NAI: 5-2-5

LÍNEA DE ACCIÓN: Energía

SEMANA: 23                          

REGIÓN: Moquegua

TEMA EJE: Refracción de la Luz

CATEGORÍA: Ingeniería (Eléctrica y Mecánica)

ACTIVIDAD: Día Internacional de la Poblaciones Indígenas

FUNCIONAMIENTO DE LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA POR MEDIO DE PANELES FOTOVOLTAICOS

OBJETIVOS:

-          Demostrar el funcionamiento de los paneles fotovoltaicos a los pobladores de la región Moquegua, así incentivándolos para la producción futura de electricidad.

VARIABLES:

      Variable Independiente:          Aprovechamiento de los rayos solares.

      Variable Dependiente: Producción de energía eléctrica.

RESUMEN:

El tema de esta semana es Refracción de la Luz; por tal motivo el tema que estoy desarrollando es el funcionamiento de los paneles fotovoltaicos con respecto a la producción de energía eléctrica con el fin de enseñar a la población de la región Moquegua sobre el tema. Lo relaciono porque la luz al trasladarse de un medio a otro tiende a refractarse, y pues los rayos solares al incidir en la capa fotovoltaica se refractan proporcionando energía solar lo que es primordial para la generación de electricidad.

La región de Moquegua tiene un clima subtropical y desértico soleado durante todo el año y varia en pequeñas proporciones, y por lo tanto voy a incentivar a la población que puede ser oportuno producir electricidad por medio de paneles fotovoltaicos.

Los paneles fotovoltaicos son dispositivos que aprovechan la energía que nos llega a la tierra en forma de radiación solar, el componente principal de los paneles solares son las células de silicio, las células de silicio es el componente base de los paneles solares.

HIPÓTESIS:

Si aprovechamos los rayos solares para producir energía eléctrica por medio de paneles o celdas fotovoltaicas, la población moqueguana sería beneficiada ya que obtendría energía eléctrica.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: Paneles fotovoltaicos

Funcionamiento

Los módulos fotovoltaicos funcionan por el efecto fotoeléctrico o fotovoltaico. El "efecto fotovoltaico" se produce al incidir la radiación solar sobre un tipo de materiales denominados semiconductores. La energía recibida provoca un movimiento caótico de electrones en el interior del material. Si se unen dos regiones de un semiconductor a las que artificialmente se ha dotado de concentraciones diferentes de electrones (mediante la adición de unas sustancias denominadas dopantes, como pueden ser el boro y el fósforo), se provoca un campo electrostático constante que reconducirá el movimiento de electrones en la dirección y sentido que se desee. Al material formado por la unión de dos zonas con concentraciones diferentes de electrones se le denomina unión PN.

Composición

Cada célula fotovoltaica está compuesta de dos delgadas láminas de silicio (u obleas), P y N, separadas por un semiconductor. Los fotones procedentes de la fuente luminosa inciden sobre la superficie de la capa P, y al interaccionar con el material liberan electrones de los átomos de silicio los cuales, en movimiento, atraviesan la capa de semiconductor, pero no pueden volver. La capa N adquiere una diferencia de potencial respecto a la P. Si se conectan unos conductores eléctricos a ambas capas y estos, a su vez, se unen a un dispositivo o elemento eléctrico consumidor de energía, se iniciará una corriente eléctrica continua (los electrones se mueven siempre en el mismo sentido y de los potenciales más bajos a los más altos.

Producción

Las celdas se producen tanto de forma circular como rectangular, de un tamaño aproximado de entre 5 a 10 cm de diagonal. En un módulo policristalino típico, la mayor parte del material es silicio dopado con boro para darle una polaridad positiva (material P). Una capa delgada en el frente del módulo es dopada con fósforo para darle una polaridad negativa (material N). A la interfase entre las dos capas se le llama unión.

DATOS: Debido a su fragilidad, las células fotovoltaicas son vulnerables a la acción de los elementos naturales (lluvias, granizo, nieve, vientos, polvo, alta humedad, etc). Esta característica, sumada a la necesidad de ofrecer un voltaje de salida práctico (superior al ½V), hacen necesario el uso de una estructura mecánica rígida y hermética que pueda contener un elevado número de células. El panel fotovoltaico cumple con ambos requisitos, facilitando además el transporte de las unidades, el conexionado externo, y el montaje de la unidad a un sostén.

RESULTADOS: Los resultados encontrados fueron que la efectividad de los paneles solares es mayor cuanto mayor sean los cristales, pero también su peso, grosor y coste. Este tipo de paneles producen electricidad en corriente continua y aunque su efectividad depende tanto de su orientación hacia el sol como de su inclinación con respecto a la horizontal, se tiende a las instalaciones fijas, por ahorros en mantenimiento y con una inclinación al sur fija que depende de la latitud. Por su potencia, la luz solar es la más efectiva, pero las células solares funcionan con cualquier tipo, como puede observarse en las calculadoras de bolsillo, que también funcionan en interiores con luz artificial. Por ejemplo, un panel con 36 células de cinco pulgadas produciría unos 18 voltios capaces de producir una intensidad de corriente de 5 amperios, lo que significa una potencia de unos 90 vatios (la potencia es el resultado del voltaje por la intensidad de la corriente).

fOTOS                                            

               Arena de Sílice                                                     Grupo de Paneles                                                                                 Fotovoltaicos

ESTADÍSTICAS: Precio de paneles solares fotovoltaicos

El precio de paneles fotovoltaicos en 2005 fue de 1 a 2 $/vatio (USD) en cantidades de 400 Kw. Como la cantidad de producción aumenta, los precios probablemente continúen bajando. Instalados, el costo está entre 1 y 7 dólares por vatio. Los precios de venta al por menor actuales en Australia para sistemas pequeños son de alrededor $ 12 a $ 15 por vatio. Por ejemplo, un panel de 10 W costaba $ 150 hacia diciembre de 2005, y uno de 20 W costaba $ 300.

Fuente: www.es.wikipedia.org

CONCLUSIONES

Se ha llegado a la conclusión que el aprovechamiento de los rayos solares para producir energía eléctrica por medio de paneles fotovoltaicos beneficiará a la población de la región Moquegua, ya que es atractivamente económica, pero su inversión da resultados tardíos.

INVESTIGACIÓN FUTURA

En un futuro cercano se investigará otro tipo de material para reemplazar el silicio, como el arseniuro de galio que es otra opción para la fabricación de paneles fotovoltaicos. También se verá el cambio del material metálico por plástico encapsulante.

Alfabetización Funcional:

pLAN FODA: Paneles Fotovoltaicos – MOQUEGUA

F: Utiliza energía renovable, no contamina el ambiente y tiene un bajo costo.

O: La región Moquegua podría comercializar electricidad a regiones vecinas.

D: El coste de inversión debido a la producción de electricidad por metro cuadrado de panel.

A: Incremento del costo de equipos importados, ya que varia por su demanda.

plan de COMPETITIVIDAD nacional

Innovación tecnológica e innovación empresarial

2008 >>> Debe aumentar en 25% la participación de fondos externos en el presupuesto de Investigación Universitaria.

PALABRAS CLAVES

-Paneles fotovoltaicos/ Energía eléctrica/ Moquegua/ Población.

BIBLIOGRAFÍA

Libro de Física – Antonio Máximo y Beatriz Alvarenga – 4^ta Edición - Oxford

PÁGINAS WEB CONSULTADAS:

ALUMNO: Ocmin Baráybar Roberto A.         

NODO: Zeus

AÑO DE ESTUDIOS: 5^to especializado        

E-MAIL: robertoocminbaraybar@gmail.com

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Última modificación:19 de noviembre del 2007