acerca a Joseph Loferski con la idea de desarrollar celdas fotovoltaicas para los satélites artificiales. 1957 Hoffman Electronics alcanza una eficiencia del 8% en una celda fotovoltaica. 1958 Hoffman Electronics alcanza una eficiencia del 9% en una celda fotovoltaica. By NASA photo (retouched) (National Space Science Data Center:Vanguard 1) [Public domain], via Wikimedia Commons

1958 El satélite espacial Vanguard I usa celdas fotovoltaicas (de menos de un watt) para dar energía a sus radios. Ese mismo año los satélites Explorer III,Vanguard II y Sputnik 3 fueron lanzados al espacio con sistemas fotovoltaicos integrados. A pesar de vacilantes intentos de comercializar las celdas de silicio en los 50s y 60s, estas se usaron exitosamente en los satélites espaciales, fueron aceptadas como la fuente de energía convencional que usan hasta hoy en día. 9


1959 Hoffman Electronics alcanza una eficiencia del 10% para celdas comerciales. 1960 Hoffman Electronics alcanza una eficiencia del 14%. 1963 La empresa Sharp produce exitosamente módulos fotovoltaicos de silicio completamente prácticos. 1963 Japón instala un sistema fotovoltaico de 242 watts en un faro, el sistema más grande de esa época. 1966 La NASA lanza el primer Observatorio Astronómico Espacial, energizado por un sistema de un kilowatt. Con este satélite se miden los rayos ultravioleta y X del espectro solar que son filtrados por la atmósfera terrestre. 1969 El horno solar Odeillo localizado en Odeillo, Francia es construido. Destaca un espejo parabólico de 8 pisos de alto. 1970s El Dr. Elliot Berma, con ayuda de la corporación Exxon, diseña una celda solar significativamente más barata, bajando el precio de $100 a $20 dólares por watt. Las celdas solares empiezan a usarse en luces de advertencia marítimas y en sirenas de plataformas petroleras. También se empieza a ver su uso en lugares lejanos donde no llega la energía eléctrica.

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1972 Los franceses instalan un sistema fotovoltaico de sulfuro de cadmio para operar une televisión educacional en una escuela de Nigeria. 1972 Se establece el Instituto de Conservación de Energía en la Universidad de Delaware para investigar y desarrollar la energía fotovoltaica de película delgada y sistemas de energía solar térmica, convirtiéndose en el primer laboratorio dedicado a la investigación y desarrollo de tecnología fotovoltaica. 1973 La Universidad de Delaware construye “Solar One” una de las primeras casas solares. El sistema instalado es un híbrido fotovoltaico y térmico. 1976 David Carlson y Christopher Wronski, de los laboratorios RCA, fabrican la primera celda de silicio amorfo. 1977 El Departamento de Energía de Estados Unidos crea el Instituto de Investigación de Energía Solar. http://www.nrel.gov/ 1977 La producción total de celdas fotovoltaicas excede los 500 kilowatts. 1980 ARCO Solar se convierte en la primera compañía en producir más de un megawatt de módulos fotovoltaicos en un año.

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1981 Paul MacCready construye el primer avión solar, el Solar Challenger, y vuela desde Francia hasta Inglaterra cruzando el Canal Inglés. La aeronave tiene 16,000 celdas solares en sus alas que producen 3,000 watts de potencia. 1982 La primera estación fotovoltaica de un megawatt entra en operación en Hisperia, California. Creada por ARCO Solar con 108 módulos con seguidor solar de dos ejes. 1982 El australiano Hans Tholstrup maneja el primer coche solar, el Quiet Achiver, casi 2,800 millas entre Sydney y Perth en sólo 20 días, 10 días más rápido que el primer coche de gasolina que lo intentó. Tholstrup es el creador de la “World solar Challenge”, la carrera de coches solares más famosa del mundo. http://www.worldsolarchallenge.org/ 1982 Volkswagen empieza a probar sistemas fotovoltaicos montados en los techos de su camioneta Dasher, generando 160 watts para el sistema de ignición. 1983 Solar Design Associates termina una casa 100% autosuficiente de 4 kilowatts de energía solar fotovoltaica junto al río Hudson. 1983 Las ventas de energía solar fotovoltaica exceden los $250 millones de dólares en un año.

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1985 La Universidad del Sur de Gales rompe la barrera del 20% de eficiencia para una celda de silicio bajo condiciones de laboratorio. 1986 ARCO Solar lanza el G-4000, el primer módulo solar de película delgada. 1992 La Universidad del sur de California desarrolla una celda fotovoltaica con una eficiencia de 15.9% fabricada con cadmio telurio, rompiendo la barrera del 15% para esta tecnología. 1996 El aeroplano solar más avanzado del mundo, el ICARE, vuela sobre Alemania. Sus alas y cola están cubiertas por 3,000 celdas solares súper eficientes. 1998 La aeronave solar Pathfinder, controlada a control remoto, alcanza una altitud de 80,000 pies. 1998 Subhendu Guha, un notable científico pionero en el trabajo con silicón amorfo, lidera la invención de tejas solares flexibles, una tecnología de punta para convertir la luz solar en electricidad. 1999 Spectrolab, Ing., y el NREL desarrollan una celda fotovoltaica que convierte el 32.2 por ciento de la luz solar en electricidad. Esta alta eficiencia se logra combinando 3 capas de materiales en una sola celda solar. Para usar esta celda es necesario usar espejos y lupas que concentren la lus solar en las celdas. Actualmente no es algo práctico.

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1999 La capacidad acumulada instalada de energía solar fotovoltaica en el mundo alcanza los 1,000 megawatts. 2000 Astronautas en la Estación Espacial Internacional empiezan la instalación de paneles solares en el que se convertirá en el sistema solar más grande instalado en el espacio. Cada “ala” del sistema consiste en 32,800 celdas solares. 2000 El Laboratorio Nacional Sandia desarrolla un nuevo inversor para sistemas solares que incrementa la seguridad general. Los inversores (como veremos más adelante) convierten la corriente directa (CD) que sale de los sistemas solares en corriente alterna (CA), que es la que usamos comúnmente en nuestros hogares. 2001 Home Depot empieza a vender sistemas de energía solar para casas. Años 2000 La eficiencia en las celdas solares ha llegado a sobrepasar el 40% en condiciones de laboratorio. El mercado de energía solar ha crecido un promedio de 30% anual en los últimos 15 años. 2006 El precio por kWh alcanza los 23 centavos de dólar, una reducción considerable contra los 45 centavos por kWh que costaba en 1990. 2012 En los últimos años hemos visto un crecimiento increíble en plantas solares para compañías generadoras de energía, con records de la planta solar más grande superados frecuentemente. A finales del 2012 la planta solar más grande del mundo es el Parque solar Solmud en China, con una capacidad instalada de 200 megawatts.

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Capítulo 2 - Energía Solar Una Energía Sustentable Antes de entrar en el tema de cómo la energía solar nos ayuda a mejorar el medio ambiente y nuestra calidad de vida vamos a definir sustentabilidad, ya que nos permite saber si algo es amigable con el medio ambiente, con la sociedad y si es económicamente viable. Existen muchas definiciones sobre la palabra “sustentable”, pero la que más me gusta y creo es la más completa es la de la EPA (Environmental Protection Agency) que dice así: “La sustentabilidad está basada en un sencillo principio: Todo lo que necesitamos para sobrevivir y nuestro bienestar depende, directa o indirectamente, de un medio natural. La sustentabilidad crea y mantiene condiciones bajo las cuales los humanos y la naturaleza pueden existir en una armonía productiva, que permita satisfacer los requerimientos sociales, económicos y ambientales del presente y futuras generaciones.” Lo más importante de la anterior definición son dos cosas: 1.

Que algo sustentable tiene que cumplir con tres beneficios (pensemos en un banco de 3 patas, si una de las patas se rompe, el banco se cae). Entonces para que algo sea sustentable tiene que cumplir forzosamente con los tres beneficios:

a.

Ambiental

b.

Social

c.

Económico

2.

Que tiene que servir para satisfacer las necesidades actuales sin comprometer el bienestar en el futuro.

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Los 3 Beneficios y la Energía Solar Veamos cómo la energía solar cumple con estos tres beneficios: Beneficios Ambientales •

Reduce considerablemente las emisiones de gases de efecto invernadero al ambiente.

•

Se puede instalar en construcciones existentes, es energía que se genera y utiliza In Situ

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•

Las grandes plantas generadoras se instalan en lugares no habitables para el ser hu mano, como los desiertos.

Beneficios Sociales •

Se apoya la independencia energética nacional, ya que la energía se genera en donde se usa. Las guerras recientes en el medio oriente tienen sus raíces en el control de los grandes yacimientos que existen en esos países, disminuir el uso de petróleo sin duda alguna ayudará a reducir las guerras por este concepto.

•

Creación de empleos locales. De hecho, la energía solar crea más trabajos por mega watt hora generado que cualquier otro tipo de energía.

•

En los países en donde la energía eléctrica es subsidiada, generar electricidad con en ergía solar ayuda a que ese dinero pueda ser gastado de una mejor manera por los gobiernos.

Beneficios Económicos •

Reduce tu factura de gastos en energía

•

Incrementa el valor del inmueble. En inmuebles existentes el valor se incrementa en un promedio de $6 dólares por watt instalado. En inmuebles nuevos el precio de estos se incrementa entre $2.30 y $2.60 dólares por watt (datos del Laboratorio Nacional de Estudios Lawrence Berkeley).

•

Su mantenimiento es mínimo comparado con otras fuentes de energías, inclusive ren ovables, como la energía eólica.

Una de las diferencias más grandes de la energía solar con otras fuentes de energía es que se puede generar en donde se consume, lo que elimina las costosas y contaminantes líneas de transmisión.

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Consumo de Edificios La siguiente gráfica nos ayuda a entender el gran impacto que tienen los edificios y casas en el consumo de recursos, y nos podemos dar cuenta del gran potencial que tienen las energías renovables para ayudarnos a disminuir estos consumos, en especial en los aspectos de emisiones de CO2, consumo de energía y electricidad.

Emisiones de CO2 de las distintas fuentes de generación de energía ¿Cuánto CO2 emite la generación de energía eléctrica? Parece ser la pregunta del millón de dólares y en este capítulo la contestaremos. Para comparar las emisiones de efecto invernadero, y en especial las emisiones de CO2 (dióxido de carbono), de las distintas fuentes de energía en su ciclo de vida completo, es decir, desde que se extrae la materia prima, se procesa y se produce la energía hasta su gestión de residuos

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y reutilización del área. Todas las plantas de energía de combustibles fósiles y energía nuclear tienen una vida útil determinada, en algún punto necesitan ser desmanteladas y el área restaurada para que regrese a su estado original antes de la construcción, este procedimiento también se toma en cuenta en el ciclo de vida de la fuente de energía.

Fuente: “Evaluando las emisiones de gases de efecto invernadero de una planta nuclear: Una Encuesta Crítica” – Benjamin K. Sovacool Impactos Ambientales de cada una de las Fuentes de Energía La generación de energía tiene distintos impactos en el medio ambiente. Algunos de estos efectos pueden incluir emisiones, desperdicios, impacto en el agua o tierra, entre otros. La mayoría de las emisiones de CO2 en el mundo surgen de la quema de petróleo y carbón.

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Analicemos los impactos ambientales de cada una de las fuentes de energía.

Petróleo y sus Derivados (No Renovable) Los productos derivados del petróleo nos ayudan en muchas cosas. Los usamos para mover nuestros aviones, coches, calentar nuestra casa y manufacturar productos como el plástico.Y aunque los productos del petróleo nos hacen la vida más fácil, encontrarlos, producirlos, moverlos y usarlos afectan significativamente al medio ambiente contaminando el aire, la tierra y el agua. Cuando quemamos los productos derivados del petróleo se liberan las siguientes emisiones: •

Dióxido de Carbono (CO2)

•

Monóxido de Carbono (CO)

•

Dióxido de Azufre (SO2)

•

Óxidos Nitrosos (NOx)

•

Compuestos Orgánicos Volátiles (VOC)

•

Plomo y otros tóxicos como el benceno.

By Ralf Roletschek (talk) - Fahrradtechnik auf fahrradmonteur.de (Own work) [CC-BY-SA-3.0-de (http:// creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/deed.en)], via Wikimedia Commons

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Los impactos en el medio ambiente y en la salud de las personas son los siguientes: •

El dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero y causa del calentamiento global.

•

El SO2 causa lluvia ácida, que es muy dañina para las plantas y los animales que viven en el agua, y causa o empeora problemas respiratorios y cardiacos, en especial en los niños y ancianos.

•

Los NOx y los VOC dañan e irritan los pulmones.

•

El plomo tiene severos impactos en la salud, en especial en los niños, y los tóxicos como el benceno es muy probable que sean cancerígenos.

Gas Natural (No Renovable) El gas natural tiene muchas cualidades que lo hacen eficiente, relativamente limpio, y una fuente de energía económica. Sin embargo, existen problemas de seguridad y para el medio ambiente en su producción y uso. Muchas de las áreas que están siendo explotadas y desarrolladas para la producción de gas natural son vírgenes o son áreas silvestres, y la urbanización de éstas áreas tiene grandes impactos en el ambiente, la vida silvestre del lugar y la migración de las personas. Es Relativamente Limpio al Quemarlo Quemar gas natural para producir energía es mucho menos contaminante en CO2 y otros contaminantes por unidad de energía producida que el carbón o productos refinados del petróleo. Alrededor de 53 kilogramos de dióxido de carbono son producidos al generar un millón de BTU, casi la mitad de los 90 kilogramos que genera el CO2 para producir la misma cantidad de energía.

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Metano un Gas de Efecto Invernadero El gas natural es prácticamente metano, uno de los gases de efecto invernadero más potentes. Las minas de carbón, pozos de petróleo y el almacenamiento y procesamiento del gas natural tienen fugas de metano. Estas fugas representan alrededor del 25% de las emisiones de metano del mundo.

Carbón El carbón se sigue usando hoy en día porque es una fuente de energía muy abundante y económica para convertir en energía útil. Sin embargo el uso del carbón tiene muchos impactos en el medio ambiente. Impactos de la Minería de Carbón Las minas a cielo abierto representan alrededor del 70% de todas las minas de carbón. Estas minas funcionan removiendo el suelo y las piedras que están encima del carbón lo que altera el terreno.

* Mina de carbón a cielo abierto By http://www.flickr.com/photos/94088966@N00/182619562/ [CC-BY-2.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0)], via Wikimedia Commons

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Las minas subterráneas no tienen un impacto tan grande en la superficie. El gran problema de estas minas es el metano que se libera cuando se excava, el cual tiene que ser bombeado a la superficie para no matar a los trabajadores. Trabajar en minas subterráneas es muy peligroso, todos hemos escuchado de minas que colapsan con trabajadores dentro y las condiciones de trabajo generalmente son miserables. Las principales emisiones que surgen de la quema de carbón son las siguientes: •

Dióxido de Azufre (SO2), el cual contribuye a la lluvia ácida y enfermedades respira torias.

•

Óxidos Nitrosos (NOx), que contribuye al smog y enfermedades respiratorias.

•

Dióxido de Carbono (CO2), que es el principal gas de efecto invernadero resultado de la quema de combustibles fósiles.

•

Mercurio y otros metales pesados, que han sido ligados a daños neurológicos y de desarrollo tanto en personas como en animales. Las concentraciones de mercurio en el aire son generalmente bajas y de poca atención. Sin embargo, cuando el mer curio llega al agua se presenta un proceso biológico que crea metilmercurio, un químico altamente tóxico que se acumula en los peces y todo ser viviente que los come.

Energía Nuclear A diferencia de las plantas de energía con combustibles fósiles, los reactores nucleares no producen contaminantes de aire o dióxido de carbono durante su operación. Sin embargo el proceso de extraer y refinar el uranio requiere grandes cantidades de energía.

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By Gralo [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) or CC-BY-SA-2.5-2.0-1.0 (http://creativecommons.org/licenses/ by-sa/2.5-2.0-1.0)], via Wikimedia Commons Para fabricar una planta nuclear se necesitan grandes cantidades de acero y concreto, que también requieren grandes cantidades de energía para fabricarse. Si se usan combustibles fósiles para fabricar los materiales que se necesitan en una planta nuclear, entonces podríamos asociar parte de sus efectos contaminantes a la energía nuclear. La energía nuclear produce desechos radioactivos La principal preocupación ambiental de la energía nuclear son los desechos radioactivos que genera. Estos desechos pueden permanecer activos y ser peligrosos para la salud de las personas por miles de años. Los desechos radioactivos son clasificados en nivel alto y bajo. La radioactividad de los desechos puede variar desde niveles levemente por encima de los naturales, como los residuos ocasionados por la extracción, hasta niveles muy altos y peligrosos, como el combustible que se usa dentro del reactor nuclear. 24


Energía Hidroeléctrica (Presas) Si bien las presas producen energía limpia, sus impactos ambientales son muy grandes.

Florian.Arnd at the German language Wikipedia [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], from Wikimedia Commons

El proceso de generar energía eléctrica usando presas y turbinas no emite gases de efecto invernadero a la atmósfera, las presas, embalses y operación de los generadores si tienen un impacto en el ambiente. Una presa que crea un embalse generalmente obstruye la migración de peces en los ríos. El embalse y la operación de la presa también cambian la temperatura del agua, su química y flujo, lo que conlleva a cambios significativos en la ecología de lugar. Estos cambios pueden tener impactos negativos en las plantas nativas y animales cercanos al río. Los embalses pueden cubrir, y generalmente lo hacen, importantes áreas naturales, tierras para agricultura, sitios arqueológicos, y hasta la reubicación de pueblos enteros.

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Gases de efecto invernadero, dióxido de carbono y metano también se forman en los embalses y pueden ser liberados a la atmósfera. La cantidad exacta de gases de efecto invernadero producidos por los embases de las presas es incierto. Pero se estima que los gases emitidos en presas construidas en zonas tropicales pueden ser tan grandes como los emitidos por plantas de generación de energía a partir de combustibles fósiles.

Biomasa Usar biomasa para generar energía puede tener impactos positivos y negativos

By www.AgroBrik.cz (Own work) [GFDL (http://www.gnu. org/copyleft/fdl.html) or CCBY-3.0 (http://creativecommons. org/licenses/by/3.0)], via Wikimedia Commons

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Usar biomasa para generar energía tiene tanto impactos positivos como negativos en el ambiente. Por ejemplo, quemar biomasa puede resultar en mucha o poca contaminación del aire dependiendo del tipo de biomasa y el tipo de fuentes de energía a las que remplace. El uso de aserrín, sobas de papel o desperdicio del jardín de una casa puede evitar el uso de energía generada con combustibles fósiles. Quemar combustibles fósiles y biomasa emite dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero, pero cuando las plantas son la biomasa, estas capturan la misma cantidad de CO2 que la que emiten, por lo que el resultado neto de CO2 es cero. Obviamente en este punto de contaminación necesitamos reducir nuestras emisiones y no sólo nivelarlas. Usar madera y carbón vegetal para calentar o cocinar remplaza el uso de combustibles fósiles y reduce las emisiones de CO2. Sin embargo el humo de la quema de madera produce contaminantes malignos dentro de los hogares como el monóxido de carbono, una de las principales causas de muerte en países poco desarrollados.

Etanol

By Mariordo Mario Roberto Duran Ortiz (Own work) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl. html) or CC-BY-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], via Wikimedia Commons

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A diferencia de la gasolina, el etanol puro no es tóxico y es biodegradable; se rompe fácilmente en sustancias inofensivas si se derrama. Sin embargo, desnaturalizantes químicos son añadidos al combustible de etanol (en cantidades relativamente pequeñas) para que no se pueda beber. Muchos de estos desnaturalizantes son tóxicos. Al igual que la gasolina, el etanol es altamente flamable y debe ser tratado y transportado cuidadosamente. El Etanol puede Reducir la Contaminación El etanol y las combinaciones de gasolina-etanol queman mas limpio y tienen mayor octanaje que la gasolina pura, pero tienen mayores “emisiones de evaporación” de los tanques de combustible. Estas evaporaciones contribuyen a la formación de ozono y smog. El etanol es considerado como carbón-neutral porque las plantas que se utilizan para hacer el combustible (como maíz y caña de azúcar) absorben CO2 mientras crecen y es el que liberan cuando son quemados. Crecer plantas con el fin de fabricar combustibles es controversial ya que la tierra, los fertilizantes y la energía que se usa para crecerlos podrían ser usados para cultivar comida.

Biodiesel El biodiesel puede ser producido de aceite reciclado

By Shizhao [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) or CC-BY-SA-1.0 (http:// creativecommons.org/licenses/by-sa/1.0)], via Wikimedia Commons

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El biodiesel es un combustible renovable que puede ser usado en vez del diesel, el cual está hecho con petróleo. El biodiesel puede ser fabricado con aceites vegetales o grasa de animales. Alrededor de la mitad de los productores de biodiesel hoy en día usan aceites, incluyendo aceite reciclado de restaurantes. Actualmente el biodiesel se mezcla con diesel convencional en los siguientes factores: 2% (B2), 5% (B5) y 20% (B20). También se puede usar biodiesel puro (B100). El biodiesel puede ser usado en coches de diesel convencionales sin hacer ningún cambio a los motores. El biodiesel no es tóxico y es biodegradable. Comparado con el diesel convencional de petróleo, el biodiesel produce mucho menos partículas contaminantes, monóxido de carbono, dióxido de azufre e hidrocarburos. Sin embargo, incrementa las emisiones de óxidos nitrosos. El biodiesel no huele tan mal como el diesel convencional cuando es quemado, a veces los escapes de coches que usan biodiesel huelen a papas fritas. Usar un galón de biodiesel en un coche evita las emisiones de CO2 de ese coche si hubiera usado diesel de petróleo. El biodiesel también es considerado carbón-neutral si tomamos en cuenta que el CO2 liberado es el mismo que la planta absorbe durante su crecimiento. El problema del biodiesel empieza cuando se usa tierra fértil para cultivar con este propósito, en vez de cultivar comida, y con todos los impactos negativos que se asocian al cultivo de plantas.

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Energía Eólica

By Leaflet (Own work) [Public domain], via Wikimedia Commons El viento es una fuente de energía limpia, y en general, usar energía eólica tiene menos impactos al medio ambiente que muchas otras fuentes de energía. Las turbinas eólicas o aerogeneradores no emiten contaminantes al aire o al agua cuando generan energía. Una turbina eólica tiene una huella física bastante pequeña comparada con la cantidad de energía que produce. Claro que las turbinas eólicas tienen efectos negativos en el medio ambiente, pero estos tienen que ser balanceados con la necesidad que tenemos en energía eléctrica y el relativo bajo impacto que tienen cuando las comparamos con otras fuentes de energía.

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Las turbinas eólicas modernas son aparatos muy grandes, y algunas personas piensan que visualmente afectan el paisaje y se ven mal. Algunas turbinas eólicas se han incendiado y otras han tenido problemas y derramado fluidos, aunque los casos son muy pocos.

Energía Geotérmica Las plantas de energía geotérmica no queman combustible para generar electricidad, por lo que sus niveles de emisiones son muy bajos. Emiten menos del 1% de dióxido de carbono de lo que emiten plantas de combustibles fósiles. Las plantas de energía geotérmica emiten 97% menos azufre (causantes de la lluvia ácida) que las plantas de combustibles fósiles. Después de que el vapor y el agua de una reserva geotérmica han sido usados se inyectan de nuevo a la tierra.

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Capítulo 3 - Ahorro de Energía ¿Qué crees que sea mejor, no usar energía o generar energía? Claro que no usar energía es mucho mejor que generarla y es mejor tanto económica como ambientalmente. Si lo vemos desde el punto de vista ambiental podemos regresar al capítulo anterior, en donde vimos cuánto contamina cada fuente de energía, y que aunque usemos energías renovables se genera contaminación, aunque sea muy poca. Y si lo vemos desde el punto de vista económico podemos analizarlo desde 2 perspectivas diferentes: 1.

Generar energía cuesta, y no usarla no cuesta ni un centavo.

2.

Tomar acciones para ahorrar energía, aunque nos cuesten dinero al principio, es mucho más económico que generar esa energía con energías renovables.

El punto 2 quiero que quede muy claro, y si bien vamos a ahondar en ello más adelante me gustaría poner un ejemplo rápido: es mucho más barato comprar e instalar focos LED (aunque parezcan muy caros), que comprar paneles solares para generar la electricidad suficiente para prender la misma cantidad de focos pero incandescentes.

Cómo Ahorrar Energía en la Iluminación Usar focos o iluminación LED es la mejor manera de ahorrar energía en la iluminación de nuestras casas. Sé que mucha gente piensa que todavía son muy caros, pero la realidad es otra. Si bien la inversión inicial puede ser alta, durante la vida útil de los focos acabamos pagando

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mucho menos que si compráramos focos incandescentes, y el sistema de energía solar que debemos instalar será mucho más pequeño usando focos LED que cualquier otra tecnología. Lo primero que tenemos que aprender sobre los focos LED es saber cuál debemos comprar para sustituir los focos que ya tenemos en casa, y para ello nos apoyamos en la siguiente tabla de comparación:

La tabla anterior es muy fácil de usar, simplemente tenemos que ver el wattaje del foco que tenemos instalado y ver su equivalencia en la tabla. Por ejemplo, si tenemos instalados focos incandescentes de 75 watts debemos comprar focos LED de entre 9 y 13 watts, el que más fácilmente encontremos. El mismo procedimiento tenemos que hacer si en nuestra casa hay focos ahorradores o CFL y los queremos cambiar por LED. Ahora vamos a ver cómo y por qué es mucho más barato comprar e instalar focos LED que incandescentes o ahorradores.Y lo vamos a analizar desde el punto de vista de sólo comprarlos, sin usar energías renovables.

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Vamos a analizar la tabla de arriba. Estamos comparando qué pasa si instalamos 6 focos nuevos en nuestra casa. Comparamos focos que tienen una iluminación similar, vemos su vida útil y un precio aproximado en dólares por cada foco. Al final de la vida útil de los 6 focos LED sólo habremos comprado 6 focos LED, 30 focos ahorradores y 300 focos incandescentes. Al final podemos ver que comprar los focos incandescentes es mucho más caro que los LED.

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Ahora veamos qué pasa con el tamaño de un sistema de energía solar usando estos mismos focos.

Creo la tabla de arriba no puede ser más clara. Para generar la energía requerida por los focos incandescentes necesitamos un panel 7.5 veces más grande que el panel que necesitamos si compráramos focos LED, y 3.75 veces más grande que si usamos focos ahorradores.Y necesitamos un panel 2 veces más grande usando ahorradores que focos LED.

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Gastos Vampiro de Electricidad Los gastos vampiro de electricidad son aquellos que ocurren cuando dejamos conectados los aparatos pero están apagados y no los estamos usando. En unos momentos veremos varios ejemplos. Eliminar los gastos vampiro de electricidad no sólo ahorra energía, sino que elimina el uso de energía por completo, por lo que el beneficio es inmediato y aparte no nos cuesta ni un centavo eliminarlos. ¿Qué es lo que tenemos que hacer? Simple y sencillamente hay que desconectar todos los aparatos eléctricos que no estemos usando, con excepción del refrigerador, que sólo consume energía cuando se prende el compresor y es cuando enfría los alimentos.

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Esta simpática imagen de arriba nos muestra el consumo en gastos vampiros de diferentes aparatos a lo largo del año. Por ejemplo, una televisión plasma de 40 pulgadas consume 1,452.4 kWh de electricidad al año simplemente por el hecho de estar conectada, sin usarse. Ejemplos Reales Las siguientes fotografías muestran el consumo vampiro, en watts, de los aparatos que hay en mi casa. El aparato que usamos para medir el wattaje se llama Kill-aWatt, yo lo compré en Mercado Libre, pero lo he visto en ebar.com y en tiendas de electrónica.

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Uso del Aire Acondicionado

Milad Mosapoor [Attribution], via Wikimedia Commons

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En muchos hogares el uso de aire acondicionado representa una importante tajada del recibo de luz mes con mes.Vamos a aprender algunos consejos para disminuir el gasto en energía por este concepto. Por cada grado centígrado ºC que subamos la temperatura podemos ahorrar hasta el 1% de la energía consumida por el aparato. Dimensiona tu Sistema Correctamente: este dato parece increíble, pero la mayoría de los aires acondicionados que yo he visto están sobre dimensionados para el cuarto en donde han sido instalados. En este caso el dicho “mientras más grande mejor” no aplica, ya que comprar un aire acondicionado más grande de lo que necesitamos sólo nos costará dinero. Sellar y Aislar los Ductos: por los ductos circula el aire frío del equipo hacia la casa. Este sistema de ductos en realidad son muchas piezas individuales, lo que significa muchas juntas y uniones. Si no sellamos bien y aislamos estos ductos el aire frío se puede escapar sin llegar a la habitación que quieres, lo que se traduce en un equipo que funciona más tiempo por lo que gasta más energía. Revisa el Refrigerante: es muy importante que el nivel de refrigerante sea el óptimo en el sistema. Un equipo con el nivel de refrigerante erróneo consume más energía y tiene menor capacidad de enfriamiento. Dale Mantenimiento: Una de las mejores formas de mantener tu aire acondicionado funcionando de manera óptima es limpiándolo. Esto significa cambiar los filtros y mantener la unidad limpia.

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Ahorro de Agua La mayoría de las veces la gente habla del ahorro de agua por la preocupación de que se vaya a acabar, lo cuál puede ser cierto, pero poca gente sabe que ahorrar agua nos ayuda mucho a ahorrar energía. Ya sea que vivas en un departamento o en una casa piensa ¿cómo llega el agua con esa presión a tus grifos?, lo más seguro es que llegue por medio de bombas, las cuales consumen energía. Ya sea que calientes el agua en tu casa con un calentador de gas o uno eléctrico ¿qué crees que pase si gastas menos agua al bañarte o lavarte las manos o los trastes con agua caliente? ¿Tu calentador trabajará menos tiempo verdad?, por lo tanto ahorrarás en gas o electricidad. Con esto en cuenta el ahorro de agua es muy importante para reducir el consumo de energía en casa. Las mejores maneras de ahorrar agua en casa son usando menos agua teniendo menos tiempo las llaves abiertas, bañándonos más rápido por ejemplo, e instalando accesorios de bajo consumo. La siguiente tabla de la EPAct 1992 (Energy Policy Act de 1992) nos ayuda a saber la base de consumo de los accesorios, lo que debemos hacer es buscar accesorios que consuman menos agua que esta base. Hoy en día en el mercado ya existen muchas marcas que lo hacen, es cuestión de investigar y preguntar.

Baños W.C. Grifos de Baño Grifos de Cocina Regaderas

6 litros por descarga (lpf) 8.5 litros por minuto (lpm) a una presión de 4 bar (58 psi) 8.5 litros por minuto (lpm) a una presión de 4 bar (58 psi) 9.5 litros por minutos (lpm) a una presión de 5.5 bar (80 psi)

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Calentadores de Agua Existen unos calentadores de agua llamados calentadores de paso o instantáneos, y estos son los que debemos intentar usar en casa en vez de un calentador o boiler tradicional de almacenamiento.

Calentador de Almacenamiento By Dangelin5 (Own work) [CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

Calentador Instantáneo Un calentador instantáneo ahorra hasta 78% de consumo de gas porque no tienen piloto constante ni pérdidas de temperatura por almacenamiento. El calentador enciende únicamente cuando se abre la llave de agua caliente, lo cual incrementa el ahorro de gas.

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Producen agua caliente sin límites: nunca se acabará el agua caliente mientras tomas un baño. Nunca tendrás que esperar largos periodos hasta que se caliente el agua. •

El calentamiento de agua es instantáneo. El tiempo de espera es mínimo para disfru tar del agua caliente.

•

El calentador no se pica ya que no hay acumulación de agua que genere corrosión.

•

Ahorran espacio, son ligeros, silenciosos y fáciles de transportar e instalar.

•

Larga vida útil.

•

La instalación y manejos son simples.

•

Requiere un mantenimiento mínimo.

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Capítulo 4 - Cómo Funciona un Panel Solar Vamos a empezar este capítulo explicando primero cómo se genera la electricidad a nivel microscópico en una celda solar y después aprenderemos todos los componentes que se necesitan para aprovechar la energía solar en nuestras casas.

¿Qué es una celda solar y para qué sirve? Las celdas solares que ves en tu calculadora o en los satélites también son llamadas celdas fotovoltaicas (PV), foto = “luz” y voltaico = “electricidad”. Convierten la luz solar directamente en electricidad. Un panel o módulo es un grupo de celdas conectadas eléctricamente y encapsuladas en un marco. Las celdas solares están fabricadas con materiales especiales llamados semiconductores, como el silicio, que es actualmente el semiconductor más usado. Básicamente, cuando la luz llega a la celda, una cierta porción de luz es absorbida dentro del material semiconductor. Esto significa que la luz absorbida es transferida al semiconductor. La energía choca con los electrones y los libera, lo que permite que corran libremente. Las celdas solares también tienen uno o más campos eléctricos que hacen que los electrones libres fluyan en una sola dirección. Este fluir de los electrones es una corriente, y poniendo contactos metálicos arriba y debajo de la celda, podemos sacar esa corriente y usarla. Esta corriente (o amperaje) cuando la sumamos con el voltaje de las celdas (que es el resultado de los campos eléctricos integrados) define la potencia (mejor conocida como wattaje).

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W =V x A Watts = Voltaje (por) Amperaje o Corriente

Cómo el Silicio Crea una Celda Solar El silicio tiene ciertas propiedades químicas, especialmente en su forma cristalina. Un átomo de silicio tiene 14 electrones, organizados en 3 diferentes capas.

Las primeras dos capas contienen 2 y 8 electrones respectivamente, están completamente llenas. La capa exterior está llena a la mitad con sólo cuatro electrones. Un átomo de silicio siempre buscará formas de llenar esa última capa, y para hacerlo, compartirá electrones con cuatro átomos cercanos. Es como si cada átomo se agarrara de las manos con sus vecinos. Esto es lo que forma la estructura cristalina, y esta estructura es muy importante para las celdas solares. El único problema con el silicio cristalino puro es que es un pobre conductor de electricidad porque ninguno de sus electrones esta libre para moverse, a diferencia de otros conductores como el cobre. Para contrarrestar este problema el silicio en una celda solar tiene impurezas (otros átomos mezclados a propósito con los átomos de silicio), cambiando un poco cómo funcionan las cosas. Generalmente pensamos en las impurezas como algo indeseado, pero en este caso, nuestra celda no trabajaría sin ellas.

Pérdidas de Energía en una Celda Solar La luz visible sólo es parte del espectro electromagnético. La radiación electromagnética no es monocromática, está formada por diferentes longitudes de onda, y por lo tanto, niveles de energía.

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La luz puede ser separada en diferentes longitudes de onda, que podemos ver en un arcoíris. Ya que la luz que llega a nuestras celdas solares tiene fotones en un amplio rango de energías, resulta que algunas de ellas no tienen la suficiente energía para liberar los electrones. Simplemente pasarán por la celda como si fuera transparente. También hay fotones que tienen mucha energía. Sólo cierta cantidad de energía, medida en electro-voltios (eV) y definidas por el material de nuestras celdas (cerca de 1.1 eV para silicón cristalino), es requerido para liberar los electrones. Llamamos a esto brecha de banda de energía de un material. Si un fotón tiene más energía de la requerida, entonces la energía extra se pierde.

Solo estos dos efectos, fotones con poca y mucha energía, pueden perder hasta el 70% de la radiación que le llega a una celda.

¿No podemos escoger un material con una brecha de energía muy pequeño para aprovechar más fotones? Desafortunadamente esta brecha también determina la fuerza (el voltaje) de nuestro campo eléctrico y si es muy pequeño, lo que ganamos aprovechando más fotones, lo perdemos con un voltaje muy pequeño. Pero también existen otras pérdidas. Nuestros electrones tienen que fluir de un lado de la celda al otro por un circuito externo. Podemos cubrir el fondo con un metal, permitiendo una buena conducción, pero si cubrimos completamente la parte de arriba, entonces los fotones no pueden atravesar y perdemos toda nuestra corriente. Si ponemos nuestros contactos sólo en los lados de la celda, entonces los electrones tienen que viajar una distancia muy grande. Hay que recordar que el silicio es un SEMICONDUCTOR, y no es ni cerca de eficiente que un metal para transportar corriente. Su resistencia interna es bastante alta,

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y altas resistencias significan grandes pérdidas. Para minimizar estas pérdidas, las celdas están cubiertas por una red de contactos que disminuyen la distancia que los electrones tienen que viajar. Pero aún así, hay fotones que son bloqueados por esta red, lo que disminuye su eficiencia.

¿Qué Aparatos Necesito para Aprovechar la Energía Solar? Las celdas solares, y por lo tanto los paneles solares, generan electricidad en corriente directa (CD) y con un voltaje muy variado a lo largo del día, por lo que necesitamos de varios aparatos para poder aprovechar la energía solar en nuestra vida diaria. Los aparatos que necesitaremos son (enseguida describiremos cada uno de ellos): •

Paneles Solares

•

Controladores de Carga

•

Inversores Isla o Aislados

•

Inversores de Interconexión

•

Baterías de Ciclo Profundo

•

Cableado

Sistemas Isla vs Sistemas de Interconexión Lo primero que hay que hacer antes de aprender sobre cada uno de los aparatos que necesitamos es conocer las diferencias entre sistemas de energía solar aislados o isla y los sistemas de energía solar de interconexión. Los sistemas isla se refieren a un sistema de energía que genera electricidad, en ese caso con paneles solares, en donde la energía generada es almacenada en baterías, y en donde no se está conectado a la red eléctrica. (Ver diagrama al final de este capítulo)

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Los sistemas interconectados se refieren a sistemas de energía que están conectados a la red eléctrica convencional. En el caso de la energía solar, cuando se genera más energía de la que se consume se manda a la red y se acredita esa energía a favor del usuario. Esta energía extra es luego usada cuando no hay energía solar disponible, como en la noche. En estos sistemas no se necesitan baterías. (Ver diagrama al final de este capítulo) Es importante investigar los requisitos, obligaciones y/o permisos de cada país para la interconexión.

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Paneles Solares - Qué son y Cómo Seleccionar Uno Un panel solar es grupo de celdas solares conectadas en serie y es el responsable de convertir la energía solar en energía eléctrica en corriente directa. Al mucha gente desconocer sobre la industria solar generalmente escogen sus paneles solares por su eficiencia y su precio. Pero cuando tomamos en cuenta que es una inversión a largo plazo hay otros factores que se deben considerar. Por ejemplo un panel de buena calidad debe darnos una garantía por al menos 20 años. A continuación indicamos lo que debes buscar antes de tomar una decisión final.

Componentes del Panel El Marco – El marco es una importante parte del panel, ya que no sólo le provee de fuerza y durabilidad, sino que protege los frágiles bordes del vidrio y la cubierta de las celdas.

Consejo – Si puedes ver el panel en persona revisa tanto la calidad como la condición del marco

El aluminio anodizado es por mucho el mejor material para construir los marcos de los paneles solares. Los marcos revestidos son más propensos a los rayones y daños. Los marcos deben de están firmemente adheridos a laminado y no pegados con silicón. Caja de Conexiones - La caja de conexiones sirve para mover la corriente eléctrica de las celdas dentro del panel hacía el exterior por medio de cables. Es muy importante que esta caja sea de un diseño y manufactura superior, ya que una caja de conexiones deficiente reduce la vida útil de los paneles y puede llevar a cortos circuitos e incendios.

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Consejo – Asegúrate que la caja de conexiones esté bien aislada y las conexiones estén soldadas Diodos – Los diodos de bypass ayudan a que las celdas sean eficientes en condiciones adversas. Por ejemplo, si un panel solar es cubierto parcialmente por algo (como hojas) estos diodos de bypass desvían electricidad de las celdas que no están cubiertas de las que están cubiertas, y por lo tanto las protegen. Si no existieran estos diodos las celdas sin sombras tratarían de empujar energía a través de las que están cubiertas, ocasionando que se calienten. Una vez que las sombras desaparecen, los diodos permiten que las celdas regresen a su trabajo normal.

Consejo – Estos diodos están instalados dentro de las cajas de conexiones

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Vidrio – El vidrio solar es diferente al vidrio de ventanas que conocemos, ya que es pre-tensado, endurecido y extremadamente transparente. También es usado como estabilizador de apoyo para el panel solar. El vidrio en paneles baratos puede ser tan delgado como 2.5mm, sin embargo los líderes de la industria usan espesores entre 3 y 4mm. El vidrio usado es de gran importancia y puede hacer una gran diferencia en la eficiencia del sistema. Hay muchos tipos de vidrios solares disponibles, pero su principal función es llevar tanta luz solar como sea posible a las celdas. Coeficiente de Presión Es común que los paneles solares sean probados a una presión de sólo 2,400 Pascales. Mientras que esto es legal, estos niveles no proveen de suficiente fuerza en condiciones de climas extremos. Se ha sabido de vidrios de paneles solares baratos que revientan en condiciones extremas.

Consejo – Es recomendable comprar paneles con pruebas a presiones de 5,400 Pascales

Certificaciones Todos los parámetros que hemos nombrado arriba son importantes y podemos inspeccionarlos y analizarlos nosotros mismos. Pero que mejor que un tercero lo haga por nosotros, y para eso existen las certificaciones internacionales. Si un panel solar tiene al menos 2 de las siguientes certificaciones podríamos garantizar que hablamos de un panel solar de buena calidad, aunque esto no es una regla, y platicar con el distribuidor podrá aclararnos muchas dudas.

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Siempre busca estas certificaciones tanto en las fichas técnicas de los paneles como en las etiquetas que están pegadas atrás de cada panel. Certificaciones más Importantes TUV El grupo TUV Rheinland es una entidad líder en servicios técnicos a nivel mundial. Fundado en 1872 y con sede en Colonia, Alemania, el grupo emplea 16.000 personas en 500 oficinas repartidas en 65 países. Genera unos 1.417 millones de Euros anuales. La misión del Grupo y el principio que le guía, es garantizar un desarrollo sostenible de la Seguridad y la Calidad dando respuesta a los retos que surgen de las interacciones entre el Hombre, la Tecnología y el Medioambiente.

CE La Marca CE proviene del francés y significa “Conformité Européenne” o de Conformidad Europea y es una marca europea para ciertos grupos de servicios o productos industriales. Se apoya en la directiva 93/68/EEC.

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IEC La Comisión Electrotécnica Internacional (CEI o IEC por sus siglas en inglés, International Electrotechnical Commission) es una organización de normalización en los campos eléctrico, electrónico y tecnologías relacionadas. Numerosas normas se desarrollan conjuntamente con la ISO (normas ISO/IEC).

UL UL – Underwriters Laboratories una organización sin fines de lucro de certificación y prueba de la seguridad de los productos o equipos, tiene una reputación de ser líder en la prueba y certificación de productos en cuanto a su seguridad. UL es uno de los asesores más reconocidos y acreditados del mundo. El logotipo de UL significa que el producto ha sido aprobado en cuanto a requisitos de seguridad para su normal operación.

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Controladores de Carga

Los controladores existen para proteger y alargar la vida útil de las baterías

La principal función de los controladores de carga es proteger a las baterías de sobrecargas, sobre descargas y evitar que la corriente se regrese de las baterías a los paneles solares.

Cómo los controladores de carga nos sirven para proteger a nuestras baterías sólo se usan en sistemas aislados o isla, nunca se usan en sistemas interconectados a la red. Analicemos la ficha técnica de un controlador para entender mejor qué es lo que hacen. Siempre es recomendable leer el “Manual de Usuario” del controlador antes de adquirirlo. Todas las compañías que fabrican controladores permiten descargar este manual de manera gratuita desde sus páginas web. Las marcas de controladores que nosotros recomendamos son las siguientes: •

Phocos - http://www.phocos.com/

•

Xantrex - http://www.xantrex.com/

•

Morningstar - http://www.morningstarcorp.com/es/home

•

Outback - http://www.outbackpower.com/products/charge_controllers/

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1.

Voltaje Nominal – Aquí vemos el voltaje del sistema para el cual trabaja el controla dor. La mayoría de los sistemas de energía solar isla trabajan en 12 o 24 volts.

2.

Voltaje de Carga Profunda – Cuando descargamos nuestras baterías en la noche y al día siguiente nuestros paneles solares empiezan a generar energía, este voltaje de car ga profunda es el que el controlador manda a las baterías.

3.

Voltaje de Ecualización – Esta función de los controladores realiza un mantenimiento mensual en nuestras baterías.

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4.

Voltaje de Flotación - ¿Qué le pasa a una batería si la dejas de usar?, se descarga ver dad. Esta función mantiene a las baterías bien cargadas cuando no las estamos usando.

5.

Función de Desconexión por Bajo Voltaje – Como ya habíamos dicho antes un con trolador nos ayuda a evitar que nuestras baterías sean fuertemente descargadas, y esta función es la que lo regula. Podemos escoger entre que lo controle por el estado de carga de la batería o por el voltaje.

6.

Compensación por Temperatura – El controlador detecta la temperatura ambiente, y basado en esta información regula la cantidad de energía que envía a las baterías.

7.

Máxima Corriente del Panel Solar – Esta característica nos dice cuanta corriente de los paneles solares puede soportar el controlador. Hay que comprar el controlador adecuado para la corriente de nuestro sistema

Recomendaciones para el buen uso de un controlador de carga solar •

El controlador mide la temperatura ambiente para determinar el voltaje de carga. El controlador y la batería deben instalarse en la misma habitación.

•

El controlador se calienta durante su funcionamiento y por lo tanto ha de instalarse únicamente sobre una superficie no inflamable.

•

Distancia mínima del cable entre controlador y batería 30 cm, máxima 100 cm.

•

El controlador no requiere ningún mantenimiento o revisión. Quite el polvo con un trapo seco.

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Inversor de Corriente Hay que recordar que los paneles solares generan electricidad en corriente directa CD, la cual es almacenada en baterías para usarla cuando queramos. Pero la mayoría de los aparatos que usamos en nuestra casa funcionas con corriente alterna CA. A esto hay que sumarle que cuando hablamos de CD generalmente usamos 12 o 24 volts, y cuando hablamos de corriente alterna usamos 120 volts o 240 volts. Justamente el inversor de corriente sirve para transformar la CD en 12 volts a CA en 120 0 240 volts, según lo necesitemos. Existen dos tipos de inversores, uno para sistemas solares isla, y otros para sistemas solares interconectados.Vamos a ver cada uno de ellos. Inversor de Corriente Isla Con estos inversores lo que hacemos es sacar la energía en CD de las baterías y transformarla a CA en 120 volts o 240 volts. Vamos analizar la ficha técnica de un inversor, así aprenderás a leer cualquier ficha técnica y podrás hacer una mejor compra. Al igual que con los controladores te recomiendo leer el manual de usuario antes de adquirir el producto. Las marcas de inversores isla más populares son:

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•

SMA Solar Technology - http://www.sma.de/en.html

•

Xantrex - http://www.xantrex.com/

•

Morningstar - http://www.morningstarcorp.com/es/home

•

Outback - http://www.outbackpower.com/products/sinewave_inverter/

La tecnología y electrónica que usan los inversores de corriente no es muy complicada. Hay muchos fabricantes locales que pueden hacer un buen trabajo. Los inversores son fáciles de conseguir, ya que se usan para más cosas que sólo energía solar, por lo que te recomiendo acercarte a una tienda eléctrica grande de tu ciudad y preguntar por las opciones que ofrecen.

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La parte de “Entrada” es la energía que va desde la batería o acumulador al inversor. 1.

Tensión – Es el voltaje que soporta el inversor en corriente directa CD. Es impor tante ver este dato para no conectar bancos de baterías con un voltaje diferente al que soporta.

2.

Corriente – Es la corriente mínima que necesita el inversor. Esta parte realmente no nos importa, porque puede tomar tanta corriente de la batería como necesite.

3.

Descarga del acumulador sin carga – Es la energía que consume el inversor cuando está conectado a la batería y no lo estamos usando.

4.

Punto de activación de alarma por carga baja del acumulador – Cuando el inversor detecta que la batería o acumulador llega a 11 V emite un sonido de alarma para que lo desconectes.

5.

Punto de auto-apagado por carga baja del acumulador – Cuando la batería llega a 10.5 V el inversor se apaga automáticamente.

6.

Punto de auto-apagado por carga alta del acumulador – Este punto no debería pasar si utilizamos controlador, pero en caso de que la batería se sobre cargue, el inversor se apagará automáticamente para evitar daños tanto a él mismo como a los aparatos que tiene conectados.

7.

Fusible Deslizante – Los inversores cuentan con un fusible para cuando hay alguna descarga y podamos repararlos.

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La parte “Salida” es la energía que nos entrega el inversor. Los inversores tienen enchufes en donde conectamos directamente los aparatos eléctricos, y estas son las características de esta energía. 8.

Tensión – Este es el voltaje que nos entrega el inversor en corriente alterna CA. Aquí es donde hay que escoger si necesitamos 120 volts o 240 volts.

9.

Frecuencia – La frecuencia a la que trabajan los aparatos es diferente de país a país, las más comunes son 50 y 60 Hz.

10.

Potencia – Este número nos dice cuantos aparatos eléctricos le puedo conectar a mi inversor. En este caso son máximo 400 watts en aparatos.

11.

Potencia Pico – Los motores cuando son encendidos tiene un pico de potencia de casi el doble de su potencia nominal. Es importante ver si nuestro inversor cuenta con esta característica de potencia pico para saber si le podemos conectar motores o no.

12.

Este inversor en específico cuenta también con un puerto USB en donde podemos conectar cosas – Sus características eléctricas son iguales a las del puerto USB de una computadora.

13.

Forma de Onda – Existe la onda senoidal pura y la onda senoidal modificada. Los aparatos eléctricos están diseñados para funcionar con onda senoidal pura, pero al menos que sean aparatos de alta precisión como un laser o un instrumento de medición o quirúrgico, pueden funcionar perfectamente con onda senoidal modifica da. La gran diferencia entre los dos tipos de onda es la complejidad para generarla. Un inversor de onda senoidal pura cuesta cerca de 3 veces más que un inversor de onda senoidal modificada.

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Recomendaciones para el Buen uso de un Inversor Isla •

Debe estar seco – No debe caer o salpicar agua ni otros líquidos en el inversor.

•

Fresco – La temperatura ambiente debe estar entre 0ºC y 40ºC (32ºF y 104ºF).

•

Ventilado – Dejar por lo menos 5 cm libres alrededor del inversor para permitir el paso de aire. Asegúrate que las aberturas de ventilación no estén obstruidas.

•

Seguro – No operar el inversor en el mismo lugar en donde se encuentran baterías o en donde se almacenen líquidos combustibles (gasolina).

•

Limpio – No operar el inversor en un área susceptible a acumular polvo, residuos o basura. Esto es muy importante si la unidad se utiliza en un área de trabajo.

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Inversor de Corriente de Interconexión La función de estos inversores es convertir la energía en corriente directa que sale de los paneles en corriente alterna e inyectarla a la red eléctrica sin necesidad de usar controladores o baterías. Dentro de esta categoría existen dos tipos de inversores de interconexión, los inversores centrales y los micro-inversores. Estos dos tipos de inversores tienen la misma función, la gran diferencia es que en un inversor central todos los paneles del sistema están conectados a este inversor, el cual convierte la energía y la inyecta al sistema. El problema con este tipo de inversores es que el sistema es tan eficiente como su eslabón más débil, es decir, si un panel tiene sombras o no está trabajando de manera óptima éste afecta a todos los demás paneles del sistema. Por su parte los micro-inversores están instalados de manera individual detrás de cada panel del sistema. De esta manera cada panel trabaja de manera independiente y no es afectado por problemas que surjan en otros paneles.

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Personalmente yo prefiero trabajar con micro-inversores, ya que son mucho más fáciles de calcular, instalar y expandir en un futuro. Un inversor central tiene cierta capacidad, y una vez que la superamos necesitamos comprar otro inversor o uno más grande para poder expandir nuestro sistema. En cambio, como los micro-inversores trabajan de manera independiente el uno del otro, podemos añadir tantos como sean necesarios sin necesidad de cambios en nuestra instalación. Con los micro-inversores no debemos preocuparnos por el voltaje, amperaje o potencia de los paneles solares, los micro-inversores trabajan de manera óptima con prácticamente cualquier panel de 60 celdas solares, y ante cualquier duda podemos preguntar al fabricante. Con los inversores centrales el rango de voltaje dentro del cual trabajan es pequeño, por lo que cualquier variación en las sombras o nubosidades puede ocasionar que nuestro sistema deje de inyectar energía a la red y por consecuencia estamos desperdiciando dinero.

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Hace poco me encontré con esta analogía que nos puede ayudar mejor a entender la calidad y reconocimiento que tienen cada una de las marcas de inversores centrales y creo es muy interesante. Nota: Prácticamente todos los inversores de las siguiente imagen son inversores centrales, menos los marca Enphase y Enecsys, que son las dos marcas e micro-inversores más populares.

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Baterías de Ciclo Profundo Las baterías de ciclado profundo están especialmente diseñadas para soportar un alto número de descargas profundas, y ser recargadas sin afectar su desempeño, a diferencia de las baterías automotrices, que al ser sometidas a condiciones de descargas profundas, pierden más rápidamente su capacidad. Un ciclo se describe como una descarga y una carga de la batería, no importando el porcentaje de descarga que haya sufrido. Ejemplo, si descargas una batería al 50% y la recargas al 100% eso es un ciclo. Diferencias entre baterías de Ciclado Profundo y las baterías de arranque (automotrices). Además de las características de su diseño, las demandas de energía de ambos tipos de baterías también son diferentes, ya que las baterías de ciclado profundo proveen cantidades relativamente bajas de corriente por largos períodos de tiempo, mientras que a una batería automotriz se le demandan grandes cantidades de energía por sólo unos cuantos segundos; posteriormente, un alternador se encarga de recargarla y de entregar la energía al sistema eléctrico del vehículo en marcha. Una batería automotriz descargada de manera profunda, puede perder su capacidad de uso a sólo 50 ciclos o menos, mientras que un acumulador de ciclado profundo continúa con óptimo desempeño aún después de los 450 ciclos. En la siguiente imagen podemos ver el porcentaje de carga de la batería según el voltaje que podamos leer.

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La siguiente gráfica es una de las más importantes de todo este libro, ya que con ella podemos calcular el tiempo de vida esperado de nuestra batería de ciclo profundo dependiendo de su profundidad de descarga.

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Bancos de Baterías Un banco de baterías es un grupo de baterías conectadas entre sí, para de esta manera tener mayor capacidad de almacenaje de energía. La siguiente imagen te da los lineamientos para hacer un banco de baterías. Como vimos cuando analizamos la ficha técnica del inversor isla, éste trabaja con una entrada de 12 volts en corriente directa, y es por eso que la mayoría de los bancos de baterías se diseñan para cumplir con esto, lo cual puedes ver en 3 de los 4 gráficos de abajo. El gráfico que tiene como resultado 24 V se puso con la idea de que vieras como se conectan 4 baterías en serie.

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Diagramas Esquemáticos de Instalación Ya que aprendimos todos los componentes que se necesitan para aprovechar la energía solar debemos aprender cómo se conectan. En los siguientes diagramas explicaremos tanto las conexiones de un sistema isla como los de un sistema de energía solar interconectado a la red.

Cuando hablemos de protecciones nos referimos a cajas de fusibles o de termomagnéticos.

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Diagrama de Instalación de un Sistema de Energía Solar Interconectado a Red con Inversor Central

1.

Paneles solares

2.

Protección en corriente directa

3.

Inversor de Interconexión central

4.

Protección en corriente alterna

5.

Centro de carga original de la casa

6.

Medidor de Luz

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Diagrama de Instalación de un Sistema de Energía Solar Interconectado a Red con Micro-inversores

1.

Paneles Solares

2.

Micro-inversores

3.


4.

Centro de carga original de la casa

5.

Medidor de luz

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Diagrama de Instalación de un Sistema de Energía Solar Isla con Baterías

1.

Paneles Solares

2.

Controlador de carga

3.

Banco de baterías

4.

Inversor de corriente

5.


6.

Aparatos comunes que funcionan con corriente alterna

7.

Aparatos especiales que funcionan en corriente directa (como algunos focos, aires acondicionados, refrigeradores)

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Capitulo 5 - Cómo Funciona un Calentador Solar Calentar agua representa una buena parte del gasto en energía en una casa ya que necesitamos agua caliente constantemente para bañarnos, lavar la ropa, los trastes, etc. Calentar agua usando energía solar es una de las maneras más eficientes y ecológicas de hacerlo. Un calentador de agua solar generalmente es usado en conjunto con un calentador tradicional, de esta manera aseguramos que siempre tendremos agua caliente sin importar el clima. Añadir un calentador solar a un calentador tradicional puede reducir hasta el 90% del gasto en agua caliente y en emisiones de CO2 asociadas a este concepto. La energía solar es una excelente fuente de energía ya que su combustible, el sol, es ilimitado, gratis y no emite contaminantes a la hora de convertir la energía.

El objetivo principal de los calentadores solares es convertir la luz del sol en calor

Sistemas de Calefacción de Agua Solar Un calentador solar tiene dos componentes básicos: el colector solar y el termotanque.

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Un colector solar se compone de una caja aislada, pintada de negro por dentro con unos tubos por donde circula el agua y se calienta al convertir la radiación solar en calor. El termotanque es en donde se almacena el agua caliente para poder usarla cuando la necesitemos y no sólo cuando hay sol. Esta es la configuración más básica de un sistema de energía solar térmica, y para calentar agua en nuestras casas es más que suficiente. Sistemas Activos y Pasivos Existen dos tipos de calentadores solares, los pasivos y los activos. Un calentador solar activo usa bombas eléctricas y controles para mover el agua por el sistema (como un calentador para albercas). Un calentador solar pasivo usa sólo las fuerzas de la naturaleza. Hay dos tipos de sistemas pasivos: •

Estática: Esto es lo más sencillo que un calentador solar puede ser. Sólo son uno o más tanques de agua dentro de un colector solar, sin tubos. El agua se caliente dentro de los tanques y por gravedad es llevada a la tubería de las casas.

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•

Termosifón: El tanque de agua (termotanque) está separado del colector solar. El agua fría se mueve dentro de tubos en el colector solar, y por medio del efecto termosifón el agua caliente sube hacia el termotanque. Del termotanque el agua caliente fluye hacia la casa por gravedad.

Hay tres tipos de sistemas activos: •

Directo: El agua caliente del colector solar se mueve al termotanque por medio de bombas y controles electrónicos.

•

Indirecto: En vez de calentar el agua, el colector solar calienta un fluido, como anti congelante. El anticongelante caliente pasa por un intercambiador de calor que está lleno de agua. El agua agarra el calor del anticongelante (pero nunca se mezclan) y es bombeada al termotanque.

•

Drainback: Un sistema drainback es como un sistema indirecto con la diferencia que se usa agua destilada como el fluido, y tiene un tanque separado para el agua des tilada. Bombear toda el agua destilada fuera del sistema dentro de un tanque separa

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do es ideal para climas muy fríos, ya que el líquido nunca está en contacto con el frío y no se congela.

Beneficios de usar Calentadores Solares Cuando hablamos de calentadores solares podríamos pensar que hablamos de una nueva tecnología que surgió con la ola verde. Pero en realidad se venden comercialmente desde finales de 1800, y la “tecnología” se usa desde mucho antes.

Los beneficios de usar calentadores solares son muchos, pero el primero y más importante es que ahorrarás dinero. Para empezar, lo más probable es que al menos disminuyas tu factura de energía a la mitad. Pero lo que ahorres depende mucho del lugar en donde vivas. Como el sol es nuestro combustible si vives en un lugar con mucho sol podrás ahorrar más que si vives en un lugar donde sale poco el sol y está muy nublado. Otro gran beneficio es que ayudamos al medio ambiente. Cada que usemos agua que calentamos con nuestro calentador solar dejaremos de emitir los contaminantes asociados a calentar esa agua con electricidad o gas. Por último podemos decir que instalar un calentador solar en tu casa incrementará el valor de tu vivienda. Así si llegas a vender tu casa puedes hasta ganar más dinero del que te costo comprar e instalar el calentador solar. Pero no todo con los calentadores solares son beneficios, el gran punto en contra es el dinero inicial que debes invertir. Si bien hemos hablado que la radiación solar es gratis, comprar el sistema que convertirá esta radiación en calor para calentar agua te costará dinero.

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Pero gracias a muchos estudios que hemos hecho y leído podemos asegurar que invertir en un calentador solar es muy redituable, y que de los ahorros que tienes se paga en un promedio de 1 a 3 años. Es importante que hagas tu propio estudio para saber en cuánto tiempo pagarías tu calentador solar y si en tu caso en particular te conviene. Consideraciones Importantes Antes de invertir en un calentador solar es importante tomes en cuentas las siguientes consideraciones y las platiques con tu proveedor. Como vimos existen 5 diferentes sistemas dentro de los calentadores solares por lo que es importante elijas el adecuado para tu ubicación y necesidades. •

Temperatura: Si vives en un lugar muy frío los calentadores pasivos podrían no estar disponibles ya que tienen el riesgo de congelarse.

•

Orientación de la Casa: Para que tu calentador solar sea lo más eficiente tienes que escoger un lugar en donde tenga la mayor exposición al sol posible. Algunas casas no tienen el área suficiente o ideal por lo que hay que tomarlo en cuenta.

•

Calidad del Agua: Si el agua que recibes es muy dura o ácida podrías no calificar para un sistema activo. Las aguas duras y ácidas oxidan las tuberías, y es algo que tu prov eedor tiene que tomar en cuenta.

•

Requerimientos de Energía: Los sistemas activos necesitan energía eléctrica para fun cionar y no funcionarán cuando se va la luz.

•

Regulaciones del Edificio: Algunas áreas y edificios no permiten o limitan la instalación de estos equipos.

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Diagrama de Instalación de Calentador Solar con Intercambiador de Calor

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Diagrama de Instalación de Calentador Solar por Termosifón

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Capítulo 6 - Cómo Aprovechar la Energía Solar en Casa En el capítulo 11 veremos maneras de empezar a usar la energía solar en casa sin invertir mucho dinero, en este capítulo veremos todas las formas en que podemos aprovechar la energía solar en nuestra casa y la pregunta más importante que contestaremos a lo largo del capítulo será ¿es costeable usarla?

Paneles Solares Fotovoltaicos En el capítulo 4 hablamos de cómo funciona un panel solar y de todos los aparatos que necesitamos para transformar la energía del sol en electricidad útil para nosotros. Aquí veremos que tan cara o barata es. Para lograr esto dedicamos horas y horas a averiguar los precios de la energía en 19 países de América y España y ver cuánto subsidio tienen.

Precio de la Electricidad por País (aproximado a inicios del 2013)

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Notas de la tabla anterior: •

Todos los subsidios mostrados son los máximos que se otorgan, por lo que mucha gente paga por encima del precio mostrado en la segunda columna acercándose más al costo real.

•

Brasil: 65% en consumos menores a 80 kWh al mes

•

Perú: 50% para consumos menores a 30kwh. Subsidio cruzado entre los consumi dores que beneficia a usuarios con un consumo mensual por debajo de los 100 kWh a través de descuentos fijos y proporcionales. El descuento fijo se aplica a los con sumidores de entre 30 y 100 kWh y el descuento proporcional está dirigido a aquel los con consumos por debajo de 30 kWh. El monto de los descuentos se financia con un recargo en la tarifa que pagan los consumidores regulados con consumos men suales superiores a 100 kWh

•

Bolivia: 25% si el consumo es menor a 70 kWh en las áreas urbanas y a 30 kWh en las rurales

•

Costa Rica: 17.76% subsidio si el consumo es menor a 99 kwh por mes y otro si consumes menos de 200 kWh

•

Nicaragua: entre el 45% y 63%

Con estos datos del costo de la electricidad por país podemos calcular un retorno de inversión para un sistema fotovoltaico. El sistema que vamos a usar para este ejemplo es un sistema interconectado a red con micro-inversores y consta del siguiente material:

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•

4 paneles solares de 250 watts cada uno para un total de 1000Wp instalados.

•

Sistema de montaje y anclaje

•

4 micro-inversores de interconexión

•

Protección del sistema en corriente alterna

•

Cableado

•

Mano de Obra

Una instalación de este tipo tiene un precio promedio de $5.00 dólares por watt instalado, por lo que si nuestro sistema consta de 1,000 (mil) watts, el costo de nuestro sistema sería de $5,000 dólares (cinco mil dólares). En promedio en América latina este sistema generará unos 4kWh diarios de electricidad. Tomando en cuenta todos los costos de arriba, y el precio por kWh que vimos en la tabla podemos calcular cuántos años tomaría pagar este sistema, y lo resumimos en la gráfica de abajo.

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Analizando la gráfica de arriba podemos ver que con subsidio sólo dos países recuperarían la inversión en menos de 10 años, Cuba y Venezuela. Una vez que quitamos los subsidios y pagamos el costo real de la energía sube a 8 países que pagarían su sistema solar en menos de 10 años: •

Argentina

•

Uruguay

•

Brasil

•

Venezuela (en menos de un año)

•

Cuba

•

El Salvador

•

México

•

Nicaragua

Con esta información ya cada quién puede sacar sus conclusiones sobre si la energía solar es cara o barata para su país y situación. Pero a mí en lo personal estos datos me dejan un buen sabor de boca, ya que mientras en más países sea rentable económicamente instalar un sistema de energía solar, más personas lo empezarán a hacer y por consiguiente el precio de la energía solar bajará.

Ahora vamos a ver cuánto cuesta generar energía a gran escala con distintas fuentes de energía. Esta información y datos que vamos a ver ahora fue tomada del “Annual Energy Outlook 2012” (Perspectiva de Energía Anual 2012) que publica la U.S.E.I.A (Administración de Información de Energía de Estados Unidos). Lamentablemente este tipo de estudios no existe en otros países, pero al Estados Unidos ser una de las mayores economías del mundo nos podemos dar una muy buena idea de hacía donde va el mercado.

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Este estudio presenta el costo normalizado promedio de generación de tecnologías que entrarán en funcionamiento en el 2017. Los costos normalizados son usados como un resumen muy conveniente para medir la competitividad general de las tecnologías que generan electricidad. Representa el costo por-kilowatt hora (en dólares) de construir, operar, mantener y generar energía asumiendo su costo financiero y ciclo de vida. Los principales factores a analizar son la inversión inicial, los costos del combustible, costos de operación y mantenimiento (O&M), costos financieros y al factor de capacidad de cada planta (qué porcentaje del tiempo generan energía). La importancia de los factores varía de acuerdo a la tecnología. Para tecnologías como la eólica y la solar que no tienen costos de combustible y tienen relativamente bajos costos de mantenimiento y operación, el costo normalizado cambia muy poco en comparación a la inversión inicial. Es importante hacer notar que si bien los costos normalizados miden la competitividad general de las diferentes tecnologías, las inversiones reales pueden variar según la tecnología disponible, las características regionales y muchas otras consideraciones. En la tabla de abajo, el costo normalizado de cada tecnología es evaluado en base al factor de capacidad indicado. La tabla está dividida en tecnologías despachables (que pueden variar su cantidad de salida de energía según la demanda) y las no-despachables (plantas en las que es difícil generar más energía a placer).

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Energía Solar para Todos Los números de la tabla representan dólares por megawatt/h

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Vamos a analizar los números anteriores desde dos tecnologías: la solar fotovoltaica y el carbón convencional. Evidentemente la energía solar fotovoltaica es más cara que el carbón, pero mucho menos de lo que generalmente se piensa, sólo 1.5 veces más cara de manera directa, es decir por generación de energía. Pero hay varios factores que debemos considerar antes de descartar a la energía solar por ser más cara. Primero, pensemos que el carbón se utiliza para generar energía desde los años 1,800, y que como vimos en el capítulo de la historia de la energía solar las celdas fotovoltaicas como las conocemos hoy en día existen sólo desde 1954, por lo que el carbón nos lleva al menos 60 años de ventaja en desarrollo e investigaciones. Después, hay que pensar en algo que prácticamente nadie piensa y es en las externalidades de las fuentes de energía. Estas externalidades toman en cuenta todos los costos asociados a la generación de energía que no están directamente asociados con generar electricidad. Algunas de las externalidades del carbón son: •

Enfermedades en las personas, tanto en las que trabajan en las minas y plantas como en las que viven cerca de estas plantas. Piensa que sólo en Estados Unidos hay 1,436 plantas de carbón y que al día de hoy hay 1,119 plantas de carbón planeadas a con struirse en todo el mundo.

•

Los peces son contaminados cuando los desperdicios de las minas son tirados en ríos o lagos cercanos.

•

Los costos asociados a todos los desastres naturales que hace algunos años no ex istían y que ahora gracias al cambio climático suceden más a menudo.

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•

En la mayor parte de los países el carbón tiene un subsidio, lo que les cuesta a todos aquellos que pagan impuestos.

Greenpeace realizó un estudio en el 2007 en donde estimó que los costos de estas externalidades ascendieron a $450 mil millones de dólares en todo el mundo. La energía solar no tiene estos costos de externalidades.

Calentadores de Agua Solares Usar calentadores de agua solares es una de las maneras más eficientes tanto energética como económicamente de usar la energía solar en casa. En mi experiencia y en todos los sistemas que he visto que se instalan el tiempo de recuperación de invertir en un calentador solar oscila entre 1 y 5 años. Para saber qué tan costeable es para tu caso en particular vamos a hacer un pequeño ejercicio que después tú puedes replicar con números reales de tu casa. Ejemplo de ROI de un Calentador Solar Un calentador solar de 150 litros ronda los $950 dólares ya instalado. Tú puedes cotizar calentadores solares en tu ciudad y obtener el precio real. Te recomiendo siempre solicitar 2 o 3 cotizaciones para comparar precios. Dependiendo del uso que le demos al gas en nuestra casa podremos ahorrar entre un 60% y 90% de éste al instalar un calentador solar. Vamos a vernos conservadores en el ejemplo y pensemos que el calentador solar nos ayudará a ahorrar el 75% del consumo de gas en casa. 88


Después tenemos que saber cuánto dinero gastamos mensualmente por el concepto de gas en nuestra casa. Para el ejemplo vamos a hacer el estudio con varios gastos mensuales, desde $20 hasta $100 dólares. Ahora tenemos que hacer dos sencillos cálculos: 1.

Primero, multiplicar lo que nos gastamos mensualmente por el ahorro que tendre mos con nuestro calentador solar, en este caso 75%. Entonces si nos gastamos $20 dólares al mes en gas, lo multiplicamos por .75, 20*.75 = $15 dólares. Esta es la canti dad que nos ahorraremos realmente al mes.

2.

Una vez que tenemos lo que nos ahorraremos al mes, dividimos lo que cuesta nues tro calentador solar entre los que nos ahorramos. Con esto tendremos los meses que nos tardaremos en pagar nuestro sistema solar con el ahorro que tendremos. A partir de ese punto todo es ganancia.

En la siguiente gráfica podemos ver los diferentes retornos de inversión ROI para un calentador solar que cuesta $950 dólares según el gasto mensual en gas.

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Como podemos ver aún gastando sólo $20 dólares al mes recuperamos nuestra inversión en poco más de 5 años, y si pagamos $100 dólares al mes recuperamos nuestra inversión en sólo 1 año.

Energía Solar Pasiva

Ilustración de Calentamiento Solar Pasivo Por http://www.eere.energy.gov [dominio público], via Wikimedia Commons La energía solar pasiva utiliza los componentes de los edificios, como paredes, pisos, techos, ventanas, elementos exteriores y los jardines para controlar el calor que gana el edificio con el sol. Los diseños de calefacción solar intentan atrapar y almacenar directamente los rayos de sol. El enfriamiento solar minimiza los efectos de la radiación solar a través de sombras o generando corrientes de aire naturales.

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Iluminación Natural Un edificio o casa puede reducir su factura de electricidad al usar la luz de todos los alrededores y no sólo la luz directa del sol. Un buen sistema de aprovechamiento de luz natural toma en cuenta los siguientes factores: •

La orientación general y planeación de los lugares que se quieren iluminar.

•

La ubicación, forma y dimensiones de las aberturas a través de las cuales pasará la luz solar.

•

La ubicación estratégica y orientación de las superficies internas que pueden reflejar o capturar la energía solar.

•

La ubicación de objetos móviles y permanentes que puedan proteger de excesiva luz solar y resplandor.

Calefacción Solar Pasiva La calefacción solar pasiva ocurre cuando la luz solar impacta un objeto y este absorbe el calor. Puede darse de manera muy efectiva en una construcción si las ventanas están orientadas correctamente. Si estamos en el hemisferio norte de la Tierra la orientación ideal de las ventanas es hacia el sur, y en el hemisferio sur la orientación ideal es hacia el norte. Una vez que el calor está dentro del edificio existen varias técnicas para retenerlo y distribuirlo, como ventanas de alto desempeño. Para tener una captura adecuada se recomienda una relación de 8 por ciento de ventanas con respecto a la superficie total, esto para ventanas viendo hacia el sur.

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Enfriamiento Solar Pasivo Aquí usamos técnicas contrarias a la calefacción solar pasiva. Sistemas de sombras fijos o ajustables son instalados para minimizar la cantidad de rayos del sol que entran a la construcción, inclusive podemos dar sombra con árboles u otro tipo de vegetación. Minimizar la ganancia de calefacción solar puede lograrse con un buen aislamiento, reducir la cantidad de ventanas y el uso de materiales refractivos en paredes.

Gadgets de Energía Solar

Cargador Solar de Teléfonos Móviles

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Si hablamos de que queremos que la energía solar sea costeable, sin duda los gadgets solares no son la mejor opción. Para la cantidad de energía que generan y para los aparatos que podemos cargar, celulares, laptops y cosas por el estilo, el costo económico no vale la pena. La gran ventaja de este tipo de aparatos es que nos ofrecen gran movilidad y libertad con nuestros aparatos eléctricos. Por ejemplo, hoy en día la pila de los teléfonos móviles con internet dura muy poco, tener un cargador solar nos permite cargarlo en donde sea que estemos siempre y cuando haya sol. Si te interesan este tipo de productos te recomiendo buscar alguna tienda o distribuidor solar en tu localidad para ver las opciones que ofrece.Yo en lo personal uso un cargador solar para mi teléfono y funciona de maravilla.

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Capítulo 7 - Estadísticas de Uso Fotovoltaico en Latinoamérica y España Según la Comisión Económica para América Latina y el Caribe (CEPAL), la región creció un 3.7% durante el 2012. Comparado con las débiles economías europeas y el débil crecimiento en Estados Unidos, la región parece tener un importante potencial de crecimiento. Las siguientes imágenes nos muestran el panorama de energía solar fotovoltaica de los diferentes países de Latinoamérica y España. (Datos revista Photon)

Imágenes con instalación de energía solar fotovoltaica por país.

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En la siguiente gráfica vemos una comparación de la potencia de energía solar fotovoltaica hasta finales del 2011 y la que se instaló durante el 2012.

*Excluimos de esta gráfica a España y Estados Unidos porque tienen instalaciones muy superiores a los países de Latinoamérica y la gráfica se vería desproporcionada. (Puedes ver los datos de Estados Unidos y España en los gráficos de arriba)

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Capítulo 8 - Cómo Educar e Influir en Otros El objetivo de escribir este libro es que tengas un mejor entendimiento de la energía solar, motivarte a usarla en casa y darte las herramientas para que puedas educar e influir en otras personas. Una de las mejores maneras que yo he encontrado para educar e influir en las personas es tener estadísticas actuales sobre el uso de la energía solar y lo que la gente piensa de ella. En este capítulo veremos varias gráficas que nos refuerzan que la gente confía en la energía solar. Otra gran manera de incrementar el uso de la energía solar es educar e influir en los niños, por lo que hemos preparado 12 experimentos que puedes hacer con ellos y que desde pequeños vean los beneficios de las energías renovables y en especial de la energía solar. Las siguientes estadísticas son de una encuesta realizada a 1,000 personas que viven en Estados Unidos, empleando una muestra de distintas razas étnicas, edades y niveles socioeconómicos, con lo que creemos se tiene una muestra muy representativa de lo que se piensa en general en el mundo. Lamentablemente este tipo de estudios no se llevan a cabo en Latinoamérica, pero con los de Estados Unidos nos podemos dar una muy buena idea de hacía donde se mueve la percepción de la gente sobre las energías renovables y nos sirve de argumento para convencer a más personas.

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La pregunta que se realizó a los encuestados es: ¿Cuáles son tus impresiones con respecto a los siguientes conceptos de energía y medio ambiente?

Se dividieron las respuestas en 3 gráficas: •

Gráfica 1 – Impresiones Favorables

•

Gráfica 2 – Impresiones Negativas

•

Gráfica 3 – No Están Familiarizados con el Concepto

Gráfica 1

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Gráfica 2

Gráfica 3

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Juegos para Niños para Enseñar Energía Solar Experimento – Colores y la Luz Pregunta ¿Hay colores que absorben más luz solar que otra? Posibles Hipótesis •

Todos los colores absorben la misa cantidad de luz solar.

•

Algunos colores absorben más luz solar que otros.

Materiales •

4 vasos altos de vidrio (del mismo tamaño)

•

Agua

•

Colorante de comida (amarillo, rojo y azul)

•

Termómetro

Instrucciones 1.

Numera los vasos del 1 al 4.

2.

Llena los vasos con la misma cantidad de agua fría. Mide la temperatura de cada uno de los vasos y apúntala.

3.

Añade 20 gotas de colorante rojo al primer vaso, 20 gotas de amarillo al segundo y 20 gotas de azul al tercero. El cuarto vaso se queda con agua natural sin colorante.

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4.

Coloca los 4 vasos en un lugar en donde les de el sol directamente y déjalos por ahí por 15 minutos.

5.

Después de 15 minutos mide la temperatura de los 4 vasos.

Análisis y Conclusión

¿Cambió la temperatura del agua? ¿Cuál agua fue la que más se calentó? ¿Qué aprendiste de los colores y la luz?

Experimento – Energía para la Vida Pregunta ¿Las plantas necesitan energía del sol para vivir? Posibles Hipótesis (escoge una) •

Las plantas necesitan energía del sol para vivir.

•

Las plantas NO necesitan energía del sol para vivir.

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Materiales •

Dos plantas de la misma especie y tamaño

•

Bolsa de papel estraza

•

Agua

Instrucciones 1.

Coloca las dos plantas en un lugar soleado.

2.

Riega las dos plantas con la misma cantidad de agua.

3.

Cubre una de las platas con la bolsa de papel.

4.

Observa las plantas después de una semana.


¿Cuál de las dos plantas se ve más saludable? ¿Fue tu hipótesis correcta?

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Experimento – Imanes y el Calor Pregunta ¿La temperatura afecta la fuerza de los imanes? Posibles Hipótesis •

La temperatura afecta la fuerza de los imanes.

•

La temperatura NO afecta la fuerza de los imanes.

Materiales •

Un Imán

•

Muchos clips sin recubrimiento

•

Secadora de pelo

Instrucciones 1.

Registra el número de clips que el imán puede levantar a temperatura ambiente.

2.

Coloca el imán en el congelador por 30 minutos. Registra el número de clips que puede levantar estado frío.

3.

Usa la secadora de pelo para calentar el imán. Registra la cantidad de clips que puede levantar caliente.

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¿Afectó la temperatura la fuerza del imán?

Experimento – Ahorrando Agua Caliente Pregunta ¿Qué ahorra más agua, bañarse con regadera o en tina? Posibles Hipótesis •

Se necesita más agua para bañarse en regadera.

•

Se necesita más agua para bañarse en tina.

Materiales •

Una regadera con tina

•

Cinta de aislar (dos colores)

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Instrucciones 1.

Cuando los miembros de tu familia se bañen diles que tapen el drenaje para que el agua no se vaya. Realiza esto durante una semana con cada miembro de la familia.

2.

Usa la cinta de aislar para medir el nivel del agua dentro de la tina. Usa un solo color para marcar.

3.

La siguiente semana, que se bañen en la tina y no en la regadera. Marca el nivel del agua con la cinta de aislar del otro color.

Análisis y Conclusión Compara la cantidad de agua que se uso cuando se bañaban en regadera y en tina. ¿Con cuál se usa menos agua, y por lo tanto menos agua caliente y energía?

Experimento – Electricidad Estática Antecedentes Cuando el carbón es quemado en una planta de energía se desprenden pequeñas partículas llamadas hollín. La electricidad estática puede ser usada para capturar este hollín antes de que salga de la planta.

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Pregunta ¿Se pueden separar la sal, azúcar y pimienta usando electricidad estática? Posibles Hipótesis •

Si se van a poder separar usando electricidad estática.

•

No se van a poder separar.

Materiales •

Sal, azúcar y pimienta.

•

Un plato pequeño

•

Peine de plástico

•

Pedazo de lana

Instrucciones 1.

Frota el peine en la lana para darle una carga eléctrica.

2.

Coloca pequeñas cantidades de sal, azúcar y pimienta en el plato. No los mezcles. Coloca el peine a unos 10 centímetros del plato y acércalo lentamente. Observa si alguna de las partículas reacciona antes que las otras.

3.

Apunta tus observaciones.

4.

Repite el experimento con la sal, azúcar y pimienta mezclados.

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Análisis y Conclusión ¿Se atraen las partículas al peine a diferentes alturas? ¿Pudiste separar la mezcla usando electricidad estática? ¿Se podría usar la electricidad estática para limpiar el aire en una planta de carbón?

Experimento – El Ventilador Pregunta ¿Un ventilador realmente enfría el aire? Posibles Hipótesis •

Un Ventilador si enfría el aire

•

Un Ventilador NO enfría el aire

Materiales •

Ventilador portátil

•

Termómetro

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Instrucciones 1.

En un día caluroso, coloca el ventilador portátil en una mesa. Usa el termómetro para registrar la temperatura del cuarto.

2.

Prende el ventilador y coloca el termómetro a un metro del ventilador y que le de el aire directo. Después de un minuto registra la temperatura del termómetro.

3.

Coloca el termómetro a 60 centímetros del ventilador, por último a 30 centímetros. Registra la temperatura.

Análisis y Conclusiones

¿Realmente el ventilador enfría el aire? ¿Por qué el aire se siente más frío?

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Experimento – Destilador Solar Preguntas ¿Se puede destilar agua limpia de agua sucia? ¿Se puede destilar agua limpia de agua salada? Posibles Hipótesis •

Se puede hacer agua limpia de agua sucia.

•

NO se puede hacer agua limpia de agua sucia.

•

Se puede hacer agua limpia de agua salada.

•

NO se puede hacer agua limpia de agua salada.

Materiales •

Dos contenedores de plástico grandes

•

Plástico transparente para envolver (en algunos países es conocido como egapack)

•

Cinta adhesiva

•

Dos piedras pequeñas

•

Dos vasos pequeños

•

Dos cucharadas de tierra

•

Dos cucharadas de sal

•

Agua

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Instrucciones 1.

Llena los dos contenedores plásticos con 5 centímetros de agua. Mezcla las dos cucharadas de tierra en uno y las dos de sal en el otro.

2.

Coloca un vaso vacio y seco en el centro de cada uno de los contenedores.

3.

Cubre los dos contenedores con el plástico transparente y séllalos con la cinta adhesiva.

4.

Coloca las piedras en el centro del plástico, justo encima del vaso sin llegar a tocar el vaso.

5.

Ahora coloca los contendores armados en el sol directo por dos horas. Examina el agua que se almacenará dentro de los vasos. Registra tus observaciones.


¿Se generó agua limpia dentro de los vasos? ¿Puedes explicar cómo funciona el experimento? ¿Te puedes imaginar una situación en donde estos conocimientos te puedan ser útiles?

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Experimento – Desperdicio de Calor Preguntas ¿Un foco de muchos watts produce más calor que un foco de pocos watts? ¿Un foco incandescente produce más calor que un foco fluorescente (CFL)? Posibles Hipótesis •

Un foco de muchos watts produce más calor que uno de poco.

•

Un foco de muchos watts NO produce más calor que uno de poco.

•

Un foco incandescente produce más calor que uno CFL.

•

Un foco incandescente NO produce más calor que uno CFL.

Materiales •

Lámpara

•

Termómetro

•

Foco incandescente de 100 watts

•

Foco incandescente de 40 watts

•

Foco CFL de 23 watts (equivale al de 100 watts)

•

Foco CFL de 13 watts (equivale al de 40 watts)

Instrucciones 1.

Coloca el foco de 40 watts en la lámpara y préndela.

2.

Coloca el termómetro a 15 centímetros del foco por un minuto y registra la temp eratura.

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3.

Deja que el foco se enfríe, quítalo, coloca el foco de 100 watts y prende la lámpara. Repite el paso 2.

4.

Repite el paso 1, 2 y 3 con los dos focos fluorescentes.


¿Se produce más calor cuando se produce más luz? ¿Qué focos generan menos calor, y por lo tanto son más eficientes, incandescentes o fluorescentes?

Experimento - Aislamiento Pregunta ¿Qué materiales son buenos aisladores? Posibles Hipótesis •

La espuma es un buen/mal aislante.

•

El algodón es un buen/mal aislante.

•

El papel es un buen/mal aislante.

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Materiales •

Dos cajas de zapatos

•

Tijeras

•

Dos Termómetros

•

Pedazo de espuma de 2.5 cm de ancho

•

Periódico

•

Una toalla de algodón

•

Papel negro

•

Cinta adhesiva

Instrucciones 1. Pega el papel negro en la parte de abajo de una de las cajas. 2. Dentro de las tapas de cada una de las cajas pega los termómetros y colócalos en un lugar soleado. 3. Coloca la caja con el papel negro viendo hacia arriba sobre una de las tapas con ter mómetro. Esta será la caja de control. 4. Pega espuma a la parte de debajo de la segunda caja y colócala sobre la segunda tapa en el sol, con la espuma viendo hacia arriba. 5. Registra la temperatura de las dos cajas 15 minutos después. 6. Deja que se enfríen en la sombra los dos termómetros. 7. Quita la espuma de la segunda caja y coloca una capa de alrededor de 3 centímetros de periódico. Repite el procedimiento y registra las temperaturas. 8. Por último repite el procedimiento tapando la caja con una toalla en la parte de abajo y registra las temperaturas.

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¿Cuál material fue el mejor aislante? ¿Qué otros materiales crees puedan ser buenos aislantes? ¿Qué conclusiones puedes sacar para la vida diaria?

Experimento – Lluvia Ácida Preguntas ¿Existe la lluvia ácida en tu localidad causada por plantas de energía, industria o emisiones de vehículos? ¿La acidez de la lluvia cambia a lo largo del año? Posibles Hipótesis •

La lluvia en tu localidad si/no contiene ácidos.

•

Los niveles de acidez si/no cambian a lo largo del año.

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Materiales •

Papel Tornasol

•

Contenedor de Plástico

Instrucciones 1.

Coloca el contenedor de plástico afuera todos los días para capturar agua de lluvia.

2.

Mide la acidez del agua con el papel tornasol todos los días a la misma hora.

3.

Analiza los datos después de varios meses de prueba.


¿Es ácida la lluvia en tu localidad? ¿Los niveles de acidez cambian en el año?, ¿Por qué crees que sea? ¿Qué crees que cause la acidez de la lluvia en tu localidad?

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Experimento – Energía Térmica Pregunta ¿Podemos aprovechar la energía térmica para algo útil? Posibles Hipótesis •

Si se puede aprovechar la energía térmica para algo útil.

•

No se puede aprovechar la energía térmica para algo útil.

Materiales •

Botella de plástico de 1 litro

•

Un globo grande

•

Tazón con agua caliente (no hirviendo)

•

Tazón con agua fría

•

Piedra pequeña

Instrucciones 1.

Enfría el globo y la botella de plástico en el congelador por 5 minutos.

2.

Llena un tazón con agua caliente, pero NO hirviendo.

3.

Coloca el globo en la boca de la botella, asegurándote que quede bien sujeto y que el globo no tenga aire dentro.

4.

Coloca la botella en el agua caliente.

5.

El aire dentro de la botella se debería expandir e inflar el globo. Una vez inflado colo ca la botella en el agua fría y mira como se desinfla.

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6.

Diseña un dispositivo en donde esta expansión y contracción sea útil, como levantar una piedra.


¿Pudiste diseñar el dispositivo? ¿Puedes pensar en dispositivos que conviertan la energía térmica en movimiento? ¿Se te ocurre alguna manera de convertir la energía térmica en electricidad? Investiga sobre los motores de combustión interna y los generadores de turbinas.

Experimento – Cocina Solar Pregunta ¿Se puede cocinar comida con energía solar? Posibles Hipótesis •

Si se puede cocinar comida usando energía solar.

•

NO se puede cocinar comida usando energía solar.

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Materiales •

Caja de pizza

•

Papel aluminio

•

Pegamento blanco

•

Olla

Instrucciones 1.

Cubre la parte interior de la caja de pizza con el papel aluminio. Pégalo con el pega mento blanco.

2.

Coloca la caja abierta en dirección al sol.

3.

Coloca un poco de arroz con agua dentro de la olla y ponla dentro de la caja.

4.

Espera unas 3 horas y revisa el arroz.

Análisis y Conclusiones ¿Se puede cocinar comida usando energía solar? ¿Se te ocurre alguna manera de mejorar el diseño?

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Capítulo 9 - El Presenete y Futuro de la Energía Solar Nosotros estamos convencidos de los beneficios de la energía solar, ya que como explicamos en capítulos anteriores, cumple con las 3 partes de la sustentabilidad: beneficio económico, beneficio social y beneficio ambiental. Pero de hoy al 2035 ¿cuál es el futuro de la energía solar? ¿Realmente crecerá como esperamos? ¿Podrá algún día llegar a igualar o superar al carbón como principal fuente de generación de energía? En este capítulo trataremos de responderlo. Obviamente para hacer proyecciones tanto de consumo de energía como de generación, estas proyecciones no son afirmaciones, sino escenarios de lo que podría pasar tomando en cuenta la tecnología que se conoce hoy en día y las tendencias demográficas. Estas proyecciones tienen mucha incertidumbre, muchos de los eventos que definen el camino de la energía mundial son aleatorios y no pueden ser anticipados. Pero como dice el viejo dicho de Buda “Si quieres conocer el pasado, entonces mira tu presente que es el resultado. Si quieres conocer tu futuro mira tu presente que es la causa”, y por esa misma razón empezamos este libro con la historia de la energía solar. Las Energías Renovables Ocupan su Lugar Bajo el Sol Un Continuo crecimiento de la energía hidráulica y la rápida expansión de la eólica y la solar ha cimentado la posición de las energías renovables como parte indispensable del mix energético; para el 2035, las energías renovables suponen casi un tercio de la producción total de electricidad. La energía solar crece más rápidamente que cualquier otra tecnología renovable.

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Las renovables se convierten en la segunda fuente de generación eléctrica en el mundo para el 2015 (generando aproximadamente la mitad que el carbón) y, para el 2035, se acercan al carbón como la fuente primaria de generación eléctrica. El rápido crecimiento de la energía renovable se sustenta en la caída de los costes tecnológicos, la subida de los precios de los combustibles fósiles y el establecimiento de un precio a las emisiones de CO2, pero su verdadero auge se debe a las continuas subvenciones, que pasan de 88,000 millones de dólares en el 2011 a cerca de 240,000 millones en el 2035. Las medidas de apoyo a nuevos proyectos renovables deben sustentarse en el tiempo con el aumento de la capacidad y la caída de los costes de las tecnologías renovables, con el fin de evitar una carga excesiva para los gobiernos y los consumidores. En algunas de las siguientes gráficas diferenciaremos entre países miembros de la OCDE, países que no lo son y el total mundial. ¿Qué es la OCDE? 2 La Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) es una organización de cooperación internacional compuesta por 34 países, cuyo objetivo es coordinar sus políticas económicas y sociales. Fue fundada en 1960 y su sede central se encuentra en París, Francia. En la OCDE, los representantes de los países miembros se reúnen para intercambiar información y armonizar políticas con el objetivo de maximizar su crecimiento económico y colaborar a su desarrollo y al de los países no miembros. La OCDE es conocida como “el club de los países ricos”, que agrupa a los países que proporcionaban al mundo el 70% del mercado mundial y el 80% del Producto Nacional Bruto (PNB) mundial en el 2007.

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Países Miembros de la OCDE Canadá

Países Bajos

Portugal

República Checa

Estados Unidos

Luxemburgo

Francia

Hungría

Reino Unido

Italia

Irlanda

Polonia

Dinamarca

Japón

Bélgica

Corea del Sur

Islandia

Finlandia

Alemania

Eslovaquia

Noruega

Australia

Grecia

Chile

Turquía

Nueva Zelanda

Suecia

Eslovenia

España

México

Suiza

Israel

Austria

Estonia

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Generación y Consumo de Energía El consumo de energía crece a un promedio de 1.6% por año entre el 2008 y el 2035. El futuro del consumo de energía estará definido por la demanda de los países no miembros de la OCDE (economías pequeñas). Mientras que el consumo de energía en los países pequeños fue 7% superior al de los países miembros de la OCDE en el 2008, las economías pequeñas consumirán un 38% más que las OCDE en el 2020 y un 67% más en el 2035 (ver figura de abajo). Hay que tener en cuenta que China, India y Brasil (economías de gran crecimiento en los últimos años) no son miembros de la OCDE.

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Ya que tenemos una proyección del consumo mundial de energía para el 2035 (que será más del doble que en 1990), podemos comparar la producción de energía de diferentes fuentes de energía, y ver cuál será el papel de la energía solar.

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Resumen El futuro de la energía solar es brillante, y esto lo digo analizando la situación desde dos perspectivas. Primero viéndolo desde la experiencia personal. En el tiempo que llevamos trabajando en el mercado de la energía solar, año con año notamos más personas interesadas en el uso de la energía solar. Tener más personas interesadas lleva a que más personas la usen, y que más personas la usen lleva a que los precios bajen continuamente. Soy un fiel creyente de que el crecimiento de la energía solar recae en los usuarios finales. Obviamente el papel de los gobiernos es importante, pero no debemos esperar a que los gobiernos tomen medidas para nosotros tomarlas después. Al contrario, debemos ser nosotros los que pongamos el ejemplo en el uso de las energías renovables en general, y llegará el punto en donde a los gobiernos no les quede otra opción más que apoyarnos. Segundo, cada estudio que leo, cada conferencia a la que asisto o cada que un científico o experto habla sobre el futuro de la energía solar se llega a la misma conclusión, que las energías renovables, y en especial la energía solar, son el futuro de la generación de energía en el mundo. ¿Y que pasa cuando tanto las personas normales (como tú o yo) usamos energía solar y nos sumamos a los científicos que se esfuerzan en mejorar y bajar los costos de la tecnología constantemente? No le va a quedar otra opción a las empresas y gobiernos más que moverse en esta dirección y el mercado empezará a cambiar y el mundo será mejor. 1 – World Energy Outlook 2012 – Resumen Ejecutivo 2 – Fuente, Wikipedia

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Capítulo 10 - Casos Prácticos y Reales del uso de la Energía Solar Ya hemos hablado mucho sobre la energía solar, sus beneficios, como aprovecharla, cuánto cuesta y muchas cosas más. Pero bien dicen, una imagen vale más que mil palabras, por lo que en este capítulo veremos algunos ejemplos reales de gente que ya está usando energía solar.

Ejemplo Energía Solar Fotovoltaica Interconectada a Red Ubicación: México D.F. Fecha de Instalación: Diciembre 2012 Materiales Instalados: •

2 paneles solares de 245 watts

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2 Micro inversores Enphase de 215 watts

Descripción: La casa en donde fue instalado este sistema es de una familia muy ecológica. De hecho tienen un huerto orgánico y están cambiando todos sus focos por LED. La instalación de energía solar les ayudará a reducir su consumo de energía en una tercera parte. En este caso tardarán cerca de 15 años en pagar su sistema del ahorro que obtienen, pero ellos están conscientes que no sólo es cuestión de dinero, sino de disminuir sus emisiones de efecto invernadero. El sistema genera alrededor de 50kWh al mes.

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En la imagen de arriba se están instalando los paneles en sus bases, la orientación de los paneles en este caso es hacia el sur.

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En esta imagen estamos viendo los paneles solares por atrás, y podemos ver los micro inversores que inyectarán la energía generada a la red eléctrica.

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Aquí ya podemos ver los paneles instalados y generando energía.

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En esta imagen alcanzamos a ver uno de los paneles desde la calle.

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Ejemplo Energía Solar Fotovoltaica Aislada (con baterías) Ubicación: San Miguel de Allende, México Fecha de Instalación: Julio 2012 Materiales Instalados: •

1 panel solares de 50 watts

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1 Controlador de carga de 10 Amperes

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1 Batería de ciclo profundo de 17 AH

•

3 Focos LED de 12 Volts de corriente directa

Descripción: Este tipo de sistemas los instalamos en comunidades rurales de México que no tienen acceso a la red eléctrica. De hecho, parte de la venta de este libro se destina a juntar fondos para poder llevar energía a más personas. Este sistema de energía solar le permite a las familias prender cada uno de los 3 focos LED que se instalan por 5 horas al día. Con esta luz extra los niños tienen mejores oportunidades para hacer la tarea y fomenta la unión de familia al no tener que terminar su día cuando se va el sol.

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Aquí estamos instalando el panel en la casa de Ramón (el de la playera gris). Es increíble lo proactivas y dispuestas que son a ayudar todas las personas a las que les instalamos.

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En esta imagen estamos conectando la batería y el controlador, para después conectar los focos y apagadores.

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Platicar y capacitar a las familias sobre el correcto uso de su sistema solar es fundamental para que lo aprovechen al máximo. Después de 6 meses regresamos a ver el sistema y hasta el momento no ha fallado ni un día. De hecho nos comentaron que hubo una semana lluviosa y sin sol, y el sistema siguió funcionando a la perfección.

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Aquí vemos a la pequeña Julissa que acaba de prender el primer foco de su casa.

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Capitulo 11 - Empieza a Usar la Energía Solar sin Invertir Mucho Para este punto espero tengas una muy buena idea de cómo puedes aprovechar la energía solar en tu casa. En este capítulo veremos 3 ejemplos de cómo puedes empezar a aprovecharla sin invertir mucho dinero.

El objetivo es que con una baja inversión empieces a ver los beneficios de usar la energía solar, empieces a ahorrar un poco de dinero y te motives a poco a poco a crecer tu sistema. Pero primero contestemos ¿podemos ser autosuficientes usando energía solar? Creo que el siguiente dato habla por sí sólo: “La cantidad de energía solar que llega a la Tierra en 40 minutos equivale al consumo total anual de energía de todo el planeta. Dicho de otra manera, la energía que vamos a consumir en todo el mundo en los próximos 27 años equivale a un día de la energía solar que llega a la Tierra”. Entonces podemos pensar que SI podemos ser autosuficientes, energéticamente hablando, usando energía solar. Claro que no es una tarea fácil, vamos a necesitar cambiar nuestros hábitos de consumo energético, necesitamos aprender a usar y aprovechar la energía solar y necesitamos empezar a aprovechar la energía solar poco a poco. Porque ya vimos que dependiendo de nuestra situación la energía solar es económicamente viable, pero no significa que no debamos desembolsar una cantidad fuerte de dinero, es como pagar 5 o 10 años de luz y gas por adelantado. No todos tenemos esa posibilidad económica. Pero para eso creamos este capítulo, para saber cómo podemos empezar sin invertir mucho dinero.

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Usar Energía Solar Térmica Aquí quiero remontarme al capítulo número 6, en donde vimos que instalar calentadores solares no es algo costoso, y que en muchos casos la inversión se paga en poco más de un año. Al ser una inversión que se paga en tan poco tiempo (puedes ir al capítulo 6 para calcular tu retorno de inversión en específico), puede ser recomendable conseguir un crédito para la compra del calentador solar. Vamos a hacer un ejemplo de cómo funcionaría el crédito y el ahorro que obtenemos al instalar el calentador solar. Recuerda, puedes seguir el ejemplo con tus propios montos.

Calentador solar de Colector Plano de 150 litros

Vamos a pensar otra vez que el calentador solar de 150 litros (como el de la imagen de arriba) nos va a costar $950 dólares, que pagamos $40 dólares al mes por concepto de gas y que tendremos un ahorro del 75% en esa factura. Eso quiere decir que tendremos un ahorro mensual de $30 dólares, que si los dividimos entre los $950 dólares que cuesta nuestro calentador solar lo terminaremos de pagar en 32 meses, es decir en dos años y medio. Si pedimos un crédito por los $950 dólares a pagar en 5 años con un 30% de interés, pagaremos un total de $1,235 dólares, que si dividimos entre 60 meses que hay en 5 años, pagaríamos 146


un total de $20.58 dólares al mes, menos de lo que nos estamos ahorrando al mes. Entonces ¿cuánto nos costó tener nuestro calentador solar en casa? Ni un centavo, el dinero nos lo prestaron y lo pagamos con los ahorros que obtuvimos al instalar el calentador solar.Y no sólo eso, al final de los 5 años obtuvimos una ganancia de $565.2 dólares. En la gráfica de abajo vemos cómo se usan los $1,800 dólares que pagaríamos en los 5 años si no instaláramos un calentador solar, $1,235 los usamos para pagar el crédito y $565 son ahorro que podemos usar para lo que queramos, irnos de vacaciones o hasta comprar un panel solar para generar electricidad.

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Usar Energía Solar Fotovoltaica Interconectada Aquí hay que ser sinceros y dejar algo claro desde un principio, alimentar toda la electricidad de tu casa con energía solar implica un desembolso de dinero grande (esto no quiere decir que no sea costeable), y no todos tenemos el dinero para hacerlo. Pero podemos empezar poco a poco e ir creciendo nuestro sistema conforme veamos los ahorros y ahorremos más dinero. Recomiendo hacer esto, empezar poco a poco, usando la tecnología de los micro-inversores. Un micro-inversor es un aparato que convierte la corriente directa (DC) de un panel solar en corriente alterna (AC). Es decir, un micro-inversor trabaja de manera aislada con cada panel para interconectarnos a la red. Gracias a esta característica podemos instalar un solo panel en nuestra casa y empezar a generar energía solar. Cuando queremos crecer nuestro sistema simplemente instalamos otro panel con micro inversor en el techo. Ahora tenemos dos paneles solares que trabajan de manera independiente, pero ambos están generando energía e inyectándola a nuestra casa y la red eléctrica. Después podemos añadir un tercero, cuarto o los que sean necesarios.

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Un kit que incluye todo lo siguiente cuesta alrededor de $845 dólares y genera alrededor de 1kWh al día: •

1 Micro-inversor

•

1 Panel solar de 245 watts

•

Cables para corriente directa

•

Soportes

Con sólo $845 dólares puedes empezar a aprovechar la energía solar en tu casa, y sabiendo que uno de estos paneles genera 1 kWh al día, puedes calcular cuántos necesitas para tu casa viendo tu consumo en tu recibo o factura de luz. Las dos marcas más famosas de micro inversores son: •

Enphase: http://enphase.com/products/m215/

•

Enecsys: http://www.enecsys.com/

En los sitios web de ambas empresas vienen manuales de instalación muy sencillos. Sólo es cuestión de encontrar un proveedor de alguno de los dos micro inversores en tu país. Existen otras marcas de micro inversores que pueden ser muy buena opción, platica con tu vendedor para tener más información.

Usar Energía Solar Fotovoltaica Aislada La gran ventaja de la energía solar fotovoltaica aislada (que funciona con baterías) es que podemos diseñar un sistema tan chico como queramos. Diseñar un sistema solar desde cero se sale del alcance de este libro, pero junto con el libro recibiste un manual para diseñar un pequeño sistema aislado.

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Un sistema como el que vemos en la foto, el cual aprendes a construir en tu manual de regalo, puede costar desde $300 dólares hasta lo que tú quieras, incrementando las capacidades de los componentes. Algo genial de este tipo de sistemas de energía solar es que una vez almacenada la energía en las baterías la puedes usar para lo que quieras, lo que te permite sacarle el máximo provecho posible a esa energía.

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Capítulo 12 - Eficiencia de Paneles Solares La única manera para saber si un panel es eficiente o no es comparándolo con otros paneles solares. Para esta comparación se analizaron 104 paneles solares de de 89 fabricantes diferentes. Todos los paneles son de silicio cristalino y hay muestras de policristalino y monocristalino. La siguiente tabla está dividida en 5 columnas: 1.

Fabricante: el nombre comercial del panel solar ante el público.

2.

Modelo: el modelo específico de panel que se probó.

3.

Tipo de Celda: definimos si es monocristalina o policristalina.

4.

País de Fabricación: en donde fue ensamblado el panel.

5.

Eficiencia: Se tomó un periodo de prueba de 8 meses, de enero a agosto del 2012.

Los datos de eficiencia se tomaron de la revista Photon y las gráficas, análisis y resultados los llevamos a cabo en CEMAER.

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Eficiencia por Países Para analizar estos datos hay que tomar algunas precauciones, ya que la muestra de algunos de los países es sólo un panel solar probado, lo que no nos muestra una realidad representativa de la eficiencia de los módulos para estos países. Creo que la comparación importante que podemos hacer es entre China y Alemania, los dos países que más paneles solares producen en el mundo, y es la pregunta que siempre queremos contestar, ¿Qué paneles son más eficientes, los Chinos o los Alemanes? A continuación presentaremos una gráfica en donde se contesta esta pregunta, pero antes una lista de todos los países participantes en este análisis y cuántos paneles solares se probaron de cada país.

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Como dije antes, los resultados que vemos en la gráfica de arriba hay que verlos con ciertas precauciones, ya que no podemos asumir que los paneles de Francia son muy malos cuando el resultado se basa en un solo panel. Lo mismo pasa con la República Checa pero en positivo. Lo que si podemos ver y que me llama mucho la atención es que en promedio los paneles solares fabricados en China tienen una mayor eficiencia que los fabricados en Alemania. Obviamente si analizamos la tabla en donde vienen todos los paneles solares probados veremos que hay paneles solares alemanes mejores que algunos chinos y viceversa. La conclusión más importante que puedo tomar de aquí es que lo chino no es sinónimo de malo, y que sus estándares de calidad en promedio superan a los alemanes.

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Personalmente hemos probado algunos paneles chinos y alemanes. Nuestra conclusión antes de tener los datos de Photon a la mano fue que no había una diferencia significativa de eficiencia entre paneles chinos y alemanes, y los datos que te presentamos en este capítulo reafirman nuestros descubrimientos.

Mono o Policristalinos Por último la pregunta que quiero contestar con este estudio es: ¿Qué paneles son más eficientes, los de celdas solares monocristalinas o policristalinas? Aquí el resultado es fácil de analizar y la respuesta son los monocristalinos, aquí la gráfica:

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Capítulo 13 - Conoce Otras Tecnologías Solares Hablando de energía solar, hoy en día lo más accesible y rentable para uso doméstico es el uso de paneles fotovoltaicos de silicio para generar electricidad y calentar agua con calentadores para uso residencial o para albercas. Esto no quiere decir que no existan otras tecnologías ya en uso a nivel industrial o que haya muchas en etapas de pruebas que esperamos pronto estén disponibles para todos. La intención de este capítulo es conocerlas y platicar un poco sobre de ellas.

Energía Solar de Concentración

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Solúcar PS10 es una planta solar termoeléctrica por tecnología de torre, la primera en el mundo explotada comercialmente. By afloresm (SOLUCAR PS10) [CC-BY-2.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0)], via Wikimedia Commons La energía solar de concentración, mejor conocida como CSP por sus siglas en ingles, es un sistema que utiliza espejos o lentes con mecanismos de seguimiento para concentrar una gran área de rayos solares en un área pequeña. La energía eléctrica es producida cuando la luz concentrada es convertida en calor dirigido a un motor (generalmente una turbina de vapor) conectado a un generador de energía. Existen 4 diferentes formas de utilizar la energía solar de concentración: •

Los cilindros parabólicos

•

Los discos Stirling

•

Los reflectores compactos Fresnel

•

Las torres solares (como la imagen de arriba)

La CSP es una tecnología muy utilizada a gran escala para generar electricidad, y año con año vemos que se rompen records de instalación; como lo podemos ver en la siguiente tabla:

Cifras en MWp – fuente www.csp-world.com

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La energía solar de concentración (CSP) no debe confundirse con la energía fotovoltaica concentrada (CPV). En la CSP la luz solar concentrada es convertida en calor y este calor en electricidad. En la CPV los rayos solares concentrados son convertidos directamente en electricidad por medio del efecto fotovoltaico.

Energía Fotovoltaica Concentrada

Ejemplo de lentes de concentración fotovoltaica en la superficie de celdas fotovoltaicas By ThatOneRoadie (Southwest Technology Development Institute) [GFDL (http://www. gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/ by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

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La energía fotovoltaica concentrada (CPV) utiliza tecnología óptica como lentes o espejos curvos para concentrar una gran cantidad de luz solar en un área muy pequeña de celdas fotovoltaicas. En comparación a la tecnología fotovoltaica convencional, la CPV puede ahorrar dinero ya que se necesita menos material fotovoltaico, pero al necesitar dirigir la luz solar se requiere gastar dinero en los lentes o espejos, seguidores solares y sistemas de enfriamiento. Debido a estos costos y mayor trabajo esta tecnología es menos usada que la fotovoltaica convencional.

Celdas Solares Entintadas Semi-Transparentes

Módulos solares entintados de 30 x 30 cm de diferentes diseños y colores. By Ronald Sastrawan vom vom Fraunhofer ISE Una celda solar entintada, o mejor conocida como sensibilizada por colorante (DYSC) es una celda solar de bajo costo perteneciente a las celdas solares de película delgada. Está constituida por un semiconductor formado entre un ánodo foto-sensible y un electrolito.

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Las DYSC tienen numerosas atractivas características; es fácil de fabricar usando técnicas de impresión en rollo, es semi-flexible y semi-transparente, lo que permite su aplicación en ventanas. La mala noticia es que en la práctica ha sido difícil eliminar materiales muy costosos como el platino y el rutenio, lo que ha limitado su uso. Pero aunque su eficiencia es menor que otras celdas de película delgada, en teoría su precio comparado con su eficiencia las hace buenas candidatas a abrirse camino en el futuro si logran bajar sus costos.

Ejemplo de materiales fotovoltaicos orgánicos

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Celdas Solares Orgánicas Una celda solar orgánica o celda solar plástica es un tipo de celda solar que usa electrónica orgánica, una rama de la electrónica que trabaja con polímeros orgánicos conductivos, para la absorción de luz y transportar la carga eléctrica para producir electricidad usando el principio del efecto fotovoltaico. El plástico usado en celdas orgánicas tiene bajos costos de producción en grandes volúmenes. Combinado con la flexibilidad de las moléculas orgánicas, estas celdas solares orgánicas tienen el potencial de ser costo-efectivas en aplicaciones fotovoltaicas. El coeficiente de absorción óptico de las moléculas orgánicas es alto, por lo que grandes cantidades de luz pueden ser absorbidas en pequeñas cantidades de material. Su gran desventaja es que en general son poco eficientes, poco estables y poco durables en comparación con celdas fotovoltaicas inorgánicas (como las de silicio).

Celdas Solares en Calcomanías Esta es una tecnología que apenas está en fase de desarrollo, pero es importante tomar en cuenta ya que puede tener muy buen futuro. Estas celdas solares tipo calcomanía están siendo desarrolladas por investigadores de la Universidad de Stanford y dicen que podrán adherirse a prácticamente cualquier superficie. ¿Cómo hacen los paneles solares calcomanías? Obviamente no tengo a detalle cómo lo hacen, pero si alguna idea. Su estructura es parecida a la de un sándwich, tienen una capa de silicio, una capa de dióxido de carbono y una cinta que se despega para que puedas pegarla en una nueva superficie.

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El proceso de uso es el siguiente: - Primero hay que sumergir el panel solar en agua a temperatura ambiente, (esto es lo que produce el adhesivo). - Después de aproximadamente 90 segundos ya puedes aplicar el panel solar en la superfi cie que desees.

Paneles Solares Transparentes

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Un equipo de investigadores de UCLA desarrolló este nuevo tipo de celdas solares que son hasta 70% transparentes para el ojo humano. La gran innovación de estas celdas es que aprovechan el espectro infrarrojo de la luz solar en vez de la luz visible (que aprovechan los paneles solares convencionales). Son un tipo de paneles solares orgánicos ya que usan polímeros plásticos como semiconductores. Uno de los retos que han encontrado los investigadores ha sido reemplazar el alambre de metal que se usa en los paneles solares para conducir la electricidad, y lo han resuelto con otra increíble tecnología usando una mezcla de nanoalambres de plata y nanoparticulas de dióxido de titanio. La combinación de estas dos tecnologías, las celdas orgánicas que aprovechan la luz infrarroja y los “alambres” de plata y titanio, permiten crear estos paneles solares transparentes que han alcanzado hasta un 4% de efectividad. Personalmente creo que esta tecnología seguirá mejorando hasta competir con los paneles solares tradicionales, ya que el costo de instalar paneles en un edificio se vería reducido significativamente, al hacer un solo gasto en ventanas y paneles en vez de dos gastos que se tienen que hacer hoy en día.

Celdas Solares en Spray New Energy Technologies creó un prototipo llamado SolarWindow, células solares en spray (de 30.5×30.5cm) que utilizan una película en aerosol transparente y fotosensible a temperatura ambiente que puede producir energía a partir de la luz natural y artificial. Utilizando la misma tecnología que las células solares más pequeñas del mundo, desarrollado por el Dr. Xiaomei Jiang en la Universidad del Sur de la Florida, SolarWindow emplea polímer-

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os orgánicos de células solares de menos de 1/4 del tamaño de un grano de arroz. El spray polímero orgánico en la capa es de 0,1 micras de espesor (sólo 1/1.000 del grosor de un cabello humano). Estas células solares ultra pequeñas tienen casi el doble de la densidad de potencia de salida en comparación con una célula solar de silicio monocristalino. La aplicación de esta tecnología permite que las fachadas de los edificios existentes generen energía en un 300% más en comparación con las azoteas convencionales con paneles solares montados. El alto rendimiento se completa con la capacidad de la célula solar para generar también electricidad a partir de fuentes de luz artificial, como las bombillas fluorescentes.

Celdas Solares con Algas y Medusas Recientes investigaciones han revelado que se podrían usar a las algas y medusas para obtener energía solar, Esto ocurre por una proteína que contienen ambas llamada “proteína verde fluorescente” o GDP por sus siglas en ingles. Es así como en la Universidad de Tecnología de Chalmer, desarrolla un dispositivo fotovoltaico de GDP con células solares de silicio usando como base células vivas de la medusa “Aequorea Victoria”. La gran ventaja de esto es que el material podría ser usado en equipos de energía solar y no requerirá la adición de materiales costosos como las partículas de dióxido de titanio que se utilizan en la tecnología solar de hoy en día. También se investiga la posibilidad de crear dispositivos biomecánicos flotantes que interactúen con algas y obtener energía a partir de bacterias con capacidad fotosintética que son capaces de generar energía incluso sin una fuente de luz.

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Hasta ahora las investigaciones sólo se han fijado por objetivo obtener la energía necesaria para alimentar un reloj eléctrico y su eficiencia aún es muy poca, sólo el 0,1 por ciento en comparación con los sistemas de energía solar ya existentes, pero se sigue trabajando en desarrollar esta nueva tecnología.

Energía Térmica y Fotovoltaica en Uno

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Una compañía en Detroit llamada Power Panel Inc., ha desarrollado unos paneles que generan electricidad y agua caliente al mismo tiempo. Estos paneles ya están a la venta, la página de la empresa es: http://www.powerpanel.com/ El objetivo de estos paneles es aprovechar hasta el 80% de la energía del sol en vez del 5 a 18% de un panel fotovoltaico convencional. Este es un número muy importante, ya que según Adam Stratton, vicepresidente de Power Panel, una casa típica usa un 70% de energía térmica y un 30% de electricidad. Al maximizar la captura de la energía del sol se crean paneles mucho más eficientes. Por lo que he encontrado, por el momento Power Panel es la única empresa en el mundo que los fabrica y comercializa. Algo muy interesante que también están tratando de hacer es usar materiales reciclados en la producción de sus paneles y esperan que durante el 2013 puedan tener hasta un 80% de materiales reciclados.

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Derechos reservados CEMAER.org © 2013 Este libro fue terminado en marzo del 2013. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio electromagnético, mecánico o por cualquier otro medio, sin previa autorización por escrito, del autor o del editor, excepto cuando se hace una copia única para guardar en la computadora, o se imprime para uso personal, exclusivamente. De cualquier manera, la reproducción del contenido para usos comerciales, viola los derechos de autor, de acuerdo con las leyes internacionales.

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Energía Solar Para Todos

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