1.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Debido a que los habitantes de Tecamac consumen demasiada cantidad de energía eléctrica y a la inseguridad que rodea las instalaciones eléctricas, se ha decidido implantar un proyecto que ayudara a mejorar cierta seguridad y consumo de energía.
Mi proyecto subsanara mas que nada a el municipio de tecamac para esto empleare el uso de una energía verde en este caso quise tratar con la energía solar.
Energía solar
Los colectores solares parabólicos concentran la radiación solar aumentando temperatura en el receptor.
Los paneles fotovoltaicos convierten directamente la energía luminosa en energía eléctrica.
La energía solar es una fuente de vida y origen de la mayoría de las demás formas de energía en la Tierra. Cada año la radiación solar aporta a la Tierra la energía equivalente a varios miles de veces la cantidad de energía que consume la humanidad. Recogiendo de forma adecuada la radiación solar, esta puede transformarse en otras formas de energía como energía térmica o energía eléctrica utilizando paneles solares.
Mediante colectores solares, la energía solar puede transformarse en energía térmica, y utilizando paneles fotovoltaicos la energía luminosa puede transformarse en energía eléctrica. Ambos procesos nada tienen que ver entre sí en cuanto a su tecnología. Así mismo, en las centrales térmicas solares se utiliza la energía térmica de los colectores solares para generar electricidad.
Se distinguen dos componentes en la radiación solar: la radiación directa y la radiación difusa. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes, y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas direcciones. Sin embargo, tanto la radiación directa como la radiación difusa son aprovechables.
Se puede diferenciar entre receptores activos y pasivos en que los primeros utilizan mecanismos para orientar el sistema receptor hacia el Sol -llamados seguidores- y captar mejor la radiación directa.
Una importante ventaja de la energía solar es que permite la generación de energía en el mismo lugar de consumo mediante la integración arquitectónica. Así, podemos dar lugar a sistemas de generación distribuida en los que se eliminen casi por completo las pérdidas relacionadas con el transporte -que en la actualidad suponen aproximadamente el 40% del total- y la dependencia energética.
Las diferentes tecnologías fotovoltaicas se adaptan para sacar el máximo rendimiento posible de la energía que recibimos del sol. De esta forma por ejemplo los sistemas de concentración solar fotovoltaica (CPV por sus siglas en inglés) utiliza la radiación directa con receptores activos para maximizar la producción de energía y conseguir así un coste menor por kW/h producido. Esta tecnología resulta muy eficiente para lugares de alta radiación solar, pero actualmente no puede competir en precio en localizaciones de baja radiación solar.
En nuestro sistema planetario, el mayor productor de energía que existe es el Sol. La cantidad de energía solar que llega en forma de radiación a nuestro planeta, La radiación solar, por supuesto, nos provee de energía luminosa y calórica. También puede transformarse en energía eléctrica. Además, la radiación es fundamental para que las plantas (a través de la fotosíntesis) obtengan energía y vivan. Las plantas son la base de la cadena alimenticia en la Tierra (también en los océanos, por supuesto), proveyendo de energía a todo el reino animal. El petróleo, el gas y el carbón mineral son producto de la descomposición de restos de vegetales y animales que vivieron hace millones de años. Algunos recursos vegetales también son aprovechados como biomasa para generar energía (leña, carbón vegetal).
La energía solar genera la evaporación del agua de los mares, la cual precipita en lagos y ríos, que serán aprovechados en la generación de hidroelectricidad. Al calentar más unas zonas que otras, el Sol produce diferencias en el "peso" de las masas de aire, generando los sistemas de viento del planeta: la energía eólica.
En la sociedad actual, utilizamos la energía que nos entrega el Sol de diversas maneras. La radiación directa nos sirve para secar (ropa, frutas), calentar y cocinar.
La radiación solar se usa también para generar electricidad. Algunas plantas de generación eléctrica solar utilizan la radiación solar para calentar agua y transformarla en vapor; el vapor moviliza a una turbina conectada a un generador que transforma el movimiento en electricidad.
La luz solar puede también transformarse directamente en electricidad, utilizando celdas y paneles fotovoltaicos. Estas celdas se desarrollaron en la década de 1950, para ser utilizadas por satélites espaciales. Están fabricadas con silicio.
Varias celdas fotovoltaicas conectadas en serie forman un panel fotovoltaico. La energía generada por estos paneles puede utilizarse para alimentar hogares, automóviles eléctricos o negocios. Las celdas también se utilizan individualmente para pequeñas máquinas, como calculadoras.
¿Cómo funcionan las celdas solares?
Una celda solar (o fotovoltaica), convierte la luz solar en energía eléctrica. Otras fuentes de luz distintas al Sol pueden ser usadas, pero la luz del Sol es gratis.

La producción de energía eléctrica permanente exige fuentes de alimentación fiables o medios de almacenamiento (sistemas hidráulicos de almacenamiento por bomba, baterías, futuras pilas de combustible de hidrógeno, etc.). Así pues, debido al elevado coste del almacenamiento de la energía, un pequeño sistema autónomo resulta raramente económico, excepto en situaciones aisladas, cuando la conexión a la red de energía implica costes más elevados.


2.-CONSIDERACIONES TEORICAS
El consumo de energía es uno de los grandes medidores del progreso y bienestar de una sociedad. El concepto de "crisis energética" aparece cuando las fuentes de energía de las que se abastece la sociedad se agotan.
El uso de fuentes de energía renovable, ya que las fuentes fósiles actualmente explotadas terminarán agotándose, según los pronósticos actuales, en el transcurso de este siglo XXI.
El uso de fuentes limpias, abandonando los procesos de combustión convencionales y la fisión nuclear.
La explotación extensiva de las fuentes de energía, proponiéndose como alternativa el fomento del autoconsumo, que evite en la medida de lo posible la construcción de grandes infraestructuras de generación y distribución de energía eléctrica.
La disminución de la demanda energética, mediante la mejora del rendimiento de los dispositivos eléctricos (electrodomésticos, lámparas, etc.)
Reducir o eliminar el consumo energético innecesario. No se trata sólo de consumir más eficientemente, sino de consumir menos, es decir, desarrollar una conciencia y una cultura del ahorro energético y condena del despilfarro.
La producción de energías limpias, alternativas y renovables no es por tanto una cultura o un intento de mejorar el medio ambiente, sino una necesidad a la que el ser humano se va a ver abocado, independientemente de nuestra opinión, gustos o creencias.
Energía hidráulica
La energía potencial acumulada en los saltos de agua puede ser transformada en energía eléctrica. Las centrales hidroeléctricas aprovechan la energía de los ríos para poner en funcionamiento unas turbinas que mueven un generador eléctrico.
Biomasa
La formación de biomasa a partir de la energía solar se lleva a cabo por el proceso denominado fotosíntesis vegetal que a su vez es desencadenante de la cadena biológica. Mediante la fotosíntesis las plantas que contienen clorofila, transforman el dióxido de carbono y el agua de productos minerales sin valor energético, en materiales orgánicos con alto contenido energético y a su vez sirven de alimento a otros seres vivos. La biomasa mediante estos procesos almacena a corto plazo la energía solar en forma de carbono. La energía almacenada en el proceso fotosintético puede ser posteriormente transformada en energía térmica, eléctrica o carburantes de origen vegetal, liberando de nuevo el dióxido de carbono almacenado.
Energía eólica
La energía eólica es la energía obtenida de la fuerza del viento, es decir, mediante la utilización de la energía cinética generada por las corrientes de aire.
El término eólico viene del latín Aeolicus (griego antiguo Αἴολος / Aiolos), perteneciente o relativo a Éolo o Eolo, dios de los vientos en la mitología griega y, por tanto, perteneciente o relativo al viento. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas. Es un tipo de energía verde.
La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales (gradiente de presión).
Por lo que puede decirse que la energía eólica es una forma no-directa de energía solar, as diferentes temperaturas y presiones en la atmósfera, provocadas por la absorción de la radiación solar, son las que ponen al viento en movimiento.
El aerogenerador es un generador de corriente eléctrica a partir de la energía cinética del viento, es una energía limpia y también la menos costosa de producir, lo que explica el fuerte entusiasmo por esta tecnología.
Energía geotérmica
La energía geotérmica es aquella energía que puede ser obtenida por el hombre mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra.
Parte del calor interno de la Tierra (5.000 ºC) llega a la corteza terrestre. En algunas zonas del planeta, cerca de la superficie, las aguas subterráneas pueden alcanzar temperaturas de ebullición, y, por tanto, servir para accionar turbinas eléctricas o para calentar.
El calor del interior de la Tierra se debe a varios factores, entre los que destacan el gradiente geotérmico y el calor radió génico. Geotérmico viene del griego geo, "Tierra"; y de thermos, "calor"; literalmente "calor de la Tierra".
Energía mareomotriz
Central eléctrica mareomotriz en el estuario del río Rance, al noroeste de Francia.
La energía mareomotriz se debe a las fuerzas gravitatorias entre la Luna, la Tierra y el Sol, que originan las mareas, es decir, la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa entre estos tres astros. Esta diferencia de alturas puede aprovecharse en lugares estratégicos como golfos, bahías o estuarios utilizando turbinas hidráulicas que se interponen en el movimiento natural de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje. Mediante su acoplamiento a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más útil y aprovechable.
La energía mareomotriz tiene la cualidad de ser renovable en tanto que la fuente de energía primaria no se agota por su explotación, y es limpia, ya que en la transformación energética no se producen subproductos contaminantes durante la fase de explotación. Sin embargo, la relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los medios actuales y el coste económico y el impacto ambiental de instalar los dispositivos para su proceso han impedido una proliferación notable de este tipo de energía.
Otras formas de extraer energía del mar son la energía undimotriz, que es la energía producida por el movimiento de las olas; y la energía debida al gradiente térmico oceánico, que marca una diferencia de temperaturas entre la superficie y las aguas profundas del océano.







PARADIGMA: Administración de las redes eléctricas
Si la producción de energía eléctrica a partir de fuentes renovables se generalizase, los sistemas de distribución y transformación no serían ya los grandes distribuidores de energía eléctrica, pero funcionarían para equilibrar localmente las necesidades de electricidad de las pequeñas comunidades. Los que tienen energía en excedente venderían a los sectores deficitarios, es decir, la explotación de la red debería pasar de una "gestión pasiva" donde se conectan algunos generadores y el sistema es impulsado para obtener la electricidad "descendiente" hacia el consumidor, a una gestión "activa", donde se distribuyen algunos generadores en la red, debiendo supervisar constantemente las entradas y salidas para garantizar el equilibrio local del sistema. Eso exigiría cambios importantes en la forma de administrar las redes.
Sin embargo, el uso a pequeña escala de energías renovables, que a menudo puede producirse "in situ", disminuye la necesidad de disponer de sistemas de distribución de electricidad. Los sistemas corrientes, raramente rentables económicamente, revelaron que un hogar medio que disponga de un sistema solar con almacenamiento de energía, y paneles de un tamaño suficiente, sólo tiene que recurrir a fuentes de electricidad exteriores algunas horas por semana. Por lo tanto, los que abogan por la energía renovable piensan que los sistemas de distribución de electricidad deberían ser menos importantes y más fáciles de controlar.

3.-ANALISIS DEL IMPACTO EN EL MUNICIPIO DE TECAMAC:
BENEFICIOS:
La energía generada por estos paneles puede utilizarse para alimentar hogares, automóviles eléctricos o negocios.
No producen gases de efecto invernadero ni otras emisiones.
No emiten dióxido de carbono adicional.
No presentan ningún riesgo suplementario, como el riesgo nuclear
La luz del Sol es gratis.
Ya no abría cableado.
Solo se utilizaría lo indispensable
Y si no hay sol no importa por que guardan en ella energía de reserva.
Con cuatro metros cuadrados de colector solar térmico, un hogar puede obtener gran parte de la energía necesaria para el agua caliente sanitaria.
OBSTACULOS:
Apoyo del gobierno (economía)
La gente solo busca su comodidad.
Trabajar con ingenieros especializados en el área.
Materiales. (Buenos conductores, económicos)

4.- DISEÑO DEL PROYECTO

“SOLARIS”
PANEL SOLAR HIBRIDOFOTOVOLTAICO/ TÉRMICO
CON INCREMENTO DE EFICIENCIA EN SISTEMA FOTOVOLTAICO



Impacto social:
De todos es conocida la estrecha relación que existe entre la
Temperatura y cualquier sistema basado en la electricidad; pero,
¿Realmente le damos la importancia que tiene? Los
Transformadores de alta tensión indican en su placa de
Características que se ha de reducir la potencia en un tanto % a
partir de cierta temperatura, los motores eléctricos disminuyen su
eficiencia cuando se calientan, las baterías para almacenamiento de
electricidad, las células fotovoltaicas, los alternadores de las
grandes centrales productoras de electricidad; todo lo que tiene
relación con la electricidad está sometido a los efectos negativos del
incremento de la temperatura. En valores porcentuales la perdida
de potencia de un sistema eléctrico es algo considerable, pero si
adoptamos una visión más amplia y lo vemos a nivel global,
podremos intuir la perdida de millones de megavatios por efectos de
la temperatura.
Lo mencionado anteriormente, es algo que la física conoce, pero en
tiempos de abundancia energética, se desprecia. Entramos en
nuevos tiempos en los cuales el problema energético se agudizará.
Si somos responsables, si nos preocupa el futuro del planeta, de
nuestros hijos y sus descendientes; deberíamos empezar a pensar
en como exprimir cada vatio de potencia en cualquier sistema
productor o consumidor de energía, mejorando la eficiencia de los
mismos y tomando una actitud responsable de su consumo y empezando desde la zona en la que vivimos como es el caso de ahora en el municipio de Tecamac.
La mayor parte de estos problemas se solventaran cuando lleguen
los superconductores a temperatura ambiente, pero mientras esto
no acontezca pensemos.

actualmente para instalar energía solar fotovoltaica y
térmica, requiere dos instalaciones completamente independientes
en el lugar de captación que habitualmente será en la cubierta de
los edificios; esto implica tener que disponer de más superficie para
realizar ambas instalaciones. El Instituto para la Diversificación y
Panel solar híbrido fotovoltaico/ térmico con incremento de eficiencia en sistema fotovoltaico ahorró de Energía calcula que por cada vivienda (cuatro personas, 100 m2) hacen falta uno o dos metros cuadrados de paneles.

MATERIALES A EMPLEAR:

Diseño
Datos de partida:
La producción eléctrica está basada en el fenómeno físico
denominado "efecto fotovoltaico", que básicamente consiste en
convertir la luz solar en energía eléctrica por medio de unos
dispositivos semiconductores denominados células fotovoltaicas.
Estas células están elaboradas a base de silicio puro (uno de los
elementos más abundantes en la naturaleza, componente principal
de la arena) con adición de impurezas de ciertos elementos
químicos (boro y fósforo), y son capaces de generar cada de ellas
una corriente de 2 a 4 Amperios, a un voltaje de 0,46 a 0,48 Voltios,
utilizando como fuente de energía la radiación luminosa. Las células
se montan en serie sobre paneles o módulos solares para conseguir
un voltaje adecuado. Parte de la radiación incidente se pierde por
reflexión (rebota) y otra parte por transmisión (atraviesa la célula).
Panel solar híbrido fotovoltaico/ térmico con incremento de eficiencia en sistema fotovoltaico.
El resto es capaz de hacer saltar electrones de una capa a la otra
creando una corriente proporcional a la radiación incidente. La capa
antirreflejo aumenta la eficacia de la célula.
Generalmente, una célula fotovoltaica tiene un grosor que varía
entre los 0,25 y los 0,35 mm y una forma generalmente cuadrada,
con una superficie aproximadamente igual a 100 mm2.
Los materiales para la fabricación de las células solares son:
-Silicio Monocristalino: de rendimiento energético hasta 15 - 17%
-Silicio Poli-cristalino: de rendimiento energético hasta 12 - 14 %
- Silicio Amorfo: con rendimiento energético menor del 10 %;
- Otros materiales: Arseniuro de galio, diseleniuro de indio y cobre,
telurio de cadmio.
Actualmente, el material más utilizado es el silicio monocristalino
que tiene prestaciones y duración en el tiempo superiores a
cualquier otro material utilizado para el mismo fin.


RECURSOS MATERIALES HUMANOS:
Se utilizarán dos paneles solares gemelos con las mismas
características eléctricas y mecánicas, uno es el utilizado en el
prototipo del proyecto y otro es para poder observar y valorar las
diferencias entre ambos en distintas condiciones
Dimensiones del panel: 300x220mm. (ECHO DE SILICIO)
Potencia de Panel: 6w.
Tensión Voc: 22 vdc.
Corriente Isc: 500 mA.
Temperatura ambiente: 25ºC.
Radiación solar: ~ 97mW/cm²
Velocidad del viento: 0 m/s
Diámetro del tubo del serpentín absorbedor: 6 mm.
Medidas de la pletina del absorbedor: 285x210x5 mm.

RESULTADOS ESPERADOS:
La instalación en el interior de las casas es similar a las que se
pueden encontrar actualmente en el mercado. La única variante
reside en el captador, que en este caso es el mismo para el sistema
fotovoltaico y para el sistema térmico. El absorbedor está integrado
en el propio panel fotovoltaico, recorrido por un líquido calorportante
que cede su energía en el intercambiador de calor situado
en el interior de un tanque acumulador. Este acumulador está
alimentado por agua fría, y de el se extrae agua caliente para su
uso sanitario, calefacción, etc. El absorbedor disminuirá
notablemente la temperatura en las células del panel,
incrementando su eficiencia.
La electricidad producida en el panel es conducida a través de
conductores de sección apropiada a un regulador de tensión, cuya
misión, entre otras, es controlar la carga de las baterías dentro de
los límites adecuados. De las baterías se obtiene la potencia para
los distintos elementos consumidores de la instalación, si esta está
diseñada para trabajar a bajo voltaje en corriente continua. Si los
aparatos consumidores y la instalación están diseñados para
trabajar en corriente alterna, será necesario intercalar un inversor

BOCETO DEL MODELO A IMPLEMENTAR



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