Fundamentos de Energía solar y aplicaciones

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1 Concursol CCT Santa Fe (CONICET) Fundamentos de Energía solar y aplicaciones Rubén D Piacentini Instituto de Física Rosario (CONICET UNRosario) y Facultad de Cs Exactas, Ingeniería y Agrimensura/UNRosario

2 Importancia de las Tecnologías Limpias (Fuentes renovables de energía y Eficiencias energética y de uso de materiales) para reducir el impacto del cambio climático Noticia destacada (Reuters: May 15, 2007) Bill Joy: Clean technology bigger than Internet (Tecnología limpia mayor que Internet) Sun co founder says response to climate change will spur revolution bigger than the Web (El fundador de Sun dice que la respuesta al cambio climático va a estimular una revolución mayor que la Web) html

3 El Sol es fuente básica de energía y llega a nuestro Planeta Tierra, en forma de radiación electromagnética. Se lo investiga desde satélites como el SOHO/NASA-ESA, con el fin de determinar sus posibles variaciones, su influencia sobre la atmósfera y el clima terrestre (temperatura, humedad, lluvia, vientos, etc) SOHO/NASA-ESA

4 Ecosfera: zona del Sistema Solar donde la intensidad de radiación solar es apropiada para el desarrollo de la vida y el aprovechamiento energético La Tierra, el 3er planeta del sistema solar, se ubica dentro de la ecosfera NASA

5 Espectro solar: es emitido en todo el rango electromagnético, pero la mayor intensidad espectral está concentrada en los rangos ultravioleta, visible e infrarrojo I(λ,t) Espectro solar fuera de la atmósfera Espectro solar a nivel del mar visible infrarrojo ultravioleta Longitud de onda epswww.unm.edu

6 Efecto de las nubes sobre la Energía solar que llega a la superficie terrestre Nubes altas: cirrus Nubes medias: alto-cúmulos nimbo-estratus Nubes bajas: cúmulos Nubes de tormenta: cúmulo-nimbus

7 Intensidad solar medida por el sensor de la estación meteorológica automática Davis del IFIR, instalada en el Observatorio Astronómico de Rosario Periodo de medición: año 2010.

8 Intensidad solar extrema: En condiciones especiales de cielo con nubes dispersas, se pueden llegar a registrar incrementos por reflexión en bordes y plano nuboso. En particular, en Puna de Atacama (Cerro Azul, 3900 m de altura) se obtuvo: I solar, extrema =1528W/m 2, valor superior a la Intensidad Solar Extraterrestre (1360 W/m 2 ). Máxima intensidad medida en toda la Tierra (el 16 diciembre 1997) (*). (*) Piacentini, Cede y Bárcena, J Atmospheric and Solar Terrestrial Physics, 2003

9 Disponibilidad del recurso solar. La intensidad solar está inhomogéneamente distribuida en la superficie terrestre, tal como lo muestra este Mapa de la distribución mundial de energía solar * Existe un excelente posibilidad de instalar centrales solares en zonas de alta intensidad, como la Puna de Atacama en el Nor-Oeste de Argentina y otros desiertos (zonas rojas)

10 Mapas de Intensidad global diaria en los meses de Enero y Julio en Argentina (*) (*) Artículo Nieve. Revista Vivienda, 233, Agosto Adaptado del trabajo de H Grossi relativo a radiación solar en Argentina.

11 Datos obtenidos del Boletín de la Red Solarimétrica Nacional (Ex CNIE)

12 Conclusiones sobre Energía Solar El Sol es fuente renovable y no contaminante de energía Al atravesar la atmósfera terrestre es atenuada (reduciendo su intensidad) La energía solar varía a lo largo de las horas del día: con cielo claro aumenta durante la mañana hasta un máximo y luego disminuye durante la tarde. El mediodía solar en nuestra región es alrededor de las 13 horas (y no las 12 horas). Los objetos que producen sombra (aleros, árboles, etc), las nubes, la contaminación, etc,pueden reducir su intensidad. Cuidado!! Irradiación solar medida en estaciones del Litoral y Gran Buenos Aires (1983) También varía con los días del año, desde un máximo en Verano, disminuyendo en Otoño, siendo mínima al final de esta estación y comienzos de Invierno, creciendo en Primavera hasta llegar al final a un valor cercano al máximo. Irradiación solar diaria (promedio mensual)[mj/m 2 ] Oliveros SanMiguel Castelar Promedio regional Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Set Oct Nov Dic MES

13 Aprovechamiento solar fototérmico 2011/09/02 01:19

14 Captación de la intensidad solar directa y difusa (o reflejada por el entorno). Para tal fin se emplean Colectores solares planos (que captan ambas componentes) y concentradores solares (que captan sólo la directa) Intensidad solar difusa Intensidad solar directa Orientación Norte Concentrador solar Orientación Norte Colector solar plano Panel fotovoltaico

15 Colectores solares planos: constan de superficies transmisora superior y absorbente y de aislaciones inferior y lateral. El calor es transportado por un fluido (agua o aire) Colector solar a flujo de agua y tanque (denominado calefón solar) Colector solar a flujo de aire

16 Colectores solares a flujo de agua: detalles constructivos at_plate.php

17 Aprovechamientos solares en Rosario y su región Silo secador solar de granos funcionando desde hace varias décadas en el Campo Experimental de la Fac. de Cs Agrarias/UNRosario Proyecto de Edificio del Instituto de Física Rosario (IFIR, CONICET UNRosario) a ser próximamente construido en el Centro Científico Tecnológico Rosario

18 Colector solar para calentamiento de agua de piscina

19 Posibles proyectos solares Calentador solar de agua portátil Calentador solar de agua portátil (bolsa transparente con lámina de plástico negro en su interior). En unas horas, entre media mañana y mediodía o mediodía y mediatarde, puede llegar a calentar varios litros de agua dependiendo del mes. Exponerla en dirección hacia el Note e inclinada apuntando al Sol del mediodía.

20 Colector solar a flujo de aire m/ventilacion.html 1&tecnologia=Aire%20caliente%20solar

21 Destilador solar /articulos/art html

22 Concentradores solares Distintos tipos de concentradores A: receptor y reflectores laterales planos, B: concentrador parabólico, C: reflector Fresnel, D: helióstatos reflectores y receptor Concentrador cilindro-parabólico

23 Centrales solares de generación de energía eléctrica

24 cb /solarcookin g/images/8/81/cookit_plans_detailed_spanish.pdf

25 Cocinas solares (Continuación) ookit_plans_detailed.pdf cb /solarcooking/images/8/81/ CooKit_Plans_detailed_Spanish.pdf

26 Cocinas solares (Continuación) cb /solarcooking/images/8/81/cookit_plans_detailed_spanish.pdf

27 Aprovechamiento solar fotovoltaico 2003/03/12 01:00

28 Celda (o célula), módulo (o panel) y conjunto o sistema fotovoltaico de " Hasta dónde llega la Luz Solar? "

29 Características básicas de una celda fotovoltaica

30 Paneles fotovoltaicos y para producción de calor para calefacción de piscina

31 Panel fotovoltaico: Aplicaciones como-hacer-un-panel-solar

32 Aprovechamiento solar fotoquímico 2003/11/04 19:48

33 Desinfectador solar Producción solar de reacciones químicas mediante radiación solar ultravioleta (UV) Sol Recipiente con agua contaminada Importante: para medir la eficiencia del sistema, debe conocerse, como mínimo, la radiación solar incidente durante el tiempo que dure el tratamiento y la cantidad de contaminantes del agua antes y después del tratamiento solar

34 Aprovechamiento solar natural ( Fotoquímico y Fototérmico) Fotosíntesis: base de la cadena alimenticia (terrestre y acuática) y de la producción de energía a través de la quema de biomasa

35 Aprovechamiento solar fotolumínico

36 Lumiducto solar = Tubo transportador de luz solar Sol Norte Tapa transparente Exterior Interior Tubo (ducto) con superficie interna reflectante Base transparente o difusora

37 Conclusiones sobre Aprovechamiento de la Energía Solar Para aprovechar la Energía del Sol, deben construirse colectores solares, planos o concentradores. En nuestro Hemisferio Sur deben orientarse al NORTE Se puede aprovechar de diferentes maneras: Aprovechamiento fototérmico (calor solar) Aprovechamiento fotovoltaico (electricidad solar) Aprovechamiento fotoquímico (reacción química solar) Desinfectador solar Aprovechamiento fotolumínico (luz solar transportada) Lumiducto solar

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