ARTICULO CIENTIFICOENERGIA FOTOVOLTAICA

JEYSSON FERNANDO PARDO GUASCO

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADESCUELA DE CIENCIAS BSICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA

205101 - PROYECTO DE GRADO GRUPO: 7

ORLANDO HARKERDIRECTOR Y TUTOR

2015IMPLANTACION DE SISTEMA DE ENERGIA ELECTRICA EN LA ZONA RURAL PANTANO GRANDE, BASADA EN ENERGIA RENOVABLE MEDIANTE PANELES FOTOVOLTAICOS

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD 205101 - PROYECTO DE GRADOJEYSSON FERNANDO PARDO GUASCO

RESUMEN

Los sistemas fotovoltaicos convierten la luz solar directamente en electricidad, mediante el uso de lo que es conocido como clulas solares. Una clula solar est hecha de Material Semiconductor dispuesto en dos capas; P y N. Cuando la radiacin del sol incide en la clula fotovoltaica en forma de luz solar, la lnea de separacin entre P y N acta como un diodo. Los fotones con suficiente energa que inciden en la clula provocan que los electrones pasen de la capa P a la capa N. Un exceso de electrones se acumula en el lado N mientras que en el lado P se produce un dficit. La diferencia entre la cantidad de electrones es la diferencia de potencial o voltaje, que puede ser usado como fuente de energa. Con tal de que la luz siga incidiendo en el panel, la diferencia de potencial se mantiene, incluso en das nublados, debido a la radiacin difusa de la luz.La cantidad de energa elctrica que un sistema fotovoltaico produce depende principalmente de dos factores: La cantidad de luz solar incidente; La eficiencia del sistema fotovoltaico para convertir esa luz en electricidad. El rendimiento de un panel est conforme a normas (principalmente a la IEC 61215). Las condiciones de ensayo son para una potencia luminosa de y una temperatura de 25C. La eficiencia de una placa fotovoltaica de silicio cristalino disminuye un 0.5% por cada grado Celsius por encima de la temperatura estndar de 25C. Se requiere una ventilacin adecuada en la parte trasera de los mdulos. A la hora de determinar el emplazamiento de los mdulos, la exposicin al viento u otras corrientes de refrigeracin es una consideracin importante.Los especialistas en el campo de la energa fotovoltaica no expresan la potencia instalada de un sistema en vatios, si no en vatios pico.

PALABRAS CLAVE

Tecnologa fotovoltaica: Los tres componentes principales de un sistema fotovoltaico son las clulas fotovoltaicas y paneles, el inversor, y el contador que registra la cantidad de energa producida. Para sistemas Fotovoltaicos autnomos sin conexiones a red se requiere adicionalmente las bateras que tambin son un componente necesario.Clulas fotovoltaicas: Normalmente, las clulas fotovoltaicas se fabrican a partir de silicio monocristalino o policristalino. La eficiencia de estas clulas monocristalinas es significativamente mayor que aquellas de silicio multicristalino y policristalino. El silicio Monocristalino se produce a partir de lingotes de nico cristal, mientras que la fabricacin de multicristalino comienza con la fusin del material, seguida de un proceso de solidificacin con una determinada orientacin de la estructura cristalina, lo que da lugar a bloques multicristalinos.El color de una clula de silicio multicristalina es llamado Steel blue un tono azul que parece acero, mientras que el silicio monocristalino es de color antracita. Encima de las clulas se instala una pantalla de conductores de aluminio.Paneles fotovoltaicos: un mdulo fotovoltaico es la unidad bsica de construccin de cualquier sistema fotovoltaico. Un mdulo fotovoltaico consiste en clulas interconectadas entre si y selladas con un recubrimiento de vidrio y un respaldo impermeable. Los mdulos se construyen con marcos adecuados para su posterior montaje. Un mdulo fotovoltaico contiene entre 48 y 72 clulas conectadas en serie; mdulos FV tpicos son de 0.8x1.2 m2 y 0.8x1.6 m2, que corresponde aproximadamente desde 80 a 150 Wp (vatio pico), y la medida de peso es de aproximadamente 12 Kg/m2.Dos o ms mdulos pueden ser pre cableados juntos para instalarse como una unidad llamada panel solar o panel fotovoltaico. Inversor: Las clulas fotovoltaicas y mdulos generan corriente continua C.C. Dado que la mayora de los electrodomsticos y maquinaria usan corriente alterna A.C, el inversor se usa para convertir la corriente continua en alterna, adecuando tambin la frecuencia y la tensin a la red local.Los inversores para aplicaciones fotovoltaicas incluyen funciones de control para optimizar la potencia de salida, a la que nos referimos como MPPT (maxium power poin tracking). La funcin MPPT continuamente ajusta la impedancia de la carga para garantizar la potencia ptima. Equipo de medida: Para garantizar que el sistema FV est funcionando correctamente se recomienda tener una medida de la produccin del sistema FV. El contador registra la cantidad de electricidad en KW/h producida por el sistema. Se debe tener en cuenta que en algunas instalaciones, se usa un nico contador: la lectura del contador decrece cuando la potencia est siendo consumida.Bateras: Los sistemas FV con bateras de almacenamiento estn especialmente indicados en zonas donde no hay ofertas de suministro elctrico disponible. La capacidad de almacenar la energa elctrica generada por el sistema FV, lo hace una fuente de energa fiable ya sea de da o de noche, llueva o haga sol. Los sistemas FV pueden ser diseados para alimentar equipos que utilicen corriente continua o corriente alterna aadiendo el inversor como se mencionaba anteriormente. Radiacin Solar: Energa procedente del sol en forma de ondas electromagnticas.Irradiancia: Densidad de potencia incidente en una superficie o la energa incidente en una superficie por unidad de tiempo y unidad de superficie, se mide en KWh/m2.Potencia Pico: potencia mxima del panel fotovoltaico en CEM.Condicin Estndar de Medida CEM: Condiciones de irradiancia y temperatura en la clula sol utilizadas universalmente para caracterizar clulas, mdulos generadores solares; definidos de la siguiente manera:Irradiancia solar: 1000 W/m2Distribucin espectral: AM 1.5GTemperatura de clula: 25 C.

INTRODUCCIN

Es inminente el impacto ocasionado por la revolucin de la tecnologa en nuestro pas ocasionando en ello sin alguna desmedida el mal uso de ellas y de los recursos ambientales con los cuales obtenemos algunos servicios que satisfacen nuestras necesidades, los cuales han creado dependencia de este desarrollo tecnolgico. Dentro de este campo hemos encontrado uno de los ms antiguos y dependientes para nosotros y la humanidad en general la energa elctrica, algunos mtodos de produccin de la energa elctrica impactan con los focos de emisin contaminante a la atmosfera, hidrosfera y suelos generando un calentamiento global. Ante situaciones como la planteada se ha generado conciencia en los seres humanos que hemos tratado de encontrar soluciones a nuevos medios de produccin de este tipo de energa de los cuales se ha planteado las opciones de las energas renovables donde podemos entrar en mencin a la energa elctrica mediante la obtencin y transformacin por el mtodo de energa solares o tambin conocido como energa fotovoltaica, un proceso de produccin de energa elctrica pura.Este proceso de obtencin de energas renovables nos ha permitido utilizar fuentes de energa natural para solucionar la obtencin de energa elctrica en zonas de difcil acceso como en zonas rurales apartadas, donde an no ha podido llegar la energa elctrica convencional; motivndonos a plantear y aplicar nuestros conocimientos ingenieriles a la implementacin de la energa renovable mediante paneles fotovoltaicos como solucin a la problemtica del sector rural de la vereda pantano grande de nuestra comunidad del municipio de Mlaga Santander.

MATERIAL

Lnea de Investigacin"FUENTES E IMPLEMENTACION DE ENERGIAS RENOVABLES Delimitacin Del Problema Delimitacin Cronolgica

El desarrollo de la Implementacin del sistema de energa elctrica en la vereda de Pantano Grande est delimitado cronolgicamente dentro de un periodo de seis (6) meses, ya empezados a partir del mes de Febrero de 2015 y culminando su realizacin con la Evaluacin y Sustentacin en el mes de Mayo de 2015; tal como lo muestra la imagen a continuacin.

Cronogramas de actividades en la Investigacin

MESESFEBREROMARZOABRILMAYO

ACTIVIDAD1234123412341234

INVESTIGACION

Estudio situacin actual

Observacin de la situacin para detectar la necesidad

DETERMINACION DE LOS REQUERIMIENTOS

Definicin de los Objetivos y Limitaciones

Recoleccin de la Informacin

MODELO DE IMPLEMENTACION

VALIDACION Y EVALUACION DE LA INVESTIGACION

Delimitacin Espacial Se tomara como marco para la investigacin la zona rural Pantano Grande del Municipio de Mlaga Santander en la Universidad Nacional Abierta y a Distancia Facultad de Escuela de Ciencias bsicas, tecnologa e Ingeniera.

Problema17

Los habitantes de la comunidad ubicada en la zona rural pantano grande del Municipio de Mlaga carecen del servicio de energa elctrica para el desarrollo de sus actividades labores, educativas y del diario vivir, lo cual ha conllevado a utilizar mtodos drsticos para realizar labores en trapiches reforzar y doblar sus turnos de trabajo para solucionar la elaboracin de los productos; en la parte educativa a restringido a los docentes el poder impartir el conocimiento sobre las reas de informtica y tecnologa a los estudiantes de bsica primaria afectando su nivel educativo al momento de ser egresados de esta institucin ubicada en el casero de la Vereda Pantano Grande. En las actividades cotidianas diarias del vivir de los habitantes de este sector se encuentran totalmente aislados ya que no cuentan con los medios para mantenerse informados por los medios de comunicacin conllevndolos a un no desarrollo integro como comunidad.

Preguntas De Investigacin

Cules han sido los indicadores sociales, culturales, polticos, econmicos y ambientales en el desarrollo rural de la vereda de Pantano Grande del municipio de Mlaga, a partir de la implementacin del proyecto de energa solar fotovoltaica?

Qu incidencias se han configurado alrededor del uso de la energa solar fotovoltaica en el contexto de estudio de la vereda y el municipio?

Por qu los aspectos tcnicos, econmicos, culturales, sociales, y ambientales se deben considerar para la implementacin de sistemas fotovoltaicos en reas rurales del pas?

Propsitos de Estudio

General: Implementar un sistema de energa elctrica mediante el uso de energa solar o tambin conocida como energa fotovoltaica en la vereda Pantano grande del municipio de Mlaga Santander para optimizar las labores de la comunidad, educacin y social logrando mantener un canal de comunicacin mediante la adquisicin del servicio de energa elctrica con la cabecera municipal del Mlaga.Especficos: Implementar un sistema de energa elctrica mediante sistemas fotovoltaicos que convierten directamente la luz solar en electricidad mediante el uso de clulas solares, inversores que transformen la corriente directa adquirida por las clulas fotovoltaicas y transformarla en la corriente alterna junto con el uso de bateras de reserva conocidos como sistemas de alimentacin interrumpida (SAI) para mantener el servicio de energa elctrica en horas de la noche o climas adversos para recolectar la energa solar fuente principal para el desarrollo de este sistema de energa elctrica para cada una de las viviendas, trapiches y el centro educativo de la vereda Pantano Grande.

Lmites De Estudio

Bases Tericas y Prcticas

HISTORIA DE LA ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA; El efecto fotovoltaico fue descubierto por el francs Alexandre Edmond Bequerel en 1838 cuando tena slo 19 aos. Bequerel estaba experimentando con una pila electroltica con electrodos de platino cuando comprob que la corriente suba en uno de los electrodos cuando El siguiente paso se dio en 1873 cuando el ingeniero elctrico ingls Willoughby Smith descubre el efecto fotovoltaico en slidos. En este caso sobre el Selenio.Pocos aos ms tarde, en 1877, El ingls William Grylls Adams profesor de Filosofa Natural en la King College de Londres, junto con su alumno Richard Evans Day, crearon la primera clula fotovoltaica de selenio.Si bien en todos estos descubrimientos la cantidad de electricidad que se obtena era muy reducida y quedaba descartada cualquier aplicacin prctica, se demostraba la posibilidad de transformar la luz solar en electricidad por medio de elementos slidos sin partes mviles.La posibilidad de una aplicacin prctica del fenmeno no lleg hasta 1953 cuando Gerald Pearson de Bell Laboratories, mientras experimentaba con las aplicaciones en la electrnica del silicio, fabric casi accidentalmente una clula fotovoltaica basada en este material que resultaba mucho ms eficiente que cualquiera hecha de selenio. A partir de este descubrimiento, otros dos cientficos tambin de Bell, Daryl Chaplin y Calvin Fuller perfeccionaron este invento y produjeron clulas solares de silicio capaces de proporcionar suficiente energa elctrica como para que pudiesen obtener aplicaciones prcticas de ellas. De esta manera empezaba la carrera de las placas fotovoltaicas como proveedoras de energa. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS: Estos sistemas convierten la luz solar directamente en electricidad, mediante el uso de lo que es conocido como clulas solares. Una clula solar est hecha de Material Semiconductor dispuesto en dos capas; P y N. Cuando la radiacin del sol incide en la clula fotovoltaica en forma de luz solar, la lnea de separacin entre P y N acta como un diodo. Los fotones con suficiente energa que inciden en la clula provocan que los electrones pasen de la capa P a la capa N. Un exceso de electrones se acumula en el lado N mientras que en el lado P se produce un dficit. La diferencia entre la cantidad de electrones es la diferencia de potencial o voltaje, que puede ser usado como fuente de energa. Con tal de que la luz siga incidiendo en el panel, la diferencia de potencial se mantiene, incluso en das nublados, debido a la radiacin difusa de la luz.La cantidad de energa elctrica que un sistema fotovoltaico produce depende principalmente de dos factores: La cantidad de luz solar incidente; La eficiencia del sistema fotovoltaico para convertir esa luz en electricidad. El rendimiento de un panel est conforme a normas (principalmente a la IEC 61215). Las condiciones de ensayo son para una potencia luminosa de y una temperatura de 25C. La eficiencia de una placa fotovoltaica de silicio cristalino disminuye un 0.5% por cada grado Celsius por encima de la temperatura estndar de 25C. Se requiere una ventilacin adecuada en la parte trasera de los mdulos. A la hora de determinar el emplazamiento de los mdulos, la exposicin al viento u otras corrientes de refrigeracin es una consideracin importante.Los especialistas en el campo de la energa fotovoltaica no expresan la potencia instalada de un sistema en vatios, si no en vatios pico. TECNOLOGIA FOTOVOLTAICA: Los tres componentes principales de un sistema fotovoltaico son las clulas fotovoltaicas y paneles, el inversor, y el contador que registra la cantidad de energa producida. Para sistemas Fotovoltaicos autnomos sin conexiones a red se requiere adicionalmente las bateras que tambin son un componente necesario.

Supuestos y Expectativas

La inexistencia de sistemas de energa elctrica proporciona desmedidamente un impacto negativo en el desarrollo social, econmico, laboral y educativo en el sector rural de la vereda pantano grande, como consecuencia trayendo un abandono de esta zona rural afectando una sobrepoblacin en las comunidades aledaas a la zona en mencin.Como se puede observar la participacin de las entidades pblicas, no han planteado ningn tipo de solucin para esta problemtica, abandonando por completo este sector que en medida desequilibra la evolucin y el desarrollo de la comunidad en general del municipio de Mlaga.Esperamos poder implementar y contribuir con la recuperacin de actividades laborales, educativas y sociales para este sector con la implementacin de nuestro proyecto de solucin energtica para esta comunidad.

Importancia Del Estudio

La vereda rural de pantano grande es una comunidad, de las cuales no tiene la posibilidad y facilidad para poseer un sistema elctrico convencional el cual les permita mantener su energa necesaria para poder satisfacer sus reas de trabajo y poder mejorar su calidad de trabajo. Por tanto la idea es crear un sistema de energa elctrica mediante energas solar o fotovoltaica, sistema el cual les permitir solventar la problemtica que tienen en el rea especialmente laboral, educativa y de comunicaciones, aprovechando fuentes de energa solar que son inagotables y no causan ningn dao o contraste medio ambiental a la humanidad. Plantea contextualizar los grandes beneficios de realizar este estudio es el poder conceptualizar las ventajas que trae el implementar este tipo de solucin de las energas renovables, y a su vez delimitar cul es su margen de impacto negativo al implementar un tipo de sistema de esta propuesta tecnolgica para un bien comn.

Aportacin a La Disciplina

Nos encontramos frente al tiempo de revolucin Tecnolgica, ingeniera del conocimiento, y la era de las Energas Renovables, la interrelacin de estos tres comienza a concebirse como extraordinaria herramienta para fomentar el desarrollo comunitario, involucrndose en el estudio en la dinmica del desarrollo regional y local, en la gestin y consultora para el desarrollo rural, as como en la creacin de sistemas solares o fotovoltaicos para el mbito comunitario, el principal aporte a la disciplina es utilizar la ingeniera ideal para operar escenarios de cambio y transformacin del pensamiento enfocado a la evolucin, permitiendo el mejor desempeo personal y laboral con el fin de brindar a la comunidad un servicio de calidad y seguridad, lo importante de la implantacin de un sistema es que no cause caos para su manejo y mantenimiento por el contrario sea til segn requerimientos de la entidad, con el nimo de innovar cada vez que sea necesario.

METODOLOGA

Tipo De Estudio

La investigacin realizada es de tipo DESCRIPTIVO porque se ha recolectado informacin, situaciones a cerca de problemtica vivida en una regin del pas en este caso la vereda de pantano grande del municipio de Mlaga Santander, con respecto a la implementacin de un sistema con motivo de satisfacer una necesidad en una poblacin en subdesarrollo tecnolgico. Logrando as un mejor desempeo en sus actividades laborales educativas y sociales.

Mtodo De Investigacin

El mtodo que se ha utilizado es INDUCTIVO DEDUCTIVO porque se parti de un problema particular como es la falta de energa elctrica en la vereda de Pantano Grande. Que pertenece a la estructura social del municipio de Mlaga Santander, la falta de tecnologa hace que las tareas que se deben cumplir en esta comunidad se realicen de manera inadecuada utilizando ms tiempo del requerido para cada actividad, Partiendo de la idea que toda causa tiene un efecto, se llega a la conclusin que no es solamente un problema particular, ya que afecta a toda una poblacin que depende de la solucin delas condiciones laborales y educativas, por tanto el mtodo DEDUCTIVO es la parte general del problema, para concluir el mtodo INDUCTIVO DEDUCTIVO es complementario depende de donde se desee empezar a investigar, de lo particular a lo general o de lo general a lo particular.Fuentes Para La Recoleccin De Informacin

Fuentes Primarias Mediante la observacin Bibliogrfica se han utilizado libros, revistas, Internet, teniendo en cuenta el objetivo de la investigacin; como fuente primaria se cont con la ayuda del Ingeniero EDWIN OMAR ORTIZ MANRIQUE el cual es miembro activo de la Universidad Nacional Abierta y a Distancia del CEAD de Mlaga, quien suministra informacin de vital importancia para este proyecto.

CONCLUSIONES

Para resumir las capacidades y necesidades de la implementacin del sistema fotovoltaico tenemos este esquema, en donde podemos ver en una simple vista que donde la comunidad rural no poda implementar diversos recursos tecnolgicos que facilitaran su cotidianidad tanto social como laboral, implementan un sentido de pertenencia y superacin social en el desarrollo perteneciente a las Tics; generando nuevas alternativas de proyectos que puedan incluir mediante programas de estado que sensibilicen y eduquen la comunidad en el manejo de las tics para su desarrollo como comunidad social y educativa, que mejorara el estndar de su calidad de vida.VENTAJAS DE LA ENERGIA SOLAR La energa solar es un recurso renovable prcticamente ilimitado. No contamina. Tiene un bajo costo de aprovechamiento. Es adaptable a las necesidades. Es limpia. La energa solaropera con sistemas silenciosos. La encuentras en todos lados.

DESVENTAJAS Los costos iniciales de instalacin de un sistema de energa solar pueden ser altos comparados con otras alternativas. En algunos lugares la luz solar no tiene la intensidad o no es suficientemente constante para proporcionar un flujo de energa permanente.

BIBLIOGRAFA

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