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BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE
PUEBLA
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA ELECTRÓNICA
INGENIERÍA EN MECATRONICA
DHTIC
“ENERGÍAS ALTERNATIVAS: ENERGÍA
SOLAR”
Profesor Dulce Rocío Perusquia
Mejorada
Marco Antonio Segundo Mora
Matricula: 201225656
Primavera 2015
ContenidoIntroducción.....................................................................................................................................................................3
Energía solar.....................................................................................................................................................................4
- Características de energía solar..................................................................................................................................5
- Ventajas...................................................................................................................................................................6
- Desventajas................................................................................................................................................................7
- Energía fotovoltaica....................................................................................................................................................8
- Energía solar térmica..................................................................................................................................................8
- Potencia eléctrica termo solar....................................................................................................................................9
Aplicaciones de la energía solar......................................................................................................................................10
Estructura Energética en el mundo y en México............................................................................................................12
México y las energías renovables...................................................................................................................................14
Potencial de México por tipo de Energía....................................................................................................................15
Conclusión......................................................................................................................................................................16
Bibliografía......................................................................................................................................................................17
Introducción
El ensayo el cual realizare es sobre la energía solar al realizar este ensayo trataremos de explicar
cómo explotar la mayor parte de la energía solar ya que es una energía natural viable para evitar el
alto consumo de energía eléctrica
Las energías alternativas, especialmente la energía solar, son la solución a la que se necesita
llegar para afrontar los problemas del cambio climático y abastecimiento de energía en los que se
ve involucrado el mundo actual.
Es importante el desarrollo de tecnología para su mejor aprovechamiento, así el hombre
encontrara en ellas el abastecimiento necesario para continuar con el desarrollo industrial que se
presenta actualmente en los países, además de lograr mantener la conservación del medio
ambiente.
Mi postura sobre este tema es a favor de la energía solar porque es una alternativa para prevenir
reducir el calentamiento global y es una energía que no es tan cara como otras por ejemplo la
biomasa o la energía eólica.
El ensayo que realizaremos será orientado a toda la sociedad en particular a los interesados en
comenzar a utilizar nuevas alternativas de energía.
Energía solar
Se define energía solar, a aquella que mediante conversión a calor o electricidad se aprovecha la
radiación proveniente del sol; otra forma de aprovechamiento asociado considera la posibilidad de
hacer uso de la iluminación natural y las condiciones climatológicas de cada emplazamiento en la
construcción de edificios mediante lo que se denomina arquitectura bioclimática.
Nuestro planeta recibe del sol una cantidad de energía anual de aproximadamente 1,6 millones de
kWh, de los cuales sólo un 40% es aprovechable, una cifra que representa varios cientos de veces
la energía que se consume actualmente en forma mundial; es una fuente de energía
descentralizada, limpia e inagotable.
Sin embargo su aprovechamiento energético está condicionado por la intensidad de radiación solar
recibida por la tierra, los ciclos diarios y anuales a los que está sometida y las condiciones
climatológicas del lugar.
Características de energía solar
Es importante mencionar las características principales por las cuales la energía solar es un medio
eficaz para hacer frente a la demanda energética que la industria mundial requiere, así mismo se
presentan las ventajas de aplicar este tipo de energía lo cual contribuye a ver claramente los
beneficios que se obtendrían a partir de su uso, no olvidando sin embargo hacer mención de sus
desventajas, esto sencillamente con el fin de mostrar los detalles en los cuales se debe seguir
trabajando, para de esta forma salir aun mas beneficiados de los recursos que nos brinda la
naturaleza. Sus características, ventajas y desventajas se enuncian a continuación:
Limpia: Generan la electricidad con cero emisiones de CO2, So, No u otros gases asociados con
el calentamiento global y la lluvia ácida.
Renovable: Los sistemas de energía solar pueden convertir la luz del sol de la naturaleza en un
suministro ilimitado de energía.
Abundante: La energía solar es abundante, inagotable y gratuita. De este modo, la energía solar
está llamada a ser una de las opciones tecnológicas que contribuirán de forma masiva a cubrir la
demanda energética mundial con una alta “rentabilidad” medioambiental.
Ventajas
La tecnología fotovoltaica actualmente ya es competitiva para electrificar emplazamientos
alejados de las líneas eléctricas como, por ejemplo, viviendas rurales, bombeo de agua,
señalización, alumbrado público, equipos de emergencia, etcétera.
Sus principales ventajas son:
• Evitar un costoso mantenimiento de líneas eléctricas en zonas de difícil acceso.
• Eliminar los costos ecológicos y estéticos de la instalación de líneas en esas condiciones.
• Contribuir a evitar el despoblamiento progresivo de determinadas zonas.
• Es una energía descentralizada que puede ser captada y utilizada en todo el territorio.
• Una vez instalada tiene un costo energético nulo.
• Mantenimiento y riesgo de avería muy bajo.
• Tipo de instalación fácilmente modulable, con lo que se puede aumentar o reducir la potencia
instalada fácilmente según las necesidades.
• No produce contaminación de ningún tipo.
• No consume combustibles.
• Tienen una vida larga (los paneles solares duran aproximadamente 30 años).
• Resiste condiciones climáticas extremas: granizo, viento, temperatura, humedad.
Desventajas
Cuando pensamos en las desventajas que nos produce este tipo de energía renovable, suele
costarnos mucho más pensar en algo en concreto salvo que estéticamente, no queda especialmente
bonito cuando se decide instalarlo en los campos. Pero además, el nivel de radiación de esta
energía fluctúa de una zona a otra, y lo mismo ocurre entre una estación del año y otra, lo que
puede ser no tan atractivo para su consumidor.
• Cuando se decide utilizar la energía solar para una parte importante de la población, se
necesitan grandes extensiones de terreno, lo que dificulta que se escoja este tipo de energía.
• Inicialmente requiere una fuerte inversión económica a la que muchos consumidores no están
dispuestos a arriesgarse.
• Los lugares donde hay mayor radiación, son lugares desérticos y alejados, (energía que no se
aprovecha para desarrollar actividad agrícola o industrial, etc.)
Estas desventajas que presenta actualmente la energía solar, son los retos con los que se enfrenta
actualmente el mundo, es indispensable llegar a las soluciones pertinentes las cuales permitan
hacer frente a esto que realmente limita el aprovechamiento de la energía solar. No solo es lograr
el desarrollo de aparatos que permitan su captación sino que además es llegar al límite al crear
aparatos rentables para la sociedad.
La energía fotovoltaica, solar térmica y termo solar son las principales tecnologías que se han
desarrollado para el aprovechamiento de la energía solar. Si bien, es importante conocer que
dispositivos se emplean y cómo actúan dichas tecnologías para dar utilidad a la energía brindada
por el sol.
Energía fotovoltaica
La tecnología fotovoltaica busca convertir directamente la radiación solar en electricidad basada
en el efecto fotoeléctrico. En el proceso emplea unos dispositivos denominados celdas
fotovoltaicas, los cuales son semiconductores sensibles a la luz solar; de manera que cuando se
expone a esta, se produce en la celda una circulación de corriente eléctrica entre sus dos caras.
Los componentes de una sistema fotovoltaico dependen del tipo de aplicación que se considera
(conectada o no a la red) y de las características de la instalación. Una instalación fotovoltaica
aislada está formada por los equipos destinados a producir, regular, acumular y transformar la
energía eléctrica.
Energía solar térmica
Con respecto a la tecnología solar térmica que convierte la energía radiactiva en calor, su
principal componente es el captador, por el cual circula un fluido que absorbe la energía radiada
del sol. De acuerdo a la temperatura de aprovechamiento se puede clasificar en alta, media y
baja, siendo sus límites:
Hasta 100° C: de baja temperatura.
Desde 100° C y hasta 300° C: de mediana temperatura.
Mayores a 300° C: de alta temperatura.
Los sistemas solares térmicos de alta temperatura hacen referencia a grandes instalaciones donde
el principal elemento es una torre paraboloide, o un campo de helióstatos que concentran la
radiación solar en una torre central, que puede alcanzar temperaturas superiores a los 4000° C;
normalmente se tratan de sistemas con una caldera central de la que se obtiene vapor a alta
temperatura para usos térmicos o producción de electricidad.
En cuanto a las aplicaciones de mediana temperatura, normalmente se utilizan colectores
parabólicos, los que concentran la radiación solar en un tubo colector encargado de recibir y
transmitir el calor, alcanzando valores de temperatura de hasta 300° C.
Las aplicaciones a baja temperatura se emplean principalmente para la obtención de agua
caliente para uso sanitario o para calefacción de recintos. Estas aplicaciones se pueden clasificar
en función del fluido que calientan los captadores (agua o aire), o bien en función del tipo de
captador empleado. Estos generalmente suelen emplear agua y se suelen clasificar en captadores
planos vitrificados (con y sin cubierta) y los captadores de techo.
Potencia eléctrica termo solar
Finalmente, presentaremos las tecnologías termo solares para la generación de electricidad. De
todas las tecnologías solares, estas tienen un potencial de desarrollo muy elevado, de hecho en
los últimos años han tenido un rápido crecimiento. Estas tecnologías están basadas en sistemas
ópticos de concentración solar.
Las plantas de potencia de concentración solar (PPCS) producen potencia eléctrica
transformando la energía solar en energía térmica a alta temperatura. Esta energía térmica es
transferida al bloque de potencia para producir electricidad. Así, las PPCS consisten de dos
partes: una donde se colecta la energía solar (los concentradores) y se convierte en calor (el
receptor), y otra que convierte el calor en electricidad (bloque de potencia).
En general las tecnologías desarrolladas aprovechan la radiación solar y a partir de su conversión
a energía calorífica o energía eléctrica se logra sacar provecho.
Una vez establecidas las tecnologías mediante las cuales el mundo moderno intenta ostentar una
relación bilateral, en la cual el más beneficiado es el hombre procederemos a enunciar las
aplicaciones que se han logrado alcanzar a partir del empleo de dichas tecnologías.
Aplicaciones de la energía solar
Además de la obtención de calor y electricidad, existen diversas aplicaciones de la energía solar
entre ellas podemos nombrar:
• Electrificación de viviendas rurales
• Suministro de agua a poblaciones
• Bombeo de agua / riegos
• Naves ganaderas
• Pastores eléctricos
• Telecomunicaciones: repetidores de señal
• Telefonía móvil y rural
• Tratamiento de aguas: desalinización, cloración
• Señalizaciones (marítima, ferroviaria, terrestre y aérea) y alumbrado público
• Conexión a la red
• Protección catódica
• Sistemas de telecontrol vía satélite, detección de incendios
Tiene tantas aplicaciones como pueda tener la electricidad. La única limitación existente es el
costo del equipo o el tamaño del campo de paneles.
Tradicionalmente este tipo de energía se utilizaba para el suministro de energía eléctrica en zonas
rurales y viviendas aisladas donde llevar energía eléctrica por medio de la red general seria
demasiado costoso y por lo tanto no cuentan con este servicio. En este caso, la instalación de un
generador fotovoltaico es ampliamente rentable. Así mismo los generadores fotovoltaicos son
una excelente solución cuando hay necesidad de transmitir cualquier tipo de señal o información
desde un lugar aislado, por ejemplo, remisores de señales de TV, plataformas de telemetría, radio
enlaces, estaciones meteorológicas. Otra aplicación importante es que mediante generadores
fotovoltaicos podemos obtener la energía eléctrica necesaria para granjas que conviene que estén
aisladas de las zonas urbanas por motivos de higiene. Sin embargo, la aplicación más importante
y de futuro es el bombeo de agua para riego y alimentación de ganado que normalmente se
encuentra en zonas no pobladas.
Con el tiempo su uso se ha ido diversificando hasta el punto que actualmente resulta de gran
interés las instalaciones solares en conexión con la red eléctrica. La energía fotovoltaica tiene
muchísimas aplicaciones, en sectores como las telecomunicaciones, automoción, náuticos,
parquímetros. También podemos encontrar instalaciones fotovoltaicas en lugares como
carreteras, ferrocarriles, plataformas petrolíferas o incluso en puentes, gaseoductos y oleoductos,
en iluminación de cruces de carreteras peligrosas y grandes túneles. Alimentación de radio-
teléfonos de emergencia o puestos de socorro lejos de líneas eléctricas.
Aplicaciones en la industria mediante la obtención de metales como cobre, aluminio y plata, por
electrolisis y la fabricación de acumuladores electroquímicos.
Con esto reafirmamos la gran utilidad que tiene la energía solar en el mundo actual y de la cual
el hombre ha sabido beneficiarse, es importante que se reflexione sobre las múltiples
aplicaciones que aún se pueden lograr obtener a partir de la constante investigación la cual
necesita de la inversión de los países. Entender que estas aplicaciones son solo una pequeña parte
de lo que la energía solar pude brindarnos para satisfacer nuestras necesidades y comodidades.
Estructura
Energética
en el mundo
y en México
El total de consumo de energía que corresponde a los hidrocarburos es del 80.8%,
indicando que son estos el motor del mundo industrializado. A las energías renovables les
corresponde un 12.7%, sin embargo las renovables tradicionales, y aquí se habla
principalmente de leña y de la gran hidráulica que sumadas dan el 12.1%, dejando solo para
las nuevas energías renovables el 0.6%. Estas últimas incluyen a la geotermia, al viento, a
la solar y la oceánica.
Su impulso será vital si el planeta quiere seguir en su lucha contra el cambio climático. La
Agencia Internacional de la Energía (AIE), el organismo más importante del mundo para el
análisis de aquellos recursos que el planeta usa todos los días para moverse sin parar, e
integrada por los países más desarrollados, lo advirtió días antes de que se acabara el 2011:
"La Tierra se encamina hacia un futuro energético insostenible, si no se toman medidas
urgentes para optimizar los recursos disponibles".
Los científicos y expertos de la agencia auguran un incremento de un tercio de la demanda
de energía en los próximos 25 años, lo que obligará a las naciones a hacer inversiones para
evitar la escasez de recursos básicos y el peligroso aumento de las emisiones que
contribuyen al calentamiento global.
"Cada vez queda menos tiempo, pero aún se pueden tomar medidas. Si no hay inversiones y
un compromiso global vinculante por el medio ambiente, con la infraestructura actual (de
fábricas, coches y transporte público movido con gasolina), las emisiones de gases
contaminantes que se permitirían hasta el 2035 para que la temperatura promedio del
planeta no suba por encima de dos grados y se evite una tragedia global, se habrán agotado
en el 2017", advirtió.
Por este futuro poco despejado, y frente a una crisis energética que ya se aproxima sin
remedio, es que la Organización de Naciones Unidas (ONU) declaró el 2012 como el año
de las energías verdes o sustentables.
Lo que quiere el organismo es que el viento, el sol y el calor que procede del centro de la
Tierra se conviertan en las principales fuentes para todo el mundo.
Hoy, solo el 19 por ciento de la energía en el mundo es alternativo. Pero según el Grupo
Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático (IPCC, siglas en inglés), esta
debería satisfacer el 80 por ciento de las necesidades globales hacia el 2050.
Sin embargo, para la ONU, las cosas van por buen camino. Hoy, China ha adelantado a
Estados Unidos en inversiones en energías renovables. Norteamérica lideraba el Rankin de
inversores hasta el año pasado, en que el gigante asiático prácticamente dobló la cantidad
destinada a la construcción de instalaciones especializadas en producir energía limpia -
34.600 millones de dólares frente a los 18.600 millones de Estados Unidos-, según la ONG
Pew Charitable Trusts.
Esta nación invierte un 148 por ciento más en renovables que en el 2005. Otro país que
destaca en su concienciación ecológica es Turquía, que invierte un 178 por ciento más que
hace cinco años. En Europa, por su parte, hay más de 20.000 granjas eólicas marinas en
construcción.
En Colombia hay esfuerzos en energía eólica en la alta Guajira, donde empresas públicas
de Medellín (EPM) puso en funcionamiento el primer parque eólico, Jepirachí, con 15
aerogeneradores que aportan 19.5 megavatios al Sistema Interconectado Nacional.
Hay investigaciones para generar energía con biomasa, y, en este caso, con el bagazo de la
caña, en los Santanderes, los llanos orientales y la costa Atlántica. Así como con las olas
del mar, para producir 30 giga-vatios en 3000 kilómetros de costas.
Estos esfuerzos locales han llevado a que en los últimos años haya aumentado la inversión
en energías 'verdes' en todo el globo.
Entre el 2004 y el 2009, la capacidad de energía renovable creció entre un 10 y un 60 por
ciento. Y mientras que en el 2005 solo 55 países la promovían, en el 2010 esa cifra se
incrementó a 100. Según la AIE, de aquí al 2035 se necesitaría una inversión mundial de 38
billones de dólares en infraestructura energética para satisfacer la creciente demanda, que
en un 90 por ciento provendrá de países emergentes como China o India. Pero todo
dependerá de que el equilibrio en el manejo de los subsidios cambie y estos se reduzcan
para los combustibles fósiles (400.000 millones de dólares al año). Cuentas de Greenpeace
dejan claro el camino: "Con solo redirigir todas las subvenciones de los combustibles
fósiles a programas de energía renovable, las 2.000 millones de personas pobres tendrían
acceso a la energía, no para el 2030, sino en esta misma década".
Con esto podemos darnos cuenta de los esfuerzos que realizan los países para restructurar
sus bases energéticas. Esto si bien es solo el comienzo, por lo cual no solo se debe seguir
invirtiendo como hasta ahora, sino que además se deben doblegar los esfuerzos para lograr
resultados que permitan conseguir una nueva forma de abastecer las necesidades
energéticas.
México y las energías renovables.
A finales de 2009, México contaba con una capacidad efectiva instalada para la generación
de energía eléctrica de 51,686 MW, de los cuáles 12,433 MW provinieron de fuentes
renovables de energía (tecnologías hidroeléctrica, geotermoeléctrica y eoloeléctica), lo que
representa el 24.1% del total de la capacidad instalada, de acuerdo con la Secretaría de
Energía (SENER).
La Comisión Reguladora de Energía (CRE) reporta que se han detonado diversos proyectos
de autoabastecimiento de energía con base en fuentes eólicas, los cuales suman en su
totalidad 2,727 MW; de ellos 488.7 MW ya se encuentran en operación, 1,928.3 MW están
en fase de construcción y los restantes 310 MW se encuentran inactivos.
Potencial de México por tipo de Energía
México cuenta con un gran potencial para el desarrollo de energías renovables, como la
geotérmica, hídrica, eólica, solar y los biocombustibles.
Energía Eólica. El potencial estimado de México para el aprovechamiento de energía
eólica asciende a los 71,000 MW, de acuerdo con información del Instituto de Investigaciones
Eléctricas (IIE) y la SENER. Aproximadamente, en 22 de los 31 estados de la República
Mexicana se pueden poner plantas eólicas con medias operativas superiores al 20%. Las
inversiones estimadas en la instalación de plantas en México son de 5.5 miles de millones de
dólares, generando más de 10 mil empleos directos e indirectos.
Energía Solar. Cerca del 90% del territorio nacional presenta una irradiación solar
que al día fluctúa entre 5 y 6 kWh por metro cuadrado. Dichas cifras posicionan a México como
una de las zonas con mejores niveles presentados a nivel mundial. Se estima que la capacidad total
de las instalaciones fotovoltaicas en México asciende a 25.1 MWp, lo que ha significado una
inversión total del orden de los 125.5 millones de dólares. El Gobierno Federal lleva a cabo
distintos programas para la promoción y uso de tecnologías solares, como es el caso del Programa
para la Promoción de Calentadores Solares de Agua en México 2007-2012 (PROCASOL).
Energía Mini hidráulica. De acuerdo con estadísticas de la CFE y la CRE, México
cuenta con pequeñas hidroeléctricas con una capacidad instalada de 392 MW. Se estima que su
potencial aproximado es de 3,250 MW, es decir que sólo se está aprovechando un 12% del total de
la capacidad a desarrollar.
Energía Geotérmica. En materia de capacidad instalada para generar electricidad a
partir de recursos geotérmicos, México es uno de los 5 principales países del mundo. A octubre de
2010 México ocupó la cuarta posición, con 958 MW, precedido por EUA (3,093 MW), Filipinas
(1,904 MW) e Indonesia (1,197 MW), de acuerdo con información presentada por la SENER.
De esta forma nuestro país muestra que cuenta con los recursos naturales para hacer frente a las
demandas de energía, y aunque si bien recibe apoyo del gobierno, este apoyo es tan solo el
indispensable, lo cual permite que se realice poca investigación referente a las tecnologías
mediante las cuales se permita un mayor aprovechamiento de las energías alternas.
Conclusión
Como hemos explicado la energía solar es la más barata para utilizarla en casa y en un futuro esta
energía nos ira proporcionando un ahorro. Cabe mencionar que tenemos que ponernos a pensar en
no solo ahorrar en lo económico sino en cuanto queremos mejorar el medio ambiente de nuestro
planeta.
Para lograr estos objetivos es sin duda indispensable hacer uso de las tecnologías existentes para
aprovechar la energía que se nos presenta en la naturaleza de forma eficiente y eficaz.
Se han confirmado las grandes ventajas que nos ofrecen las energías renovables, así como los
alcances que ha tenido la energía solar y de los cuales la sociedad se ha visto enormemente
beneficiada. Sin embargo aún falta mucho por realizar, pues es necesario que todos los países y
principalmente los que cuentan con los recursos den mayor importancia a esta forma de obtener
energía, importante invertir en la investigación de tecnologías las cuales mejoren los problemas
con los que actualmente cuentan los dispositivos empleados para la captación de algún recurso
natural, esto con la finalidad de lograr su perfección la cual conlleve a un mejor desempeño de su
función. Pues si bien las aplicaciones de la energía solar y en general de las energías alternativas
siguen siendo todavía material de estudio, y aunque hemos enumerado más de un beneficio que
podemos obtener al utilizarlas, los técnicos y científicos aseguran que aún pueden brindarnos
mucho más.
Así mismo, aunque se ha percibido un aumento en las inversiones a esta forma de obtener energía,
aún falta mucho por realizar, pues muchos gobiernos a la hora de invertir siguen prefiriendo de
antemano las inversiones a combustibles fósiles.
Bibliografía
Domínguez, J. (2004 febrero). Energías alternativas. España: Equipo Sirius.
Farrington, D. (1977.) Uso directo de la energía solar. España: H. BLUME.
Manzini, F. y Macías, P. (S.F). Nuevas energías renovables: Una alternativa energética sustentable
para México. Recuperado el 15 de octubre de 2012, de
http://xml.cie.unam.mx/xml/se/pe/NUEVAS_ENERG_RENOV.pdf
Estrada, C. y Arancibia, C. (2011). Las energías renovables; La energía solar y sus aplicaciones.
Recuperado el 15 de octubre de 2012 de
http://www.revista.unam.mx/vol.11/num10/art96/art96.pdf
Estrada E.C, (2011). Cuestión de tiempo, energía solar. En línea. Recuperado el 17 de Marzo de
2012 desde http://www.cnnexpansion.com/manufactura/2011/06/28/cuestion-de-tiempo-energia-
solar
Valle J, A. (2011). Energía solar: un futuro para México. En línea. Recuperado el 20 de Marzo de
2012 desde http://www.cnnexpansion.com/opinion/2011/07/13/energia-solar-un-futuro-para-
mexico
Alonso, H. (2010). La energía que viene. En línea. Recuperado el 22 de marzo de 2012 desde
http://www.muyinteresante.es/la-energia-que-viene
ACTIVIDAD
Escala:3 - El trabajo cumple con el criterio que se evalúa2 - El trabajo cumple solo de manera parcial con el criterio establecido1 - El trabajo no muestra evidencia del criterio que se evalúa
Como comentario te sugiero cites tu investigación, ya que de no hacerlo podría pasar por cierto plagio, aun teniendo las bibliografías, deberías checar el documento de la actividad 4 (ensayando), recuerda que aunque parafrasees, estas tomando las ideas de alguien más.
http://buap.blackboard.com/bbcswebdav/courses/FGU_DHTIC_Oto11/taller_04/lecturas/citacion%20de%20recursos.pdf
