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Energía Solar y Energía Eólica
Profesora: Karina Leguizamón
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Conceptos Teóricos de E. Solar
Introducción ¿Cómo se aprovecha la radiación solar?Comportamiento de las distintas superficie
sCeldas SolaresColectores de Placa Plana
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Introducción
El Sol nos suministra por año 35.000 veces mas energía de lo que se consume, en el mismo período, en todo el mundo
Esta energía se distribuye sobre la superficie del planeta, pero en ninguna parte es tan intensa como para que se pueda aprovechar directamente.
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¿Cómo se aprovecha la radiación solar?
Existen artefactos capaces de captar y transformar la radiación solar en su forma lumínica y calórica, para proveer energía eléctrica y alimentar sistemas de calefacción.
La lógica que llevó a desarrollar estos sistemas parte del principio de que la energía solar se transmite :
Por Radiación: por medio de ondas a través del espacio Por Conducción: cuando se difunde a través de materia
sólida, de partícula a partícula. Por Convección: cuando se propaga a través de líquidos
y gases permitiendo el ascenso del calor.
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Comportamiento de las diferentes superficies
Las superficies transparentes como el vidrio no absorben ni reflejan la luz.
Gran ReflexiónGran Absorción
Superficie oscura Superficie clara (espejada o brillante)
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Celdas Solares
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Las células o celdas solares son dispositivos que convierten energía solar en electricidad, ya sea directamente vía el efecto fotovoltaico, o indirectamente mediante la previa conversión de energía solar a calor o a energía química.
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Celdas Solares
La forma más común de las celdas solares se basa en el efecto fotovoltaico, en el cual la luz que incide sobre un dispositivo semiconductor de dos capas produce una diferencia del foto voltaje o del potencial entre las capas. Este voltaje es capaz de conducir una corriente a través de un circuito externo de modo de producir trabajo útil.
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Colectores
Los colectores de placa plana son sofisticados invernaderos que atrapan y utilizan el calor del sol para aumentar la temperatura del agua hasta alrededor de los 70ºC.
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Colectores
Estos colectores consisten en una caja herméticamente cerrada con una cubierta de vidrio algún otro material transparente. En su interior se ubica una placa de absorción la cual esta en contacto con unos tubos por los que circula un liquido que transporta el calor. Existen un gran número de diferentes configuraciones de los tubos internos en los colectores de placa plana.
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Calefacción doméstica
Refrigeración
Hornos Solares
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Calefacción Doméstica
La energía termal del sol puede ser utilizada para calentar agua a temperaturas inferiores a los 100ºC o para la calefacción de ambientes. El agua caliente para consumo domestico ocupa el segundo puesto en el consumo de energía de una vivienda típica.
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Calefacción Doméstica
Un sistema de calefacción de agua esta compuesto principalmente por los siguientes elementos:
Uno o más colectores para capturar la energía del sol.
Un tanque de almacenamiento. Un sistema de circulación para mover el fluido entre
los colectores y el tanque de almacenamiento. Un sistema de calefacción auxiliar. Un sistema de control para regular la operación del
sistema. nt r oe ir
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Refrigeración
En los últimos años se ha producido un crecimiento considerable de las necesidades de refrigeración en los edificios, tanto por una mayor exigencia de las condiciones de confort como por el aumento de la carga térmica a causa del extenso uso de ordenadores personales o un mayor consumo de iluminación. El mercado español de aire acondicionado ha experimentado un incremento del 10% para las pequeñas unidades y se ha mantenido, con un ligero crecimiento, en el caso de grandes unidades para instalaciones centralizadas.
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Refrigeración
El concepto se basa en la alimentación de una enfriadora mediante una "compresión térmica", en la que la alimentación de la máquina no es eléctrica sino térmica, consumiendo como fuente de alimentación el agua a 85º-95ºC.
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Refrigeración
El aprovechamiento de la energía solar para producir frío puede realizarse mediante dos conceptos bien diferenciados.
Por un lado, el uso de módulos fotovoltaicos que generen la electricidad necesaria para accionar un equipo eléctrico,
Por otro lado, el uso de colectores solares que produzcan energía térmica a baja o media temperatura.
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Refrigeración
El esquema adjunto muestra una posible configuración de un sistema de refrigeración convencional apoyado con energía solar de estas características. El sistema solar cuenta de un tanque de acumulación con el fin de amortiguar los desfases entre la disponibilidad de radiación y la carga frigorífica. Además existe una caldera de apoyo para garantizar que en todo momento la máquina de absorción dispondrá de la energía necesaria para su funcionamiento, además de garantizar una Tª constante en el generador y no provocar oscilaciones térmicas que provocan una disminución de rendimiento
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Hornos Solares
El horno solar es un aparato que se hace con el fin de ahorrar energía, puede sustituir a las parrillas o incluso a la estufa y evita el uso de hidrocarburos que contaminan altamente la tierra provocando efecto Invernadero y otros contaminantes.Unos de los problemas mas sobresalientes es el calentamiento global de la tierra y la contaminación por hidrocarburos formados por hidrógeno y oxígeno que en combinación con otros elementos nos dan metano y dióxido de carbono cuyas propiedades son mantener el calor de un lugar y en este caso el de la tierra originando así un efecto Invernadero.
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Hornos Solares
Una de las soluciones para evitar el uso de hidrocarburos y otros contaminantes es el horno solar que funciona a base de la Energía Solar y no contamina con la quema de hidrocarburos.
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Materiales para construir el Horno Solar
Nosotros usamos materiales sencillos para evitar otras formas de contaminación y los cuales son: • Madera • Papel aluminio • Pintura negra • Un recipiente negro • Vidrio de 44 x 44 cm. • ¼ de papel ilustración
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Procedimientos para construir el Horno Solar
1. Con la madera se hace un cajón de madera cuya base tendrá la que guste y el tamaño que desee, nosotros hicimos la caja de 44 x 44 cm.2. Al tener listo el cajón de madera este se pintara de negro por afuera pues esto sirve para que el calor se atraiga rápidamente y se caliente con facilidad
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Procedimientos para construir el Horno Solar
3. El interior del horno solar se forra con papel aluminio y se coloca dentro el recipiente negro que contendrá los alimentos que se deseen cocinar.4. Encima del cajón se pone un vidrio del mismo tamaño de la caja el cual servirá para guardar el calor que entra y suba su temperatura interna.
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Procedimientos para construir el Horno Solar
5. A un extremo de la caja se coloca inclinadamente una tabla forrada de papel aluminio el cual tendrá un lado forrado de papel aluminio y el otro lado pintado de negro, la parte forrada de papel aluminio ira colocada de tal forma que esta refleje los rayos solares hacia el interior de la caja y poder subir a si su temperatura interna.
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Procedimientos para construir el Horno Solar
6. Se coloca el alimento que se desee cocer dentro de la caja, se espera alrededor de 2 o 3 horas aproximadamente y dependiendo de la intensidad de los rayos solares es como varia este tiempo de espera, el horno solar puede cocer todo tipo de verduras y en algunos países en muy utilizado para cocer arroz y hornear pan.
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Energía Eólica
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Conceptos Teóricos
La energía eólica es la que se obtiene por medio del viento, es decir mediante la utilización de la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire.
El término eólico viene del latín Aeolicus, perteneciente o relativo a Éolo o Eolo dios de los vientos en la mitología griega y, por tanto, perteneciente o relativo al viento. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas. Es un tipo de energía verde.
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Aplicaciones
Máquinas Eólicas
Aeroturbinas de Eje Horizontal
Aeroturbinas de Eje Vertical
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Aplicaciones
En la actualidad se utiliza, sobre todo, para mover aerogeneradores. En estos la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. Para que su instalación resulte rentable, suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos.
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Máquinas Eólicas
Son aquellas que transforman la energía del viento en mecánica. Hay una gran variedad de ellas, pero se pueden clasificar en dos grandes grupos:
Turbinas de eje horizontal Turbinas de eje vertical
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Aeroturbinas de eje horizontal
Son las mas utilizadas debido a su desarrollo tecnológico y comercial avanzado. Para su funcionamiento necesitan mantenerse paralelas al viento para que éste incida sobre las palas y haga girar el eje. Su clasificación depende de la potencia y pueden ser de potencia bajas o medias y potencias altas.
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Aeroturbinas de eje vertical
Su desarrollo tecnológico está poco avanzado y su uso es bastante escaso, pero su futuro es prometedor debido a:
a) No necesitan dispositivos de orientación, debido a que son simétricos.
b) Menos problemas de resistencia y vibraciones estructurales.
Se utilizan actualmente para producir bajas potencias.
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