lunes, 21 de mayo de 2007

Introducción

Actualmente nuestra sociedad y cultura en general es dependiente de la energía de los combustibles fósiles, sobre todo del petróleo y de todos sus derivados, sin embargo no sólo es dependiente sino también un importante consumidor de éste.


Tomando en cuenta que el petróleo es un recurso no renovable y en eventual escasés debemos considerar la obtención de energía por una alternativa diferente.


















En la tabla se muestra el consumo diario de petróleo en méxico.

En nuestro caso nosotros creemos de gran utilidad y disponibilidad la utilización de la energía solar como alternativa energética ya que es un tipo de energía inagotable, o al menos durabilidad mayor o igual a la vida de la raza humana gracias a su importancia para la vida.
además podemos considerar que en nuestra ciudad (Hermosillo, Sonora) se encuentra una particular disponibilidad de los rayos solares durante la mayor parte del año, siendo quizá una buena alternativa localmente hablando.

Fuentes:
Condición actual del petróleo en el mundo.
Consumo de petróleo en México.


Conferencia con el Dr, Andrew Weaver.
Fuentes alternativas de energía.

ENERGÍA SOLAR

domingo, 20 de mayo de 2007

Energía solar

La energía solar es aquella que proviene del aprovechamiento directo de la radiación del sol, y de la cual se obtiene calor y electricidad. El calor se obtiene mediante colectores térmicos, y la electricidad a través de paneles fotovoltaicos.

En los sistemas de aprovechamiento térmico el calor recogido en los colectores solares puede destinarse a satisfacer numerosas necesidades, como por ejemplo: obtención de agua caliente para consumo doméstico o industrial, o bien para fines de calefacción, aplicaciones agrícolas, entre otras.

Los paneles fotovoltaicos, que constan de un conjunto de celdas solares, se utilizan para la producción de electricidad, y constituyen una adecuada solución para el abastecimiento eléctrico en las áreas rurales que cuentan con un recurso solar abundante. La electricidad obtenida mediante los sistemas fotovoltaicos puede utilizarse en forma directa, o bien ser almacenada en baterías para utilizarla durante la noche.

Fuente:
Energía solar

Absorción De Energia Solar


Los sistemas de calefacción solar activa incluyen equipos especiales que utilizan la energía del sol para calentar o enfriar estructuras existentes. Los sistemas pasivos implican diseños de estructuras que utilizan la energía solar para enfriar y calentar. Por ejemplo, en esta casa, un espacio solar sirve de colector en invierno cuando las persianas están abiertas y de refrigerador o nevera en verano cuando están cerradas. Muros gruesos de hormigón permiten oscilaciones de temperatura ya que absorben calor en invierno y aíslan en verano. Los depósitos de agua proporcionan una masa térmica para almacenar calor durante el día y liberarlo durante la noche.


La recogida directa de energía solar requiere dispositivos artificiales llamados colectores solares, diseñados para recoger energía, a veces después de concentrar los rayos del Sol. La energía, una vez recogida, se emplea en procesos térmicos o fotoeléctricos, o fotovoltaicos. En los procesos térmicos, la energía solar se utiliza para calentar un gas o un líquido que luego se almacena o se distribuye. En los procesos fotovoltaicos, la energía solar se convierte en energía eléctrica sin ningún dispositivo mecánico intermedio. Los colectores solares pueden ser de dos tipos principales: los de placa plana y los de concentración.


Colectores de placa plana

En los procesos térmicos los colectores de placa plana interceptan la radiación solar en una placa de absorción por la que pasa el llamado fluido portador. Éste, en estado líquido o gaseoso, se calienta al atravesar los canales por transferencia de calor desde la placa de absorción. La energía transferida por el fluido portador, dividida entre la energía solar que incide sobre el colector y expresada en porcentaje, se llama eficiencia instantánea del colector. Los colectores de placa plana tienen, en general, una o más placas cobertoras transparentes para intentar minimizar las pérdidas de calor de la placa de absorción en un esfuerzo para maximizar la eficiencia. Son capaces de calentar fluidos portadores hasta 82 °C y obtener entre el 40 y el 80% de eficiencia.

Los colectores de placa plana se han usado de forma eficaz para calentar agua y para calefacción. Los sistemas típicos para casa-habitación emplean colectores fijos, montados sobre el tejado. En el hemisferio norte se orientan hacia el Sur y en el hemisferio sur hacia el Norte. El ángulo de inclinación óptimo para montar los colectores depende de la latitud. En general, para sistemas que se usan durante todo el año, como los que producen agua caliente, los colectores se inclinan (respecto al plano horizontal) un ángulo igual a los 15° de latitud y se orientan unos 20° latitud S o 20° de latitud N.

Además de los colectores de placa plana, los sistemas típicos de agua caliente y calefacción están constituidos por bombas de circulación, sensores de temperatura, controladores automáticos para activar el bombeo y un dispositivo de almacenamiento. El fluido puede ser tanto el aire como un líquido (agua o agua mezclada con anticongelante), mientras que un lecho de roca o un tanque aislado sirven como medio de almacenamiento de energía.




Las placas colectoras utilizan la energía del Sol para calentar un fluido portador que, a su vez, proporciona calor utilizable en una casa. El fluido portador, agua en este caso, fluye a través de tuberías de cobre en el colector solar, durante el proceso absorbe algo de la energía solar. Después, se mueve hasta un intercambiador de calor donde calienta el agua que se utilizará en la casa. Por último, una bomba lleva de nuevo el fluido hacia el colector solar para repetir el ciclo.



Colectores de concentración


Para aplicaciones como el aire acondicionado y la generación central de energía y de calor para cubrir las grandes necesidades industriales, los colectores de placa plana no suministran, en términos generales, fluidos con temperaturas bastante elevadas como para ser eficaces. Se pueden usar en una primera fase, y después el fluido se trata con medios convencionales de calentamiento. Como alternativa, se pueden utilizar colectores de concentración más complejos y costosos. Son dispositivos que reflejan y concentran la energía solar incidente sobre un zona receptora pequeña. Como resultado de esta concentración, la intensidad de la energía solar se incrementa y las temperaturas del receptor (llamado ‘blanco’) pueden acercarse a varios cientos, o incluso miles, de grados Celsius. Los concentradores deben moverse para seguir al Sol si se quiere que actúen con eficacia; los dispositivos utilizados para ello se llaman heliostatos.


Fuente:
Absorcion de energia solar




Energía solar autónoma.

Transformacion Natural De La Energia Solar

La transformacion natural de energía solar se produce en la atmósfera, los océanos y las plantas de la Tierra. Las interacciones de la energía del Sol, los océanos y la atmósfera, por ejemplo, producen vientos, utilizados durante siglos para hacer girar los molinos. Los sistemas modernos de energía eólica utilizan hélices fuertes, ligeras, resistentes a la intemperie y con diseño aerodinámico que, cuando se unen a generadores, producen electricidad para usos locales y especializados o para alimentar la red eléctrica de una región o comunidad.

Casi el 30% de la energía solar que alcanza el borde exterior de la atmósfera se consume en el ciclo del agua, que produce la lluvia y la energía potencial de las corrientes de montaña y de los ríos. La energía que generan estas aguas en movimiento al pasar por las turbinas modernas se llama energía hidroeléctrica.

Gracias al proceso de fotosíntesis, la energía solar contribuye al crecimiento de la vida vegetal (biomasa) que, junto con la madera y los combustibles fósiles que desde el punto de vista geológico derivan de plantas antiguas, puede ser utilizada como combustible. Otros combustibles como el alcohol y el metano también pueden extraerse de la biomasa.

Asimismo, los océanos representan un tipo natural de recogida de energía solar. Como resultado de su absorción por los océanos y por las corrientes oceánicas, se producen gradientes de temperatura. En algunos lugares, estas variaciones verticales alcanzan 20 °C en distancias de algunos cientos de metros. Cuando hay grandes masas a distintas temperaturas, los principios termodinámicos predicen que se puede crear un ciclo generador de energía que extrae energía de la masa con mayor temperatura y transferir una cantidad a la masa con temperatura menor . La diferencia entre estas energías se manifiesta como energía mecánica (para mover una turbina, por ejemplo), que puede conectarse a un generador, para producir electricidad. Estos sistemas, llamados sistemas de conversión de energía térmica oceánica (CETO), requieren enormes intercambiadores de energía y otros aparatos en el océano para producir potencias del orden de megavatios.

Energía mediante agua calentada por rayos solares

Estas instalaciones están compuestas por paneles que absorben el calor del sol. El proceso es sencillo; el colector, normalmente plano, transforma el calor en energía térmica, mediante el "efecto invernadero". El calor se almacena manteniendo la temperatura alta del agua que se utilizará cuando sea necesaria. Es importante que el tanque de almacenamiento tenga la capacidad suficiente para cubrir las necesidades de uno o dos días, que también dependerán del número de usuarios de la misma. Estos sistemas tienen múltiples aplicaciones: la obtención de agua caliente sanitaria, climatización de piscinas, con lo cual podremos disfrutar de largos baños durante la mayor parte del año, calefacción, refrigeración, ya que para la obtención de frío es necesaria una fuente de calor, aplicaciones en la agricultura, como invernaderos o secaderos, y en la industria, como en plantas de desalinización, ya que no conllevan contaminación.















Fuente:
Energia por calor solar

Obtención de energía eléctrica mediante rayos solares

Este mecanismo puede ser de dos tipos: aislado y conectado a la red. Los aislados están compuestos por generadores fotovoltaicos, que producen la energía a partir de la que reciben del Sol, y acumuladores que la almacenan hasta el momento de su utilización.

Es necesario en ambos sistemas que los rayos incidan perpendicularmente en los paneles. Así, al incidir en la superficie, producen el voltaje que se aprovechará.

Los conectados a la red están compuestos por:

  • Placas solares: al recibir los rayos, actúan como generador.
  • Regulador de carga: evita que se produzca una sobrecarga en los acumuladores.
  • Acumuladores, los proveedores de la energía que consumimos.
  • Inversor, que transforma la electricidad acumulada en corriente alterna, lista para consumirse.
  • Dos contadores: uno de ellos para contabilizar la energía que se aporta a la red y otro para medir nuestro propio consumo.

Fuente:
Electricidad mediante energía solar

SISTEMA FOTOVOLTAICO!... MUuuUuY interesante!


GENERALIDADES

El fenómeno fotovoltaico fue descubierto en 1839 y las primeras celdas solares de selenio fueron desarrolladas en 1880. Sin embargo, no fue sino hasta 1950 que se desarrollaron las celdas de silicio monocristalino que actualmente dominan la industria fotovoltaica.
Aun cuando fueron desarrolladas en el contexto de los programas espaciales, ya para finales de la década de los setentas las celdas fotovoltaicas comenzaban a ser utilizadas en aplicaciones terrestres como energización de pequeñas instalaciones (varios Watts de potencia) en sistemas de telecomunicación, televisión rural, y otras.
En la actualidad las instalaciones con capacidades de uno a diez caladas están siendo lugar común alrededor del mundo para aplicaciones agroindustriales como el bombeo de agua, refrigeración, preservación de productos perecederos, o desalación de agua a. En 1982 se, construyó la primera planta fotovoltaica de potencia, con una capacidad de 1MW, en el estado de California en los Estados Unidos. Esta planta genera suficiente electricidad para satisfacer las necesidades de 300 a 400 casas-habitación en su zona de servicio. Tiempo, después en el mismo estado, se instaló otra planta fotovoltaica de potencia con una capacidad de 6.5 MW, que produce cerca de 14 millones de caladas hora al año, energía eléctrica suficiente para abastecer las necesidades de más de 2,300 casas típicas en el área.

Para 1975 las ventas totales de una de las compañías más grandes del ramo ascendían a 78 kW, con un precio promedio de US $ 45 por Watt; en 1983 las ventas de esa misma compañía fueron ya de 15,500 kW, con precio de US $ 9 por Watt. Actualmente el mercado fotovoltaico ha sobrepasado los 50 MW anuales, y para plantas fotovoltaicas de potencia (compras al mayoreo) se cotizan precios menores de US $5 por Watt.
Las celdas solares fotovoltaicas son dispositivos que convierten la luz solar directamente en electricidad, sin necesidad de equipos mecánicos. Las celdas solares están hechas de delgadas capas de material semiconductor, usualmente silicio, están unidas a contactos de metal para completar el circuito eléctrico, y encapsuladas en vidrio o plástico.

EL SISTEMA FOTOVOLTAICO:
Un sistema fotovoltaico es el conjunto de dispositivos cuya función es transformar la energía solar directamente en energía eléctrica, acondicionando esta última a los requerimientos de una aplicación determinada. Consta principalmente de los siguientes elementos:
1) arreglos de módulos de celdas solares.
2) estructura y cimientos del arreglo.
3) reguladores de voltaje y otros controles, típicamente un controlador de carga de batería, un inversor de corriente cd/ca o un rectificador ca/cd.
4) baterías de almacenamiento eléctrico y recinto para ellas.
5) instrumentos
6) cables e interruptores
7) red eléctrica circundante
8) cercado de seguridad, sin incluir las cargas eléctricas”.


FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA FV:

En un sistema típico, el proceso de funcionamiento es el siguiente: la luz solar incide sobre la superficie del arreglo fotovoltaico, donde es trasformada en energía eléctrica de corriente directa por las celdas solares; esta energía es recogida y conducida hasta un controlador de carga, el cual tiene la función de enviar toda o parte de esta energía hasta el banco de baterías, en donde es almacenada, cuidando que no se excedan los límites de sobrecarga y sobredescarga; en algunos diseños, parte de esta energía es enviada directamente a las cargas. La energía almacenada es utilizada para abastecer las cargas durante la noche o en días de baja insolación, o cuando el arreglo fotovoltaico es incapaz de satisfacer la demanda por sí solo. Si las cargas a alimentar son de corriente directa, esto puede hacerse directamente desde el arreglo fotovoltaico o desde la batería; si, en cambio, las cargas son de corriente alterna, la energía proveniente del arreglo y de las baterías, limitada por el controlador, es enviada a un inversor de corriente, el cual la convierte a corriente alterna.


RESPUESTAS A PREGUNTAS MAS FRECUENTES DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO

1 - ¿Cómo se produce energía eléctrica a partir del Sol?La producción 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, componente principal de la arena) con adición de impurezas de ciertos elementos químicos (boro y fósforo), y son capaces de generar cada una corriente de 2 a 4 Amperios, a un voltaje de 0,46 a 0,48 Voltios, utilizando como fuente 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). 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.

2 - ¿Que es y cómo funciona un sistema fotovoltaico o eólico?
Un sistema fotovoltaico es un dispositivo que, a partir de la radiación solar, produce energía eléctrica en condiciones de ser aprovechada por el hombre. El sistema consta de los siguientes elementos (ver esquema):- Un generador solar, compuesto por un conjunto de paneles fotovoltaicos, que captan la radiación luminosa procedente del sol y la transforman en corriente continua a baja tensión (12 ó 24 V). - Un acumulador, que almacena la energía producida por el generador y permite disponer de corriente eléctrica fuera de las horas de luz o días nublados. - Un regulador de carga, cuya misión es evitar sobrecargas o descargas excesivas al acumulador, que le produciría daños irreversibles; y asegurar que el sistema trabaje siempre en el punto de máxima eficiencia. - Un inversor (opcional), que transforma la corriente continua de 12 ó 24 V almacenada en el acumulador, en corriente alterna de 230 V.


Una vez almacenada la energía eléctrica en el acumulador hay dos opciones: sacar una línea directamente de éste para la instalación y utilizar lámparas y elementos de consumo de 12 ó 24 Vcc (primer esquema) o bien transformar la corriente continua en alterna de 230 V a través de un inversor (segundo esquema). Si en vez de un panel solar se instala un aerogenerador el sistema se denomina eólico. Si se instalan ambos será un sistema mixto. En este caso cada uno debe llevar su propio regulador.


3 - ¿Que aplicaciones tiene la energía solar fotovoltaica?

Prácticamente cualquier aplicación que necesite electricidad para funcionar se puede alimentar con un sistema fotovoltaico adecuadamente dimensionado. La única limitación es el coste del equipo y, en algunas ocasiones, el tamaño del campo de paneles. No obstante, en lugares remotos alejados de la red de distribución eléctrica, lo más rentable suele ser instalar energía solar fotovoltaica antes que realizar el enganche a la red. Entre las principales aplicaciones se incluyen: electrificación de viviendas, sistemas de bombeo y riego, iluminación de carreteras, repetidores de radio y televisión, depuradoras de aguas residuales, etc.


4 - ¿Es rentable la energía solar fotovoltaica?

La respuesta a esta pregunta depende del lugar del mundo donde nos encontremos. Una gran parte de la humanidad, en los países en desarrollo, no tiene acceso a la electricidad por carecer de una insfraestructura eléctrica básica. En estos países la energía solar fotovoltaica resulta ser la fuente más rentable para obtener electricidad, y en algunos lugares, la única. En los países desarrollados, en los que existe una amplia insfraestructura eléctrica, la cuestión es diferente. En este caso, en términos puramente económicos, los sistemas fotovoltaicos sólo resultan rentables en lugares alejados de la red convencional. No obstante, la cuestión cambiaría bastante si, además de la rentabilidad económica, tuviéramos en cuenta también el coste ambiental de cada fuente de energía.


5 - ¿Que impacto ambiental tiene la energía solar fotovoltaica?

La energía solar fotovoltaica, al igual que otras energías renovables, constituye, frente a los combustibles fósiles, una fuente inagotable, contribuye al autoabastecimiento energético nacional y es menos perjudicial para el medio ambiente, evitando los efectos de su uso directo (contaminación atmosférica, residuos, etc) y los derivados de su generación (excavaciones, minas, canteras,etc).
Los efectos de la energía solar fotovoltaica sobre los principales factores ambientales son los siguientes:

Clima: la generación de energía eléctrica directamente a partir de la luz solar no requiere ningún tipo de combustión, por lo que no se produce polución térmica ni emisiones de CO2 que favorezcan el efecto invernadero.

Geología: Las células fotovoltaicas se fabrican con silicio, elemento obtenido de la arena, muy abundante en la Naturaleza y del que no se requieren cantidades significativas. Por lo tanto, en la fabricación de los paneles fotovoltaicos no se producen alteraciones en las características litológicas, topográficas o estructurales del terreno.

Suelo: al no producirse ni contaminantes, ni vertidos, ni movimientos de tierra, la incidencia sobre las características fisico-químicas del suelo o su erosionabilidad es nula.

Aguas superficiales y subterráneas: No se produce alteración de los acuíferos o de las aguas superficiales ni por consumo, ni por contaminación por residuos o vertidos.
Flora y fauna: la repercusión sobre la vegetación es nula, y, al eliminarse los tendidos eléctricos, se evitan los posibles efectos perjudiciales para las aves.

Paisaje: los paneles solares tienen distintas posibilidades de integración, lo que hace que sean un elemento fácil de integrar y armonizar en diferentes tipos de estructuras, minimizando su impacto visual. Además, al tratarse de sistemas autónomos, no se altera el paisaje con postes y líneas eléctricas.

Ruidos: el sistema fotovoltaico es absolutamente silencioso, lo que representa una clara ventaja frente a los generadores de motor en viviendas aisladas.

Medio social: El suelo necesario para instalar un sistema fotovoltaico de dimensión media, no representa una cantidad significativa como para producir un grave impacto. Además, en gran parte de los casos, se pueden integrar en los tejados de las viviendas.

Por otra parte, la energía solar fotovoltaica representa la mejor solución para aquellos lugares a los que se quiere dotar de energía eléctrica preservando las condiciones del entorno; como es el caso por ejemplo de los Espacios Naturales Protegidos.

6 - ¿Que se entiende por potencia pico de un panel?
Es la potencia de salida, en Watios, que produce un panel fotovoltaico en condiciones de máxima iluminación solar, con una radiación de aproximadamente 1 kW/m2 (la que se produce en un día soleado al mediodía solar).

7 - ¿Pueden funcionar los paneles fotovoltaicos en días nublados?
Los paneles fotovoltaicos generan electricidad incluso en días nublados, aunque su rendimiento disminuye. La producción de electricidad varía linealmente a la luz que incide sobre el panel; un día totalmente nublado equivale aproximadamente a un 10% de la intensidad total del sol, y el rendimiento del panel disminuye proporcionalmente a este valor.

FUENTE:
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA FOTOVOLTAICO

Entrevista con un experto sobre el tema

Datos del entrevistado:

Dr. Marco antonio Valencia Chávez

Licenciatura en químico biólogo clínico en la Universidad del Estado de Sonora
Doctorado en Biología molecular en la Universidad de Arizona

Ventajas y Desventajas....

Ventajas y desventajas del uso de energía solar para calefacción y calentamiento del agua.

Ventajas.

  • El suministro de energía para sistemas activos o pasivos que colectan energía solar para calefacción a baja temperatura en edificios es gratuito y se encuentra disponible de manera natural en días soleados.
  • La producción energética neta útil es de moderada (sistemas activos) a elevada (sistemas pasivos).
  • La tecnología esta bien desarrollada y puede instalarse con rapidez.
  • No hay emisión de dióxido de carbono a la atmósfera y los impactos ambientales por la contaminación de aire y agua son bajos.

Desventajas.

  • Los costos iniciales desalientan a los compradores.
  • La mayor parte de los sistemas solares pasivos necesitan que los propietarios abran y cierren ventanas y celosías para regular el flujo y distribución del calor, pero esto puede hacerse por medio de microprocesadores no muy costosos.
  • Los propietarios de sistemas solares activos y pasivos necesitan de reglamentaciones que impidan que otros construyan estructuras que bloqueen el acceso de un usuario a la insolación o incidencia solar.



  • Ventajas y desventajas de las celdas fotovoltaicas.

    Ventajas

    • Las celdas solares son confiables y silenciosas, no tienen partes móviles y duran 30 años o mas si se las recubre con vidrio o plástico.
    • Pueden ser instaladas rápida y fácilmente, necesitan poco mantenimiento.
    • No producen dióxido de carbono durante su uso y la contaminación de agua y aire durante su operación es baja y la contaminación de aire durante su manufactura también.
    • La producción de energía neta útil es elevada

    Desventajas

    • Los costos actuales de las celdas fotovoltaicas son elevados, aunque se esperan que sean competitivos en unos 7 a 15 años.
    • Podrían haber límites potenciales en su uso debido a una cantidad insuficiente de galio y cadmio
  • La ausencia de un control eficaz de la contaminación podrían permitir la producción de niveles moderados de la contaminación del agua por desechos químicos introducidos en el proceso de manufactura.
  • Entrevista

    M.C Sergio Cantúa Seneaga

    Maestria en polímeros y materiales
    23 años de experiencia
    scantua@guayacan.uson.mx

    ¿Qué son los edificios inteligentes?, ¿Y qué con los calentadores solares?

    Edificios inteligentes

    También son llamados verdes o bioclimáticos a los edificios cuya arquitectura e ingeniería tienen interés ecológico. Es un diseño que hace uso de la iluminación y la ventilación interior natural, y los materiales adecuados para la creación de un microambiente que llene las necesidades de una persona y las exigencias ambientales de hacer un gasto eficiente de energía.

    En los años 50 surgió la tecnología de la climatización artificial lo que hizo de la arquitectura acentuar la importancia del confort, creando estructuras cerradas y represarías de la moda, sin conciencia del consumo exagerado de energía que se estaba haciendo.

    La energía ha estado disponible en cantidades ilimitadas y a precios razonables, sin urgencia alguna que justificara la reducción de su consumo, hasta ahora. El consumo eficiente de la energía ha asumido un papel central en la actividad constructiva y este nuevo enfoque implica una respuesta pragmática a la situación, ajeno ya a los impulsos de las modas del momento.

    Hoy en día coexisten dos inclinaciones extremas respecto a la optimización energética y la preservación ecológica, con la del diseño de las construcciones. Por una parte esta el esnobismo dispuesto a seguir el camino “verde”, por otra parte están las variantes que ignoran las preocupaciones ecológicas y siguen construyendo como si el equilibrio del medio ambiente no estuviera en riesgo.

    El reto en el futuro será la creación de mejores condiciones medioambientales dentro y fuera de las edificaciones, usando una tecnología altamente eficiente. El desarrollo de nuevos componentes, metodologías y procedimientos para la construcción está generando un gran número de nuevos productos para facilitar su labor a los diseñadores interesados en ofrecer opciones ecológicamente aceptables.

    Se están llevando a cabo tres proyectos demostrativos de arquitectura energéticamente eficiente en Argentina; sus autores son John Martin Evans y Silvia de Schiller, Alejandro Labeur, Claudio Delbene y Daniel Kozak, pertenecientes al Centro de Investigación Hábitat y Energía de la Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo, de la Universidad de Buenos Aires. Con esto se pretende mostrar la factibilidad de realizar proyectos de bajo impacto ambiental, eficiencia energética y favorables condiciones de confort logradas por medios naturales, de bajas exigencias de mantenimiento, unido a la flexibilidad y sencillez de operación. Por lo que se aprovecha y optimiza la luz natural y la captación de energía solar e implementa recursos bioclimáticos y estrategias de acondicionamiento natural para lograr refrescamiento en verano y conservación de energía en la época invernal con la incorporación de sistemas de captación de energía Solar.

    Los objetivos principales son:
    1. Demostrar estrategias de diseño bioclimático e integración de sistemas de aprovechamiento de energías renovables en arquitectura.
    2. Utilizar al edificio como ejemplo didáctico para demostrar la importancia del medio-ambiente y ejemplificar la responsabilidad ambiental en la toma de decisiones de diseño.
    3. Promover el uso racional de la energía y las tecnologías apropiadas en la construcción de edificios públicos.
    4. Priorizar el uso de materiales de construcción de bajo impacto ambiental, evitando el uso de materiales energía-intensivos o que atenten contra el medio.
    5. Optimizar el uso y la flexibilidad espacial de modo de minimizar el tamaño de los edificios y los recursos necesarios para su construcción, operación y mantenimiento.

    Para poder llevar a cabo los objetivos anteriores, se plantearon los siguientes puntos:

    1. Pautas y estrategias de diseño bioambiental. A partir del análisis climático del sitio y los requisitos de confort, se derivan pautas de acondicionamiento natural para las diferentes épocas del año que han servido como base para el diseño del edificio:

    Estrategias de invierno: Se optimiza la captación de radiación solar con aberturas y sistemas solares pasivos orientados al N, la conservación de ganancias internas partiendo de una óptima aislación térmica y el aprovechamiento de la iluminación natural aún en días nublados. También se plantea la incorporación de materiales de importante inercia térmica para moderar la variación de temperatura y almacenar calor.

    Estrategias de verano: Se incorpora protección solar con aleros al N, ventilación cruzada para refrescamiento natural en los espacios principales, masa térmica para moderar los picos de temperatura estival, colores claros en interiores a fin de optimizar la distribución de iluminación natural, techos reflectantes para reducir la absorción de radiación solar y aislación térmica óptima en techos y paredes para controlar la transmisión de calor.

    2.Utilización de Sistemas Solares. El proyecto plantea la instalación de sistemas no convencionales como elementos demostrativos del uso de energías renovables, limpias y renovables y la factibilidad de instrumentación de recursos para reducir la dependencia en las instalaciones convencionales y uso de energías no renovables.

    Sistemas solares pasivos: Ganancia directa a través de aberturas vidriadas en la fachada N del edificio, con protección en verano para evitar problemas de sobre-calentamiento, e incorporación de muros acumuladores con pared interior de hormigón y doble vidrio exterior, protegido en verano por aleros.

    Colectores solares planos: Los colectores se destinan al calentamiento de agua en duchas y lavatorios; este sistema consta de dos colectores solares de 5 m2, inclinados a 45º, y orientados al N.

    Módulos fotovoltaicos: El sector administrativo y el pórtico de acceso incorporan paneles fotovoltaicos con el fin de demostrar la conversión de energía solar en energía eléctrica y utilizar la energía generada en el edificio. Para evitar el sobre-dimensionamiento de la superficie de los módulos, se propone un sistema conectado a la red eléctrica convencional urbana.


    Figura 1. Vista del SO, la fachada oeste, con limitadas aberturas y la fachada sur incorpora elementos de protección del viento frío. Fuente
    http://www.anes.org/publicaciones/revista/Solar50.pdf
    ¿Por qué en México los calentadores solares no son tan comunes como deberían?

    1. Desconocimiento de la tecnología. Quizá la razón más importante para que no sea tan generalizado el uso de calentadores solares en los hogares, es que la mayoría de la gente desconoce la existencia de esta tecnología. Esto tiene que ver con el hecho de que la industria solar en México no tiene todavía la capacidad económica para, por ejemplo, tener un inventario puesto en exhibición en tiendas donde el público en general los vea, lo cual es un reflejo del nivel casi artesanal de la mayoría de las empresas. Existen, sin embargo, esfuerzos de varios de estos fabricantes que, trabajando hacia el futuro, han hecho donaciones de equipos a instituciones de educación superior para alumnos de carreras técnicas. Igualmente, en un esfuerzo conjunto pero modesto, fabricantes afiliados a la Asociación Nacional de Energía Solar (ANES) y la Comisión Nacional para el Ahorro de Energía (CONAE) han mostrado en ferias hechas para ese propósito los equipos a comunidades en el centro del país. Hay, por supuesto, zonas del país donde ya existe un conocimiento de estos equipos. Cuernavaca, Guadalajara, Morelia y Puebla son ciudades donde existen cientos de equipos instalados y donde los fabricantes han gastado en poner anuncios espectaculares y en tiendas distribuidoras de equipos para alberca. En estas zonas, sin embargo, están la mayoría de quienes han tenido malas experiencias con este tipo de equipos y quienes se convierten en los peores enemigos de las buenas empresas y de la industria solar en general.

    2. Costo inicial. La segunda razón, es que la mayor parte del costo se tiene que pagar antes de tener el primer litro de agua caliente, por lo que el mercado, dada la limitada capacidad financiera de las empresas de este sector, está limitado a los usuarios capaces de cubrir ese costo inicial. De acuerdo con posiciones expresadas públicamente por diversos fabricantes, la solución se ubica en el apoyo del Estado, a través de la aplicación de
    recursos para financiamiento con intereses debajo de los del mercado e incentivos económicos que hagan de los colectores solares una opción económicamente atractiva a los usuarios de agua caliente.

    3. El problema de la calidad de los equipos, de su instalación y de su servicio. Como se refirió arriba, la mayor parte del costo del calentador solar se paga a la instalación. Esto, además de ser un impedimento para que el mercado sea mayor, puede convertirse (como lo ha sido, al parecer, en muchas ocasiones) en el abandono del usuario por parte de una empresa que quizá no viva más allá de lo que dure el calentador solar. Diversas referencias anecdóticas recogidas por el autor apuntan a una industria que apenas madura de talleres de manufactura a empresas que comercializan equipos y a empresas que dan un servicio integral. En este sentido es típico, para quienes han tenido algún problema con sus sistemas de calentamiento solar, que, teniendo un buen equipo (el calentador) tiene una mala instalación (ya sea por diseño o por baja calidad en la mano de obra y/o en la supervisión). Es “clásico” el caso de equipos bien construidos, con conexiones de calidad y bien hechas que no están orientados de manera adecuada para aprovechar la energía solar. Otro “clásico” es el de una buena instalación que no integra elementos que prevengan los efectos de una ocasional helada (que, con las crecientes incertidumbres del clima planetario, pueden ocurrir en cualquier lugar) y que puede reventar al calentador solar en su parte más sensible y costosa: los colectores. Es también común denominador el hecho de que los problemas con las instalaciones aparecen en el primer año de su operación, aunque no hay registros sobre qué tan comunes son y, quizá más importantes, cuántos se resuelven y cómo. Es aquí donde hay que preguntarnos (y preguntar, a la industria): ¿cómo vamos a conseguir recursos para financiamiento si la industria no puede garantizar la calidad de sus productos e instalaciones? La respuesta ha sido, desde hace más de tres años, que deben existir normas para equipos e instalaciones, las cuales, no necesariamente tienen que ser de obligación general, pero sí de obligación a las empresas que quieran participar en programas de fomento con apoyo de recursos públicos.

    Ventajas

    El suministro de energía para sistemas que colectan energía solar para calefacción de agua es gratuito y se encuentra disponible de manera natural.
    La tecnología está bien desarrollada y puede instalarse con rapidez.
    No hay emisión de dióxido de carbono a la atmósfera y los impactos ambientales por la contaminación de aire y agua son muy bajos.

    Desventajas

    Los altos costos iniciales desalientan a los compradores, lo mismo que los costos bajos del gas.
    Los propietarios de sistemas solares necesitan de reglamentaciones que impidan que otros construyan estructuras que bloqueen el acceso de un usuario a la insolación.
    Los sistemas solares pueden requerir de un calentador convencional de respaldo para dar servicio continuo aun en días muy nublados.

    Trabajando por una solución

    Un intento relativamente reciente del Gobierno Federal para hacer avanzar a la industria en el mercado residencial, arrancó la CONAE en 2002 con la participación de los seis principales fabricantes nacionales. Este programa piloto de venta de colectores solares para el sector doméstico, llevado a cabo de manera modesta pero con una fuerte carga de innovación, se planteó después de un largo proceso de discusión interna en la CONAE de la forma detener un programa a gran escala. No existiendo todavía normas para equipos y sistemas pero con lanecesidad de poder garantizar un nivel mínimo de calidad, la CONAE estableció, en primer lugar reglas de entrada al programa para las empresas, en particular una presencia nacional comprobada y una lista amplia de usuarios que pudieran ser consultados para referencia del trabajo de las empresas. En segundo lugar, y como medio de promoción y ventas, la CONAE estableció una sección particular en su sitio en Internet que, además de informar sobre la tecnología y las reglas del programa, permitiese a los interesados solicitar, al mismo tiempo y todos recibiendo la misma información, un presupuesto para la compra de un equipo. En tercer lugar —dentro de un contexto de reducciones presupuestales en la CONAE— una modesta campaña de promoción que incluyó la impresión de trípticos, el posicionamiento privilegiado en la página principal del sitio de la CONAE de una liga a la información sobre el programa y una serie de ferias —apoyadas por autoridades locales— en varios colonias del D.F; Estado de México, Morelos
    y Puebla. Este programa —que aún existe pero sobre el cual no hay información oficial pública todavía— ha tenido suficiente éxito para que las empresas participantes hayan solicitado a CONAE, cuando se puso sobre la mesa la posibilidad de terminarlo por la falta aparente de resultados y de entusiasmo por las empresas participantes, el mantenerlo
    indefinidamente.

    La industria del calentamiento solar de agua tiene en México una gran experiencia y un gran futuro. Lo que es urgente, más que financiamiento, son las través de la CONAE, debe seguir apoyando a la industria para lograr este primer objetivo ya urgente. A su vez, es más que indispensable una evolución de los empresarios solares más allá de las mejoras tecnológicas en equipos o sistemas, sino a formas novedosas de llegar a los posibles clientes, convencerlos de los claros beneficios de sus productos y servicios y mantenerlos satisfechos por los quince años que, cuando menos, debe durar un sistema de calentamiento solar de mediana calidad. Finalmente, cuando se hayan hecho estas tareas, el Estado, a través de la Secretaría de Energía o la del Medio Ambiente, deberá instrumentar un programa que facilite la compra de estos equipos que permiten cuidar recursos no renovables, el medio ambiente y la economía.

    Conjunto habitacional Orizaba - Colonia Roma. Nº de paneles instalados: 39 CR-120 agua de servicio m2 instalados: 109.2. Fuente http://www.anes.org/publicaciones/revista/Solar57.pdf

    Asociaciones de Energía Solar en México

    ANES
    Asociación Nacional de Energía Solar



    El papel de la ANES como organización no gubernamental en el

    fomento de las energías renovables


    Las fuentes renovables de energía son las únicas fuentes energéticas conocidas que pueden asegurar un futuro sostenible. Con ellas es técnica y económicamente factible satisfacer todas nuestras necesidades energéticas presentes y futuras por varias generaciones sin deteriorar el ambiente. Además, su empleo masivo sería el detonante para un desarrollo industrial, científico y tecnológico, se generarían miles de empleos permanentes bien remunerados y se lograría un arraigo de la gente del campo en sus tierras, entre un sin número de beneficios más. Sin embargo pocos son los centenares de mexicanos que están plenamente conscientes y han estudiado con profundidad la insustentabilidad e inconvenientes del actual sistema energético, por lo que recientemente ha comenzado a haber un convencimiento generalizado entre la población y sus gobernantes, de la imperiosa necesidad de transitar hacia un sistema energético basado en las fuentes renovables de energía.

    México es un país muy privilegiado en cuanto a sus recursos energéticos renovables, sin embargo, más del 90% de su energía primaria proviene de combustibles fósiles y se sigue apostando al gas natural para alimentar las futuras termoeléctricas de con las que se pretende satisfacer la creciente demanda de electricidad. Esto se ha justificado con las grandes ventajas, tanto ambientales como económicas, del gas natural contra el combustóleo y otros derivados pesados del petróleo, pero, se tiene el inconveniente de la alta volatilidad de su precio, de la carencia de reservas mexicanas probadas que garanticen su suministro, y de que el principal constituyente del gas natural es el metano, que tiene una contribución al efecto de invernadero decenas de veces mayor que el dióxido de carbono. Por eso es urgente buscar otras opciones que nos permitan seguir aumentando la oferta energética eliminando los puntos vulnerables del sistema energético nacional. Esto es perfectamente posible si se recurre a inversiones sostenidas para incrementar la generación de electricidad mediante sistemas que aprovechen las de fuentes renovables de energía, que ya han probado ser rentables, confiables y maduras. La situación ideal en cualquier país del mundo para lograr el tránsito del actual sistema incompatible con la preservación del ambiente a otro sustentable, sería que tanto el público en general como sus gobernantes estuviesen plenamente conscientes e informados del gravísimo problema ambiental, social y económico que enfrentamos con los esquemas actuales, y tomasen todos las más efectivas acciones a su alcance para revertir el deterioro y mejorar la calidad de vida de todos los habitantes del planeta. Muchas de estas acciones se están proponiendo con insistencia en la presente Conferencia Internacional sobre Energías Renovables, que incluyen una importante transferencia, desde los países desarrollados a los en vías de desarrollo, de tecnología y recursos económicos para el financiamiento de los grandes sistemas.

    En los próximos cinco meses la ANES celebrará cuatro congresos internacionales, entre ellos su XXVIII Congreso Anual de Energía Solar. La ANES sistemáticamente ha tratado de tender puentes entre la sociedad civil y los tres niveles de gobierno, en lugar de confrontarse con éstos. Hace ocho años formó con la Comisión Nacional para el Ahorro de la Energía (entidad gubernamental ahora desconcentrada de la Secretaría de Energía) el Consejo Consultivo para el Fomento de las Energías Renovables (COFER), cuyo nombre revela su finalidad. Además, conjuntamente con el Fideicomiso de Riesgo Compartido (de la SAGARPA) ha establecido un convenio de colaboración para la capacitación de centenares de técnicos en sistemas fotovoltaicos para el bombeo, además de la realización de un Congreso Mundial cuyo tema es el aprovechamiento de las fuentes renovables de energía para el mejoramiento de las microcuencas y la preservación del ambiente. A este congreso han sido invitados tres Secretarios de Estado y está prevista su inauguración por el Sr. Presidente de la República. La ANES tiene miembros en las 32 entidades federativas del país, y se busca que cada uno de ellos sea un decidido promotor de las energías renovables. Como ejemplo de ONG, la ANES intenta alcanzar sus metas planteando estrategias, desarrollando y promoviendo la investigación científica y técnica sobre las fuentes renovables de energía, e incidiendo en la socialización del conocimiento de éstas. Asimismo, promueve la promulgación de una legislación para su adecuado aprovechamiento en beneficio de población. Todo lo anterior se ha logrado sin comprometer la autonomía e independencia de la asociación como organización no gubernamental.

    Eduardo A. Rincón Mejía


    Fuente: revista no. 51 de la ANES
    http://www.anes.org/publicaciones/revista/Solar51.pdf

    AMPER
    Asociación Mexicana de Proveedores de Energías Renovables, A.C.


    Fue fundada en el año 2003. Sus socios son empresas proveedoras e instaladoras de equipos de Energías Renovables. Principalmente son empresas cuyo giro central son los sistemas fotovoltaicos, sistemas fototérmicos y pequeños generadores eólicos.

    Actualmente la AMPER, con el apoyo del Banco Mundial y el Firco (Fideicomiso de Riesgo Compartido), ha iniciado un proceso de certificación de Proveedores en Sistemas Fotovoltaicos para el Desarrollo Rural. Esta certificación será realizada por la ANCE (Asociación de Normalización y Certificación), y permitirá crear un padrón de empresas confiables que será difundido entre las dependencias gubernamentales y ONG que usan y promueven las Energías Renovables en México.

    El 8 de Septiembre del 2005 se realizó la firma del convenio entre la AMPER y el FIRCO para llevar a cabo el proceso de certificación, que finalizó el 31 de marzo de 2006. Los socios de la AMPER, con el objeto de difundir las Energías Renovables en México, tienen el compromiso de dar como mínimo dos conferencias al año sobre Energías Renovables en Preparatorias y Universidades.

    Objetivos principales de la asociación:

    1. Mejorar la calidad de las instalaciones de equipos que suministran Energías Renovables y el servicio postventa a las mismas.

    2. Promover y difundir las Energías Renovables en México.

    3. Representar a sus asociados ante las diferentes instituciones del sector público y privado.

    4. Participar, dentro de su competencia, en la creación e implementación de normas técnicas y de calidad que regulen la instalación y el uso de equipos que generan Energías Renovables.

    5. Promover cursos conferencias, seminarios, publicaciones, etc., relacionados con las Energías Renovables.

    Tecnología Solar


    La excelente insolación con que contamos en la República Mexicana (alrededor de 5 Kw por día), convierte al bombeo fotovoltaico es una excelente alternativa para suministrar agua, ya sea para consumo humano, para abrevar ganado, uso piscícola o para riego de pequeñas superficies (preferentemente riego por goteo y máximo una hectárea) en las zonas alejadas de la red eléctrica.

    Básicamente el sistema consta de:

    a) Arreglo fotovoltaico. Constituido por los módulos fotovoltaicos y la estructura soporte de éstos. Los módulos fotovoltaicos más usados son los de silicio monocristalino y policristalino. Últimamente también se están usando los módulos de película delgada (principalmente de silicio amorfo y de teluro de cadmio). Generalmente el arreglo es fijo, aunque en ocasiones se instalan sistemas de seguimiento ó rastreadores: los que siguen el sol de Este a Oeste (un eje), o los que además de lo anterior siguen la elevación del sol (2 ejes).

    b) Motobomba eléctrica. Generalmente las bombas empleadas son bombas sumergibles, aunque en ocasiones también se usan bombas superficiales. Las más comunes son las bombas centrífugas y las de desplazamiento positivo (de diafragma, pistón y cavidad progresiva). Los motores pueden ser de corriente directa o de corriente alterna (monofásicos y trifásicos).

    c) Seguidor de máxima potencia. Es un dispositivo electrónico que acopla la impedancia de la motobomba al punto de máxima potencia del arreglo fotovoltaico, para que de esta forma, el rendimiento global del sistema sea máximo. El dispositivo es particularmente importante en condiciones de menor insolación (mañanas,tardes y nublados no excesivos).
    d) Inversor. Se usa para sistemas con bombas cuyo motor es de corriente alterna. Transforma la corriente directa en corriente alterna. El inversor incluye además el seguidor de máxima potencia.

    e) Accesorios. Cables, sistemas de tierra, tubería de conducción de agua, soportes de bomba, medidores de flujo, sensores de nivel, gabinetes, interruptores, tortillería, etcétera. Los sistemas de bombeo fotovoltaico son totalmente automáticos, y requieren de muy poca supervisión. Su producción de agua no es constante, ya que depende de la insolación presente; por esta razón se mide en m3 de agua por día. Pueden subir el agua a grandes alturas (cientos de metros). Prácticamente no hay límites técnicos para estos equipos; sin embargo, su aplicación está limitada desde el punto de vista económico. Al ser costosos, hay una regla para, en principio, ver su viabilidad económica : es la «Regla de los Metros Cuartos (m4 )». Esta regla nos dice que el producto del agua bombeada por día (m3), por la carga dinámica total del sistema (m), no debería pasar de 1,500 ( m4 ) para que el sistema sea económicamente viable.

    Fuente: revista no.57 de ANES http://www.anes.org/publicaciones/revista/Solar57.pdf