Energía Solar Concentrada: Indagan mejores formas de generar energía limpia a través de ella

Energía solar concentrada

Para entender que es la energía solar concentrada te haremos una simple pregunta: ¿Alguna vez usaste una lupa para enfocar la luz del sol en tu mano?

Aumente ese calor un millón de veces y comprenderá el concepto de una planta de energía solar térmica.

Un campo de espejos gigante, que concentra la luz solar en una cámara de metal negro llena de agua, aire u otros fluidos que transportan calor.

La energía solar concentrada es absorbida por las paredes de la cámara y luego conducida a través del fluido, lo que lo hace extremadamente caliente.

Este concepto puede servir para muchos propósitos, incluso servir como reactores en plantas químicas o convertir la luz solar en electricidad en plantas de energía gigantes.

Hasta ahora, sin embargo, la producción de energía de las plantas termosolares ha sido decepcionante.

Culpe al efecto del hervidor de té: cuando se hace agua para el té, la región más cálida es donde las llamas se encuentran con las paredes exteriores del hervidor.

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Pero lo que funciona lo suficientemente bien en la cocina es un problema en aplicaciones a gran escala como las plantas termosolares, ya que aproximadamente la mitad de la energía solar se pierde en el ambiente en lugar de convertirse en energía utilizable.

Simulaciones de Energía Solar Concentrada

Ali Mani, profesor asistente de ingeniería mecánica en Stanford , está haciendo simulaciones por computadora para probar cuál podría ser una forma más eficiente de usar la energía solar concentrada como fuente de calor .

En lugar de enfocar la luz solar en una cámara negra, su laboratorio simula lo que sucedería si la luz concentrada se emitiera a una cámara transparente, o tetera, para continuar con la analogía.

En teoría, los fotones de luz que pasan a través de la cámara transparente colisionarían con las moléculas de fluido que se encuentran en el interior, calentando el fluido desde dentro con una pérdida de energía significativamente menor.

Este diseño transparente, introducido hace años por investigadores del Departamento de Energía de EE. UU., Plantea sus propios desafíos para mejorar la producción de energía solar concentrada

Debido a que el fluido de trabajo, en este caso el aire, es a menudo tan transparente como el exterior de la cámara, muchos fotones atraviesan el sistema sin una colisión de intercambio de calor.

Para aumentar el potencial de encuentros cercanos de tipo térmico, Mani y su equipo han modelado diferentes enfoques para hacer que el aire sea turbio y absorba más el calor.

En sus modelos de computadora, prueban varias estrategias para dispersar pequeñas partículas sólidas a través de la cámara para proporcionar puntos de absorción dentro de la columna de aire.

En efecto, están rompiendo las viejas paredes negras de la cámara en millones de pedazos pequeños y colocándolos junto a las moléculas de aire donde se pretende realmente la transferencia de calor.

Estas diminutas partículas son difíciles de controlar. Piense en el polvo iluminado por un rayo de luz solar que gira en patrones aparentemente impredecibles.

En el campo de la mecánica de fluidos de Mani, este movimiento caótico se llama turbulencia.

Su equipo está creando modelos de computadora para manipular un día la turbulencia dentro de la cámara de calentamiento para hacer que el sistema general sea más eficiente en la extracción de calor.

Modelando Millones de Partículas

En un sistema perfecto, el aire se movería rápidamente a través de la cámara transparente.

Las partículas sólidas aspiradas en el flujo de aire se distribuirían de manera uniforme, creando el potencial de calentar toda la columna de aire con poca o ninguna pérdida de energía.

Pero en pruebas experimentales y simulaciones de laboratorio realizadas hasta ahora, las partículas no se dispersaron uniformemente, ni el aire se calentó uniformemente.

Los modelos de computadora están ayudando a los investigadores a entender por qué.

A medida que el aire lleno de partículas fluye a través de la cámara, las partículas tienden a agruparse, formando dedos oscuros y ondulantes de aire más caliente que serpentean a través de la cámara.

En contraste, los fotones atraviesan el aire más claro y libre de partículas, dejando esas regiones más frescas.

Algunas zonas son demasiado calientes, otras son demasiado frías y, en general, gran parte de la energía luminosa no se absorbe o se irradia de nuevo por las zonas calientes. “Es casi como si estuviéramos en la plaza uno”, dice Mani.

Para comprender y contrarrestar este efecto de agrupamiento de partículas, Mani y su equipo han combinado tres ecuaciones complejas que describen el flujo de fluidos, los movimientos de partículas y la transferencia de calor en un modelo computacional descomunal.

La simulación les permite investigar qué tan rápido fluye el aire a través de la cámara.

Pueden simular la introducción de partículas de diferentes tamaños en el flujo. Y pueden observar lo que sucede cuando los grupos de partículas calientan el aire circundante a diferentes velocidades.

Las simulaciones con esta cantidad de variables se topan con los límites del conocimiento computacional.

“Para cada punto en el espacio y cada instancia en el tiempo, necesitas saber qué está pasando”, dice Mani.

Hasta ahora, el equipo de Mani solo ha modelado sistemas pequeños, pero las simulaciones ya apuntan hacia soluciones.

Por ejemplo, los investigadores han simulado unir el aire con partículas de diferentes tamaños. Al igual que las aves de una bandada de plumas, las partículas del mismo tamaño tienden a agruparse.

Los modelos también sugieren que sembrar la cámara con partículas de diversos tamaños podría ser una forma de utilizar la turbulencia para mejorar la extracción de calor en general.

Con estas y otras soluciones, los investigadores esperan obligar a las partículas a mezclarse más uniformemente, lo que ayuda a lograr el objetivo de calentar uniformemente la columna de aire con una pérdida de energía mínima.

En los próximos años, el equipo de Mani y sus colegas realizarán una simulación a gran escala con miles de millones de partículas en una supercomputadora del Departamento de Energía.

“Es como un elefante en una habitación oscura iluminada pieza por pieza”, dice Mani. “Al final del día, descubres las cosas más importantes y luego ya no es tan complicado”.

Se continuara estudiando y haciendo simulaciones para mejorar los métodos de generar energía limpia a través de la energía solar concentrada.

Paneles Solares

Paneles solares

Es una experiencia emocionante cuando finalmente decides instalar paneles solares. Después de mucha investigación, ha determinado que desea invertir en la energía solar.

Estás tan emocionado de haber comenzado a investigar sobre los instaladores solares en tu área. Sin embargo, una pequeña pregunta actualmente le impide hacer el cambio a la energía solar: “¿Qué más debo hacer antes de solicitar una cotización?”

Le sugerimos que verifique que su techo esté tan listo para la instalación de un panel solar como usted. Hay tres preguntas importantes que considera antes de pasar a la energía solar:

  • ¿Cómo es tu techo?
  • ¿Cuál es la condición de su techo?
  • ¿Cuánta sombra tiene su techo a lo largo del día?

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Sus respuestas pueden ayudarlo a determinar si es hora de obtener cotizaciones para paneles solares. Vamos a profundizar en cada pregunta, ¿de acuerdo?

¿Qué aspecto tiene mi techo?

Una inspección rápida de su techo es un gran primer paso para determinar si está listo para la instalación de un panel solar. Hay tres factores principales que debe considerar:

  • La edad de tu techo.
  • El material del techo.
  • Posibles obstáculos para los paneles solares.

Edad del techo

Cuanto más viejo sea su techo, es más probable que tenga que trabajar un poco antes de invertir en un panel solar. Si su techo deberá ser reemplazado dentro de los próximos 10 años, es mejor reemplazarlo antes de instalar los paneles solares. Esto le evitará tener que quitarlos y reinstalarlos cuando se reemplace el techo.

Materiales para techos

Mientras que los paneles solares se instalan habitualmente en los techos de metal y asfalto, algunos materiales para techos, como la pizarra y las tejas españolas, requieren más cuidado al instalar los paneles solares. Si su techo está hecho de un material delicado, debe hablar con un techador profesional para obtener recomendaciones sobre el montaje de paneles en su techo.

Obstáculos potenciales para instalar Paneles Solares

Los paneles solares deben colocarse en filas rectas. Esto quiere decir que si llegan a existir algunos obstáculos,  como por ejemplo respiraderos, esto limitara la cantidad de paneles solares que podrás instalar en tu techo. Un buen asesor solar puede potencialmente diseñar alrededor de estos obstáculos, pero aún así puede afectar su potencial solar general.

¿Cuál es la condición bajo mi techo?

Dependiendo de la condición de su techo, es posible que deba reemplazarlo antes de instalar nuevos paneles. Inspeccione su techo para las siguientes señales:

  • Vigas o cerchas dañadas
  • Fugas o manchas en el ático o en las paredes.
  • Moho
  • Manchas oscuras y de “aspecto sucio” en el techo

Si su techo muestra alguno de estos signos o no ha sido reemplazado en los últimos 10 años, considere obtener un estimado de reparación de techo por parte de un profesional. Compare y vea lo que puede encontrar. Si no puede acceder al área donde desea instalar los paneles, consulte los planos de su hogar para la estructura de su techo.

¿Cuánta sombra tiene mi techo?

La sombra de los árboles y otros edificios puede limitar la producción de su sistema. Debido a esto, es mejor evitar la instalación de paneles en áreas sombreadas en su azotea, si es posible. Si es necesario, los árboles también pueden recortarse para optimizar el área sin sombra de su techo. Use Project Sunroof para ver una estimación de la cantidad de luz solar que su techo ve cada año y qué áreas de su techo serían mejores para los paneles.

Asegúrese de que su techo esté listo para paneles solares

Un poco de preparación puede hacer una gran diferencia para su sistema de energía solar. Al considerar tres preguntas simples sobre su techo, puede colocar sus paneles en la mejor posición para una producción máxima.

Energía Limpia: ¡Reflexiones Renovables!

energía limpia

Si viviéramos en un planeta con vida inteligente, deberíamos desarrollar principalmente algunas formas de energía limpia, renovable y no contaminante, como la energía solar activa, los motores magnéticos, la energía eólica y otras fuentes que la naturaleza nos ofrece de forma gratuita. Especialmente, lo más recomendable para la mayoría de nosotros es configurar un sistema de energía solar para el hogar.

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Cuando digo “si viviéramos en un planeta con vida inteligente”, es porque una humanidad que obstinadamente insiste en utilizar todos los recursos limitados de su hogar (a saber, la Tierra), agotando la vida existente del planeta y destruyendo tantos Las especies animales y vegetales que sean posibles al contaminar la tierra, el aire y el agua, deben llamarse, sin duda, inteligentes.

Por supuesto, hay otros factores que podrían mencionarse al tratar de explicar y entender el comportamiento de nuestra civilización moderna.

Echando un vistazo rápido a la forma en que los pueblos y países se lanzan para aniquilar o destruir a otros pueblos o países (la guerra es el nombre) puede ser suficiente para darse cuenta de que estamos totalmente (o casi totalmente) en el camino equivocado …

Si aplicamos esta comprensión al hecho de que estamos agotando el aceite de nuestro hermoso planeta (que es una parte importante de la vida del planeta de manera similar a como lo hace la sangre

Para hacer más daño en su superficie, contaminando el suelo, La atmósfera, los ríos, los lagos y los mares, y dificultan cada vez más la vida de los animales y las plantas, podemos llegar a la conclusión de que el desarrollo y el uso de fuentes de energía limpia en nuestra vida práctica no solo es un factor muy conveniente sino también Un elemento esencial para la humanidad.

Quiero hablar sobre dos de las mejores maneras de introducir una fuente de energía limpia y renovable para alimentar nuestros hogares y así contribuir al bienestar de nosotros mismos y de todos los seres humanos y todas las criaturas vivas en la Tierra: la Energía Solar Activa.

Tener un sistema de energía solar en el hogar es, sin lugar a dudas, una manera de ayudarse a sí mismo, a nuestro planeta Tierra y a la humanidad mediante el uso de una pequeña parte de la energía que nuestro Sol nos brinda libremente, y el costo de establecer dicho sistema no es tan alto. tan caro como algunos nos harían creer, especialmente cuando hablamos de sistemas térmicos para obtener agua caliente o sistemas de calefacción.

La segunda forma que debemos tener en cuenta es un generador basado en imán que produce energía gratuita, limpia y renovable para proporcionar a nuestros hogares la energía que necesitan.

Esta es una alternativa muy valiosa ya que los paneles solares fotovoltaicos que podrían hacer la misma función son bastante caros (¿adivina por qué?) Mientras que el generador magnético se puede construir por mucho menos dinero. Por lo tanto, combinar ambos sistemas, el sistema de energía solar para el hogar y el generador magnético, sería la solución ideal para alimentar nuestros hogares con energía limpia y renovable.

Sin embargo, y dependiendo de nuestro presupuesto, podemos comenzar con el sistema solar activo o el generador magnético y luego mejorar o expandir nuestros sistemas de energía alternativa según lo permitan nuestras posibilidades financieras. Esta sería una solución inteligente y nuestro planeta Tierra y la Humanidad nos lo agradecerán.

Calor del Sol

Calor del sol

Nuevo material obtenido desde el calor del sol y revolucionara las energías renovables. En los ultimos años la energía solar representa menos del 2 por ciento de la electricidad de EE. UU.

Pero podría compensar más si el costo de generación de electricidad y almacenamiento de energía para uso en días nublados y en la noche fuera más barato.

Un equipo liderado por la Universidad de Purdue desarrolló un nuevo material y proceso de fabricación que permitiría una forma de utilizar la energía solar, como energía térmica, más eficiente en la generación de electricidad.

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La innovación es un paso importante para poner la generación de calor a electricidad solar en competencia de costo directo con combustibles fósiles, que generan más del 60 por ciento de la electricidad en los Estados Unidos.

“Almacenar la energía solar como calor ya puede ser más barato que almacenar energía a través de baterías, por lo que el siguiente paso es reducir el costo de generar electricidad a partir del calor del sol con el beneficio adicional de cero emisiones de gases de efecto invernadero”, dijo Kenneth Sandhage, profesor de Reilly de Purdue. Ingeniería de materiales.

La investigación, que se realizó en Purdue en colaboración con el Instituto de Tecnología de Georgia, la Universidad de Wisconsin-Madison y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge.

Este trabajo se alinea con la celebración de Saltos gigantes de Purdue, reconociendo los avances globales de la universidad para una economía y un planeta sostenibles como parte del 150 aniversario de Purdue. Este es uno de los cuatro temas del Festival de Ideas de la celebración de un año, diseñado para mostrar a Purdue como un centro intelectual que resuelve problemas del mundo real.

La energía solar no solo genera electricidad a través de paneles en granjas o en tejados. Otra opción son las plantas de energía concentrada que funcionan con energía térmica.

Las plantas de energía solar concentrada convierten la energía solar en electricidad utilizando espejos o lentes para concentrar mucha luz en un área pequeña, lo que genera calor que se transfiere a una sal fundida. El calor de la sal fundida se transfiere a un fluido “de trabajo”, el dióxido de carbono supercrítico, que se expande y funciona para hacer girar una turbina para generar electricidad.

Para abaratar la energía de la energía solar, el motor de turbina tendría que generar aún más electricidad para la misma cantidad de calor, lo que significa que el motor necesita funcionar más caliente.

El problema es que los intercambiadores de calor, que transfieren calor de la sal fundida caliente al fluido de trabajo, actualmente están hechos de acero inoxidable o aleaciones a base de níquel que se ablandan demasiado a las temperaturas más altas deseadas y a la presión elevada del dióxido de carbono supercrítico.

Sandhage trabajó en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, para inspirarse en los materiales que su grupo había combinado previamente para fabricar materiales “compuestos”.

Los cuales se pueden manejar a altas temperaturas y presiones para diferentes aplicaciones.

Como por ejemplo: las boquillas de cohetes de combustible sólido y compuesto para intercambiadores de calor más robustos.

Dos materiales se mostraron prometedores juntos como un compuesto: el carburo de circonio cerámico y el tungsteno metálico.

Los investigadores de Purdue crearon placas del compuesto cerámico-metal. Las placas albergan canales personalizables para adaptar el intercambio de calor, en base a simulaciones de los canales llevados a cabo en Georgia Tech por el equipo de Devesh Ranjan.

Las pruebas mecánicas realizadas por el equipo de Edgar Lara-Curzio en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge y las pruebas de corrosión realizadas por el equipo de Mark Anderson en Wisconsin-Madison ayudaron a demostrar que este nuevo material compuesto podría adaptarse para soportar con éxito el dióxido de carbono supercrítico de alta presión y que se necesita para generar Electricidad más eficiente que los intercambiadores de calor actuales.

Un análisis económico realizado por los investigadores de Georgia Tech y Purdue también mostró que la fabricación ampliada de estos intercambiadores de calor podría realizarse a un costo comparable o más bajo que el de los de acero inoxidable o de aleación de níquel.

“En última instancia, con un desarrollo continuo, esta tecnología permitiría la penetración a gran escala de energía solar renovable en la red eléctrica”, dijo Sandhage. “Esto significaría reducciones dramáticas en las emisiones de dióxido de carbono de la producción eléctrica hechas por el hombre”.

 

Energía del Sol y del Espacio

Energía del sol y del espacio

El Proyecto de Recolectar Energía Del Sol y el Espacio es gracias a los científicos de la Universidad de Stanford que han demostrado por primera vez que el calor del sol y la frialdad del espacio exterior se pueden recolectar simultáneamente con un solo dispositivo.

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Su investigación, publicada el 8 de noviembre en la revista Joule , sugiere que los dispositivos para la recolección de la energía del sol y del espacio no competirán por el espacio terrestre y, de hecho, pueden ayudarse mutuamente a funcionar de manera más eficiente.

La energía renovable es cada vez más popular como una alternativa económica y eficiente a los combustibles fósiles, con las tablas de energía solar como el favorito mundial. Pero hay otra sobrecarga poderosa de fuente de energía que puede realizar la función opuesta: el espacio exterior.

“Se reconoce ampliamente que el sol es una fuente perfecta de calor que la naturaleza ofrece a los seres humanos en la Tierra”, dice Zhen Chen, el primer autor del estudio, quien fue investigador postdoctoral en Stanford en el grupo de fanáticos de Shanhui y actualmente es un profesor en la Universidad del sudeste de China. “Es menos conocido que la naturaleza también ofrece al ser humano el espacio exterior como un disipador de calor perfecto”.

Los objetos emiten calor como radiación infrarroja, una forma de luz invisible para el ojo humano.

La mayor parte de esta radiación se refleja de vuelta a la Tierra por las partículas en la atmósfera, pero parte de ella se escapa al espacio, permitiendo que las superficies que emiten suficiente radiación dentro del rango infrarrojo caigan por debajo de la temperatura de su entorno.

La tecnología de enfriamiento radiativo refleja grandes cantidades de luz infrarroja, proporcionando una alternativa de aire acondicionado que no emite gases de efecto invernadero.

También puede ayudar a mejorar la eficiencia de las células solares, lo que disminuye el calentamiento de las células solares, si solo las dos tecnologías pueden coexistir pacíficamente en un techo.

Chen y sus colegas desarrollaron un dispositivo que combina el enfriamiento por radiación con la tecnología de absorción solar. El dispositivo consiste en un absorbedor solar de germanio en la parte superior de un enfriador radiativo con nitruro de silicio, silicio y capas de aluminio encerradas en un vacío para minimizar la pérdida de calor no deseada.

Tanto el absorbente solar como la atmósfera son transparentes en el rango del infrarrojo medio de 8-13 micras, ofreciendo un canal para que la radiación infrarroja del refrigerador radiativo pase al espacio exterior.

El equipo demostró que el dispositivo combinado puede proporcionar simultáneamente 24 ° C en calefacción solar y 29 ° C en enfriamiento radiativo, con el absorbedor solar mejorando el rendimiento del enfriador radiativo al bloquear el calor del sol.

“En una azotea, imaginamos que una célula fotovoltaica puede suministrar electricidad, mientras que el enfriador radiativo puede enfriar la casa en los calurosos días de verano”, dice Chen. por esta razón es una opción muy importante el recolectar energía del sol y del espacio al mismo tiempo

Si bien esta tecnología parece prometedora, Chen cree que todavía hay mucho trabajo por hacer antes de que pueda ampliarse para uso comercial.

Si bien el vacío que envuelve el dispositivo podría ampliarse con relativa facilidad, la ventana transparente a los rayos infrarrojos hecha de seleniuro de zinc sigue siendo demasiado costosa, y el absorbente solar y el enfriador por radiación también podrían diseñarse con materiales de alto rendimiento más baratos.

Chen cree que también es importante probar el uso de células fotovoltaicas en lugar de un absorbedor solar, una idea que aún no se ha demostrado. Pero a pesar de todos estos desafíos prácticos, el equipo cree que esta investigación demuestra que la energía renovable tiene un potencial de techo aún mayor de lo que se pensaba.

la recolección de la energía del sol y del espacio sera un avance significativo, “Creo que esta tecnología podría revolucionar la tecnología actual de células solares”, dice Chen. “Si nuestro concepto se demuestra y se amplía, la futura célula solar tendrá dos funciones en una: electricidad y refrigeración”.

Energía solar orbital: ¿que es?, ¿como enviar la energía a la tierra?

energía solar orbital

Una planta de energía solar orbital o un satélite de energía solar (SPS) sería un satélite artificial construido en alta órbita que usaría transmisión de energía por microondas o láser.

Con el propósito de enviar energía solar a una antena muy grande en la Tierra donde podría usarse en lugar de fuentes de energía convencionales.

La ventaja de la colocación de una estación de energía solar orbital, es que no se verían afectados por el día y la noche.

Es decir por ciclos, tiempo y las estaciones, debido a su visión constante al Sol.

Sin embargo, los costos de construcción son muy altos.

La energía solar orbital no podrá competir con las fuentes de energía actuales.

A menos que se encuentre una manera de reducir el costo de los lanzamientos.

Al menos que se desarrolle una industria espacial para que estos tipos de plantas pueden construirse.

Especialmente a partir de materiales tomados de otros planetas o asteroides de baja gravedad.

Al poner en órbita plantas de energía para capturar energía solar para su transmisión en la tierra, los hombres han soñado con esto por décadas.

Especialmente dado que el mundo busca diversificar sus fuentes de suministro de energía.

Según la Academia Internacional de Astronáutica, este proyecto sería técnicamente factible hoy.

Y podría constituir en 30 años una fuente de energía barata para el planeta si los gobiernos se dan los medios.

Lo que revela la Academia Internacional de Astronáutica es que hoy hemos llegado a una etapa de conocimiento científico.

Posibilitando de esta manera la realización por parte de programas internacionales de este tipo de proyectos.

Quienes hace unos años tendrían más tomado de la ciencia ficción.

Entonces, ¿qué es exactamente una planta de energía solar orbital?

El proyecto consiste en poner órbita geoestacionaria o varios satélites.

¿Como?: capturando la energía del sol gracias a los brazos articulados para cada máquina los cuales medirán varios kilómetros de longitud.

Todos estos satélites, distribuidos alrededor de la Tierra, por su diferente posicionamiento se beneficiarán de un permanente de 24 horas de luz solar.

Ellos reflejarán la energía capturada en un satélite central, que a su vez será responsable de enfocar y transmitir todo esto a la tierra.

Bien sea a través de una gran antena de transmisión de microondas o láser.

Esta energía será recuperada por una o más bases de recepción terrestres.

Y será inyectada toda esta energía solar proveniente del espacio en las redes eléctricas.

Un proyecto de construcción en el espacio, que puede beneficiarse de las técnicas de ensamblaje.

Sin embargo, representa un costo monetario gigantesco.

Una gran inversión que no puede ser cubierta únicamente por iniciativas privadas.

Pues, requerirá la participación de los países interesados, pero que producirá energía sostenible disponible de inmediato en cualquier parte del mundo.

Una planta de energía solar orbital  es una alternativa para los combustibles fósiles cuyas reservas se agotan.

Éste tipo de planta permite proporcionar tanta energía como una planta de energía nuclear de acuerdo a la importancia de la red satelital.

Dicho proyecto, está muy estudiado especialmente por los programas comerciales japoneses y estadounidenses.

De hecho, años anteriores, Estados unidos ha sumado sus esfuerzos en cuanto a la energía solar se refiere.

Los proyectos para aprovechar una fuente de energía limpia e inagotable va más allá.

Un ejemplo claro de ello, es que la marina norteamericana está desarrollando el concepto de una gigantesca instalación.

Tan grande como nueve campos de fútbol– que orbitaría en el espacio.

Los ingenieros del Laboratorio de Investigación Naval (NRL, por sus siglas en inglés) diseñaron un módulo con tres partes diferenciadas:

  • Un panel fotovoltaico,
  • Un dispositivo electrónico que convierte la energía en radiofrecuencia.
  • Una antena que la dirige a los receptores de la Tierra.

Éste prototipo, ha sido probado en condiciones similares a la del espacio.

La idea principal de este proyecto es ensamblar con robots los módulos y el anillo de reflectores.

Los cuales concentrarían los rayos solares y cuyo objetivo sería abastecer de energía cualquier parte del planeta.

Por muy alejado que se encuentre de las ciudades, y por supuesto donde tenga lugar cualquier operación militar o con fines de ayuda humanitaria.

De acuerdo a información suministrada por portavoces de la marina estadounidense, el uso civil del satélite solar  podría abastecer de electricidad a una ciudad entera.

¿Porque crear una planta de energía solar orbital y no utilizar paneles fotovoltaicos en superficies casi infinitas disponibles en la Tierra como por ejemplo el desierto?

La energía solar recibida en la Tierra muestra una pérdida de potencia de alrededor del 25% en promedio.

Cuando está oscuro o cuando el clima no es bueno, los paneles fotovoltaicos son mucho menos eficientes.

Es sobre la base de esta observación que los científicos comenzaron a imaginar en la década de 1980 una “granja” orbital de paneles solares que podrían hacer frente al sol las 24 horas del día.

Hoy, solo los japoneses de JAXA continúan trabajando en este tipo de proyecto.

Considerado demasiado caro por las otras empresas, la agencia espacial japonesa espera lograr esto incluso antes del final de la década de 2030.

Enviar paneles solares en el espacio no es algo absurdo.

Ya que, siempre ha tenido la tarea de alimentar satélites en órbita, solo que más tarde, esta tecnología regresó a la Tierra para ser explotada a un costo mucho menor (paneles fotovoltaicos).

“Con el tiempo, y si el concepto no cambia, el sistema consistiría en una variedad de paneles solares, que reúne una gran vela solar a dos kilómetros de lado y se colocaron 36.000 kilómetros de la Tierra,” dice JAXA.

A diferencia de la Estación Espacial Internacional, esta construcción no puede enviarse al espacio de una sola pieza.

¿Por qué?, lograr que la estructura sea ensamblada por una tripulación humana implicaría un costo y un riesgo absolutamente prohibitivos.

Por tales motivos se está trabajando en un sistema robótico, que permitiría que dicho sistema se despliegue de forma autónoma.

Una vez que se ha ensamblado la granja orbital, todavía existe el problema de transportar la energía cosechada.

¿Cómo enviarlo a la Tierra sin pasar por una red cableada?

Existen varias técnicas que lo pueden hacer posible.

Por ejemplo, se puede imaginar un sistema de concentración de energía solar.

Cuya concentración es devuelta a la Tierra a través de rayos láser,  en paneles fotovoltaicos instalados en el suelo.

Esta es una de las pistas ideadas por JAXA.

Otra técnica de transporte de energía ya ha demostrado su eficacia.

Logrando impulsar un hervidor de agua a 50 metros de distancia.

El camino todavía es muy largo y el hecho de desplegar tanto esfuerzo para este proyecto puede plantear algunas preguntas.

El potencial de la energía solar puede parecer más que suficiente para satisfacer las necesidades energéticas del planeta.

Pero este proyecto implica muchos descubrimientos cuya aplicación será útil en la Tierra.

“Si la idea puede parecer disparatada, al menos tiene el mérito de resaltar la investigación en torno a la energía solar, su potencial y recordar que el sol es el generador de nuestro mundo”, acotó JAXA.

 

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Energía Solar Pasiva: ¿que es? y como aprovecharla

energía solar pasiva

la Energía Solar Pasiva  puede ser la solución ideal si tienes el proyecto de construir tu hogar y deseas optar por una solución de calefacción alternativa y  que consuma poca energía.

Guardar el dinero con la energía del sol y dar vida a su futuro nuevo edificio solar pasivo.

Energía solar pasiva

En el diseño de edificios solares pasivos, ventanas, paredes y pisos están diseñados para recolectar, almacenar y distribuir energía solar en forma de calor en invierno y rechazar el calor solar en verano.

Esto se llama diseño con energía solar pasiva porque no implica el uso de dispositivos mecánicos y eléctricos.

La clave para diseñar un edificio solar pasivo es aprovechar al máximo el clima local mediante un análisis preciso del sitio.

Las cosas a considerar incluyen:

  • La ubicación y el tamaño de la ventana.
  • El tipo de acristalamiento, el aislamiento térmico, la masa térmica y el sombreado.

Las leyes de la termodinámica juegan un papel fundamental en este aspecto ya que las transferencias de calor y temperatura son la base de la energía solar pasiva.

La energía solar pasiva o la calefacción solar pasiva se basa en el principio de utilizar parte del sol , su brillo y su calor , gracias a la orientación de su casa y sus superficies acristaladas , entre otros.

Esta energía se llama pasiva porque es gratuita y no requiere el establecimiento de instalaciones de tratamiento de energía para calentar un hogar.

Para ilustrar este bajo consumo de energía , sepa que una casa pasiva usará un promedio máximo de 15kWh / m² por año .

Una bendición natural en estos tiempos complicados del tiempo.

Su casa, configurado para recibir la mejor la luz solar , se calienta a través de las ventanas, pisos, paredes, y le da una buena comodidad sin ninguna acción de su parte.

¿Cuáles son los principios del calentamiento solar pasivo y cómo funciona?

  • El calentamiento solar pasivo se basa en una arquitectura y un estudio de la configuración de su futura tierra.
  • El arquitecto especializado, el constructor o el gerente del proyecto , de acuerdo con un estudio de la localización, propondrá una cierta orientación de la construcción para beneficiarse en el mejor de los rayos del sol.
  • El acristalamiento  será orientado hacia el sur, las ventanas que dan al sudoeste y sudeste podrán disfrutar de una soleada pero la radiación será inferior al 25% de la misma ventana orientada al sur.
  • Las ventanas orientadas al este o al oeste pierden el 40% de la radiación solar.
  • El diseño de su futuro hogar se hará de acuerdo con las contribuciones energéticas del sol.
  • El número de ventanas y ventanas se calculará para proporcionar el mayor calor posible y los materiales elegidos permitirán una explotación máxima de este.
  • El buen aislamiento de la casa es importante, ayuda a reducir la pérdida de calor .
  • La energía solar se utiliza pasivamente a través de un diseño arquitectónico que utiliza:

La orientación del edificio, las paredes, las ventanas, los pisos, el techo para capturar la energía térmica, y la conserva sin dispositivos sofisticados para proporcionar calefacción e iluminación.

Técnicas de operación solar pasiva

La energía solar pasiva utiliza componentes tales como:

*La construcción de paredes, pisos, techos, ventanas, elementos de construcción exterior y paisajismo para controlar el calorgenerado por el sol.

Los diseños de calentamiento solar intentan atrapar y almacenar la energía térmica de la luz solar directa.
El enfriamiento pasivo minimiza los efectos de la radiación solar a través del sombreado.
O mediante la generación de corrientes de aire de convección de ventilación.
Un aspecto importante en el diseño de edificios con energía solar pasiva es la forma de gestionar el flujo de las corrientes de aire.
Sobre todo en el interior del edificio para capturar el calor en invierno y disipe fuera de Verano.
La iluminación natural, la calefacción y la refrigeración pasiva son los principales conceptos solares.
Un buen diseño arquitectónico también nos permite mejorar la iluminación natural.
Un edificio comercial puede reducir su factura de electricidad mediante el uso de luz natural. 
Creará una atmósfera agradable y reducirá los costos de aire acondicionado, ya que también es una cantidad considerable de calor producido por bombillas y fuentes de iluminación artificial.

 Beneficios de la energía solar Pasiva

El aislamiento del edificio está garantizado por la elección de los materiales de las paredes y los suelos.

Tienen una masa suficiente para absorber el calor, liberarlo lentamente durante la noche y evitar el calentamiento excesivo.

Sí, podemos hablar de una casa autónoma, energéticamente independiente, autoaislante gracias a los recursos naturales.

En verano, el aire acondicionado solar pasivo consiste en aislar el edificio  del aire caliente y la luz solar .

Así mismo, evacuar el calor producido por los electrodomésticos y los ocupantes con ventilación natural.

Se obtiene instalando persianas, cortinas, plantando setos y árboles en lugares estratégicos y prestando atención a la dirección de los vientos dominantes y la brisa nocturna.

¿Solo podemos calentar usando calor solar pasivo?

Actualmente, aún no es posible hacerlo.

Se considera que, en promedio, es posible alcanzar del 40 al 60% del calentamiento requerido para la vivienda.

Para llenar los porcentajes restantes, es posible instalar un calentador de agua solar, una  bomba de calor o una caldera de condensación, por ejemplo.

Para una ventilación ecológica y eficiente, considere los CMV de doble flujo  y los pozos canadienses .

Ventajas de la energía solar pasiva

La energía solar pasiva se caracteriza por su bajo costo para llevar a cabo su trabajo. A veces, este costo es incluso nulo.

El costo de mantenimiento es muy bajo.

Durante la operación, no se emiten gases de efecto invernadero .

A pesar de esto, el trabajo continúa mejorando el rendimiento y los beneficios económicos.

Esto no excluye la necesidad de continuar trabajando optimizando los sistemas para un mejor rendimiento y beneficio económico.

El ahorro y la eficiencia del consumo de energía dependen del tamaño de una instalación (renovable o convencional).

Estos criterios resultan en un mayor beneficio económico si son criterios que se tienen en cuenta desde el principio.

Las tecnologías solares pasivas ofrecen ahorros significativos, especialmente en calefacción de espacios.

En combinación con las tecnologías solares activas, como la energía solar fotovoltaica , también pueden convertirse en una excelente fuente de ingresos.

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Carretera Solar: ¿como esta compuesta?, proyectos en el mundo, ventajas y desventajas

carretera solar

Una carretera solar es una carretera cuya capa superior de pavimento está hecha de paneles fotovoltáicos.

La historia de esta idea de usar paneles solares en la red de carreteras se remonta a la década del 2000.

En este tiempo un par de estadounidenses crearon la compañía Solar Roadways.

Solar Roadways Incorporated es una compañía estadounidense con sede en Sandpoint, condado de Bonner en el estado de Idaho  de EE.UU.

Quienes desarrollan señales viales que producen energía solar para formar una carretera inteligente.

En mayo de 2014, Solar Roadways dio a conocer, un ambicioso proyecto para construir la primera carretera solar en los Estados Unidos y América.

La primera etapa de la carretera se inauguró en octubre de 2016 y ya es conocida como la mayor falla del país.

Ya que no produce energía y el 83% de sus paneles ya están dañados.

Sin embargo, se están llevando a cabo estos experimentos en varios países para secciones muy pequeñas de carretera.

Y ya se conocen exitosos proyectos de carreteras solares, por ejemplo:

La primera carretera solar:

La primera pista solar fue desarrollada de paneles solares para el recorrido de bicicletas.

La empresa Solar Road realizo la prueba el 21 de octubre de 2014, en Krommenie en Holanda.

El camino fue inaugurado oficialmente en noviembre de 2014 por el Ministro de Energía el holandés, Henk Kamp.

carretera solar

Proyecto de carretera solar en Francia:

Luego de experimentos en lugares  diferentes como pruebas pilotos, se inauguró en Tourouvre-au-Perche, Orne, Francia.

Un proyecto de carretera solar en un tramo de 1km y su presentación a la población fue en el mes de diciembre del año 2016.

Una dimensión de 2.800 m2 de paneles solares de la vía produce el equivalente a la iluminación publica de una ciudad de 5 mil habitantes.

Sin embargo, el proyecto de la carretera solar es criticado en cuanto a la eficiencia energética y los costos de construcción.

Se consideran muy alto ya que se lograron invertir 5 millones de euros.

De igual forma genera incertidumbre por la resistencia que pueda tener a largo plazo y lo resistente al tráfico de transporte pesado y variaciones climáticas (específicamente en invierno).

carretera solar

 En Mónaco: El camino de la energía del mañana.

El gobierno de Mónaco, realizo un proyecto llamado el “camino de la energía del mañana”, esta construcción genera una potencia eléctrica instantánea: 45kW, producción diaria: 3.44 kWh, una producción acumulada desde la puesta en marcha de 37,5 kW.

 En China: camino solar de 2km.

En China, Qilu Transportation Development Group  ha abierto un camino solar de dos kilómetros.

Esta carretera es una autopista rápida en el lado sur de la ciudad de Jinan , capital de la provincia de Shandong, China.

La sección con paneles fotovoltaicos consta de tres capas:

  • una capa de paneles solares
  • una de hormigón transparente similar al asfalto
  • una capa de sellado.

La regla de la carretera tiene tres capas: los paneles solares se instalan entre una capa de concreto transparente cuyas características se asemejan a las del asfalto y un aislante que las protege de la humedad.

Los constructores de carreteras en China incluso quieren diseñar caminos solares que puedan recargar de forma inalámbrica los automóviles eléctricos que se transportan sobre ellos.

Las tiras calefactoras eléctricas pueden derretir la nieve que cae sobre ellas.

Los diodos emisores de luz incrustados en la superficie pueden proporcionar señalización iluminada.

Con el objetivo de dirigir a los conductores a las salidas y alertarlos sobre la construcción y otros peligros del tráfico.

Se espera que la instalación, llevada a cabo por Qilu Transporation Development Group, produzca 1,000 megavatios por hora (MWh) de electricidad anualmente.

Suficiente para alimentar, según sus diseñadores, alrededor de 800 hogares chinos en energía.

Concretamente, se instalaron 5875 metros cuadrados de paneles fotovoltaicos miniaturizados.

Sobre un material aislante antes de cubrirse con una capa de hormigón transparente.

Un minibús puede conducir a 100 km/h como en una carretera convencional, con una distancia de parada comparable.

Mientras que, en la carretera solar francesa, la velocidad está limitada a 70 km/h debido al ruido excesivo.

Sin embargo, conductores encuestados subrayan que conducir a más de 100 km/h en este tipo de carretera no hay diferencia.

En comparación con una convencional, es decir, la distancia de frenado es casi idéntica también.

La superficie de estos paneles, hecha de un polímero complejo que se parece al plástico.

Tiene un poco más de fricción que una superficie de carretera convencional, según Zhang Hongchao, profesor de ingeniería de la Universidad Tongji en Shanghai.

El profesor Zhang, quien ayudó a desarrollar la superficie de la carretera de Pavenergy, dijo que la fricción podría ajustarse según sea necesario durante el proceso de fabricación para garantizar un nivel de agarre del neumático igual al del asfalto.

La ubicación del camino solar está en una larga curva en la parte inferior de una colina, no fue la primera opción de Pavenergy.

Pero el sitio fue elegido debido a su proximidad a una subestación de electricidad.

Esto con la intención de asegurar que estaría conectado a la red.

De igual forma China está agregando sitios de energía solar y eólica tan rápidamente en todo el país.

Ya que los proyectos de generación de energía más alejados de las subestaciones a veces enfrentan demoras de años en conectarse.

carretera solar

Ventajas

  • Ahorrar mucho terreno: generar electricidad en carreteras y calles, en lugar de campos y desiertos llenos de paneles solares.
  • Debido a que las carreteras atraviesan y rodean las ciudades, la electricidad podría usarse prácticamente al lado de donde se genera.
  • Eso significa que prácticamente no se perderá energía en la transmisión, como puede suceder con los proyectos en lugares remotos.
  • Las carreteras deben repavimentarse cada pocos años a un gran costo.
  • Por lo que la instalación de paneles solares duraderos podría reducir el precio del mantenimiento.
  • Las carreteras solares también podrían cambiar la experiencia de manejo.
  • Los paneles en una carretera probablemente tendrían que ser reemplazados con menos frecuencia que el asfalto.
  • Un camino solar puede producir alrededor de $ 15 al año en electricidad por cada metro cuadrado de paneles solares. Por lo tanto, podría pagarse por sí mismo.

Desventajas

  • Cuando más densa es la circulación, menos eficiente es el proceso: se quedan planos y son cubiertos intermitentemente por vehículos.
  • Los paneles solares en una carretera producen solo la mitad de la potencia que los techos inclinados hacia el sol.
  • Las carreteras solares deben reservarse para caminos soleados, pero con poca gente (tráfico).
  • Los paneles fotovoltaicos planos disponibles está lejos de ser ideal para el mejor rendimiento durante todo el año.
  • Son más caras que el asfalto. Cuesta alrededor de $ 120 por metro cuadrado, o alrededor de $ 11 por pie cuadrado.
  • No hay certeza si los paneles podrían soportar el impacto de millones de neumáticos cada año durante más de una década.
  • O en su defecto, podrían ser robados.

 

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Avión Solar: Funcionamiento, prototipos..

avión solar

Un avión solar es un avión cuya propulsión eléctrica se alimenta, total o parcialmente, de la energía que capta del sol gracias a los paneles fotovoltaicos.

Usualmente colocados en la superficie del ala, convierten la energía de la luz del sol en energía eléctrica .

Conectado a los paneles, un circuito electrónico llamado máximo punto de potencia (MPPT) asegura el uso óptimo de esta energía.

Especialmente para alimentar el motor que convierte esta energía eléctrica en energía mecánica a través de la hélice.

En la mayoría de los casos, una batería se usa para almacenar energía extra para compensar la falta de luz solar.

En comparación con los combustibles fósiles, la energía solar es inagotable, libre y limpia.

Pero tiene una gran variación asociada con la rotación de la Tierra (ciclo de día-noche) y la inestabilidad impredecible debido a las nubes.

Este tipo de Avión no se usa para el transporte aéreo.

Las células fotovoltaicas son costosas,  frágiles y difíciles de implementar en una curva de ala.

Debido a su eficiencia máxima actual de alrededor del 30%, se necesita un área grande para obtener una potencia adecuada.

Las baterías necesarias para el almacenamiento (incluso de la tecnología de polímero de litio de última generación) son pesadas.

A pesar de estos enormes avances, las capacidades de estos aviones son todavía muy limitadas, con una velocidad promedio de 70 km/h.

El volumen de la cabina es de solo 1.3 m3, que todavía es muy pequeño.

Y para evitar los costos de energía, las hélices pueden girar de 200 a 400 revoluciones/min.

avión solar

Solar Impulse, el primer avión solar:

Bertrand Piccard y André Borschberg, que dieron la vuelta al mundo en 1999, tuvieron la idea de un avión fotovoltaico.

Su extensa investigación los lleva a crear el Solar Impulse.

Este avión solar es un proyecto que trata de un avión solar monoplaza con el que se planteó dar la vuelta al mundo en cinco paradas a partir del año 2012.

Su envergadura total es de 63.4 metros. Este avión de solo 1.600 kg, tiene una estructura que está compuesta completamente de carbono.

Siendo al avión solar ligero y resistente, puede soportar las vibraciones y las fuertes limitaciones aerodinámicas asociadas con la gran amplitud del avión solar.

Las baterías representan una parte importante de la masa del dispositivo, ya que pesan aproximadamente 400kg.

El sistema de energía de este avión se divide en cuatro partes principales: fotocélulas, baterías, motores y electrónica de gestión.

Compuesto de silicio monocristalino, las células cubren completamente las alas como una piel de más de 200 m2.

Eso es 12,000 células fotovoltaicas, y proporcionan hasta 50 kW al mediodía.

La energía producida luego se redirige a través del sistema de administración electrónica a las baterías que volarán el avión por la noche, o a los cuatro motores eléctricos de 10 HP.

Este avión solar realizó su primer vuelo de prueba exitoso el 7 de abril de 2010, a las 8:28 a.m. GMT.

Desde la base militar Payerne en el oeste de Suiza, teniendo una duración de una hora.

Sin embargo, el 8 de julio de 2010, realizó el primer vuelo día/noche, con una persona a bordo (el piloto, André Borschberg).

Después de 26 horas de vuelo, Solar Impulse aterrizó en la base militar de Payerne desde donde despegó.

Los organizadores dijeron que este avión experimental de energía solar de gran envergadura, logró desarrollar el vuelo más largo y más alto por una nave pilotada por energía solar.

Alcanzando una altitud de poco más de 28.000 pies sobre el nivel del mar a una velocidad media de 23 nudos, o cerca de 26 millas por hora.

En total, 70 personas pasaron siete años de sus vidas trabajando en este gran proyecto.

Desde el año 2010 hasta el 2013, después de varias misiones en Europa y finalmente cruzar los EE. UU.

El avión Solar se retiró el 6 de julio de 2013, se desmanteló y repatrió a Suiza.

El Solar Impulse registra más de 400 horas de vuelo en su haber.

El avión es comprado por un patrocinador y el 31 de marzo de 2015,  se exhibe en la Ciudad de Ciencia e Industria de París hasta diciembre de 2016.

No obstante, se presentó otro proyecto similar denominado “Solar Impulse II (HB-SIB)”.

El 9 de abril de 2014, se realizó la presentación oficial del segundo prototipo en el aeródromo militar de Payerne , Suiza.

El prototipo Solar Impulse 2 (HB-SIB) se encuentra actualmente en modo de espera en un hangar en Abu Dhabi.

Proyectos de Aviones Solares:

Antes de la creación del Avión Solar: “Solar Impulse”, se desarrollaron otros prototipos:

  • Sunrise I 

El primer avión que funcionó con energía solar fue el Sunrise I, un prototipo no tripulado creado en 1974. Hizo su primer vuelo el 4 de noviembre de 1974 en un lago salado en Camp Irwin , California.

Dirigido por un estadounidense, Robert J. Boucher de Astro Flight Inc. bajo contrato con ARPA , tiene una envergadura de 9.76  m para 12.3 kg.

El primer vuelo duró 20 minutos a una altitud de 100m, tiene 4096 células solares en su ala para una potencia de 450 kW.

  • Sunrise II 

El segundo modelo se llamó Sunrise II.

Prototipo no tripulado, su vuelo inaugural tuvo lugar el 12 de septiembre de 1975 en un lago salado en Camp Irwin, California.

Del mismo tamaño que el primero, tiene 4480 con células solares en su ala para una potencia de 600 kW.

Después de varios intentos, un problema de control causó daños en el Sunrise II.

  • Solaris

En 1976, el alemán Fred Militky construyó Solaris, un prototipo no tripulado, fabricado el 16 de agosto de ese año, que realizó varios vuelos a una altitud de 50 metros.

  • Solar One

Construido principalmente con sus propios fondos por Frederick To y David Williams entre 1976 y 1978.

Éste prototipo tomó el modelo de un planeador de la época.

El avión fue construido de los materiales más ligeros posibles (madera , fibra de vidrio, resina, aluminio y película solar termoformable).

Por falta de fondos, tiempo y ante la dificultad de encontrar un patrocinador, los inventores deciden reducir el número de células solares a un tercio del número esperado.

Para iniciar el despegue, usaron una batería cargada con las células de la aeronave.

El primer vuelo de prueba con energía solar tuvo lugar en el aeródromo de Lasham, Hampshire , Inglaterra, el 21 de diciembre de 1978.

El primer vuelo oficial a la prensa tuvo lugar el 13 de junio de 1979 con Ken Stuwart como piloto.

  • Gossamer Pingüino

El 18 de mayo de 1980, el gran Gossamer Penguin, un modelo modificado de Albatros , es el primer avión tripulado en volar únicamente con energía solar.

Construido por AeroVironment Inc., fundado por el Dr. Paul McCready , tiene una envergadura de 22m y pesa solo 31  kg.

El piloto de esta primera prueba es hijo de P. McCready, que entonces tenía 13 años.

  • Sunseeker I

En agosto de 1990, Sunseeker de Eric Raymond, cruzó los Estados Unidos de este a oeste en veintiún pasos.

Es un planeador eléctrico con setecientas celdas fotovoltaicas distribuidas en sus alas y cola.

  • Helios

Helios es un prototipo de avión solar de la NASA , el cuarto paso en el programa ERAST (después del Pathfinder , el Pathfinder Plus y el Centurion ).

El avión a control remoto rompió el mundial de altitud de vuelo nivel sostenible.

Alcanzando una altitud de 96.500 pies (unos 32,16  km ) por encima de la del Pacífico el 14 de agosto de 2001.

Con una envergadura de más de 82 metros (más que un Boeing 747) con un peso de solo 800 kg, Helios consta de 6 segmentos de ala separados por cinco góndolas utilizadas como tren de aterrizaje.

Una red de 180 m2 de paneles solares suministran una potencia de 35 kW y abastece los 14 motores eléctricos necesarios para su propulsión.

El 26 de junio de 2003, este avión no tripulado se estrelló en el Océano Pacífico durante un vuelo de prueba cerca de la isla hawaiana de Kauai , sin daños ni víctimas.

  • Sunseeker II 

Evolution Sunseeker I, el Sunseeker II es el primer avión solar que cruzó los Alpes (de norte a sur, de Suiza a Italia) en 2009.

Este cruce marcó el comienzo de un viaje a través de seis países europeos.

Debido a lo grandioso de estos proyectos sería más fácil proteger el medio ambiente mediante la implementación masiva de tecnologías limpias, así es como se avanza hacia un futuro mejor.

 

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Qué son los Concentradores Solares Luminiscentes (LSC). Avances y evolución de los LSC.

Concentradores Solares Luminiscentes

Los Concentradores Solares Luminiscentes se muestran como potenciales aspirantes para la producción de energía solar de una forma más económica.

Una opción más viable para reducir costes sería concentrar la luz solar en una superficie más pequeña de células fotovoltaicas.

La tecnología fotovoltaica se plantea como una vía prometedora para la futura producción de energía verde.

Ya que tiene la mayor perspectiva de crecimiento entre los recursos de energía renovable.

Es abundante, limpia e inagotable, con alta disponibilidad en todo el mundo.

En general, se conoce como concentradores solares (colectores), a elementos capaces de recolectar luz solar, concentrarla y dirigirla.

Se distinguen 2 grupos de concentradores:

1.- Los de tipo reflectante (que usan espejos).

2- Los de tipo refractivo (que usan lentes de transmisión).

Los Concentradores Solares Luminiscentes (LSC)

Son guías de onda transparentes dopadas con materiales luminiscentes capaces de absorber la luz solar a través de su superficie.

Posteriormente emitirla a una mayor longitud de onda, y transportarla por reflexión interna a los extremos donde se colocan las células fotovoltaicas.

El uso de polímeros transparentes baratos son materiales de base para su creación.

La ubicación de las células fotovoltaicas en los extremos, disminuyen el costo total del sistema de captación de energía solar.

Una investigación llevada a cabo por los departamentos de Física Aplicada I e Ingeniería de Comunicaciones de la UPV/EHU, en colaboración con el grupo Applied Organic Materials de la Universidad Técnica de Brunswick, han conseguido una fibra óptica de plástico (POF, por sus siglas en inglés) con dopante híbrido que servirá para producir energía a pequeña escala.

El enfoque de esta tecnología podría permitir a los sistemas fotovoltaicos que ya no se limiten a los paneles solares en los tejados.

Las fibras ópticas podrían llevar la luz del sol a las paredes de los edificios donde las estructuras la convierten en electricidad.

El plástico de fibra óptica con un dopante híbrido funciona como un concentrador solar luminiscente.

Es decir, absorbe la luz solar y la emite a una longitud de onda más larga.

Por consiguiente, transporta la luz en el extremo de la fibra por reflexión interna total.

Y la célula fotovoltaica se coloca en el extremo de la fibra.

Concentradores Solares Luminiscentes

Una fibra de 6 cm de longitud puede llegar a concentrar 1/3 de la luz que emite el sol un día soleado de verano.

A éste tipo de fibra se le ha medido su rendimiento en diferentes condiciones ambientales y de iluminación.

Los resultados que se han obtenido es que su rendimiento es mayor cuando la luz no incide directamente en la fibra.

Esa característica es muy importante y efectiva.

Teniendo en cuenta que el rendimiento de las células de silicio es muy pequeño en días nublados.

Aunque en la investigación se ha reconocido que cuando la fibra es muy larga la luz que se transporta por el interior se debilita.

Es decir, con una fibra de 6m de longitud se ha podido concentrar una intensidad de luz 1,3 veces mayor que la luz directa del sol.

La estructura de guía de onda cilíndrica de las POF añade varios beneficios.

Por un lado, son ligeras, delgadas y flexibles, lo que permite una fácil manipulación por parte del usuario.

Pueden fácilmente conectarse a POF transparentes para guiar la luz.

Lo que permite la separación espacial entre el sistema de recolección de luz y la colocación del sistema final cuando sea necesario.

Por otra parte, el uso de POF dopadas para realizar Concentradores Solares Luminiscentes flexibles y de bajo peso pueden permitir la recolección de energía en aplicaciones móviles.

Teóricamente, un LSC podría alcanzar la misma eficiencia de conversión que una célula fotovoltaica de unión simple.

Pero experimentan un mayor número de mecanismos que incrementan las pérdidas a lo largo de la transmisión de luz.

Estas pérdidas implican que las eficiencias de conversión sean más bajas que las de las células fotovoltaicas estándar bajo radiación solar directa.

Por lo tanto, es poco probable que los LSC se posicionen líderes en el mercado global de energía solar.

Uno de los nichos de mercado con un alto potencial es el denominado “building integrated fotovoltaics (BIPV)” en las ciudades.

Donde el costo del suelo para la instalación de células solares es muy alto, y el espacio disponible en las azoteas es escaso para acomodar grandes módulos fotovoltaicos.

La implementación de los LSCs en la BIPV juega un papel clave en la transición a una arquitectura energéticamente sostenible.

Además, cualquier sistema recolector de energía solar destinado a ser utilizado en escenarios urbanos está sujeto a:

*Diversos grados de sombras debido a árboles, otros edificios, o nubes, lo que disminuye el rendimiento del sistema fotovoltaico.

Este trabajo de investigación combina:

*El diseño, la fabricación y la caracterización de novedosas POF doblemente dopadas para aplicaciones Concentradores Solares Luminiscentes.

El sistema de concentración de luz solar propuesto combina:

*Los beneficios de la estructura cilíndrica de POFs con los de usar una combinación hibrida de dopantes.

Mezclando colorantes orgánicos y materiales metal-orgánicos.

Las amplias bandas de absorción y emisión de la combinación híbrida de dopantes permiten una amplia utilización del espectro solar.

Y la ausencia de superposición entre los espectros de absorción y emisión de los materiales orgánicos contribuye a minimizar las pérdidas por reabsorción.

 Ventajas de los Concentradores Solares Luminiscentes:

  • Captación de luz solar en cualquier ángulo (no necesitan de un sistema de seguimiento solar).
  • Rendimiento invariable bajo diferentes condiciones de iluminación.
  • Puede funcionar en climas parcialmente nublados y no requiere un cielo azul constante para enfocar el sol en la célula fotovoltaica.
  • Se evita por completo el calentamiento del silicio de los concentradores fotovoltaicos convencionales.
  • Oportunidad de desarrollar dispositivos útiles y rentables que encuentren su lugar en nichos de mercado específicos.
  • Son más baratos de fabricar que las células convencionales basadas en silicio monocristalino e incluso policristalinas.
  • Son flexibles y robustas, pero su eficiencia para convertir la luz en energía eléctrica es menor.

Los resultados obtenidos pueden tener un fuerte impacto en el campo de los CSL basados en POF dopadas.

Ya que ofrecen una prometedora tecnología costo-efectiva para la producción de energía sostenible a pequeña escala.

 

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