manual de uso de la energia solar - CEDECAP

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El empleo de la energía gratuita que el sol nos brinda, con propósitos prácticos, es posible a través dediversas tecnologías. Sin embargo el elevado costo de algunos equipos y la falta de información orientadaa las localidades rurales, contribuye negativamente a evitar que las experiencias favorables puedanreproducirse masivamente, con el aporte de la actividad privada.El presente manual toma como referencia, el Atlas de Energía Solar del Perú recientemente elaborado porel SENAMHI por en cargo del Proyecto PER/98/G31, Electrificación rural a base de Energía Fotovoltaicaen el Perú, que permite determinar las zonas donde las tecnologías solares pueden aprovecharse con éxito.El público objetivo de este documento es el poblador rural medianamente instruido, y sus líderescomunales, quienes con su ejemplo pueden promover el empleo de energías renovables en su localidad deresidencia.2.- ANTECEDENTESLa bibliografía publicada sobre fuentes alternas de energía, por lo general ha sidoorientada a Ingenieros, técnicos y profesionales, residentes en las ciudades. Sinembargo, en la mayor parte de las localidades rurales, donde dichas tecnologías tienensu mayor posibilidad de difusión, existe un desconocimiento casi total sobre las mismas.Por ello, la elaboración y difusión de manuales sencillos pero con informaciónrelevante, sobre tecnologías para atender demandas de energía de localidades rurales,fue identificada en la segunda mitad de la década de los 80 por la Red de FuentesAlternas de Energía para el Desarrollo Rural (Red FAE), como una de dos actividadesfundamentales para hacer extensivo el conocimiento acumulado sobre el tema por loscentros nacionales de investigación y desarrollo tecnológico. La otra necesidadidentificada, fue la de instalar centros demostrativos, donde las personas que pudierantener acceso a los manuales, pudieran también verificar las bondades de las tecnologíasrecomendadas, apreciando equipos en operación.La Red FAE, auspiciada por el Fondo de las Naciones Unidas para la Alimentación(FAO), se conformó en el país con la participación de entidades como la UNI, PUCP,ITDG, ITACAB y el MEM, liderados por el ITINTEC, entidad que llegó a Coordinar laRed FAE de los Países Andinos. La desaparición del ITINTEC a fines de los 80, fueuna de las causas que evitaron que esa concertación de esfuerzos llegara a consolidarse.Sin embargo, sus planteamientos sirvieron de acicate para que algunas propuestas seconcretaran ejemplarmente. Tal es el caso de la instalación de algunos centrosdemostrativos y la publicación de algunos planos y manuales de autoconstrucción.3.- TECNOLOGIAS SOLARESLa recepción directa de la energía solar requiere de dispositivos artificiales llamados colectores solaresque son diseñados para recoger energía, después de concentrar los rayos del Sol. La energía, una vezrecogida, se emplea en procesos térmicos o fotovoltaicos. En los procesos térmicos, la energía solar seutiliza para calentar un gas o un líquido que luego se almacena o se distribuye. En los procesosfotovoltaicos, la energía solar se convierte en energía eléctrica sin ningún dispositivo mecánicointermedio (1).Siendo necesario determinar la eficiencia de diferentes diseños o quizás de diferentes métodos defabricación, esto también requiere de datos de radiación con fines de experimentación. El resultado es unvalor para la energía de salida desde el equipo como una fracción de la energía de la radiación incidente,que usualmente es expresado como porcentaje de eficiencia de conversión. Comparando las eficiencias deconversión estimadas desde el diseño con los valores medidos, se puede identificar cualquier defecto en eldiseño o fabricación. Por consiguiente, la experimentación es una valiosa ayuda para mejorar el diseño(Wardle, D.I., 1988).
3.1 TérmicosLos colectores pueden ser dos tipos: de placa plana y de concentración (1).3.1.1 Colectores de placa planaEl colector intercepta la radiación solar en una placa de absorción por la que pasa el llamado fluidoportador (estado líquido o gaseoso), que se calienta al atravesar los canales por transferencia de calordesde la placa de absorción. La energía transferida por el fluido portador, dividida entre la energía solarque incide sobre el colector y expresada en porcentaje, se llama eficiencia instantánea del colector.Son capaces de calentar fluidos portadores hasta 82 ºC y obtener entre 40 y el 80% de eficiencia. Se hanusado de forma eficaz para calentar agua y para calefacción (1).3.1.2 Colectores de concentraciónEstos colectores son usados para aplicaciones de aire acondicionado y para la generación central deenergía y de calor para cubrir las grandes necesidades industriales. Los colectores de placa plana nopueden ser usados porque para estos fines se requiere de temperaturas de fluido más elevadas. Por ello seusan los colectores de concentración, dispositivos más complejos y costosos, que reflejan y concentran laenergía solar incidente sobre una zona receptora pequeña que permite que la intensidad de la energía solarse incremente y las temperaturas del receptor (llamado 'blanco') pueden acercarse a varios cientos, oincluso miles, de grados Celsius. (1)3.2 FotovoltaicosLa energía fotovoltaica resulta de la conversión de la radiación solar en electricidad (1). Estos lo hacenpor medio de unos dispositivos llamados celdas fotovoltaicas que son capaces de generar cada unacorriente de 2 a 4 amperios, a un voltaje de 0,46 a 0,48 Voltios, utilizando como fuente la energíaluminosa (9). La celda es el dispositivo fotovoltaico más básico y se fabrica a partir de silicio (Si) de altapureza y son impregnadas con materiales especiales como fósforo (P) y boro (B) que las hace activascuando se exponen a la luz solar.El conjunto de celdas (entre 30 y 36) interconectadas eléctricamente, que en total proporcionan 15 voltiosnecesarios para cargar una batería de 12 voltios (16) se llama módulo fotovoltaico o panel solar. Losmódulos fotovoltaicos son de diferentes tamaños o potencia nominal. Existen de 10 a 300 W, aunque losmás usados son de los una potencia nominal de 50 W (3).Los diferentes usos de la energía solar en una casa típica de ciudad se muestra en la figura siguiente:
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