Tesis

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CAPÍTULO 2
MARCO TEÓRICO
ENERGÍA SOLAR Y SU IMPLEMENTACIÓN

2.1 ENERGÍA SOLAR

La crisis de energía que han sufrido los países industrializados en las últimas décadas a suscitado un nuevo interés en la energía solar, logrando un gran avance en tecnologías que hagan más masivo el aprovechamiento de este recurso.
La energía que recibe la Tierra del Sol en una hora equivale al consumoanual, después de este comentario A nivel mundial se está tomando conciencia que “el potencial de la energía solar es enorme”, y se estima que para el año 2050 entre el 20% y el 25% de la electricidad del mundo podría tener origen solar.
En la actualidad existen diversas tecnologías para el aprovechamiento de la energía solar que llega a la superficie de la tierra, la cual puede ser transformadadirectamente en energía eléctrica, aprovechada como calor para generación eléctrica indirecta, o utilizada para calentar agua para múltiples usos.
En esta tesis ponemos énfasis en la energía solar fotovoltaica que se obtiene mediante la utilización de celdas de semiconductores, generalmente placas de silicio, que producen un impulso eléctrico al ser estimulados por la radiación solar. Si bien estatecnología tiene la ventaja de transformar directamente la energía del sol en energía eléctrica, su eficiencia es baja y los costos de fabricación son mayores a otras formas tradicionales de generación eléctrica. Constituyen una adecuada solución para el abastecimiento eléctrico en las áreas rurales aisladas de la red, que cuentan con un recurso solar abundante. La electricidad obtenida mediante lossistemas fotovoltaicos puede utilizarse en forma directa, o bien ser almacenada en baterías para utilizarla durante la noche.

2.1.1 RADIACIÓN SOLAR

El concepto luz de origen solar está formado por un conjunto de radiaciones electromagnéticas de muy alta frecuencia, que están agrupadas dentro de un cierto rango, llamado espectro luminoso. Las ondas de baja frecuencia del espectro solar“infrarrojo” proporcionan calor, las de alta frecuencia “ultravioleta” hacen posible el proceso de fotosíntesis o el bronceado de la piel. Entre esos dos extremos están las frecuencias que forman la parte visible de la luz solar. La intensidad de la radiación luminosa varía con la frecuencia. La Figura 2.1 muestra, en forma no detallada, la composición del espectro luminoso.

Figura 2.1- Composicióndel Espectro Luminoso

Como se podrá observar en la ilustración anterior, el “color” de la luz solar depende de la composición del espectro de frecuencias. Es así como los fabricantes de focos luminosos, consientes de este fenómeno, tratan de dar a éstos un espectro de radiación luminosa similar al de la luz solar que llega a la Tierra cuando el sol alcanza la posición del zenit (luz blanca). Laintensidad y frecuencias del espectro luminoso generado por el sol sufren alteraciones cuando la luz atraviesa la atmósfera. Lo anterior se debe a la absorción, reflexión y dispersión que toma lugar dentro de ésta. Los gases presentes en la capa atmosférica actúan como filtros para ciertas frecuencias, las que ven disminuidas su intensidad o son absorbidas totalmente.
El proceso fotovoltaicoresponde a un limitado rango de frecuencias dentro del espectro visible, de manera que es importante definir el espectro de radiación de la fuente luminosa que se utiliza para evaluar la celda fotovoltaica. Esto se hace especificando un parámetro denominado Masa de Aire.
2.1.2 MASA DE AIRE

La Masa de aire (M) es el término que define, indirectamente, la distancia entre la altura del solrespecto al horizonte y un observador fijo sobre la Tierra. Cuando el sol ha alcanzado el zenit, la distancia entre el observador y el sol es mínima, ya que los rayos solares caen formando un ángulo de 90° respecto al horizonte. Cuando el sol está más cercano al horizonte, la masa de aire (M) crece, y la distancia que deben atravesar los rayos para alcanzar la posición del observador se incrementa....
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