Es la estrella más cercana a la Tierra, se caracteriza por: Radio ecuatorial: 695000 km Periodo de rotació n sobre el eje: de 25 a Temperatura media superficial: 6000 ° C Gravedad superficial: 274 m/s 2
36 días.
En su interior se producen constantemente reacciones de fusió n nuclear que desprenden energía. Los átomos de hidró geno, (elemento más abundante), se combinan entre sí para formar átomos de helio y energía, que fluye desde el interior hasta la superficie solar y desde allí es irradiada al espacio en todas las direcciones. Parte de la energía irradiada es transportada en forma de ondas electromagné ticas (fotones), que se desplazan en el vacío a 300 000 km/s, tardando unos ocho minutos en recorrer los 150 millones de Km. que separan el sol de la tierra.
La energía emitida por el Sol, se traslada en forma de radiació n electromagné tica. La descomposició n de esta radiació n origina el espectro solar, que estáformado por tres bandas de longitud de onda comprendidas entre: Ultravioleta UV: <0,35 nm Visible: 0,35 – 75 nm Infrarrojo: >0,5 nm Cada longitud de onda transporta una cantidad de energía: Visible: el 47% Infrarrojo: el 46% Ultravioleta : el 7%
Las ondas con mayor energía son las que tienen una frecuencia mayor: Rayos gamma Rayos X Las de menor energía son las de menor frecuencia: Radiofrecuencias . M icroondas La luz visible es la parte del espectro que percibimos con la vista.
FRECUENCIAS DE DISTINTOS TIPOS DE RADIACIÓN ELECTROMAGNÉ TICA
Cada segundo el sol irradia en todas direcciones una energía de kilowatios . 4*10 23
El flujo de energía solar que llega al exterior de la atmó sfera es una cantidad fija constante solar . La constante solar queda definida por el valor medio de la cantidad total de energía recibida por m2, en un segundo, en la parte superior de la atmó sfera terrestre. Su
valor es de 1353 W/m 2 .
De esta radiació n solo llega a la Tierra una pequeñ a parte, el resto de la energía es reflejada por la atmó sfera o emitida al espacio en forma de radiació n infrarroja.
ENERGÍ A EMITIDA POR EL SOL: CONSTANTE SOLAR
Solo una parte de la radiació n solar, que incide sobre la tierra, llega a su superficie.
La radiació n que intenta alcanzar la superficie de la tierra se ve afectada por la composició n de la atmó sfera, así parte de la radiació n es reflejada, absorbida y/o difractada.
La energía solar se caracteriza: M uy
abundante Alta calidad Distribució n heterogé nea Variable Baja densidad
Las características de la energía solar hace que su aprovechamiento sea distinto al de las energías convencionales. La energía solar se caracteriza: DISPERSIÓ N:
Su densidad en las condiciones más favorables 2 es baja (1Kw / m ) Para obtener densidades de energía elevadas se necesitan: • Grandes superficies de captació n. • Sistemas de concentració n de rayos solares INTERMITENCIA:
captada.
Es necesario almacenar la energía
El primer paso para el aprovechamiento de la Energía solar es su captació n.
ARQUITECTURA SOLAR: Es
aquella que no requiere de ningún elemento mecánico para captar la energía solar. Se
logra mediante la utilizació n de distintos elementos arquitectó nicos que captan y almacenan de forma natural la energía procedente del sol. Para
su distribució n se utilizan los fenó menos naturales de circulació n del aire.
Los elementos básicos que se utilizan en la arquitectura solar pasiva son: Masa
Té rmica: Su funció n es almacenar la energía. Está formada por elementos estructurales y volúmenes de la casa destinados al almacenamiento. Están rellenos de algún material acumulador (piedras, agua, etc.). Acristalamiento:
Su funció n es captar la energía solar y retener el calor por el efecto invernadero (el vidrio deja pasar la radiació n visible pero refleja la radiació n que emite el receptor en el infrarrojo, al elevar su temperatura). Su orientació n debe ser hacia el sur solar, ya que se aprovecha más la radiació n, al incidir perpendicularmente los rayos solares.
Es la transformació n de la energía solar infrarroja en energía té rmica que es almacenada en un fluido.
Según la temperatura a la que se desea elevar la temperatura del fluido se diferencian tres formas de conversió n té rmica: • Conversió n té rmica de baja temperatura • Conversió n té rmica de media temperatura • Conversió n té rmica de alta temperatura
Para alcanzar medias y altas temperaturas se debe concentrar la radiaci贸 n solar. Los sistemas utilizados en estos rangos de temperaturas se denominan Sistemas Termosolares de Concentraci贸 n (STCS)
Es la conversió n a temperaturas inferiores a 80ºC. Siendo generalmente su temperatura de trabajo entre 40º y 60º C.
La energía solar té rmica de baja temperatura es adecuada para cubrir un alto porcentaje de la demanda de agua caliente, en los sectores residencial, industrial y de servicios.
Esta fuente de energía precisa de una tecnología sencilla y una inversió n inicial media, que puede ser amortizada en pocos añ os. Es la fuente de energía más barata .
El principio de funcionamiento consiste en utilizar el calentamiento de una superficie sobre las que incide el Sol. El calor transferido a la superficie es recogido por un líquido que al pasar por ella se calienta. Este líquido transporta el calor que es utilizado para diferentes usos.
Colector
Sistema de distribuci贸 n
Las instalaciones de baja temperatura requieren el acoplamiento de cuatro sistemas COLECTOR:
Su finalidad es la captació n de la energía solar SISTEMA DE ALMACENAMIENTO: Su finalidad es almacenar el agua caliente que viene de los paneles para su uso posterior. SISTEMA DE DISTRIBUCIÓ N: Su finalidad es transportar el agua caliente desde el colector al acumulador y de allí a los puntos de consumo. SISTEMA DE MEDIDA Y CONTROL: Su finalidad es poner en funcionamiento los distintos circuitos y los instrumentos de medida.
Principales aplicaciones: Producció n de vapor para procesos industriales. Producció n de energía elé ctrica a pequeñ a escala. Desalinizació n del agua del mar Refrigeració n mediante energía solar.
La energía solar té rmica de media temperatura va destinada a aquellas aplicaciones que requieran temperaturas del agua comprendidas entre 80 y 250º C.
Se puede usar en aplicaciones en las que se requiera calor o agua caliente a temperaturas comprendidas entre los 80 y 250º C, siendo lo más apropiado las aplicaciones que requieren vapor o agua caliente entre 80 y 140º C.
Destacan: Producció n de vapor para procesos industriales, como la pasteurizació n. Producció n de vapor para la generació n de energía elé ctrica. Producció n de calor para la desalinizació n de agua. Producció n de calor para la calefacció n y refrigeració n de edificios. Producció n de calor para su utilizació n en la desecació n de madera o papel. Producció n de calor para su utilizació n en la desecació n de productos agrícolas, como el tabaco.
La energía solar té rmica de alta temperatura es la que va destinada a aquellas aplicaciones que requieran temperaturas del agua superiores a los 250º C.
Principales aplicaciones: Su principal aplicació n es la generació n de vapor para la producció n de electricidad a gran escala.
Requiere: Mayor concentració n de la radiació n solar Realizar un seguimiento de la posició n del sol en dos ejes, para hacer incidir la radiació n, mediante reflexió n, sobre un área reducida, en donde se encuentra el receptor. (permite conseguir temperaturas de más de 4.000° C). Los sistemas de concentració n son: Sistemas de receptor central: Grandes campos de espejos planos con seguimiento del sol en dos ejes (helió statos). Sistemas Parabó licos: Espejos parabó licos.
Sistemas de receptor central
Sistemas de espejos parab贸 licos
Captació n fotovoltaica
Consiste en la transformació n directa de la energía luminosa en energía elé ctrica. Para ello se han diseñ ado las denominadas cé lulas solares o cé lulas fotovoltaicas, formadas por láminas muy delgadas de materiales semiconductores (por ejemplo, silicio), donde la energía de la luz solar (fotones) excita los electrones del material semiconductor y su flujo genera electricidad.
1. 2. 3. 4.
Celda fotovoltaica Regulador de carga Batería Utilizació n
Algunos aparatos como calculadoras y relojes funcionan con pequeñ as celdas fotovoltaicas. De mayores dimensiones son las placas fotovoltaicas instaladas en algunas viviendas rurales alejadas de las líneas elé ctricas convencionales y tambié n se pueden reunir muchas placas en una central fotovoltaica. Uno de estos paneles solares puede producir energía limpia por un tiempo aproximado de 20 añ os o más. El desgaste se debe, principalmente, a la exposició n al medio ambiente. Un panel solar montado apropiadamente constituiráuna fuente de energía limpia, silenciosa y confiable por muchos añ os.
CAPTACIÓN SOLAR FOTOQUÍ MICA La biomasa es el conjunto de toda la materia viva existente en la tierra. Desde el punto de vista energé tico, es el conjunto de la materia orgánica, de origen vegetal o animal, incluyendo los materiales procedentes de su transformació n natural o artificial, que son capaces de suministrarnos una energía útil. La biomasa puede considerarse como energía solar almacenada. Esta energía se obtiene mediante la fotosíntesis que realizan las plantas (utilizan la luz solar para convertir el anhídrido carbó nico atmosfé rico, el agua y otras sustancias simples, en materia orgánica). El resto de organismos vivos obtienen esta energía mediante la dieta.
La biomasa producida por los ecosistemas naturales puede ser explotada con fines energé ticos. La presió n que se ejerza sobre la biomasa natural debe ser siempre menor que la capacidad de regeneració n del ecosistema. Pero es necesario que una gran parte de la biomasa, incluso residual, sea respetada para que el ecosistema no pierda su capacidad de autorregeneració n.
La biomasa, constituida por materia vegetal o animal puede ser convertida en combustible.
La biomasa residual esta formada por residuos o subproductos, de origen orgánico, procedentes de distintas actividades, como: Agrícolas,
ganaderas y forestales. Procesos de las industrias agroalimentarias. Procesos de transformació n de la madera. Residuos biodegradables, correspondientes a efluentes ganaderos, efluentes de aguas residuales, lodos de depuradoras, etc. Parte de los Residuos Só lidos Urbanos o RSU (la parte correspondiente a los restos de alimentos, madera, papel, etc.). Los excedentes agrícolas. Los materiales de derribos y restos procedentes de actividades no energé ticas (desmontes, excavaciones, etc.).
Los cultivos energé ticos son cultivos que se realizan para su aprovechamiento energé tico. Las características más relevantes de este tipo de cultivos son: Su alta producció n por unidad de superficie y añ o. La limitació n de los cuidados al cultivo.
El tipo de aprovechamiento depende del tratamiento empleado en la extracció n de la energía de la biomasa. En general: La biomasa só lida se puede destinar a aplicaciones té rmicas convencionales. La biomasa en forma líquida se destina a su utilizació n en motores de vehículos. Los derivados gaseosos de la biomasa se emplean en la producció n de electricidad, generalmente, en sistemas de cogeneració n.
Aplicando los diferentes procesos de conversió n, la biomasa se puede transformar en diferentes formas de energía: Calor
y vapor: es posible generar calor y vapor mediante la combustió n de biomasa o biogás. El calor puede ser el producto principal para aplicaciones en calefacció n y cocció n, o puede ser un subproducto de la generació n de electricidad en ciclos combinados de electricidad y vapor. Combustible
gaseoso: el biogás producido en procesos de digestió n anaeró bica o gasificació n puede ser usado en motores de combustió n interna para generació n elé ctrica, para calefacció n y acondicionamiento en el sector domé stico, comercial e institucional y en vehículos modificados.
Biocombustibles: la producció n de biocombustibles como el etanol y el biodiesel tiene el potencial para reemplazar cantidades significativas de combustibles fó siles en muchas aplicaciones de transporte. En Europa su producció n estáincrementándose y se están comercializando mezclados con derivados del petró leo.
Electricidad: la electricidad generada a partir de los recursos biomásicos no libera dió xido de carbono (CO2) a la atmó sfera, por lo que se considera “energía verde”.
Cogeneració n (calor y electricidad): la cogeneració n se refiere a la producció n simultánea de vapor y electricidad, la cual se aplicaría en muchos procesos industriales que requieren las dos formas de energía.
DIGESTOR DE GRANJA
PROCESO DE COMBUSTIÓN
Permite eliminar residuos orgánicos e inorgánicos, al tiempo que les da una utilidad. Es una fuente de energía renovable. Es una fuente de energía no contaminante. Disminució n de las emisiones de CO2. El balance neto de CO2 es nulo cuando se utiliza la biomasa ya que si en un momento se emite este gas, anteriormente fue fijado en forma vegetal o animal y por tanto retirado de la atmó sfera. Los cultivos que se desarrollan para este fin, sobre todo si son arbó reos, ponen grandes cantidades de carbono fuera de la atmó sfera. Esto constituye una nueva ventaja de contar con la biomasa; es el procedimiento más rentable y ló gico de abatir el exceso de C02 de la atmó sfera y por tanto es el único medio fácil de fijar el C02 del aire y reducir el efecto invernadero. No emite contaminantes sulfurados o nitrogenados, ni apenas partículas só lidas. La disminució n del tamañ o y número de vertederos. Puede ofrecer una nueva oportunidad al sector agrícola al sustituir los cultivos energé ticos a cultivos excedentarios en el mercado de alimentos.. Puede provocar un aumento econó mico en el medio rural. Disminuye la dependencia externa del abastecimiento de combustibles.
La incineració n puede resultar peligrosa, al producir la emisió n de sustancias tó xicas. Por ello se deben utilizar filtros y realizar la combustió n a temperaturas mayores a los 900 ºC. La producció n de biomasa en los países pobres, impulsada por las grandes multinacionales energé ticas, puede suponer el abandono de zonas de cultivo para dedicarlas a la producció n energé tica, lo que puede suponer un incremento del hambre en el tercer mundo. El mantenimiento de la fertilidad de las zonas naturales, en las que extraemos biomasa, puede disminuir si no se mantiene un equilibrio razonable. La generalizació n de los cultivos energé ticos puede provocar un aumento de los problemas cró nicos asociados a la agricultura: incremento de la demanda de agua, uso indiscriminado de fertilizantes, uso masivo de insecticidas, destrucció n de zonas naturales, etc.