energia solar engelberg
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UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE HUMANIDADES Y EDUCACIÓN
ESCUELA DE GEOGRAFÍA
ASIGNATURA: SEMINARIO DE Inv. Y Eval. De RECURSO.
LA ENERGÍA SOLAR COMO ENERGÍA ALTERNA RENOVABLE EN
VENEZUELA.
Profesor:
Nilko Codallo
Bachilleres:
Borges Alma
González Karla
Caracas, Junio del 2012.
INTRODUCCION
En los años 30 la tecnología de las instalaciones de energía solar para la
producción de agua caliente sanitaria se encuentra totalmente desarrollada. A finales
de los 30 se construyen las primeras casas de energía solar. Una vez terminada la
Segunda Guerra Mundial, se siguen desarrollando las técnicas de aprovechamiento de
la energía solar para la obtención de agua caliente sanitaria, así como el mejor
aprovechamiento de las condiciones medioambientales en beneficio de una mejora en
la calidad de la vivienda. Todas estas líneas de investigación e inversión se debatieron
en 1955 en el Simposio Mundial de la Aplicación de la Energía Solar, celebrado en
Phoenix (Arizona).
Una nueva crisis económica hace resurgir las viejas ideas de la energía solar.
Esta vez es la crisis del petróleo de 1973. A diferencia de las anteriores situaciones, en
esta ocasión las investigaciones sobre el aprovechamiento energético del sol no sufren
un estancamiento, sino todo lo contrario, siguen su curso e incluso en aumento. La
mentalidad energética y medioambiental se encuentra inmersa en una profunda
transformación, al ser en estos momentos cuando empieza a prevaleces el bienestar y
no la producción; se invierte en instalaciones de energías alternativas y se va
abandonando progresivamente la energía utilizada a partir de la Segunda Guerra
Mundial, la energía nuclear. Una nueva amenaza en las economías de occidente, la
invasión de Kuwait, hace resurgir las ideas de la utilización de las energías alternativas
y, sobre todo, el aprovechamiento solar.
En la actualidad las directrices energéticas de los países industrializados se
encuentran en una nueva etapa, fundamentada en el aprovechamiento energético de
nuestros propios recursos naturales, siendo el mayor recurso energético, el más limpio
y el menos contaminante la energía procedente del sol
Estudios realizados en el año 2001 señalan que Venezuela posee un altísimo
potencial aprovechable para el desarrollo de las energías alternativas que podría ser
equivalente a tres veces la producción promedio de energía incidente de 4.71 Kwh. por
día, por metro cuadrado, casi el doble del promedio de Estados Unidos.
Durante el desarrollo de la investigación nos encargaremos de mostrar el
desarrollo que ha tenido la energía solar como fuente de energía alterna renovable en
nuestro país y su alcance.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
El actual modelo económico mundial funciona sobre la base de un constante crecimiento y exige también un incremento continuo del consumo de energía, de hecho, es uno de los indicadores utilizados para medir el desarrollo de un país o región. La mayor parte de la energía que se consume en la actualidad proviene de combustibles fósiles (petróleo, gas natural y sus derivados), dado que son recursos finitos, se hace inminente la búsqueda de fuentes renovables y limpias o al menos, ambientalmente menos perjudiciales, que además sean económicamente competitivas y capaces de suplir la demanda actual.
Las fuentes alternativas de energía que se explotan actualmente no están en capacidad de suplir la demanda actual y mucho menos el consumo que se estima para el futuro basado en los índices de crecimiento poblacional y desarrollos actuales, por esta razón se hace imposible excluir el uso del petróleo y sus derivados de un momento a otro.
En tiempos en los que el precio del petróleo sube a un ritmo arrollador es el tiempo en el que cada día las energías renovables y limpias ocupan un mayor porcentaje de la producción total de energía.
La primera de todas las fuentes alternativas de energía que por lo general nos viene a la mente es la energía solar, que se crea a partir de varios procedimientos diferentes que se encargan de aprovechar la energía que viene del sol.
A partir de los años 2000 Venezuela ha comenzado a ejecutar planes para la generación de electricidad a partir de la energía solar. Dichos planes tienen una amplia área de desarrollo por lo cual nos plantemos la siguiente interrogante, que nos dará a conocer que factibilidad tendrá el desarrollo de la energía que nos compete en la investigación y cuál será su alcance en el tiempo.
FORMULACION DEL PROBLEMA
¿Cómo ha sido el desarrollo de la fuente de energía alterna renovable de tipo solar en Venezuela?
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Realizar un análisis integral de la energía solar como fuente de energía alterna renovable en Venezuela.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1- Estudiar las condiciones fisiográficas y aspectos poblacionales del país, y su relación con la energía alterna renovable.
2- Evaluar la energía solar como fuente de energía alterna renovable en Venezuela.
3- Evaluar las propuestas planteadas de nuevas energías alternas en el país.
CUADRO DE VARIABLES
Con el objeto de reconocer las partes que conforman el objeto de estudio, y a los fines de justificar su análisis, en el cuadro N° 1 se presentan las variables e indicadores a estudiar en función de los objetivos específicos a desarrollar en la investigación
Objetivo específico Dimensión Variable Indicador
Forma de Medición Espacialización
1- Estudiar las condiciones
fisiográficas y aspectos
poblacionales del país, y su relación
con la energía alterna renovable.
Ambiental Medio Físico
ClimaTemperatura (ºc),
precipitación (mm) y vientos (km/h)
Regiones naturalesHidrografía
Cercanía al mar, ríos, lagos y
lagunas
Geomorfología Unidades de relieve (ha.)
Cultural Población Patrón de Ocupación
Número de personas (%)
Regiones político-
administrativas
Económica Recursos Energías renovables
Número de energías
2- Evaluar la energía solar
como fuente de energía alterna renovable en
Venezuela
Social Recurso
Asentamientos que disfrutan del recurso
Localización
Producción Mwh / año
Modernidad Avances tecnológicos
3- Evaluar las energías alternas
en desarrollo en el país
Social Recursos
Energía Propuestas
Modernidad Avances tecnológicos
Evolución Histórica.
Hitos de la historia.
Lo primero que se debe comprender en el estudio de cualquier fenómeno geográfico, es que todo posee una trascendencia histórica y, por lo tanto, un pasado y una tendencia. Se considera que para poder definir cuáles son los espacios que han cambiado en el tiempo, en conjunto con los factores que predominan en el entorno, es fundamental analizar los procesos que han marcado estos cambios o el aprovechamiento que se quiera desempeñar en dicho espacio. Es por esto que describiremos por orden cronológico una serie de sucesos que han marcado el desarrollo de la energía, en este caso, la energía que nos compete, la energía solar.
Los pioneros:
La generación de una fuerza electromotriz por la absorción de cualquier tipo de radiación ionizante en un material semiconductor se denomina efecto fotovoltaico. Para poder entender esta definición en toda su plenitud nos remontaremos a la evolución histórica de una parte de la física, denominada física de materiales.
En 1839, el físico francés Alexander- Edmond Becquerel realizó un experimento que consistía en el estudio de la creación de una tensión eléctrica en función de unos electrodos sumergidos en una disolución débilmente conductora. Realizó este experimento varias veces a fin de buscar las condiciones más favorables para la creación de máxima tensión. Llegó a la conclusión de que si el experimento se realizaba con la acción de la luz era más favorable que si se realizaba son la acción de la luz. Obtenida esta conclusión, varió la fuente luminosa concluyendo que se obtenían los mismos resultados para diferentes tipos de luz. Este experimento fue identificado como efecto voltaico o efecto fotoeléctrico.
En 1905, Einstein aplicó la idea de la cuantificación de la energía a la teoría de Planck sobre la radiación que poseían los osciladores elementales en las paredes interiores de un cuerpo negro. Einstein explicó de la siguiente manera el efecto fotoeléctrico:“La radiación está constituida por cuantos indivisibles de energía que interaccionan con la materia de forma localizada. Estos cuantos de luz, denominados fotones, penetran a través de la superficie del electrodo que hace de blanco. El fotón le comunica su energía al electrón con el que interacciona; parte de la energía del cuanto de luz se transforma en energía cinética del electrón”.
En el siglo XVII nace el primer surtidor de agua accionado por energía solar el cual consistía en un recipiente herméticamente cerrado se introducía agua hasta ocupar una cierta cantidad del volumen total del recipiente. Mediante un lente se concentraba el calor solar en las paredes del recipiente, elevando la temperatura en el interior de éste y dilatando así el aire interior, lo que hacía subir el agua por un conducto abierto en el extremo superior y servía como una fuente decorativa y como fuente de calor. Mas que calefacción era un dispositivo de acondicionamiento de la vivienda, ya que no producía el calor suficiente como para considerarlo un sistema de calefacción.
A mediados de este siglo el físico Atanasio Kircher vuelve a conseguir encender a distancia madera. A finales de siglo, el físico Enhrenfried Walter Von Tschirnhaus logra fundir materiales cerámicos. Ambos experimentos se fundamentan en concentración de los rayos solares mediante espejos y lentes.
En el siglo XVIII, siguiendo las directrices del siglo anterior, George Luis Leclerc Buffon realiza una serie de hornos solares, uno de los cuales consta de 360 espejos que concentran su poderío energético.
Claude Poillet contemporáneo de Buffon, fue el primero interesado en medir la intensidad de la radiación solar, consiguiendo la primera medición de esta magnitud aunque los resultados que obtuvo fueron muy puntuales. Durante este siglo varios químicos utilizaron los conocimientos anteriormente mencionados para realizar experimentos químicos de gran relevancia, como la síntesis del oxígeno que realizó Joseph Piestly, que supuso el primer paso para llegar a la conclusión de que el aire es una mezcla, y no una sustancia simple. Las últimas construcciones de sistemas solares de este siglo fueron iniciadas por el naturalista suizo Saussure, que construyó una cocina solar a la cual bautizó con el nombre de caja caliente.
En la segunda mitad del siglo XIX fue el físico Augustin Mouchot, quien se dedicó a estudiar y a desarrollar los concentradores solares no planos, basándose en la reflexión de la luz en superficies no planas. Su mayor logro fue el concentrador cónico axial, capaz de concentrar los rayos luminosos del sol en una línea focal coincidente con el eje de concentrador. Su ingenio llegó a ser tal que desarrolló varias máquinas que seguían el movimiento solar al cabo del día y servían para calentar agua contenida en tanques que una vez convertida en vapor, se usaba para mover dispositivos tales como la prensa tipográfica que se instaló en los jardines de las Tullerías de París en 1892.
Tenemos que resaltar la figura de Augustin Mouchot, al ser el primer científico que estudió exhaustivamente las posibilidades de la energía solar como fuente calorífica, plasmando sus resultados en su libro el calor solar y sus aplicaciones industriales, publicado en 1879. Este libro supuso el primer documento científico en el cual se reflejan las posibilidades energéticas de la energía solar y su utilización a finales del siglo pasado. Simultáneamente a los estudios de Mouchot se realizaron otros proyectos de embergadura; no podemos olvidar la planta desalinizadora instalada en una mina de nitrato al norte de Chile en 1872, diseñada por el ingeniero Charles Wilsonsobre en una superficie de unos 4750 m2.
William Adams publicó un libro en 1878 en el cual exponía el diseño y la planificación de una bomba hidráulica que instaló en Bombay, lugar donde se encontraba destinado, así como diversas construcciones de cocinas solares.
El científico Samuel Pierpont Langley concentró sus estudios principalmente en la intensidad de la radiación solar, así como en la relación de esta magnitud con el clima y la ubicación. Estos estudios le llevaron a construir un bolómetro, aparato que utilizó para medir la intensidad de la radiación solar y su espectro. En su honor, la unidad de medida de la intensidad de la radiación lleva su nombre, “el Langly”.
Unas décadas después, en 1877, Adams y Day estudiaron contactos de platino en selenio y curiosamente llegaron a las mismas conclusiones que unos años antes Becquerel había obtenido. De esta manera se construyeron los primeros dispositivos capaces de aprovechar la luz, denominados células solares, las cuales estaban basadas en el selenio, aunque tenían un rendimiento muy pequeño, inferior al 1%. Aunque en estas fechas no se conocía el porqué del fenómeno, se conocía como se podían fabricar este tipo de dispositivos.
Años 50 – 80:
En la década de los 50, debido al gran desarrollo de la física cuántica y la física de materiales, se descubrieron ciertas propiedades eléctricas en algunos materiales, por lo que se clasificó a los materiales en función de sus propiedades eléctricas en conductores, semiconductores y aislantes. A partir de ese momento se disponía los conocimientos tecnología suficiente para construir células solares de silicio con un rendimiento del 4%.
La conquista del espacio por el hombre en la década de los 60, fue la razón por la cual la tecnología fotovoltaica se empezó a desarrollar industrialmente. A partir de aquí, y hasta el momento, la búsqueda de nuevos materiales que tengan un mayor rendimiento es el reto de todo científico que se dedique al estudio de las células solares.
Las energías renovables han constituido una parte importante de la energía utilizada por los humanos desde tiempos remotos, especialmente la solar, la eólica y la hidráulica. Es sostenible, ya que se obtiene de fuentes que son inagotables (a diferencia de los combustibles fósiles).
1954: Chaplin, Fuller y Pearson, producen la primera célula fotovoltaica con un rendimiento razonable de 4,5 a 5% con un futuro prometedor para la energía solar.
1973: La universidad de Delaware instala el Solar One, las primeras casas con placas fotovoltaicas.
1974-77: Se fundan las primeras compañías de energía solar, LA NASA coloca
En los años 70 todo se basaba en estas formas de energía; sin embargo, todo
cambió en 1973 una gran crisis asoló el mundo. Uno de sus pilares
fundamentales, el petróleo, se tambaleaba. Simultaneamente, la crítica a las
centrales nucleares iba siendo cada vez mayor, sobre todo a raíz de varios
accidentes producidos en algunas de ellas. las primeras aplicaciones en lugares aislados
1981: Nace el primer avión movido por energía solar fotovoltaica
En la corteza terrestre también se desarrollan energías procedentes de algunos lugares
donde esta solo actúa como un leve manto térmico por el cual pasan diversas energías.
Dichos lugares tienen un calor procedente de la tierra y que se puede aprovechar de
diversas maneras, este tipo de energía se llama Geotérmica.
En el siglo XX empiezan a realizarse programas de investigación con el fin de unir
todos los esfuerzos para el desarrollo de esta nueva disciplina científica. En la primera
década de este siglo los científicos E.H.Mc Henry y E.C. Ketcham desarrollan un
dispositivo utilizando dos fluidos.
Simultaneamente H. E. Willsie y John Boyle Jr. Utilizan colectores planos en cuyo
interior circula agua transportando, de esta manera, el calor a un acumulador para su
posterior utilización. Aparece así el concepto de líquido caloportador.
Años 90y siglo XXI
A finales de los 90 y principios del siglo XXI, se inicia una carrera tecnológica e industrial en torno a la energía solar fotovoltaica, en el cual disputan Alemania y Japón como productores y consumidores.
2004-2007-. La industria solar fotovoltaica ha tenido un crecimiento de 40%, manteniéndose el liderazgo de Alemania 50% del mercado mundial, incorporándose los países Italia, Francia, Corea del Sur y España.
En cuanto al rendimiento energético, la célula actual de silicio llega a 20%, sin embargo dentro de los actuales avances se vienen probando nuevas tecnologías de células fotovoltaicas que podrían alcanzar rendimiento de 40%.
En general, la energía de este tipo es limpia y no contaminante. Muchas formas no emiten gases de efecto invernadero o los residuos tóxicos en el proceso de producción de electricidad.
Marco Legal en el Ámbito de las Energías Renovables.
Ley Orgánica del Ambiente
Principal legislación existente en este ámbito:
El Art.10.11 establece como objetivo de la gestión del ambiente la promoción del uso de tecnologías limpias y la reducción de parámetros de contaminación.
Ley Orgánica del Servicio Eléctrico
• Norma sobre la Regulación y Control del aprovechamiento de los recursos hídricos y de las cuencas hidrográficas.
• Registro Nacional de Energías Renovables
Plan de Desarrollo Económico y Social de la Nación (2007 – 2013).
Línea estratégica VI
Venezuela: Potencia Energética Mundial
VI-2. Objetivos :
VI-2.4.- Propiciar un cambio radical hacia la generación térmica de energía eléctrica adicional con base en el gas y otras fuentes de energía alternativa.
VI-3. Estrategias y Políticas:
VI-3.3.- Propiciar el uso de fuentes de energías alternas, renovables y ambientalmente sostenibles:
a. Incentivar la generación de fuentes alternas de energía.
b. Incrementar la generación de electricidad con energía no convencional y combustibles no hidrocarburos.
c. Aplicar fuentes alternas como complemento a las redes principales y en la electrificación de zonas aisladas.
Situación Geográfica y Características Generales del País: Venezuela y su relación con las energías alternas.
Antes de entrar en el aspecto de cuantificar el recurso energético solar en Venezuela, resulta importante centrarse en la posición geográfica de Venezuela con respecto al ecuador y considerar el tipo de clima predominante en la región. Así como las características meteorológicas importantes que sirvan para valorar la calidad y el tipo de radiación solar incidente en el territorio.
De acuerdo a la red de coordenadas geográficas, el territorio continental de Venezuela está comprendido entre los 0º 38’ 53’’ y los 12º 11’ 46’’ de latitud norte, y entre los 59º 47’30’’ y 71º 15’ de longitud oeste. La posición que ocupa Venezuela en el Hemisferio Norte (entre los paralelos 1º y 12º norte), la sitúa en la zona intertropical, donde se manifiestan la influencia de los vientos alisios al sur oeste correspondiente al hemisferio norte y los alisios del sur oeste provenientes del hemisferio sur.
En Venezuela, los períodos secos y lluviosos están incluidos en la faja latitudinal comprendida entre los 5º y 10º norte. En general, los meses secos comprenden desde Diciembre hasta Abril y los meses lluviosos de Mayo a Noviembre.
La nubosidad que se desarrolla en casi todos los días del año, responde al proceso de convección por hecho de que la atmosfera tropical sobre Venezuela tiene características de inestabilidad condicional.
Estas características meteorológicas llevan a considerar que el recurso solar en Venezuela, por su cercanía al ecuador, es relativamente alto y también se puede concluir, que dado que la época de lluvia comprende la mayor parte del año y la nubosidad de acuerdo a la información medida en las diversas estaciones meteorológicas, registran niveles altos en todo el territorio nacional, el tipo de radiación solar incidente aprovechable en el territorio nacional es rico en componente difusa y menos rico en componente directa lo cual lleva a considerar que en principio serán más eficientes los sistemas que aprovechan este tipo de componentes.
La tierra, todos los días, recibe una cantidad inmensa de energía del sol. Esta energía calienta e irradia la superficie terrestre y es la responsable entre otras cosas de la vida misma, de los flujos de la atmósfera y los mares.
Aprovechar los rayos solares que es uno de los recursos energéticos ilimitados que disponemos, es ápice del estudio del principio fotovoltaico; el cual motivado a la situación espacial, geográfica y atmosférica de nuestro país Venezuela, tenemos garantizado un 85% de la incidencia solar estable durante todo el día desde tempranas horas de la mañana hasta la tarde, a una inclinación promedio de 15º con vista norte - sur; cuando en períodos de verano alcanzamos hasta 8 horas de radiación solar efectiva.
El sol se aprovecha de muchas maneras, no solo con los famosos Paneles Solares, sino también con otros métodos igual de útiles e importantes. Estos métodos no siempre transforman la energía del sol en energía eléctrica, sino que también aprovechan el calor del sol en forma directa.
La energía renovable puede ser especialmente apropiada para los países en desarrollo. En las zonas rurales y remotas, transmisión y distribución de la energía generada a partir de combustibles fósiles puede ser difícil y costoso. Producir energías renovables a nivel local puede ofrecer una alternativa viable.
1. Recursos energéticos
Se denomina recurso energético a todo aquello que almacena o proporciona
energía. Los combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural
almacenan energía. Cuando se queman en centrales de energía, esta energía se
transforma en energía eléctrica.
Los combustibles fósiles se están consumiendo con mucha rapidez. Son
recursos energéticos no renovables. Las formas de energía que no se agotarán se
denominan recursos energéticos renovables. Las nuevas generaciones de
investigadores, como miembros que se sentían de esta sociedad de mentalidad
cambiante, propusieron formas equivalentes de obtener energía, llamadas Energías
Alternativas por ser formas de energía que sustituirían a las energías convencionales.
Existen diversos tipos de energía y diferentes formas de obtener la misma, una de ellas
es la Biomasa o Bio energía, es aquella que de que obtenemos de las formas de vida.
De los medios de los cuales hacemos vida también podemos obtener energía, como lo
es el agua, de la cual poseemos la energía Hidraulica, a la que llamamos Hidrográfica si
procede de las aguas que fluyen por la corteza terrestre y si se obtiene de las aguas de
los mares y océanos, la denominamos Hidroceánica. Si esta energía es producida por
movimiento de dichas aguas, se la conoce por energía Maremotriz; por el contrario, si
la energía es debida a la temperatura que tienen estas aguas se le denomina energía
Termomarina.
Cuadro Nº 1. Ventajas y desventajas de los recursos energéticos renovables.
Ventajas DesventajasPueden hallarse en todo el mundo y son inagotables.
No siempre son confiables
Producen muy poca contaminación y los costos de
funcionamiento son bajos.
Varios de los equipos necesarios son muy
costososUtilizar recursos energéticos renovables significa que el
petróleo puede utilizarse para fabricar plásticos y otros
objetos útiles.
Se puede obtener electricidad a partir de
granjas eólicas únicamente en un día ventoso.
BIOMASA
La biomasa es el conjunto de recursos forestales, plantas terrestres y acuáticas, y de residuos y subproductos agrícolas, ganaderos, urbanos e industriales.
Esta fuente energética puede ser aprovechada mediante su combustión directa a través de su transformación en biogás, bioalcohol, etc.
Cuadro Nº 2. Ventajas y desventajas de la energía de biomasa.
Ventajas Desventajas
Es un recurso renovable inagotable
Los cultivos de biomasa cubren extensas áreas de tierra. Estas podrían utilizarse para crear biocombustible.
No contribuye al calentamiento global
La madera ocupa mucho espacio. Es mas difícil de quemar que los
combustibles fósiles y genera mucho humo y cenizas.
Energía Eólica
Es la energía obtenida del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto de
las corrientes de aire, y que es transmutada en otras formas útiles para las actividades
humanas. La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las
emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de
combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde. Sin embargo, el principal
inconveniente es su intermitencia.
Cuadro Nº 3. Ventajas y desventajas de la energía eólica
Ventajas DesventajasLas turbinas eólicas no
necesitan combustibles para funcionar.
Las turbinas eólicas funcionan únicamente en días ventosos
No generan ninguna contaminación
Deben cerrarse si el viento sopla demasiado fuerte.
Una vez que se construyen las turbinas eólicas, los costos de
funcionamiento son bajos.
No todas las áreas son lo suficientemente ventosas para
las granjas eólicas.
Fuente: Energia Renovable. Nigel Saunders Steven Chapman. 2008
Energía Hidroeléctrica
Es aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de
la corriente del agua, saltos de agua o mareas. Es un tipo de energía verde cuando su impacto
ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla, en caso contrario es considerada
sólo una forma de energía renovable.
Cuadro Nº 3. Ventajas y desventajas de la energía hidroeléctrica.
Ventajas DesventajasNo se dañan con frecuencia y su funcionamiento es económico.
Las represas y los lagos pueden destruir hogares y vida silvestre
No generan ninguna contaminación y no necesitan
combustible para su funcionamiento.
Los costos de construcción son muy elevados.
Las represas y los diques de contención también pueden
utilizarse como puentes.
La electricidad se genera lejos del lugar donde se necesita, por lo que debe transportarse mediante una
red de cableado.Fuente: Energía Renovable. Nigel Saunders Steven Chapman. 2008
Energía Solar.
La energía solar tiene dos aplicaciones principales: por un lado, está la energía térmica que es cuando se aprovechan los rayos solares para producir agua caliente; por otro, está la energía fotovoltaica que consiste en generar electricidad a partir de la radicación solar, para lo cual se necesitan unas celdas conocidas como fotovoltaicas.
Cuadro Nº 2. Ventajas y desventajas de la energía solar como recurso renovable.
Ventajas DesventajasEl uso de esta energía no causa
contaminación.Los días nublados son nublados
limitan el aprovechamiento optimo de la energía.
Los costos de funcionamiento son bajos.
Las células solares no son muy eficaces y los equipos tienen
altos costos.La utilización de la energía solar implica la conservación de los
combustibles fósiles.
Se necesitan baterías costosas para almacenar la electricidad producida durante el día para
poder utilizarla durante la noche
Fuente: Energia Renovable. Nigel Saunders Steven Chapman. 2008
El potencial energético aprovechable del recurso solar es una magnitud dinámica que cambia con el tiempo (avance de la tecnología de conversión), y con el tipo de aplicación en que se utilice.
En principio, las tecnologías de conversión de la radiación solar se pueden clasificar en dos vertientes, la térmica y la fotovoltaica.
Energía fototérmica
La energía solar fototérmica, es entendida como la transformación de la
energía radiante solar en calor o energía térmica. Esta se encarga de calentar el agua
de forma directa alcanzando temperaturas que oscilan entre los 40º y 50º gracias a la
utilización de paneles solares (siempre temperaturas inferiores a los 80ºC). El agua
caliente queda almacenada para su posterior consumo: calentamiento de agua
sanitaria, usos industriales, calefacción de espacio, calentamiento de piscinas,
secaderos, refrigeración, etc.
Por tanto, esta energía utiliza directamente la energía que recibimos del Sol
para calentar un fluido. La diferencia con la energía solar fotovoltaica es que
ésta aprovechado las propiedades físicas de ciertos materiales semiconductores para
generar electricidad a partir de la radiación solar.
El futuro de la energía fototérmica depende exclusivamente de la política
desarrollada en cada país. La tecnología necesaria se encuentra totalmente
desarrollada para ser utilizada, como se puede ver en algunas ciudades del sur de
Estados Unidos, algunas comarcas del sur de Europa, así como algunos países nórdicos
cuyas políticas energéticas y medioambientales así lo exigen.
Esta, es una de las energías alternativas más utilizables por todos y la más
rentable, ya que las instalaciones se rentabilizan en poco tiempo y en consecuencia no
nos tenemos que preocupar nada más que de mantener la instalación, es decir,
realizar una revisión anual.
Este tipo de energía puede disponerse por cualquier tipo de persona que pueda
realizar una pequeña inversión en un sistema de calefacción, agua caliente,
climatización, etc. Estos sistemas pueden ser ubicados en lugares donde llegue la
radiación solar y que no disponga de sombras que dificulten la llegada de la misma. En
Madrid existen numerosas instalaciones fototermicas y aunque el nivel de
contaminación de esta ciudad es elevado normalmente, estas instalaciones funcionan
correctamente. Los suecos votaron en referéndum la no utilización de energía nuclear
para principios del siglo XXI, por lo cual han diseñado un sistema fototermico
comunitario para poder abastecer simultáneamente a todo un municipio, y no
debemos olvidar que la situación geográfica de Suecia no es la más favorable.
En Venezuela la aplicación de la energía solar se ha concentrado en el área
térmica, utilizando el sistema de calentamiento de agua a nivel doméstico con un
rango de temperatura (40-70ºC), con énfasis en zonas urbanas o altamente pobladas y
así mismo en algunas aplicaciones de tipo industrial. Otra aplicación de la radiación
solar vía térmica en Venezuela que ha suscitado gran interés en zonas aisladas costeras
e insulares es la desalinización de agua de mar por destiladores solares para la
producción de agua potable.
Entre las más importantes aplicaciones de la energía solar por conversión térmica se
cuentan las siguientes:
- Un sistema solar de recuperación de calor para el calentamiento de agua en la
Maternidad Concepción Palacios en Caracas. El sistema calienta 50.000 litros
diarios de agua en 60 ºC
- Un calentador solar en la guardería infantil “La Alquitrana” del M.E.M: Produce
500 litros diarios de agua caliente.
- Un desalinizador de agua de mar por destiladores solares en la Isla La Orchila
(Base de la Armada Venezolana), el cual produce 6.000 litros de agua potable
diarios a partir de 3.2000 metros cuadrados de área colectora.
En el campo comercial, los sistemas de calentamiento de agua para uso doméstico
son producidos en forma industrial con tecnología nacional y hay suficiente
experiencia para aplicar dicha tecnología a nivel de obras de grandes dimensiones tales
como hoteles, industrias y otras edificaciones en general.
Energía Fotovoltaica
El aprovechamiento de la energía solar en energía eléctrica se denomina energía fotovoltaica. El aprovechamiento de esta energía comienza al disponer de células solares con el mayor rendimiento posible. Además necesitamos elementos para su transporte y almacenamiento. Trataremos de llegar a comprender en su totalidad este curioso y fascinante mundo.
El aprovechamiento energético del sol en forma de electricidad es cada vez mayor. El único problema que tiene es la inversión inicial a la hora de construir una instalación fotovoltaica a gran escala.
Las centrales fotovoltaicas poseen un tiempo de amortización durante el cual, los beneficios amortizan la inversión realizada. Una vez sufragados todos los gastos, la energía es gratis. En pequeñas instalaciones el desarrollo de este tipo de energía resulta óptimo y a gran escala la idea central es mantener un impacto medio ambiental mínimo.
En 1955 los laboratorios de la Bell Telephone, en EEUU, realizaron la primera prueba al alimentar un repetidor telefónico en Georgia con energía fotovoltaica. Su desarrollo, sin embargo, se debió al éxito en la alimentación de sistemas electrónicos de los satélites artificiales. Esta técnica se probó por primera vez a nivel espacial en el satélite Vanguard I, en 1958; su transmisor de radio estaba alimentado por células de silicio.
Esta energía es utilizada en países ricos, ya que son los que se encuentran más concienciados en la protección del medioambiente y poseen recursos económicos para poder invertir en nuevas tecnologías que les proporciones una mayor independencia energética.
En Venezuela las aplicaciones fotovoltaicas, han dado buenos resultados pese a su alto costo inicial, en zonas aisladas y de difícil acceso. Esto se puede evidenciar por las aplicaciones que se han desarrollado hasta el momento y que se encuentra en funcionamiento. Entre los proyectos más resaltantes figuran:
- Un prototipo para el balizaje aéreo en el Aeropuerto del estado Nueva Esparta, alimentado por celdas fotovoltaicas, a una potencia de 200 vatios-pico.
- Un sistema automático que transmite la información pluviométrica de la cuenca del Caroní, que consta de 23 sensores y un repetidor de micro-ondas accionado por energía solar fotovoltaica, perteneciente a EDELCA.
- Una Aldea Solar en Kakurí (Territorio Federal Amazonas) instalada por CADAFE, en el cual se utilizan beneficios del sol para producir electricidad, utilizada en los equipos del dispensario médico, el equipo de radiocomunicación, bombeo de agua, etc.
En Venezuela, si bien los paneles fotovoltaicos son importados, se han implementado sistemas para protección catódica, en telecomunicaciones sensores meteorológicos, balizaje marítimo y aéreo, y para aplicaciones eléctricas a pequeña escala (a nivel de aldeas), que han tenido gran aceptación al utilizarlas en zonas aisladas.
La forma común de estimar el potencial aprovechable de la energía solar es mediante la utilización de factores promedios de eficiencia, dependiendo de la conversión y su aplicación:
-Térmica mediana temperatura: 40%
-Fotovoltaica: 10%
Otra forma de estimar la energía aprovechable es calcular directamente el beneficio en unidades de superficie por cantidad de agua calentada u horas pico fotovoltaicas, etc.
Otros tipos de Energía Solar son:
Energía solar pasiva : Aprovecha el calor del sol sin necesidad de mecanismos o sistemas mecánicos.
Energía solar termoeléctrica : Para producir electricidad con un ciclo termodinámico convencional a partir de un fluido calentado a alta temperatura (aceite térmico)
Energía solar híbrida : Combina la energía solar con otra energía. Según la energía con la que se combine es una hibridación
Celda Fotovoltaica.
Una celda fotovoltaica es un dispositivo que convierte la energía solar en energía eléctrica, fueron descubiertas por el físico francés Henri Becquerel en el siglo XIX, aplicándose su uso hasta bien entrado el siglo XX.
La energía solar fotovoltaica puede aprovecharse de dos formas diferentes: la primera sirve para aquellos lugares que no cuentan con servicio eléctrico y permite el almacenamiento en baterías para utilizarlo cuando haya demanda; y la segunda serviría para abastecer núcleos mayores que requieren de una central o planta de producción formada por una serie de paneles solares (heliostatos) que reflejen la luz recibida hacia un punto en particular.
En Venezuela también se ha dado inicio desde el año 2001 a la práctica de experiencias de aprovechamiento de la energía solar, siendo el poblado de Los Cedros, en el estado Sucre, uno de los pioneros en esta materia, pues algunas de sus casas se abastecen de la electricidad proveniente de paneles solares, teniendo la capacidad y potencia suficiente para satisfacer las necesidades de la población en materia fotovoltaica.
De igual forma se han instalado unas 60 plantas potabilizadoras de agua que utilizan energía solar, en el marco del programa Sembrando Luz, que también instaló en zonas completamente aisladas otros 768 sistemas fotovoltaicos.
Estos recursos apuntan a que Venezuela es un país con gran potencial para el desarrollo de la energía solar, donde se promedia que si se recibe una insolación solar promedio de cinco horas diarias, se puede incrementar hasta en un 10% la adecuación de nuevas plantas ubicadas a las posiciones del sol con esta novedosa tecnología.
Módulo o Panel fotovoltaico
La intensidad eléctrica suministrada por una célula es proporcional a su superficie; como la superficie de las células es pequeña, tendremos que unirla para poder obtener mayor corriente o tensión. La unión de las células con el soporte estructural adecuado es lo que denominamos modulo o panel fotovoltaico. Normalmente se fabrican de tal forma que podemos obtener una tensión de 6.1224 voltios y una potencia entre 3 y 45 watios. Estos valores son estándar y tendremos que estudiar las características que nos dé el fabricante del panel fotovoltaico.
La forma y estructura de los módulos fotovoltaicos son muy variables y dependen del fabricante. Las células fotovoltaicas se conectan en serie para conseguir la tensión deseada, una vez conseguida esta, se colocan en paralelo para obtener la intensidad eléctrica adecuada a fin de obtener la potencia eléctrica que queremos. Una vez realizada las conexiones, las células y sus conexionados se encuentran protegidos por unas capsulas que suelen ser de siliconas y otros materiales. Para proteger las capsulas de los agentes atmosféricos y una interacción directa, colocamos un cristal denominado cubierta exterior. Para poder proteger las células de la humedad del suelo o superficie donde se encuentre adherido el panel, existe una capa de silicona o telar.
Entes destinados al desarrollo de la energía solar como fuente de energía alterna renovable.
Durante el período 2006-2009 las acciones de FUNDELEC se centraron en la administración y ejecución de proyectos en los campos de la eficiencia energética, fuentes renovables de energía y sistemas de distribución. Para ese entonces, se realizó la Instalación de 806 sistemas fotovoltaicos para la electrificación de objetivos comunitarios, beneficiando a más de 130 habitantes.
En febrero de 2010, La Corporación Eléctrica Nacional (Corpoelec) emitió datos estadísticos sobre el consumo eléctrico promedio de cada venezolano por año. Las cifras demostraron que cada ciudadano que habita el país consume, aproximadamente, 4.126 KV por hora al año. Lo que ubica a Venezuela como el mayor consumidor de energía eléctrica en Latinoamérica. Datos preocupantes, ya que el nivel de agua en el embalse Guri evidencia una disminución considerable, lo que ha generado una crisis en el sector eléctrico, que devino en un plan de racionamiento nacional. Dado este panorama, el Gobierno opta por solicitar la reducción del consumo; muchos empresarios, por adquirir plantas eléctricas. Pero se le ha prestado muy poca atención al aprovechamiento de la energía renovable proveniente del sol: la energía fotovoltaica. En Venezuela existen pocas empresas encargadas de instalar sistemas de energía fotovoltaica. Jorge Valverde, politólogo de profesión, es socio de la compañía Tecnosun, radicada en Maracaibo, estado Zulia. A través de ella apuesta por el desarrollo sustentable y se dedica a emplear y difundir las bondades de la energía renovable. Él explica que “en este país existe un potencial de generación de energía solar equivalente a 4.600.000 barriles de petróleo. Lo que nos habla de una industria muy potente que está adormecida, pero que otros países ya suman más de 30 años aprovechándola. Por ser un territorio tropical, Venezuela tiene un promedio mayor de pico solar con respecto al resto del mundo. Gozamos de la bondad de cuatro horas constantes de sol y, a veces, hasta podría ser más. Entre las diez de la mañana y las tres de la tarde es el periodo en el que el panel es más eficiente”. La empresa Tecnosun mantiene operaciones desde el año 2009.
Algunas empresas de sistemas fotovoltaicos en Venezuela son:
Tecnosun (Maracaibo)
Ecopotencia, c.a (coro, Trujillo, Maracaibo, carora, cabimas, Barquisimeto)
Enersole (los caobos)
Gelosol (Porlamar)
TecnoSoluciones Da Silva R. L
Saecsar (mexico)
Potencial solar en Venezuela.
Debido a los diferentes efectos que ocurren en la atmósfera, la superficie del
planeta recibe una intensidad de radiación que raras veces sobrepasa los 1000 w/m2.
La radiación solar se distribuye sobre la tierra de una manera más uniforme que
los yacimientos de combustibles fósiles; sin embargo, hay lugares donde la
concentración de los rayos solares es mayor. Lógicamente, en una primera
aproximación, se puede decir que aquellos países cercanos a la línea ecuatorial
(paralelo cero), se encuentran favorecidos por este recurso frente a países de otras
latitudes.
En Venezuela, las observaciones meteorológicas se iniciaron en 1951, dotando a la
mayoría de las estaciones con instrumentos de medición, entre otros elementos, de la
radiación solar global. Desde entonces de una manera gradual, diversas instituciones
han participado con las estaciones integrando la “Red Meteorológica Nacional”.
Venezuela cuenta con 52 estaciones que miden la variable Radiación Solar Global, las
cuales están a cargo de las siguientes instituciones:
- Fuerza Aérea Venezolana ………………………………………………… 20 estaciones
- Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables
……………………………………….. 23 estaciones
- Comandancia General de la Marina …………………………………… 3 estaciones
- Electricidad del Caroní (EDELCA) ………………………………………… 5 estaciones
- Fondo Nacional de Investigaciones Agropecuaria……………….. 1 estación
Por otra parte, O.L.A.D.E. (Organización Latinoamericana de Energía), que es el
Organismo Internacional encargado de la promoción, fomento y desarrollo de las
energías nuevas y renovables en el ámbito latinoamericano, ha realizado estudios
precisos del potencial solar de la región indicando, que el territorio venezolano está en
la región de más alto potencial para el aprovechamiento de la energía solar. Esta
evidencia producida por organismos Internacionales da una clara visión sobre la
importancia que tiene para Venezuela el recurso energético solar.
Es notorio que en el planeta, la radiación solar fluctúa a lo largo del año,
siguiendo el ciclo de las estaciones. En este particular, siendo un país de clima
intertropical, no existen diferencias climáticas extremas provocadas por inviernos y
veranos marcados, como puede observarse en la figura X. la cual compara los valores
de radiación solar global a lo largo del año 90 de algunas ciudades de otras latitudes
con los valores medidos en Coro y Caracas. Como se puede notar, por los valores de
estas estaciones en Venezuela, la magnitud de su radiación solar global no fluctúa a lo
largo del año como sucede por ejemplo en la ciudad de Madison (U.S.A). Esta es una
ventaja apreciable a la hora de diseñar los equipos que aprovechan la luz solar como
fuente de energía, ya que no se requiere considerar sobre dimensionamiento de los
mismos para los meses de poca radiación solar.
Es importante mencionar, que la presente imagen fue tomada de la bibliografía
“Distribución territorial del potencial solar en Venezuela” bajo la autoría del Ministerio
de Energía y Minas en los años 90. En la misma se presenta un gráfico. E cual no pudo
elaborarse por la falta de información y datos cuánticos.
Figura Nº 1
La misma tiene como fuentes:
1- Promedios climatológicos de Venezuela (1951 – 1970). Fuerza Aerea Venezolana.
Grupo logístico de meteorología.
2- Conferencia sobre el uso de las energías renovables en países desarrollados. Junio de
1980, Berlin.
3- A.M.M. Sayigh “Solar Energy Engineering”
INVENTARIO Y EVALUACIÓN DEL RECURSO
Región Estado Municipios Comunidades Sistemas Programados
Población beneficiada
1 ZuliaFalcón
65
4121
5327
144854318
2 TáchiraMéridaTrujillo
273
19197
292812
70442716709
3 Yaracuy Carabobo
Lara
555
401314
461724
688430152619
4 Barinas Cojedes
Portuguesa
365
302518
572821
630028283687
5 Aragua GuáricoMiranda
443
192413
252726
508242582014
6 Apure Amazonas
56
3955
8386
50478264
7 Sucre Nueva Esparta
Anzoátegui
457
126
13
151027
2019173
20488 Bolívar 5 55 82 100389 Monagas
Delta Amacuro64
1821
2063
30798491
Datos de radiación media anual en calorías/cm2 de Venezuela (1970-2000)
ESTACIÓN ESTADO CAL/CM2Río NegroSanta BárbaraAtabapo
Amazonas340385553
La CorcovadaMusinacio
Anzoátegui 371385
ElorzaBruzualMantecalHato Uraño
Apure327384377346
Santa Cruz EdafológicaEmbalse de Camatagua
Aragua 418319
La QuintaPeña Larga
Barinas 335329
Anacoco Bolívar 457Puerto Cabello Carabobo 438San Carlos Unellez Cojedes 407Tucupita Delta Amacuro 355Coro Falcón 496GuanapitoPresa TamanacoValle La PascuaBiológica Los LLanos
Guárico417371374415
MoroturoQuíbor
Lara 332378
Aeropuerto Mérida 455Caracas-La MariposaCua
Miranda 337384
Aeropuerto Monagas 391Punta de Piedra Nueva Esparta 445Mesa de Cavacas Portuguesa 367Cariaco Sucre 404El Paradero Táchira 288Aeropuerto Trujillo 369Maiquetía Vargas 464GuarabaoNaranjal
Yaracuy 354383
CarichuanoEl Carbón
343354
ManueloteMaquines-GranjaSanta Bárbara
Zulia 366348344
Fuente: Ministerio del Poder Popular para el ambiente 2000
Los valores obtenidos en el cuadro anterior expresados en cal/cm2, demuestran que los estados que poseen mayor radiación media anual, son Amazonas, Falcón, Vargas y Mérida. La mayor cifra se presenta en el estado Amazonas; esto podría deberse a su mayor cercanía al Ecuador, donde los rayos ultravioleta penetran con mayor facilidad, que hacia el norte del país. Cabe destacar que, aunque exista mayor cantidad de radiación en dichos estados, la energía solar de otras entidades federales puede ser igualmente aprovechable, ya que en el territorio venezolano, se tienen radiaciones mayores a los 300cal/cm2.
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES.
ACTIVIDAD Marzo Abril Mayo Junio Julio
S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2
Desarrollo de Prediagnóstico
Visita a Organismos Competentes
Consultas del Pre-Diagnóstico
Exposición nº 1
Informe de Anteproyecto
Investigación y Análisis
Capítulos Siguientes
Exposición nº 2
Entrega final de informe
Consultas,
Revisión e Investigación
Visita a Organismos Competentes o Bibliotecas y Exposiciones.
Semana Feriada o Libre
Conclusión
Las energías renovables son una firme apuesta política, que las considera una
importante contribución al desarrollo sostenible, con una mayor seguridad y
diversidad del suministro, potenciando una energía de alta calidad y bajo costo, la
mejora de la competitividad industrial y la mejora de la calidad ambiental.
Este tipo de energías ha alcanzado una alta importancia y desarrollo a nivel
mundial, beneficiando a países que han agotado parte de sus recursos o que no
disponen de recursos renovables para su explotación.
La financiación europea se ha dedicado a la ejecución de proyectos de
demostración, de especial importancia para la expansión de este sector. Para
imponerse en el mercado, donde han sido ignoradas durante mucho tiempo, las
energías renovables han de "demostrar lo que valen" en instalaciones piloto con el fin
de convencer a los posibles usuarios. En efecto, es ahí donde puede comprobarse su
capacidad de funcionamiento y su interés económico, en aplicaciones bien focalizadas.
Hay que tener en cuenta que las energías renovables tienen dos tipos de usos:
la producción de electricidad y la producción de calor. Las áreas con producción
principalmente eléctrica son la energía hidráulica, la incineración con aprovechamiento
energético de los residuos sólidos urbanos y la energía solar fotovoltaica. La energía
hidráulica es cuantitativamente la más importante desde el punto de vista de
producción eléctrica. En este caso, a los importantes recursos de que se dispone, se
unen gran experiencia en su aprovechamiento.
La producción térmica con energías renovables proviene de la biomasa, energía
solar térmica y geotermia. La biomasa engloba un gran número de recursos y
aplicaciones, con tecnologías en muy diversos grados de madurez, desde los
tradicionales usos domésticos a la tecnología más avanzada de gasificación, producción
de biocombustible para el transporte o cogeneración.
Venezuela cuenta con una ubicación latitudinal favorable, coincidiendo con
vientos que pueden ser aprovechados para el establecimiento de complejos eólicos,
radiación solar constante durante todo el año, ya que el país no presenta estaciones
climáticas extremas; así como también de una red hídrica abundante que garantiza el
desarrollo de energía hidráulica constante.
Como Gómez Camacho cita "es imprescindible, para potenciar el crecimiento
de las energías renovables, coordinar los esfuerzos de las empresas, la administración
pública y los centros de investigación y realizar avances significativos en materia de
formación, investigación y desarrollo tecnológico, capacidad empresarial, normativa,
fiscalidad y financiación".
Bibliografía
- http://www.globalmagazineciudad.com . Vanessa Mata Valeri- Energías alternativas, (3era edición) Abril 2008, José Antonio Domingo Gómez;
editorial equipo sirius.- Energía Renovable. Niguel Saunders Steven Chapman; editorial Raintree.
Chicago 2008.- La energía Solar, Agosto 1987, editorial Unidad Eléctrica, S.A, UNESA- Revista La Luz del Alba, año 1- N2, marzo 2008, FUNDELEC- REYES. S, Análisis Geográfico de las fuentes alternas renovables de energía en
Venezuela, trabajo de licenciatura, universidad Central de Venezuela 2012.