INDICE
RESUMEN
INTRODUCCIÓN
TEMA 1. ENERGÍAS RENOVABLES
1.1 LA ENERGÍA SOLAR
1.2 LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA
1.3 LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
TEMA 2. LA ENERGÍA ALREDEDOR DEL
MUNDO
2.1 COMO SE DESARROLLA LA ENERGÍA
ALREDEDOR DEL MUNDO
TEMA 3. LA ENERGÍA SOLAR EN MÉXICO
3.1 DESARROLLO DE LA ENERGÍA EN MÉXICO
TEMA 4. TECNOLOGÍAS PARA
APROVECHAR LA ENERGÍA SOLAR
4.1 APLICACIONES Y USOS DE LA ENERGÍA
SOLAR
4.2 LAS TECNOLOGÍAS TERMOSOLARES PARA LA
GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
CITAS TEXTUALES
RESUMEN
En este
ensayo se tratará de describir las diferentes maneras de obtener la energía
proveniente del Sol, como se encuentra desarrollado esta energía alrededor del
mundo y México, las tecnologías que existen actualmente en el mercado los usos
y aplicaciones que se tienen al utilizar la energía del Sol, con esto mencionar
los beneficios que se obtendrían mediante el uso de la energía solar.
INTRODUCCION
La
producción de energía solar ha incrementado en los últimos años debido que el
abastecimiento de energía será mayor en un futuro y como sabemos el Sol tiene
una fuente de energía inagotables, estos lo hace una de las energías que
cobrará más importancia en el futuro, también sirve como un cambio a las energías más utilizadas en la
actualidad como es el petróleo, el aceite y el gas natural, ya que esta
energías no renovables por lo que algún
día se agotarán y por esta razón es necesario desarrollar nuevas formas de
obtener la energía necesaria para sobrevivir como sociedad e industria.
Este
ensayo está dedicado para informar al público en general, de que existen
energías más limpias, que no dañan el medio ambiente, con esto no incrementará
el peligro que estamos viviendo por el calentamiento global. En lo personal el
uso de esta energía en el futuro ayudará a que varias naciones estén en paz
porque se sabe que varios países están en disputa o en guerra por la posesión
del petróleo; ya que la energía del Sol que llega a la superficie es
prácticamente de la humanidad.
Tema 1.Energías renovables
Las
tecnologías que aprovechan las fuentes renovables de energía, en diversos
estados en desarrollo, han estado presentes en la historia de los seres humanos
desde siempre. Sin embargo, con el desarrollo de la revolución industrial, cuya
pieza fundamental fue la máquina de vapor desarrollado por James Watt en 1774 y
que requería para su funcionamiento un combustible de alta densidad energética
como el carbón, las energías renovables empezaron a ser sustituidas por los
hidrocarburos.
El
desarrollo de las energías renovables tiene su origen en la crisis del petróleo
en la década de 1970, cuando la sociedad empezó a tomar conciencia de que los
recursos fósiles se agotarían algún día. Desde entonces, el problema de la
energía ha ido adquiriendo mayores dimensiones.
El
uso de combustibles fósiles (carbón, aceite y petróleo) no se ajusta a la idea
de un desarrollo sostenible. El Instituto Federal Alemán de Geociencias y
Recursos Naturales calcula que la mitad de todas las
existencias conocidas de petróleo se esfumará en poco más de veinte años.
Son numerosos los efectos negativos que su uso provoca tanto en la calidad del
aire como en la salud pública, además del creciente problema del calentamiento
global. La amenaza del cambio climático dio lugar a la firma del Protocolo de
Kioto, según el cual, la Unión Europea se compromete a reducir entre 2008-2012
un 8% sus emisiones de CO2 respecto al nivel existente en el año 1990 [i]i. "Vamos a
necesitar todo lo que podamos obtener de la biomasa, el sol, el viento... y la
cuestión aún seguirá siendo si tendremos suficiente" (Alonso.H, 2010).
Por
lo que actualmente las energías renovables suministran un 20% del consumo
mundial y son las fuentes de energía que más están creciendo en todo el mundo,
presentando un potencial capaz de cubrir la totalidad de demanda energética en algunos
países desarrollados y algunos sub-desarrollados.
1.1 La
energía solar
La
energía solar es la que se aprovecha directamente de la radiación solar, como
sabemos que el Sol es una fuente inagotable de energía, más concretamente
nuestro planeta recibe alrededor de 1.7x1014 kW de energía provenientes del
Sol, en términos generales 10,000 veces el consumo energético mundial. Con los
datos anteriores está muy claro porque está en auge la energía solar, también
es importante que esta energía tiene ciertas ventajas. Una de las muchas
ventajas de la energía solar es que no contamina en comparación con las demás
energías ya mencionadas; por lo que disminuiría considerablemente los gases tóxicos
a los seres vivos y dañinos a la Tierra.
Para
obtener la energía intervienen varios factores los cuales son: la hora, porque
como sabemos el Sol sólo podemos observarlo por aproximadamente 12 horas al
día; las condiciones meteorológicos, pues no podemos obtener la energía
proveniente del Sol cuando el cielo esta nublado (te falto el acento en “esta”
y nublado es masculino); y el grado de contaminación, porque el smog u otros
contaminantes pueden obstruir los rayos solares.
Las
radiaciones que llegan a la atmósfera se dividen en tres: directas, difusas y
reflejadas; las primeras son los rayos que llegan sin mayor problema a la
superficie, las segundas son las que sufren un cambio de dirección o dispersión
de los rayos causado por la obstrucción de las nubes o del smog de la ciudad
como vimos en el anterior párrafo, y las terceras son las que se reflejan en la
superficie terrestre.
Un ejemplo de lo anterior,
es cuando en un día medio de marzo, la
energía directa supone 2,09 Kwh/m2, mientras que la energía difusa es 1,91
Kwh/m2, es decir, la difusa es un 48% del total, mientras que en un día medio
de agosto, la directa supone 6,00 Kwh/m2, mientras que la difusa es 2,08 Kwh/m2,
en este caso, un porcentaje del 25%. Esto se debe a que en agosto está menos
nublado que en marzo.
1.2 La
energía solar térmica
Se
conoce por energía solar térmica, cuando la energía de los rayos solares
obtenidos se transforma en calor. Esto se puede llevar a cabo mediante la
utilización de paneles solares (siempre temperaturas menores a los 80°c). La
energía solar térmica utiliza directamente la energía que recibimos del Sol
para calentar el agua, la cual puede ser almacenada para un posterior consumo como:
calentamiento de agua sanitaria, usos industriales, calentamiento de piscinas,
etc.
Los
inconvenientes de la energía térmica es la discontinuidad del Sol, pues este sólo
se encuentra 12 horas al día aproximadamente, otra desventaja es que solo funciona
cuando el sol no se encuentra obstruido por nubes, porque este tipo de energía
aprovecha la radiación directa.
A
pesar de estas desventajas, no impide que el uso de esta energía sea muy bueno para
el ahorro de energía, aunque al principio es necesario invertir una considerable
suma de dinero, con el tiempo esa inversión se va a compensar debido al ahorro
de energía obtenido.
1.3 La
energía fotovoltaica
A
diferencia de la energía solar térmica que convierte la energía solar en
energía térmica, en cambio la energía fotovoltaica transforma la energía solar
en energía eléctrica mediante la absorción de la radiación luminosa (rayos
solares).
Esta
transformación es generada en celdas solares o fotovoltaicas, en el cual existen
metales sensibles a la luz que desprenden electrones cuando los fotones chocan
sobre ellos, lo que provoca que la energía luminosa se convierta en energía
eléctrica. Las celdas fotovoltaicas estas elaboradas a base silicio con adición
de impurezas de ciertos elementos químicos, donde se generan en cada celdas de
2 a 4 Amperios, a un voltaje de 0.46 a 0.48 V, utilizando la radiación solar.
Estos paneles están protegidos por un cristal y se construyen de forma que se
pueden unir con otros paneles.
El funcionamiento de un Sistema Fotovoltaico se
logra mediante el siguiente proceso:
La luz solar entra sobre la superficie del arreglo
fotovoltaico, donde es convertida en energía eléctrica de corriente directa por
las celdas solares, después esta energía es recogida y conducida hasta un
controlador de carga con la función de enviar a toda o parte de esta energía
hasta el banco de baterías en donde es almacenada, cuidando que no se excedan
los límites de sobrecarga y sobre descarga. Toda la energía almacenada durante
el día es utilizada durante la noche para que exista un ahorro en la energía, a
parte las celdas fotovoltaicas pueden recibir radiaciones solares directas y
difusas.
Tema 2. La energía alrededor del mundo
2.1 Como
se desarrolla la energía solar en el mundo
Antes
de hablar sobre las energía solar en el mundo tenemos que definir los problemas
que se tienen sobre las energías que ocurren en el presente; por ejemplo los
países emergentes (China, India, Brasil, México…) y los países menos
desarrollados necesitan para su desarrollo tener acceso pleno a las fuentes de
energía modernas, entendidas estas como electricidad y carburantes. De ahí que
la demanda energética mundial está en continuo aumento a un ritmo de
crecimiento anual del 2%. A medida que crece la población y las economías,
millones de personas en todo el mundo disfrutan de los beneficios de un estilo
de vida que requiere cantidades de energía cada vez mayores[ii].
A
partir de los datos publicados por AIE (Asociación Internacional de Energía) la
demanda mundial de petróleo evolucionará de 84 millones de barriles al día en
2005 a 116 millones de barriles diarios en 2030, es decir se incrementará un
38% más en ese periodo. Lo cual es un reto colosal en términos de inversiones,
en particular en un contexto de declinación de las reservas y las plataformas
de producción de petróleo.
Para
entender mejor la problemática de abastecimiento de energía que tendremos en el
futuro en el año 2008, la energía total que se consumió correspondió a la
producción continua de una capacidad instalada mundial equivalente a 15 TW, y
se estima que para el año 2050 se requerirán tener 30 TW. Esto significa, que
en sólo 42 años deberemos de duplicar la actual capacidad de generar energía
para satisfacer la demanda creciente de la misma.
Como
hemos dicho gracias al decrecimiento que tendrán las energías no renovables
como la industria petrolera, han decidido aumentar su crecimiento en los mercados
actuales de las energías renovables. En el año pasado, la inversión anual en energías
renovables, en la que se encuentra la energía solar se incrementó cuatro veces,
llegando a alcanzar los 120,000 millones de USD.
Con
todas las problemas que están sucediendo y que pasarán en un futuro no muy
lejano, está claro por qué varios países se hayan tenido que enfocar en otros
tipos de energía renovables; entre las que se encuentran la energía eólica (uso
de la energía), la energía geotérmica (uso de los vapores emitidos del interior
de la Tierra) y la energía solar; por lo que en los últimos años haya aumentado
el número de investigaciones, el desarrollo de nuevas tecnologías para el
aprovechamiento de estas energías y aumentando la utilización de las energías
renovables.
De
las tecnologías solares, la fotovoltaica es en la actualidad la que tiene el
más rápido crecimiento. Esta tecnología está basada en las celdas solares. Como
se sabe, 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 de 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.
La
industria de los paneles fotovoltaicos está creciendo muy rápidamente; la
potencia fotovoltaica se incrementó el año pasado en un 71%. En la siguiente
gráfica se muestra el desarrollo de la potencia global acumulada de sistemas de
energía fotovoltaica instalados por regiones del mundo, se observa claramente
el crecimiento, además, en los últimos años, los europeos son los que han
instalado más sistemas de energía fotovoltaica en su región. Esto es debido
fundamentalmente a las políticas energéticas de la Unión Europea. Por otro lado,
la fabricación mundial de paneles
fotovoltaicos en el 2005, los japoneses fueron los que dominaron el mercado con
el 46% seguido por los europeos con un 28% y Estados Unidos con el 9%.
Otra
tecnología solar que está muy desarrollada y cuenta con una industria a nivel
mundial y que también se encuentra en rápido crecimiento es la de los
captadores solares para el calentamiento de agua para uso domésticos. En el año
2005 se alcanzaron en todo el mundo aproximadamente los 13 Giga watts, se ha observado
que los europeos y particularmente los chinos han venido incrementando su
producción año con año, aunque el caso chino es realmente sorprendente que los
mercados internacionales están saturados con sus productos.
Tema 3. La energía solar en México
3.1
Desarrollo de la energía solar en México
Pocos países en el Hemisferio Occidental tienen más potencial
en el área de energía solar que México. Está claro que la situación
de años anteriores sobre la energía solar en México no era la mejor, esto puede
deberse a varios factores entre los que se encuentra la economía, pues los
dispositivos no son baratos a corto a plazo, también por que no hace mucho no
se contaban con programas o iniciativas este tipo de energía. Sin embargo en el
2003, según la Secretaría de Energía de México se tenía instalado más de
570,000 m2 de calentadores solares, con una radiación promedio de
18,841 kJ/m2 generando más de
270 Giga joules para calentar agua[iii]. Y en el 2012 se aumentó
a más de 600,000 m2 de
calentadores solares. La energía fotovoltaica ha aumentado considerablemente
desde 1992 donde se tenía una producción de 5.4MW y en el 2012 hubo un aumento
muy grande de 38 MW. "En términos de
energía solar fotovoltaica, México representa un mercado todavía muy
nuevo", dice Thierry Lepercq, presidente de Solairedirect. (Linden, Tom van der, 2014)
En
México, se encuentra en desarrollo un centro de energía solar llamado “Agua
Prieta II”, este contará con un campos solares para una capacidad neta de 453
MW, este proyecto tiene una inversión aproximada de 50 millones dólares
proveniente del Banco Mundial. Este centro cuenta con concentradores solares
del tipo canal y es de energía térmica. También se espera la construcción de
plantas fotovoltaicas en los estados de Chihuahua, Sonora y Baja California.
Con
todo lo anterior podemos suponer que el consumo y creación de energía solar en
México, irá incrementando con el paso de los años; pero también es necesario
que se aumente la divulgación de este tipo de energía renovable y alejar el
miedo que tienen ciertos sectores de la sociedad hacia esta energía debido a
sus “altos” costos, pues no conoces los beneficios que tiene, y como siempre
procurando que el gobierno y la inversión ayuden a la creación de nuevas
tecnologías para reducir los costos los diferentes aparatos que sirven para
poder aprovechar esta energía y así mayor gente pueda adquirirla en México
Según
un informe realizado por Green Budget Germany, en el cual se dijo que las
energías más baratas son la eólica y la solar. Los costos de la energía solar
en la actualidad son alrededor de 2.31 pesos por kW/h, en comparación el carbón es el doble de caro, claro sin
contar las graves consecuencias que este
genera al medio ambiente.
Los
costos de los aparatos utilizados para el aprovechamiento de la energía solar
dependen de la energía necesaria para abastecer una empresa o una casa. En
México, el costo aproximado de los calentadores de agua está entre $4,000 a
$10,000 pesos. Los paneles solares tienen un costo aproximado de $60,000 pesos
con una producción mensual de 200 kW/h. Varías personas pensaran que los
precios son elevados, pero el beneficio y ahorro se observaran en el futuro.
Tema 4.Tecnologías para aprovechar la
energía solar
4.1 Aplicaciones
y usos de la energía solar
Los
usos de la energía captada se puede utilizar en el sector industrial, en el
sector doméstico y en el sector público, como es el alumbrado de las calles
colocando en cada poste de luz paneles solares; lo anterior puede contribuir al
ahorro de energía y reducir la contaminación.
4.2 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).
Algunas
de las aplicaciones de la energía fotovoltaica:
·
Aplicaciones remotas: lugares donde sólo se
prevé un pequeño consumo de electricidad (repetidores de radio y televisión, radiofaros,
balizas, etc.), y en los que es necesario una acumulación a base de baterías.
·
Usos rurales: instalaciones aisladas de la
red general que no suelen requerir acumulación (riego, molienda,
descascarillado, etc.).
·
Autogeneración: centros de consumo conectados
a la red, utilizando la energía solar como base y la de la red como
complemento.
·
Grandes centrales: generación masiva de
electricidad, sólo posible en condiciones favorables de evolución de la
tecnología fotovoltaica, el coste de las fuentes energéticas convencionales y
las condiciones climáticas.
Es
necesario destacar que los costes de las células fotovoltaicas siguen siendo
altos en la actualidad, debido principalmente a la complejidad de la
fabricación de las mismas. Es por ello que se siguen realizando importantes
investigaciones respecto a la reducción de costes de las células, centrados en
dos facetas fundamentales:
· Utilización de nuevos materiales: existen
semiconductores con propiedades fotovoltaicas, cuyo coste de producción es
mucho más bajo que el del silicio.
· Aumento de la radiación incidente: existen
dos opciones al respecto; o utilizar células bifaciales, capaces de recibir la
radiación solar por ambas caras, o utilizar concentración óptica por medio de
lentes.
Debemos
conocer que existen dos sistemas por el cual podemos aprovechar la energía
solar; el primero es el sistema pasivo, en el cual aprovechamos la energía sin
un aparato de por medio, es un
método utilizado en arquitectura con el fin de obtener edificios que logren su
acondicionamiento ambiental mediante procedimientos naturales, como es la
ventilación natural y el uso de ventanas en lugares estratégicos. El
otro sistema que podemos utilizar es el activo, en el cual utilizamos
dispositivos donde podemos captar la energía proveniente del Sol, en este
sistema existen dos tipos: la energía térmica y la energía fotovoltaica.
Unas
de las más importantes aplicaciones de la energía térmica son:
·
Calentamiento de agua para piscinas
·
Producción de agua caliente
·
Calefacción
·
Calentamiento de aplicaciones industriales
·
Desaladoras
·
Sistema de refrigeración
Conclusión
En
conclusión la utilización de todas las energías renovables, en especial la
energía solar se encuentra en crecimiento alrededor del mundo y México, gracias
a que el Sol provee una gran fuente de energía que antes no aprovechábamos,
pero que actualmente existen tecnologías para su obtención y aprendimos que
este tipo de energía ofrece muchos beneficios.
Como
hemos dicho con anterioridad el uso de esta energía en las casas y empresas
producirá un ahorro de dinero en el futuro, pero sobre todo ayudaremos a no
contaminar más el medio ambiente.
Bibliografía
- Referencia 1
Estrada Gasca, Claudio y Arancibia Bulnes Camilo. (2010). Las energías
renovables: La Energía solar y sus aplicaciones [www.revista.unam.mx]. http://www.revista.unam.mx/vol.11/num10/art96/art96.pdf. Recuperado el 20 de febrero del 2014.
- Referencia 2
[No autor] 2001. Energía solar térmica. [http://www.miliarium.com]. http://www.miliarium.com/bibliografia/Monografias/Energia/EnergiasRenovables/EnergiaSolarTermica.asp. Recuperado
el 23 de febrero del 2014.
- Referencia 3
López-Cózar, José Manuel (2006). Energía solar
térmica [http://www.energiasrenovables.ciemat.es]. http://www.energiasrenovables.ciemat.es/adjuntos_documentos/Energia_Solar_Termica.pdf. Recuperado el 20 de febrero del 2014.
- Referencia 4 [No autor] 2001. Energía solar fotovoltaica. [http://www.miliarium.com]. http://www.miliarium.com/bibliografia/Monografias/Energia/EnergiasRenovables/.asp. Recuperado el 23 de febrero del 2014.
Citas textuales
[i] [No
autor] 2001. Energías renovables. [http://www.miliarium.com]. http://www.miliarium.com/bibliografia/Monografias/Energia/EnergiasRenovables/
Recuperado
el 13 de marzo del 2014.
[ii]
Estrada Gasca, Claudio y
Arancibia Bulnes Camilo. (2010). Las energías renovables: La Energía solar y
sus aplicaciones [www.revista.unam.mx]. http://www.revista.unam.mx/vol.11/num10/art96/art96.pdf Recuperado el
20 de febrero del 2014.
[iii] Jiménez Olmos, Rosa
María. (2007). Energía Solar: Estado
actual en México [http://www.inecc.gob.mx/].
http://www.inecc.gob.mx/descargas/cclimatico/taller_ener_ren_08.pdf. Recuperado el 12 de
marzo del 2014.
