CONVERSIÓN DE ENERGÍA SOLAR: CONCEPTO DE EFICIENCIA

MEMORIAS DEL XV CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM
23 al 25 DE SEPTIEMBRE, 2009 CD. OBREGÓN, SONORA. MÉXICO
A5_188

CONVERSIÓN DE ENERGÍA SOLAR: CONCEPTO DE EFICIENCIA
J. C. Torchia Núñez
J. G. Cervantes de Gortari
Departamento de Termoenergía, Universidad Nacional Autónoma de México
México, DF, 04510
email: tadeo_isidoro_cruz@yahoo.com
email: jgonzalo@servidor.unam.mx

ABSTRACTThe present paper explores the many different definitions
of efficiency in the field of solar energy. With a
thermodynamic approach, some solar energy conversion
devices and processes are analyzed clarifying the various
and often misleading meanings of the efficiency indicator.
The Second Law of Thermodynamics provides the
quantification of quality of energy processes, that is, a
bettertool for the assessment of performance of devices
and processes. In this paper we present both energy and
exergy efficiencies for each particular solar-driven
technology in order to promote second law analyses and
indicators in solar applications. A final discussion on how
the resource of any solar driven device should be
considered is presented.
1. INTRODUCCIÓN
Desde los tiempos en los queel hombre comenzó a
utilizar herramientas el concepto de eficiencia emergió
intuitivamente como un indicador para expresar qué tan
bien se realizaba un trabajo. Al principio, si una piedra
afilada lograba una tarea de corte en menor tiempo que
una pieza de madera, se convertía en la herramienta
favorita hasta que otra probaba ser mejor.
La eficiencia en este sentido tenía solamente dosvalores
posibles: apropiado o inapropiado. La misma línea de
razonamiento puede aplicarse a los comienzos de la
agricultura. Cuando las diferentes tribus nómadas
aprendieron a producir cosechas, debieron haberse
preguntado cuántas semillas por unidad de área
resultarían en más cosechas.
Cuando la civilización se estableció, se requirieron de
actividades más complejas con el fin de satisfacernecesidades menos básicas. Una vez que el hombre logró
dominar el fuego, la noción de una economía del
combustible debe haber sido imposible de evitar.
El concepto de eficiencia no tendría sentido si los
recursos disponibles para alimentar algún proceso fueran

ISBN 978-607-95309-1-4

infinitos. Un indicador de eficiencia existe debido a la
necesidad de humanos de evaluar elfuncionamiento de
dispositivos y procesos. Es el resultado de la búsqueda del
mejoramiento desde un punto de vista económico
(recursos limitados) para la obtención de comodidades
derivadas de una enorme variedad de actividades.
Los bienes representan utilidad material que los humanos
han guardado, valuado e intercambiado a lo largo de la
historia. Así, no es sorprendente encontrar que las salidas
yentradas de un sistema, cuyas relaciones establecen las
distintas eficiencias, tengan valores económicos para
cuantificar su utilidad. Los indicadores de eficiencia
pueden encontrarse en cualquier rama de las ciencias
naturales y sociales y pueden aplicarse a distintos tipos de
fenómenos incluso en el mismo campo de estudio.
Dentro de las ciencias térmicas, la eficiencia energética es
larelación más utilizada para describir qué tan bien se
realiza un proceso y que tan bueno es el dispositivo que lo
ejecuta. Es notable que no exista un claro acuerdo o reglas
sobre las definiciones de eficiencia entre autores.
Lior y Zhang [1] presentó un estudio completo sobre
criterios de funcionamiento, usando tanto la primera como
segunda ley de la Termodinámica. Kotas [2] propuso
variasexpresiones de eficiencias energéticas para evaluar
procesos térmicos y químicos. Gyftopoulos y Beretta [3]
definió la eficiencia termodinámica como una medida del
grado en el cual los procesos involucrados en llevar a
cabo alguna tarea y en convertir una fuente de energía son
reversibles.
2. EFICIENCIAS DE ENERGÍA Y EXERGÍA
La eficiencia energética se debe a las interacciones de
energía,...