Resumen

Mi trabajo tratara sobre panel solar fotovoltaico, que servirá para generar energía eléctrica por medio del sol y conoceré una nueva forma de obtener luz con materiales sencillos, los cuales utilizare para generar mi propia celda solar, para alimentar focos y un ventilador.

Comparare mi celda solar con otra que ya viene fabricada demostrando que tiene la misma funcionalidad de prender un foco de 1.5 V.

Comenzaré con una breve reseña histórica donde daré a conocer cuáles son los inicios de los paneles solares fotovoltaicos y así mismo quienes fueron los pioneros, mencionando como ha ido evolucionando y se a utilizado en maquinas espaciales, en el uso terrestre y en la actualidad.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

El desarrollo tecnológico y bienestar social implican mayor consumo energético, por lo que resulta obvio preguntarnos, ¿en qué sentido evolucionará esta relación? La respuesta resulta trivial.                   El consumo cada vez creciente de energía no podrá ser satisfecho por las llamadas fuentes tradicionales basadas en los combustibles fósiles: carbón, gas y petróleo, por lo que éstas deberán ser sustituidas paulatinamente por otras fuentes, que a su vez sean renovables.

Antecedentes

Historia de los Paneles Solares

El uso de la energía solar a sido utilizada desde hace muchos años con diferentes objetivos como: en la agricultura, hornos solares o para generar vapor para maquinaria, calefacción, entre muchos otros ejemplos. Pero el científico francés Alexandre Edmon Becquerel, experimentando con una pila electrolítica sumergida en una sustancia de las mismas propiedades, observo que después al exponerla a la luz generaba más electricidad, así fue que  descubrió el «efecto fotovoltaico» en 1839 que consiste en la conversión de la luz del sol en energía eléctrica.

En 1885 el profesor W. Grylls Adams experimento con el selenio (elemento semiconductor) como reaccionaba con la luz y descubrió que se generaba un flujo de electricidad conocida como «fotoeléctrica».

Charles Fritts en 1893, fue quien invento la primera célula solar, conformada de láminas de revestimiento de selenio con una fina capa de oro, estas células se utilizaron para sensores de luz en la exposición de cámaras fotográficas.

Albert Einstein investigí más a fondo sobre el efecto fotoeléctrico y descubrió que al iluminar con luz violeta (que es de alta frecuencia) los fotones pueden arrancar los electrones de un metal y producir corriente eléctrica. Esta investigación le permitió ganar el Premio Nobel de Física en 1921

El inventor estadounidense Russel Ohl, creo  patentó las primeras células solares de silicio en 1946, pero Gerald Pearson de Laboratorios Bells,  por accidente, experimentando en la electrónica creo una célula fotovoltaica más eficiente con silicio,  gracias a esto Daryl Chaplin y Calvin Fuller mejoraron estas células solares para un uso más práctico. Empezaron la primera producción de paneles solares en 1954, que se utilizaron en su mayoría en satélites espaciales. En los 70’s el primer uso general para el público, de los paneles solares fue con calculadoras que se siguen utilizando actualmente.

De la búsqueda de aplicaciones a su empleo en los satélites espaciales

Pese a los avances técnicos alcanzados en el aumento del rendimiento de las células, los costes eran excesivamente altos y limitaban enormemente su aplicación práctica.

La demanda de paneles solares sólo venia de la industria juguetera, que los empleaba para suministrar potencia a pequeños artefactos como maquetas de aviones y coches, o de la industria electrónica, para aplicarlos en pequeños aparatos eléctricos sencillos como radios para la playa. Esta situación limitaba mucho el desarrollo de esta tecnología ya que eran muy reducidos los ingresos que se generaban haciéndose muy difícil destinar cantidades de dinero importantes a su desarrollo.

Por fortuna se encontró una aplicación ideal para el estado del desarrollo de los paneles solares fotovoltaicos en aquel momento; la alimentación del equipo de los satélites espaciales en la incipiente carrera espacial. El costo no fue un factor limitante ya que los recursos dedicados en la carrera del espacio eran enormes. Primaba la capacidad de proveer energía eléctrica de manera fiable en áreas de muy difícil acceso. En eso la energía solar fotovoltaica resultaba muy competitiva.

Así, en 1955, se le asigna a la industria en EEUU el encargo producción de paneles fotovoltaicos para aplicaciones espaciales. Esto significó sin duda un importante impulso que permitió un crucial desarrollo tecnológico del sector.

El 17 de Marzo de 1958, finalmente, se lanza el Vanguard I, el primer satélite alimentado con paneles solares fotovoltaicos

La fiabilidad que habían demostrado los paneles solares fotovoltaicos propició su empleo sistemático en gran número de misiones espaciales y supuso un enorme impulso para la industria fotovoltaica. Sin lugar a dudas la carrera espacial tal como la conocemos no hubiera sido posible sin la existencia de los paneles solares fotovoltaicos.

Del espacio a la tierra, aplicación de los paneles solares fotovoltaicos en actividades terrestres.

Las aplicaciones prácticas de la energía solar fotovoltaica empezaron entonces a multiplicarse: electricidad para la protección contra la corrosión de oleoductos y gaseo ductos, iluminación de boyas marinas y faros, repetidores de sistemas de telecomunicaciones, sistemas de iluminación en líneas férreas. Para todas estas finalidades, la instalación de paneles solares resultaba mucho más rentable económicamente y más eficiente en su labor.

En los años 70 del S XX, surgió la idea de potenciar las bombas de extracción de agua con paneles solares. De esta manera se hacia viable la obtención de agua de acuíferos en zonas rurales sin acceso a la electricidad. Esta aplicación se ha extendido enormemente por todo el mundo desde entonces, incluso en zonas electrificadas, y ha sido especialmente beneficioso en las zonas empobrecidas del planeta.

Los paneles solares ofrecían grandes ventajas frente a otras opciones empleadas como los generadores de queroseno. Una vez comprado el panel ya no era necesario la adquisición cada poco tiempo de combustible para hacerlo funcionar lo que suponía un menor grado dependencia del exterior (las baterías seguía siendo necesario importarlas). Por otro lado buena parte de las sociedades empobrecidas del planeta se encuentran en zonas tropicales y subtropicales con abundante y potente sol lo que facilita y favorece el empleo de la energía solar. Además los paneles se adaptan muy bien a unas demandas energéticas reducidas que se tiene en estas sociedades. Numerosos han sido los proyectos que se han llevado a cabo (y que se siguen llevando) en este sentido y muchas son las familias que disfrutan de electricidad solar en varios países empobrecidos del mundo

La energía solar fotovoltaica en los últimos años

 En la década de los 90 y en los primeros años del S XXI las células fotovoltaicas han experimentado un continuo descenso en su coste junto con una ligera mejora de su eficiencia. Estos factores unidos al apoyo por parte de algunos gobiernos hacia esta tecnología ha provocado un espectacular impulso de la electricidad solar en los últimos años.

El concepto de huerta solar también ha tenido un importante éxito. La huerta solar es la asociación de varios inversores en paneles solares que forman una central generadora de energía compartiendo un mismo terreno y los diversos gastos (vigilancia, mantenimiento, conexión a la red, equipamiento etc.…). Normalmente se llevan a cabo en países que subvencionan las tarifas de venta de este  tipo de energía. Este concepto ha animado a muchos inversores que han visto en ella una fuente de ingreso fija y fiable invirtiéndose importantes cantidades de dinero en la generación eléctrica solar.

.En los últimos años, con la aparición de la tecnología de los paneles flexibles a precios asequibles, han proliferado también los gadgets solares destinados a recargar las baterías de numerosos artículos portátiles (teléfonos portátiles, cámaras de fotos, reproductores portátiles de música etc.…). así como kits solares para electrificar las caravanas o barcos.

El futuro de la energía solar fotovoltaica.

Diversos factores permiten ser optimistas acerca del futuro de la energía solar fotovoltaica. En primer lugar se sitúan los avances tecnológicos que se  suceden en torno a esta tecnología y por otro el apoyo institucional brindado a las energías renovables por dos de las grandes potencias comerciales y de consumo del mundo; la UE y EEUU.

Los avances tecnológicos se basan en las alternativas a las células de silicio que ya empiezan a ser viables. Se tratan de películas finas y flexibles que tienen un coste de fabricación económico y unos rendimientos entre  el 5% y el 20% (aunque los fabricantes estiman que hay bastante margen para mejorar estos números).

Por un lado encontramos las tecnologías CIS (Cobre indio selenio) y CIGS (Cobre-indio-Galio-diselenido). Dado su carácter flexible y su muy reducido peso, se hará posible su aplicación en aviones, automóviles y cualquier otra superficie irregular. También su  reducido costo permitirá su aplicación masiva en grandes superficies como tejados de naves industriales o de casas.

Objetivo

OBJETIVO GENERAL

Conocer  e  implementar una forma distinta de obtener luz por medio del sol utilizando celdas solares fotovoltaicas, generando energía eléctrica con materiales  sencillos dentro de casa.

OBJETIVOS PARTIULARES

• Aprender de manera básica qué es un panel solar y cómo funciona
• Incorporar vocabulario básico de las partes que componen los paneles solares, para facilitar la comprensión de su funcionamiento.
• Conocer los diferentes usos y los beneficios de un panel solar
• Reflexionar sobre el uso de la luz y su accesibilidad.

Justificación

Este trabajo va dirigido a los niños o adultos que estén interesados en conocer una forma distinta para obtener energía eléctrica a través del aprovechamiento de la energía solar utilizando paneles solares fotovoltaicos, beneficiando a diversos familiares.

Es importante emprender este proyecto, porque así obtendremos nuestra propia energía eléctrica por medio de paneles solares hechos en casa. Esta utilización de nuevas formas de energía es de gran utilidad pues se trata de una forma de energía limpia y sin contaminar el suelo, el aire y el agua.

El proyecto es muy importante para mí, porque voy a contribuir en mi casa a implementar otra forma de obtener la energía eléctrica utilizando materiales sencillos, asimismo poder invitar a las personas cercanas de mi comunidad a que la lleven a cabo para su beneficio.

Hipótesis

Si los combustibles fósiles son una causa de la creciente contaminación ambiental, entonces al ser sustituidas paulatinamente por las formas de la energía limpia y renovable puede ser una gran solución  a la gran problemática de la contaminación ambiental.

Método (materiales y procedimiento)

MATERIALES

• Papel aluminio
• Tabla de madera
• Aerosol
• Cartoncillo
• Cable calibre 14
• Hilo de cobre
• Clavos
• Cinta de aislar
• Limón
• Agua salada
• Pasta dental
• Sulfato de cobre
• Viruta de aluminio
• Pincel
• Resistol
• 4 Focos de 1.5 V
• Cable cal. 22
• Celda solar Marca Steren
• Maqueta de Iglesia

Galería Método

Resultados

¿QUE PASO?

Obtuvimos energía eléctrica por medio de la energía solar utilizando la celda solar fotovoltaica.

Logramos que funcionara un ventilador y  unos focos de 1.5 V para alumbrar la iglesia

¿CÓMO PASO?

Dejamos que la celda solar estuviera al contacto con el sol para que cargara de energía y conectamos los cables a los aparatos para que pudieran funcionar.

Obtuvimos luz en diversos focos para alumbrar la maqueta

¿QUÉ OBTUVISTE?

Logramos  utilizar la energía solar como fuente de energía eléctrica para utilizar aparatos sencillos como un pequeño ventilador y un foco.

El voltaje fue pequeño ( 1.5 V a  5 V)  el que se obtuvo de la celda solar.

Fue suficiente para demostrar que podemos utilizar otra fuente de energía para utilizarla en la vida diaria y en algunos aparatos domésticos.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Me gusto mi proyecto por que con esta investigación aprendí que hay una nueva forma de obtener la energía eléctrica por medio del sol y poderla llevar a cabo dentro de mi comunidad, invitando a las personas que conozco para que lo implementen dentro de sus hogares.

Aprendí como conectar cables conductores de electricidad los cuales alimentan diversos focos que hay dentro de mi maqueta y demostrar que la energía solar aporta beneficios dentro de la casa.

Es importante indagar sobre nuevas fuentes de energía ya que la que utilizamos genera contaminación del agua y podemos evitar este tipo de contaminación, si hacemos conciencia y comenzamos a utilizar esta fuente renovable que es el sol podremos evitar el mal uso del agua y aprovecharla para otros beneficios.

Bibliografía

http://www.revista.unam.mx/vol.8/num12/art89/int89.htm

http://www.ehowenespanol.com/panel-solar-ninos-como_107897/

http://solucionessolares.blogspot.mx/2008/08/celda-solar-casera-proyecto-de-ciencias.html

http://www.sitiosolar.com/la-historia-de-la-energia-solar-fotovoltaica/https://

www.youtube.com/watch?v=FXocRKM4JwY

http://lucesparaaprender.org/web/wp-content/uploads/2012/05/PROFESORES-8-11-ficha-3-El-panel-solar-sus-usos-y-beneficios1.pdf

http://web.ing.puc.cl/~power/alumno13/fotovolt/Informe%20Final.htm#_Toc358318330

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography