Conversión de energia solar en energía eléctrica
Páginas: 28 (6770 palabras)
Publicado: 11 de diciembre de 2010
El Sol
El Sol es la estrella más importante de nuestra galaxia, su radio es de unos 700000 km , su masa es 300000 más grande que la de la Tierra y su superficie alcanza una temperatura efectiva de unos 5627º C . La fuente de energía que el Sol produce e irradia son las reacciones nucleares que se realizan en su seno. La mayor parte de la energía irradia es transportada en forma de ondaselectromagnéticas (fotones) en una amplia gama de longitudes de longitudes de onda de diferentes. Dichas ondas se desplazan en el vacío a una velocidad de 300000 km/s , tardando solamente ocho minutos en recorrer los 150 millones de kilómetros que hay entre el Sol y la Tierra. Cada segundo el Sol irradia en todas las direcciones del espacio una energía igual a 4 x 1026 julios ygenera una potencia de 4 x 1023kilovatios.
Radiación Solar
Los fotones emitidos por el Sol tienen una longitud de onda comprendida entre 0,3 μm y 3 μm y solamente las longitudes de onda comprendidas entre 0,4 y 0,7 μm son susceptible de ser captadas por el ojo humano es la llamada luz visible ; la luz no visible emitida por el Sol tiene una longitud de onda menor que 0,4 μm o mayor que 0,7μm y transporta una energía muy considerable que hay que tener en cuenta en sistemas de producción de energía fotovoltaica.
La intensidad de la radiación del Sol hasta nuestro planeta es de :
I = P / 4 x π x R2
P = energía que irradia el Sol
R = distancia del Sol a la Tierra
I = ( 4 x 1026 ) : (4 x π x 1502 x 1018) = 1,4 x 103 W/m2 = 1,4 kW/m2
Interacción Sol-Tierra
Nuestroplaneta recibe 1,4 kW / m2, con más precisión 1353 w/m2 . Esta valor recibe el nombre de constante solar y se expresa por costumbre en calorías por cm2 y por minuto:
1353w/m2 = 1,94 calorías/(cm2 x min)
La energía total por segundo (potencia total) incidente sobre la superficie terrestre será :
P = I x A = 1353 x 1,27 x 1014 = 1,72 x 1017 vatios
I = Intensidad de la radiación del Sol queincide en el exterior de la atmósfera terrestre.
A = Superficie del globo terráqueo que está bajo la radiación del Sol.
La constante solar sufre ligeras variaciones a lo largo del año debido a que la órbita de la Tierra alrededor del Sol es en forma de elipse y a que el Sol se encuentra en uno de los focos de dicha elipse.
Efecto de la Atmósfera
No toda la radiación solar interceptadapor nuestro planeta llega hasta la superficie. Esto es debido que las capas atmosféricas que rodean la Tierra , suponen un obstáculo a libre la radiación causando varios efectos .
En primer lugar , un 20% aproximadamente de la radiación que llega rebota e la atmósfera y es lanzada de nuevo al espacio exterior. Las nubes son las principales responsables de este fenómeno de reflexión. Otra partees absorbida por las diferentes moléculas que componen la atmósfera. Una pequeña cantidad corresponde a la radiación ultravioleta que es absorbida por el oxígeno y el ozono de las capas altas . Esto es de excepcional importancia para el mantenimiento de la vida puesto que la radiación ultravioleta tiene tanta energía relativa por fotón que es suficiente para romper enlaces químicos indispensablesbiológicamente hablando.
La mayor parte de la absorción molecular tiene lugar en la región infrarroja , siendo fundamentalmente debida a las moléculas de CO2 y al vapor de agua . Las moléculas atmosféricas pueden a su vez emitir, como resultado de esta absorción , sus propias radiaciones, principalmente en la zona del infrarrojo.
Por último, citar que las ondas incidentes pueden sufrirtambién difusiones y dispersiones que se traducen en cambios bruscos en la dirección causados por el choque de los fotones con las moléculas y el polvo atmosférico en suspensión .
Todos estos fenómenos hacen que la radiación solar que llegue a la Tierra sea a nivel del mar 1000W/m2.
Astronomía de Posición Solar
Es una experiencia cotidiana observar al Sol salir por el este, elevarse en el...
El Sol es la estrella más importante de nuestra galaxia, su radio es de unos 700000 km , su masa es 300000 más grande que la de la Tierra y su superficie alcanza una temperatura efectiva de unos 5627º C . La fuente de energía que el Sol produce e irradia son las reacciones nucleares que se realizan en su seno. La mayor parte de la energía irradia es transportada en forma de ondaselectromagnéticas (fotones) en una amplia gama de longitudes de longitudes de onda de diferentes. Dichas ondas se desplazan en el vacío a una velocidad de 300000 km/s , tardando solamente ocho minutos en recorrer los 150 millones de kilómetros que hay entre el Sol y la Tierra. Cada segundo el Sol irradia en todas las direcciones del espacio una energía igual a 4 x 1026 julios ygenera una potencia de 4 x 1023kilovatios.
Radiación Solar
Los fotones emitidos por el Sol tienen una longitud de onda comprendida entre 0,3 μm y 3 μm y solamente las longitudes de onda comprendidas entre 0,4 y 0,7 μm son susceptible de ser captadas por el ojo humano es la llamada luz visible ; la luz no visible emitida por el Sol tiene una longitud de onda menor que 0,4 μm o mayor que 0,7μm y transporta una energía muy considerable que hay que tener en cuenta en sistemas de producción de energía fotovoltaica.
La intensidad de la radiación del Sol hasta nuestro planeta es de :
I = P / 4 x π x R2
P = energía que irradia el Sol
R = distancia del Sol a la Tierra
I = ( 4 x 1026 ) : (4 x π x 1502 x 1018) = 1,4 x 103 W/m2 = 1,4 kW/m2
Interacción Sol-Tierra
Nuestroplaneta recibe 1,4 kW / m2, con más precisión 1353 w/m2 . Esta valor recibe el nombre de constante solar y se expresa por costumbre en calorías por cm2 y por minuto:
1353w/m2 = 1,94 calorías/(cm2 x min)
La energía total por segundo (potencia total) incidente sobre la superficie terrestre será :
P = I x A = 1353 x 1,27 x 1014 = 1,72 x 1017 vatios
I = Intensidad de la radiación del Sol queincide en el exterior de la atmósfera terrestre.
A = Superficie del globo terráqueo que está bajo la radiación del Sol.
La constante solar sufre ligeras variaciones a lo largo del año debido a que la órbita de la Tierra alrededor del Sol es en forma de elipse y a que el Sol se encuentra en uno de los focos de dicha elipse.
Efecto de la Atmósfera
No toda la radiación solar interceptadapor nuestro planeta llega hasta la superficie. Esto es debido que las capas atmosféricas que rodean la Tierra , suponen un obstáculo a libre la radiación causando varios efectos .
En primer lugar , un 20% aproximadamente de la radiación que llega rebota e la atmósfera y es lanzada de nuevo al espacio exterior. Las nubes son las principales responsables de este fenómeno de reflexión. Otra partees absorbida por las diferentes moléculas que componen la atmósfera. Una pequeña cantidad corresponde a la radiación ultravioleta que es absorbida por el oxígeno y el ozono de las capas altas . Esto es de excepcional importancia para el mantenimiento de la vida puesto que la radiación ultravioleta tiene tanta energía relativa por fotón que es suficiente para romper enlaces químicos indispensablesbiológicamente hablando.
La mayor parte de la absorción molecular tiene lugar en la región infrarroja , siendo fundamentalmente debida a las moléculas de CO2 y al vapor de agua . Las moléculas atmosféricas pueden a su vez emitir, como resultado de esta absorción , sus propias radiaciones, principalmente en la zona del infrarrojo.
Por último, citar que las ondas incidentes pueden sufrirtambién difusiones y dispersiones que se traducen en cambios bruscos en la dirección causados por el choque de los fotones con las moléculas y el polvo atmosférico en suspensión .
Todos estos fenómenos hacen que la radiación solar que llegue a la Tierra sea a nivel del mar 1000W/m2.
Astronomía de Posición Solar
Es una experiencia cotidiana observar al Sol salir por el este, elevarse en el...
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