Tomás Faire

El sol es la principal fuente de energía de la tierra. A través de las reacciones nucleares que se originan en su interior, gran parte de la energía que libera llega a la tierra en forma de ondas electromagnéticas. La intensidad media de la radiación solar, fuera de la atmósfera, es K = 1,94cal/min cm2. A esto se le llama constante solar y se le suele considerar invariable.

Pero la radiación que llega a la superficie se reduce bastante, que depende de la latitud geográfica, hora del dia, estación del año y situación atmosférica. El valor máximo del coeficiente de radiación solar en la tierra es de K = 1,3cal/min cm2. Para calcular la cantidad de calor que llega a un punto de la superficie de la tierra se utiliza la expresión Q = K · t · S. Q = cantidad de calor en calorías. K = coeficiente de radiación solar, expresado en cal/min · cm2. Puede valer de 0 hasta 1,3. La media de un día de verano es de K= 0,9. t = tiempo en minutos. S = Sección o área en cm2.

Formas de obtener la energía procedente del sol

Térmica -Colectores o captadores planos (Piscinas, agua caliente sanitaria, calefacción, uso industrial…) -Recinto cerrado con cristal (calefacción, invernaderos, secaderos…) -Horno solar (fusión de metales)

Colectores o captadores planos Se trata de paneles metálicos recorridos por pequeñas tuberías de agua. Su utilidad es la obtención de agua caliente, principalmente para usos domésticos. La mayoría de los paneles que vemos en los tejados de las casas son de este tipo. Este producto tiene muchas ventajas. Fácil de instalar e integrar, este tipo de sistema (calentador de agua solar) reduce los costes domésticos en aproximadamente un 50% y evita la emisión de una tonelada de CO2. Los paneles se orientan lo más cerca posible de la inclinación sur para optimizar la entrada del sol. Los tubos y el interior de la caja estan pintados de color negro para absorber mejor los rayos solares.

Hay tres tipos de colectores: -Hasta temperaturas de 35ºC: Es el más sencillo y por lo tanto el más económico. No tienen cristal así que se encuentran en contacto con el exterior. Se utiliza para calentar piscinas, invernaderos, secaderos, duchas… -Hasta temperaturas de 60ºC: Lleva un cristal exterior y está aislado térmicamente con fibra de vidrio o poliuretano, están pintados de color negro mate. Calentar agua sanitaria, calefacción… -Hasta temperaturas de 120ºC: Lleva un aislamiento al vacío en su interior. Se emplea para usos industriales que necesiten agua a altas temperaturas.

Recintos cerrados con cristal: Aprovechamiento pasivo Los dos aplicaciones más destacadas son: -Invernaderos: Los plásticos permiten la entrada de radiaciones electromagnéticas. Al rebotar contra el suelo intentan salir del plástico, pero debido a la reflexión quedan retenidas, aumentando así la temperatura.

Desalinizadora de agua marina: Consta de dos recipientes separados y aislados. En un lado lleva un cristal que tendrá una orientación de unos 45º con respecto a la horizontal. Al fondo tiene un material que refleja los rayos sobre el agua salada. Al evaporarse el agua queda solo la sal, las gotas de agua se condensan y caen en el otro recipiente

Horno solar Consiste en concentrar en una zona o punto los rayos solares que inciden en una superficie muy grande. Para ello utilizamos un espejo de forma parabólica. Las temperaturas que se pueden obtener son muy elevadas, llegando a incluso a 4000ºC y principalmente se usan para investigar el punto de fusión de los materiales. No se puede explotar comercialmente porque tiene un alto coste. El horno solar mas grande es el de Odeillo (Francia) con una potencia de 1MW.

Eléctrica -Colectores cilíndrico-parabólicos (Generar electricidad, transformando energía térmica en eléctrica con una temperatura de 100ºC a 300ºC) -Campo de helióstatos (Generar electricidad, transformando energía térmica en eléctrica con una temperatura de 600ºC) -Placas fotovoltaicas (Generan electricidad directamente)

Colectores cilíndrico-parabólicos Concentran los rayos solares en una tubería con aceite para elevar su temperatura hasta 300ºC. El aceite transmite el calor hasta un intercambiador que se encuentra dentro de la caldera. Con el calor del aceite se consigue evaporar agua, que pasa a través de las turbinas y las hace girar. El alternador transforma la energía mecánica de las turbinas en eléctrica.

Placas fotovoltaicas Cada módulo o placa fotovoltaica está formada por una serie de células solares (normalmente 36 en serie) construidas a base de silicio. Cuando la luz solar incide sobre las células se genera una pequeña tensión (0,58 voltios) en los extremos de los bornes de cada célula. Las células se colocan en serie consiguiéndose una tensión final de unos 18V y una intensidad de 2 A. El rendimiento de estas placas llega hasta el 25 %, dependiendo de su orientación y su temperatura (a mayor temperatura, menor rendimiento).

Las placas fotovoltaicas se dividen en: Cristalinas Monocristalinas: se componen de secciones de un único cristal de silicio (reconocibles por su forma circular u octogonal, donde los 4 lados cortos, si se observa, se aprecia que son curvos, debido a que es una célula circular recortada). Policristalinas: cuando están formadas por pequeñas partículas cristalizadas. Amorfas: cuando el silicio no se ha cristalizado. El rendimiento de las primeras puede alcanzar el 20% mientras que el de las últimas puede no llegar al 10%, sin embargo su coste y peso es muy inferior. La energía producida pasa por las placas fotovoltaicas pasa por un inversor que se encarga de transformar corriente continua en corriente alterna (para que sea más fácil transformarla)

Campo de helióstatos Está formado por una seria de espejos de grandes dimensiones que reflejan la luz solar hacia una caldera, calentando el fluido que hay en dentro. El fluido baja por la torre hasta llegar al almacenamiento térmico, donde se aumenta y regula la producción de la central. Del almacenamiento térmico pasa al generador de vapor, donde el fluido transfiere su calor al agua. El agua se evapora a altas presiones y llega a la turbina-alternador, donde se transforma en energía eléctrica. El vapor de agua ya utilizado se vuelve a condensar para repetir el proceso y la energía eléctrica pasa por unos transformadores y se distribuye.

Ventajas e inconvenientes Es una energía renovable limpia, silenciosa y respetuosa con el medio ambiente, al no tener emisiones en su funcionamiento y no contribuir al deterioro del suelo y a la degradación del paisaje. La construcción es relativamente sencilla y de escaso mantenimiento, con un gran período de vida útil. El principal inconveniente es el elevado precio y la relativa escasez de los paneles solares, así como la necesidad de disponer de la necesaria superficie de captación para realizar la instalación.

Parque fotovoltaico Sádaba 3 MW Formado por: módulos fotovoltaicos tipología monocristalina. - Estructura autoportante tipo hilti 2 filas horizontal cimentada. Para la consecución del proyecto llaves mano se realizaron desde Obra civil con movimiento de tierras, cimentaciones, zanjas, vallado perimetral, red de tierras y edificios de baja tensión, instalaciones mecánicas y eléctricas, zanjas y edificios para inversores y centro de control de planta, sistema de cerramiento perimetral con sistema asociado de vigilancia perimetral y CCTV, de monitorización remota hasta su puesta en marcha y actual mantenimiento, explotación y control mediante sistemas automatizados.

Trabajo de Tecnología Industrial I Tomás Faire Revuelto 1º Bachillerato IES Zaurín