Resumen

En nuestros días la tecnología se ha caracterizado en el mundo por sus frecuentes aportes a la sociedad que ayudan y buscan soluciones, los cuales están en todas las actividades humanas para una mejor calidad de vida. El avance de la tecnología ha hecho posible que nuevas herramientas puedan suministrar energía eléctrica para satisfacer las necesidades en cualquier circunstancia. El uso indiscriminado de las energías no renovables ha llevado al mundo a un problema de costos y sobretodo de contaminación por lo cual las energías ecológicas o renovables son una buena opción para mejorar nuestro medio. Usar la energía solar como beneficio, es un método de aprovechar los recursos que brinda la naturaleza, en este caso la luz solar como recurso de considerable importancia para obtener energía y así aprovecharla para realizar diferentes aplicaciones.
Las celdas solares juegan un papel importante, puesto que de esta manera se puede capturar esta energía para ser convertida en energía eléctrica y destinarla a la carga de los celulares, este cargador tendrá una corriente de salida baja adecuada para la carga de celulares; el cargador al estar orientado a este tipo de dispositivos deberá ser compacto y fácil de llevar.
El propósito de este proyecto es presentar un nuevo aporte a la sociedad, desde la perspectiva social, cultural y tecnológica, destacando el desenvolvimiento de la vida en el mundo de la tecnología y sus avances. Siendo esto un factor indiscutible que permite responder a las exigencias de competitividad y del medio ambiente en un mundo globalizado.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Investigación de campo en museo de La Luz

Actualmente una gran cantidad de personas utilizan dispositivos móviles como los celulares los cuales utilizan diferentes tipos de baterías que funcionan a partir de una recarga eléctrica conectándolos a un suministro de energía esto genera un consumo adicional de energía de forma muy repetida en todos los hogares, sin embargo este consumo desmedido de energía también genera contaminación y destrucción a nuestro medio ambiente.
Utilizar y aprovechar la energía de nuestro sol nos agrega un paso al cuidado de nuestro planeta y permite un ahorro tanto de energía como económico en el consumo de electricidad.

Antecedentes

Los cargadores solares son la solución para los usuarios de teléfonos celulares, en casos de escasez de energía y apagones inesperados, asi como para ofrecer un cargador amigable con el medio ambiente.
En el mercado existen cargadores solares portátiles para IPOD ́s y baterías, con los cuales se puede tener una autonomía en la carga de ciertos dispositivos que están limitados en su uso por requerir corriente eléctrica.
Mi cargador solar puede ayudar a captar una fuente gratuita de energía para que se pueda cargar un celular sin gastar un sólo peso por ello, de igual manera se está ayudando a preservar el medio ambiente. Sólo necesita de 6-8 horas bajo la luz del sol para generar una carga completa de las baterías, compatible con todos los modelos de celular.
Este cargador es solar y universal es un innovador cargador solar autónomo y portátil que captura la radiación solar desde 2 paneles fotovoltaicos de alta calidad, almacenando la energía en una avanzada batería acumuladora de ión litio de 1600 mAh (La pila que contiene el teléfono celular de cualquier teléfono Android). Permite funcionar directamente si hay sol o transferir recargas a muchas de las aplicaciones actuales portátiles.
Cargador solar de pilas universal para todos los tamaños de pilas cilíndricas. Carga dos pilas de 4 tipos: AAA, AA, C y D. (Níquel-cadmio o Níquel-MH) Panel de 150 mA incorporado. Resiste a la lluvia. Según la capacidad de las pilas tarda de 2 a 12 horas de sol en cargarlas completamente.
También existen teléfonos móviles que funcionan con energía solar, todavía no están en el mercado, pero varias empresas están experimentando con prototipos que pueden llegar a revolucionar la industria del teléfono móvil. Y lo más importante, se ahorraría mucha energía eléctrica al no depender de un cargador. Estos celulares funcionarían como algunas calculadoras solares pero aún no están a la venta si no en proceso de investigación.

Considero también que es muy importante saber que la historia de las celdas fotovoltaicas comenzó con el descubrimiento del efecto fotoeléctrico en el año 1839 por el francés Alexandre-Edmond Becquerel, quien colocó cloruro de plata en una solución ácida, la iluminó y le conectó unos electrodos de platino, con lo que generó corriente eléctrica.
Para 1883, Charles Fritts creó la primera celda solar que además del semiconductor contenía una delgada capa de oro. Este dispositivo consiguió una eficiencia del 1%. A partir de entonces se ha experimentado con diferentes materiales semiconductores (materiales que conducen una ligera carga eléctrica) para elevar la eficiencia de las celdas fotovoltaicas hasta las que conocemos hoy en día.
Una celda fotovoltaica es un dispositivo electrónico que convierte la energía luminosa, la luz, en energía eléctrica. Es decir, absorbe los fotones de la luz para liberar electrones que puede usar en una corriente eléctrica. Los paneles solares no son más que varias celdas o células foto voltaicas trabajando de forma conjunta para generar un mayor potencial eléctrico. Algunos paneles cuentan con 36 o más celdas.

Con lo anterior surge la pregunta: ¿cómo es que funciona una celda fotovoltaica exactamente? Estos dispositivos están hechos de dos tipos de materiales semiconductores, uno de carga positiva (p) y otro de carga negativa (n). Cuando son expuestos a la luz permiten que un fotón de la luz solar “arranque” un electrón, el electrón libre deja un “hueco” que será llenado por otro electrón que a su vez fue arrancado de su propio átomo.

El trabajo de la celda es provocar que los electrones libres vayan de un material semiconductor a otro en busca de un “hueco” que llenar. Esto produce una diferencia de potencial por que una es mas fuerte que la otra y por tanto una corriente eléctrica, es decir, que se producirá un flujo de electricidad del punto de mayor potencial al de menor potencial hasta que en los dos puntos el potencial sea el mismo.

Considero importante conocer el funcionamiento de las piezas básicas que forman un cargador solar:

a) Celda solar: Célula o parte minima compuesta por silicio, boro o Zinc que a partir de los fotones de La Luz generan pequeñas cantidades de corriente eléctrica continua.

b) Diodo: Rectifica que la salida de voltaje de la celda solar sea de acuerdo a lo que requiere el celular.

c) Capacitor de cerámica: Permite que la corriente eléctrica fluya en una sola dirección.

d)Regulador: Este permite que siempre se mantenga un solo voltaje (Fuerza) de la energía eléctrica.

Objetivo

Utilizar la energía del sol para recargar la pila de un teléfono celular por medio de un cargador que capte la energía solar y la convierta a energía eléctrica.

Justificación

En los últimos 10 años el uso de celulares ha crecido de forma impresionante incluso más que las computadoras debido a esto, se genera la necesidad de implementar un cargador portátil, el cual pueda suministrar energía en cualquier lugar. Este desarrollo se realiza con el fin de facilitar la disposición de carga en estos equipos, para así proveer a los usuarios una solución a la necesidad de una toma para cargarlos de forma económica y amigable con el medio ambiente.
El cargador solar que se diseña, tiene la facilidad de ser transportado como cualquier otro dispositivo móvil debido a su diseño y a sus características de funcionamiento que son adecuadas según las necesidades de las personas que requieran optar por este cargador.

Hipótesis

Si convertimos energía solar a energía eléctrica por medio de paneles solares, entonces se podrá realizar una carga efectiva de un celular de forma económica durante todo el día, generando una carga total de 6 a 8 horas.

Método (materiales y procedimiento)

Los materiales necesarios para poder elaborar mi cargador solar para celulares son:

1.- 1 metro de cable de cobre del 22
2.- 2 celdas solares de 6V
3.- Un diodo
4.- Un conector USB
5.- 1 regulador 7805
6.- 1 capacitor 104
7.- Pasta para soldar
8.- Estaño
9.- Una cajita (Puede ser de plástico, cartón o metal) de 12cm por 15cm.
10.- 1 barrita de silicon

Las herramientas que utilizaremos son:

1.- 1 Cautin de lápiz
2.- 1 pinzas de punta
3.- 1 pinzas de corte
4.- 1 pistola para silicon
5.- Tijeras
6.- 1 multimetro.
7.- Un celular Android.

El metodo para elaborar el cargador solar y poder utilizarlo transformando la energía luminosa del sol en energía eléctrica es:

1.- Preparar el circuito de carga:

a) Soldar a la salida positiva de la celda solar el diodo rectificador utilizando un cable de 10cm.
b) Soldar la salida del diodo a el regulador con 5 cm de cable de cobre.
c) Soldar la salida del regulador al capacitor.
d) Soldar el capacitor a la entrada USB
e) Soldar La salida negativa de la celda solar a regulador, capacitor y USB con 15 cm de cable.

2.- Montar el circuito de carga en una caja o base.

a) Sujetar con silicon las piezas dentro de la caja para evitar que se desprendan

3.- Utilizar el cargador para cargar el celular con energía gratuita.

Galería Método

Resultados

Durante el desarrollo del proyecto encontré diferentes resultados muy importantes:

a) La energía no se crea ni se destruye solo se transforma.
b) Una foto-celda reacciona cuando recibe los fotones de La Luz solar generando un cambio a energía eléctrica.
c) La foto-celda está elaborada principalmente de silicio, zinc y boro.

Con respecto a los resultados obtenidos de la encuesta que apliqué:

a) El 80% de las personas piensan en las foto celdas como un medio amigable para nuestro planeta
b) El 95 % de las personas conocen un panel solar

Con respecto a la elaboración de mi proyecto:

a) El cargador solar funciona durante todo el tiempo que hay luz solar y con pequeños nublados.

b) El tiempo de carga del celular con el cargador solar es de 7 hrs de 0 a 100%

c) El cargador solar es muy funcional y práctico, útil para casos en los que no tenemos donde conectar uno de uso normal.

d) Otro resultado observado fue, que aunque las foto-celdas producen energía eléctrica de forma verde, cuando estas se producen requieren muchos ácidos que al combinarse generan gases tóxicos y dañinos para el ambiente.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

1) El uso de la energía solar es amigable con el medio ambiente durante 25 años aproximadamente, pero no al inicio ni al final.

2) Una foto-celda solar de 6 volts sirve como cargador de dispositivos electrónicos como el celular.

3) Dos foto_celdas conectadas como cargador solar, reducen el tiempo de carga del dispositivo móvil.

4) Es importante seguir investigando sobre las nuevas formas de producir energía de manera amigable con nuestro planeta.

Bibliografía

1.- Museo de la Luz. UNAM.
2.- IER. (Instituto de Energías Renovables). UNAM
3.- http://www.ier.unam.mx
4.- http://www.informador.com.mx/tecnologia/2012/423068/6/energia-solar-una-opcion-cada-vez-mas-viable-en-mexico.htm
5.- https://www.youtube.com/watch?v=o5aD60Dygo0
6.- http://www.ier.unam.mx/solar/img/ucc/el_renovable/Num_1.pdf
7.- http://www.cursosenergiasrenovables.net
8.- https://www.youtube.com/watch?v=ncC-qGsWvAY (Como funciona un panel solar fotovoltaico)
9.- Enciclopedia Planeta Hobbs, La aventura de aprender, Tomo “Tecnología”
pag. 6-12. Editorial Planeta. Jim Hersons.

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Use solar energy to recharge a cell phone battery through a charger that catches solar energy and turns it into electricity

Justification

A large amount of people use cell phones. Their batteries charge through electricity. This creates an additional and constant consumption of electricity in every home, which brings contamination and destruction to our environment.
Using and taking advantage of solar energy helps us take care of our planet, and it is free!

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography