La energía solar fotovoltaica y sus aplicaciones

Resumen

La presente monografía trata acerca de la energía solar fotovoltaica y su importancia para el progreso material, el desarrollo sostenible y como instrumento para cambiar el futuro de nuestro planeta puesto que su uso posibilita la creación de nuevas alternativas de vida, que apuestan por un mayor respeto al medio ambiente y que se orientan hacia la autosuficiencia. La monografía presenta algunos datos de la energía solar fotovoltaica de la Ciudad de Tacna a manera de ejemplo con el fin de mostrar la cuantificación de este recurso en el Distrito de Tacna.

Fundamento teórico

Sol, la estrella que, por el efecto gravitacional de su masa, domina el sistema planetario que incluye a la Tierra. Es una esfera de materia gaseosa intensamente caliente con un radio Rs=7×108m=1.4 millones de kilómetros, una masa Ms=2×1030kg (330000 veces la masa de la tierra) y su energía radiante continua (la potencia que emite bajo la forma de fotones) que está formada por diversos elementos en estado gaseoso, (principalmente, hidrógeno); la potencia liberada es del orden de Ls=389×1024W. Haciéndolo un gigantesco reactor nuclear, origen de la energía solar y aportador directo o indirecto de toda la energía que mantiene la vida en la Tierra.

Fuente: "Sol." Microsoft® Encarta® 2009

Fig. ?01. Características del Sol.

Composición y Estructura del Sol

En las profundidades del Sol se genera la energía emitida por el Sol, su cantidad total es bastante constante, y no varía más que unas pocas décimas de un 1% en varios días. Como la mayoría de las estrellas, el Sol se compone sobre todo de hidrógeno (71%); también contiene helio (27%) y otros elementos más pesados (2%). Cerca del centro del Sol, la temperatura es de casi 16.000.000 K y la densidad es 150 veces la del agua. Bajo estas condiciones, los núcleos de los átomos de hidrógeno individuales actúan entre sí, experimentando la fusión nuclear. En efecto el Sol es un cuerpo negro. El resultado neto de estos procesos es que cuatro núcleos de hidrógeno se combinan para formar un núcleo de helio, y la energía surge en forma de radiaciones gamma.

La energía producida es transportada a la mayor parte de la superficie solar por radiación. Sin embargo, más cerca de la superficie, en la zona de convección, la energía es transportada por la mezcla turbulenta de gases. La fotosfera es la superficie superior de la zona de convección. Las células turbulentas de la fotosfera le confieren una apariencia irregular y heterogénea. Este modelo, conocido como granulación solar, lo provoca la turbulencia en los niveles más altos de la zona de convección. Cada gránulo mide unos 2.000 km de ancho. Aunque el modelo de granulación siempre está presente, los gránulos individuales solamente duran unos 10 minutos. También se presenta un modelo de convección mucho mayor, provocado por la turbulencia que se extiende en las profundidades de la zona de convección. El Gran Cinturón Transportador es una corriente de fuego (plasma caliente) de circulación masiva que ocurre dentro del Sol. Posee dos ramificaciones (norte y sur) y a cada una de ellas le toma alrededor de 40 años completar un ciclo. El flujo superficial del cinturón erosiona la superficie del Sol, barriendo las acumulaciones o nudos de magnetismo solar y transportándolas hacia los polos, el fondo del cinturón transportador está escondido por ~200.000 kilómetros de cubierta de plasma. El Gran Cinturón Transportador según los estándares humanos, se mueve con una gran lentitud. "Rápido", en este contexto, significa de 10 a 15 metros por segundo (de 20 a 30 millas por hora ó aproximadamente de 32 a 48 kilómetros por hora).

Fuente: Elaboración propia 2010

Fig. ?02. Estructura del interior del Sol.