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Guía del Alumno
CARRERA
SOLAR
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ACTIVIDAD 1: INTRODUCCIÓN
Situación de la energía solar fotovoltaica en Aragón.
Fuente: El recorrido de la Energía en la
Comunidad de Aragón. Gobierno de Aragón.
La escasa participación de la
energía solar fotovoltaica no debe
compararse con las grandes producciones
de otro tipo de tecnologías, sino
contrastarla dentro del ámbito en el que se
desenvuelve actualmente, que es el de la
generación aislada, con una alta aportación cualitativa en una región con multitud de
pequeños núcleos diseminados por toda su geografía. Son pocas las instalaciones
solares fotovoltaicas conectadas a red funcionando actualmente en Aragón, aunque en
un futuro se espera que la cifra aumente. Aún así, todo parece indicar que la potencia
y la generación asociada a la energía solar se moverá en magnitudes muy diferentes
de las de la energía eólica o hidráulica a todos los niveles.
La potencia instalada en Aragón en el año 2004, tanto de equipos conectados a
la red como aislados, era de 0,912MW y se tiene prevista la instalación de 50MW más,
lo que supondrá un incremento de 75.135MWh en la producción de energía eléctrica
en el periodo 2005-2012.
Greenpeace presenta en Zaragoza el informe Renovables 100% .
05-Junio-2007
El informe propone un sistema eléctrico renovable para la España peninsular y
demuestra que es viable plantearse un sistema de generación basado al 100% en
energías renovables, tanto para cubrir la demanda eléctrica como la demanda de
energía total, a unos costes totales perfectamente asumibles y muy favorables
respecto a los que podemos esperar en 2050 si seguimos con el actual modelo de
energías sucias.
En concreto, el informe de la organización ecologista, Renovables 100%, revela
datos muy significativos para Aragón: Zaragoza y Teruel se encuentran situadas en la
mejor categoría peninsular de eólica terrestre en cuanto al menor coste de la
electricidad producida en 2050. Huesca y Teruel se encuentran situadas en la mejor
categoría peninsular de solar fotovoltaica en cubierta de edificación en la misma
categoría.
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Para hacerlo realidad, Greenpeace pide al Gobierno español que establezca
objetivos de obligatorio cumplimiento de planificación energética de medio y largo
plazo, principalmente que la contribución de las energías renovables a la generación
de electricidad alcance un 50% en 2020 y un 100% en 2050. Los ecologistas quieren
que estos objetivos se reflejen en la planificación que el Gobierno central está
preparando, por primera vez, para el horizonte 2030.
Con este informe, Greenpeace aporta un elemento nuevo y fundamental al
debate sobre el cambio climático. Una vez confirmado por el grupo de expertos de
Naciones Unidas (IPCC) la gravedad de los impactos del cambio climático
(especialmente negativos para los países del arco Mediterráneo) provocado por la
quema de combustibles fósiles, la investigación promovida por la organización
ecologista aporta un rayo de esperanza crucial: es posible evitar un cambio climático
peligroso, si ponemos en marcha una “revolución energética” para lograr que las
energías renovables sustituyan a las energías sucias. La solución es factible, y
Greenpeace lo demuestra analizando un caso real y concreto como el sistema
eléctrico español. Las barreras no son técnicas sino fundamentalmente de voluntad
política.
El Gobierno tiene que tomarse en serio la alarma del cambio climático.
Estamos demostrando que la solución renovable es factible, así que ya no hay
excusas para no poner en marcha la revolución renovable que la sociedad está
esperando”, ha declarado José Luis García Ortega, responsable de la campaña de
energía de Greenpeace.
El informe constituye el elemento central de la campaña “Revolución
Renovable”, con la que Greenpeace pretende movilizar a la sociedad como forma de
evitar un cambio climático peligroso. Con el mensaje Revolución Renovable: el cambio
empieza aquí, la campaña tiene como objetivo hacer llegar a toda la sociedad en
general, y en particular a los responsables de tomar decisiones sobre política
energética, la información necesaria para asumir que un modelo energético limpio es
posible.
El informe ha sido elaborado para Greenpeace por un equipo de expertos del
Instituto de Investigación Tecnológica de la Universidad Pontificia Comillas.
PRINCIPALES CONCLUSIONES DEL INFORME RENOVABLES 100%
* Las tecnologías de menor coste en el horizonte 2050 serían las renovables.
* Hay múltiples combinaciones posibles de sistemas de generación renovables que
permitirían cubrir completamente a lo largo del año la demanda de electricidad, e
incluso la de energía total.
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* Para alcanzar un mix renovable económicamente óptimo, es necesaria una
adecuada planificación.
* Las centrales renovables repartidas por toda la geografía generan electricidad de
modo mucho más regular en el tiempo que si estuviesen todas en la misma zona.
* Para mantener la generación aún cuando el recurso disponible disminuya, existen
varias soluciones.
* Se necesita muy poca capacidad de acumulación de energía.
* La tecnología termosolar tiene ventajas únicas.
* El uso más apropiado de la biomasa sería como energía de respaldo en centrales
termosolares.
DATOS RELEVANTES PARA ARAGÓN
* El análisis de costes concluye que producir electricidad
con energía eólica terrestre, termosolar y geotérmica en
las tres provincias aragonesas resultaría en 2050 más
barato de lo que actualmente cuesta hacerlo con térmicas
de ciclo combinado.
* Zaragoza y Teruel se encuentran situadas en la mejor
categoría peninsular de eólica terrestre en cuanto al
menor coste de la electricidad producida en 2050.
* Huesca y Teruel se encuentran situadas en la mejor
categoría peninsular de solar fotovoltaica en cubierta de
edificación en cuanto al menor coste de la electricidad
producida en 2050.
El informe presenta distintos ejemplos de mix
energéticos renovables que cubren el 100% de la
demanda eléctrica peninsular en 2050. En uno de estos
mix, basado en una amplia diversidad tecnológica, de los 112.675 MW instalados en la
península, en Aragón se ubicarían: 4.878 MW de eólica, 102 MW de biomasa, 95 MW
de geotérmica y 47 MW de fotovoltaica en edificación. En otro de estos mix, con el
objetivo de una optimización económica, el mismo objetivo se alcanza con 79.600 MW
renovables instalados en la península, de los cuales 4.640 MW de eólica en Aragón.
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1.-Lee atentamente los dos artículos y contesta a las preguntas
- ¿Para qué año desea Greenpeace que las energías renovables
representen el 50% de la energía producida? ¿Y el 100%?
¿Cuáles son los países más afectados negativamente por el cambio
climático según los expertos de las Naciones Unidas?
¿Cuál es la propuesta de la organización ecologista para evitar un
cambio climático peligroso?
2.-Discute con tus compañeros las siguientes cuestiones:
- ¿Qué dos tipos de instalaciones solares fotovoltaicas existen?. ¿Cuál es
su diferencia?
- ¿A qué tipo de coste se refiere el informe de Greenpeace, si
continuamos con el modelo energético actual de energías sucias?
- ¿Qué propuesta hace Greenpeace para Aragón en su informe
Renovables 100%?
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ACTIVIDAD 2: PLACAS SOLARES FOTOVOLTAICAS
1.-Observa la animación de la web:
2.-Investiga y contesta:
- ¿Qué transformación energética se produce en las placas solares
fotovoltaicas?
- ¿Qué materiales se utilizan para su construcción?
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- ¿Cómo se produce el flujo de electrones entre las capas de la placa?
- ¿Cuáles son las principales aplicaciones de las placas solares fotovoltaicas?
- Algunas aplicaciones que utilizan estas placas deben funcionar también por
la noche ¿cómo lo consiguen?
- ¿Qué tipo de corriente producen las placas?
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ACTIVIDAD 3:
INSTALACIÓN DE PLACAS FOTOVOLTAICAS EN EL I.E.S.
Imagina que formas parte de un equipo de diseñadores e instaladores de
energía solar y os piden que estudiéis la posible colocación de paneles solares
fotovoltaicos en el Instituto.
1.-Determina la mejor ubicación de las placas solares en el I.E.S.
Lo primero que tienes que averiguar es la trayectoria solar a lo largo del año en
vuestra localidad. Para ello puedes observar indirectamente al Sol en distintas épocas
del año, pero si no puedes esperar tanto tiempo analiza las siguientes animaciones:
Movimiento de traslación:
La Tierra, a la vez que gira sobre sí misma, se desplaza alrededor del Sol de
forma continua
y describiendo una órbita elíptica. Tarda 365 días y casi 6 horas en dar una vuelta
completa.
Como nuestro planeta describe
una elipse en torno al Sol, su posición
con relación a este varía
según la época del año. Además, el
eje de rotación de la Tierra está
inclinado respecto al plano de la
elíptica (23º27´), de esta forma la
Tierra expone primero un hemisferio a los rayos solares y después el otro, dando lugar
a las estaciones.
Movimientos aparentes del Sol desde la Tierra:
Suponiendo la Tierra fija y el Sol dando vueltas, un observador vería que el Sol
sigue estas trayectorias, en las que, el Sol nace en un amplio sector hacia el Este y se
pone dentro de otro sector igualmente amplio situado al Oeste.
Sólo dos días al año (21 de marzo y 23 de
septiembre), llamados equinoccios, el Sol nace
por el Este y se pone por el Oeste dando lugar a
días en los que el día y la noche duran doce
horas exactas. El resto del año el día y la noche
tienen períodos de duración diferentes, siendo el
día más corto el solsticio de invierno (21 de
diciembre) y el más largo el solsticio de verano (21 de junio).
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Además de variar el tiempo, que está sobre el horizonte, el Sol varía la altura
que es capaz de alcanzar al mediodía.
La posición del Sol, queda determinada mediante dos ángulos que son la altura
y el azimut. La altura se define como el ángulo que forma el Sol, el observador y el
horizonte mientras que el azimut es el ángulo que forma la proyección de la línea Solobservador con la dirección Sur.
- Explica porqué se producen las estaciones.
- ¿Por qué el Sol visto desde la Tierra no sigue siempre la misma trayectoria?.
- Dibuja la posición más idónea de las placas en cada época del año.
- Si las placas que se van a colocar en el Centro no pueden seguir al Sol, es
decir, deben estar fijas, ¿cuál será la mejor inclinación?, ¿y con qué
orientación?.
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2.-Cálculo de la potencia de la instalación.
- Determina la mejor ubicación de las placas en tu centro y calcula la superficie
que podrían ocupar.
- ¿Cuánta energía recibirían las placas al día?
Zona
I
II
III
IV
V
<3,8
3,8-4,2
4,2-4,6
4,6-5
>5
Irradiación
media
(KW-h/m2)
Irradiación media diaria en España según zonas climáticas. FUENTE: INM
- Determina la potencia eléctrica media que desarrollarán las placas si su
rendimiento está en torno al 12%
- Calcula la potencia eléctrica que podrán tener las placas. La radiación
óptima a mediodía es de 1.000W/m2.
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3.-Elementos necesarios para la conexión a la red eléctrica.
- Investiga qué elementos son necesarios para conectar las placas eléctricas a
la red eléctrica general.
- ¿Por qué hay dos contadores?
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ACTIVIDAD 4: CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
Con la ayuda de un polímetro determina las características eléctricas de una
pequeña placa, en un día soleado y en un día nublado y con distintas inclinaciones.
1.-Medición de la Tensión o Voltaje
2.-Medición de la Intensidad de Corriente
Día
V0º=
V45º=
V90º=
I0º=
I45º=
I90º=
V0º=
V45º=
V90º=
I0º=
I45º=
I90º=
Soleado
Día
Nublado
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CONCLUSIONES:
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ACTIVIDAD 5: CONEXIÓN SERIE Y PARALELO
1.-Conexión de placas en serie
Conecta dos o más placas en serie y mide los valores de tensión y de corriente
con el polímetro.
- Dibuja el esquema eléctrico.
- Anota los valores obtenidos:
Valores para 1 placa
V=
I=
Valores para n placas
V=
I=
- Conclusiones:
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2.-Conexión de placas en paralelo
Conecta dos o más placas en paralelo y mide los valores de tensión y de
corriente con el polímetro.
- Dibuja el esquema eléctrico.
- Anota los valores obtenidos:
Valores para 1 placa
V=
I=
Valores para n placas
V=
I=
- Conclusiones:
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ACTIVIDAD 6:
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO SOLAR
1.-Anteproyecto y proyecto
Siguiendo las fases de un proyecto
tecnológico diseña, junto con tu grupo, un
coche eléctrico solar con un número
determinado de placas.
2.-Construcción del prototipo
1º.-Medir y marcar las piezas de la
carrocería teniendo en cuenta el tamaño
de las placas y del resto de las piezas.
2º.-Soldar con estaño los terminales a la placa.
3º.-Cortar y ensamblar las piezas.
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4º.-Fijar el motor a la estructura
5º.-Colocar las placas en la superficie del vehículo.
6º.-Conectar las placas en serie y/o en
paralelo
3.-Evaluación
Por último, se realiza la carrera solar en el patio del Instituto, con todos los
prototipos construidos para valorar el diseño y la construcción.
Os presentamos los prototipos
situados en línea de salida construidos por:
- Said Kassal
- David Puerta
- Jorge Sánchez
- Bryan Yuste
IES Salvador Victoria de Monreal del Campo
(Teruel)
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ACTIVIDAD 7: VELOCIDAD Y FUERZA
Realiza distintas asociaciones de placas en serie y ramas en paralelo y
comprueba cuando el coche solar tiene más velocidad y cuando tiene más fuerza.
Para comprobar la velocidad,
debes medir una distancia y el tiempo
que le cuesta hacer el recorrido en
cada caso.
Para comprobar la fuerza en
cada caso, haz que el coche suba por
una rampa. Comienza con una
inclinación pequeña y ve subiéndola
poco a poco, hasta que el coche no
disponga de la fuerza suficiente para
ascender.
CONCLUSIONES
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