La utilización de paneles solares automatizados para la generación de energía eléctrica en zonas marginadas de Huichapan HGO.

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Instituto Tecnológico Superior de Huichapan

Ingeniería Industrial

La utilización   de paneles solares automatizados para la generación de energía eléctrica en zonas marginadas de Huichapan HGO.

Modalidad:  Experimental

Materia: Taller de investigación II

Líder de proyecto: Luis Ángel Uribe Hernández

Docente: Jenny López Salinas

12 de octubre del 2016

INTRODUCCIÓN

A inicios del siglo XXI la energía solar fotovoltaica se presenta como una de las opciones con más futuro para liderar la revolución energética que se aproxima. El efecto fotovoltaico fue descubierto por el francés Alexandre Edmund Bequerel en 1838 cuando tenía sólo 19 años. Bequerel estaba experimentando con una pila electrolítica con electrodos de platino cuando comprobó que la corriente subía en uno de los electrodos cuando este se exponía al sol. [2]

El siguiente paso se dio en 1873 cuando el ingeniero eléctrico inglés Willoughby Smith descubre el efecto fotovoltaico en sólidos. En este caso sobre el Selenio. Pocos años más tarde, en 1877, El inglés William Grills Adams profesor de Filosofía Natural en la King College de Londres, junto con su alumno Richard Evans Day, crearon la primera célula fotovoltaica de selenio. Si bien en todos estos descubrimientos la cantidad de electricidad que se obtenía era muy reducida y quedaba descartada cualquier aplicación práctica, se demostraba la posibilidad de transformar la luz solar en electricidad por medio de elementos sólidos sin partes móviles.

La posibilidad de una aplicación práctica del fenómeno no llegó hasta 1953 cuando Gerald Pearson de Bell Laboratories, mientras experimentaba con las aplicaciones en la electrónica del silicio, fabricó casi accidentalmente una célula fotovoltaica basada en este material que resultaba mucho más eficiente que cualquiera hecha de selenio. A partir de este descubrimiento, otros dos científicos también de Bell, Daryl Chaplin y Calvin Fuller perfeccionaron este invento y produjeron células solares de silicio capaces de proporcionar suficiente energía eléctrica como para que pudiesen obtener aplicaciones prácticas de ellas. De esta manera empezaba la carrera de las placas fotovoltaicas como proveedoras de energía.

En la década de los 90 y en los primeros años del S XXI las células fotovoltaicas han experimentado un continuo descenso en su coste junto con una ligera mejora de su eficiencia. Estos factores unidos al apoyo por parte de algunos gobiernos hacia esta tecnología han provocado un espectacular impulso de la electricidad solar en los últimos años.

Descubierto el efecto fotovoltaico como fenómeno de difícil aplicación práctica, poco a poco los avances técnicos fueron permitiendo aprovecharlo más eficientemente hasta lograr que se convirtiera en una fuente de energía práctica y fiable. [3]Unos de los primeros pasos de México hacia la utilización de energías renovables son los de la creación de diversos programas e instancias como lo fueron  en 1979 la Creación del departamento de Energía Solar, en CU, del IIM  y en 1985 Creación del Laboratorio de Energía Solar está en Temixco Morelos, del IIM  y por último en 1996 Creación del Centro de Investigación en Energía la cual facilito la investigación de las celdas fotovoltaicas para el uso/beneficio del ser humano actualmente existen instituciones y programas que influyen de manera elocuente a la utilización de energía solar ejemplo de ello son los calentadores solares que están remplazando el uso de gas natural otro medio de contaminación  y con ello se beneficia  el consumidor y el medio ambiente. [3]

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En la actualidad, se percibe una preocupación por la obtención del servicio de energía eléctrica, ya que como se sabe los costos han incrementado en estos últimos años por la empresa de la cual adquirimos el servicio. Este proyecto surge a raíz de los elevados costos de energía eléctrica, en la actualidad los costos de energía eléctrica son muy elevados y en algunas zonas no se tiene el acceso a esta, debido a que las compañías eléctricas no le es rentable colocar cableado en las zonas con menos recursos. [1] Derivado de esto el problema que se plantea es el siguiente: ¿Cómo reducir el egreso económico generado por los altos costos de la energía eléctrica que provee la compañía de luz?

Una propuesta para la solucionar nuestro problema consiste en el diseño y construcción de un panel solar que aproveche al máximo la energía que se percibe en nuestro entorno. Un panel solar en la actualidad solo se enfoca a un punto, sin embargo, esto no nos garantiza que en dicho punto se encuentre la mayor concentración de energía, como consecuencia se desaprovechan concentraciones posiblemente mayores en otros puntos. Se busca diseñar un panel solar de celdas fotovoltaicas con un sistema automatizado que mediante la utilización de sensores detecten donde se encuentra la mayor intensidad solar y que en base a esto responda con movimientos que lo orienten en una nueva posición que aproveche al máximo dicha intensidad esperando pueda solucionar la problemática planteada. [1]

JUSTIFICACIÒN

A pesar del increíble potencial que tenemos de energía solar en México, sigue siendo una tecnología prácticamente desconocida y no utilizada en el país, este proyecto tendrá un impacto social y económico muy importante como para la sociedad como para el medio ambiente, en la actualidad debido a la creciente contaminación muchas personas optan por paneles solares para la generación de energía eléctrica no obstante la mayor parte de la población aun depende de la obtención del servicio de energía eléctrica mediante otros sistemas más convencionales como son los recursos no renovables.

Casi tres cuartas partes del territorio nacional pueden ser consideradas como zonas áridas o semi-áridas y en las que se observa una irradiación solar promedio superior a los 5.5 kilowatts-hora por metro cuadrado que se desaprovechan, México se encuentra entre los 5 países con mayor potencial para adquirir la energía solar pero desafortunadamente hasta el día de hoy es muy poco el avance para implementar esta energía en rangos mayores. [1]

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OBJETIVOS

Objetivo general

Satisfacer la necesidad de un servicio indispensable para los pobladores del municipio de Huichapan Hgo. Que no tengan Energía eléctrica.

Objetivos específicos

• Investigar cuales son los lugares sin acceso al servicio de energía eléctrica.
• Investigar si hay o no gran intensidad solar en dichos lugares.
• Realizar un estudio de campo para saber cuánto están dispuestos a pagar por energía eléctrica.
• Elaborar un diseño apto para las necesidades de las personas que buscarían este producto.
• Buscar materiales resistentes, duraderos y económicos.
• Optimizar el diseño de tal forma que tenga una alta durabilidad.
• Comprobar el correcto funcionamiento del mecanismo diseñado.

Hipótesis

Con la utilización de paneles solares se satisfacera la falta de energía eléctrica en los poblados de Huichapan Hidalgo que no cuenten con el servicio.

Variables

Costos del equipo.

Materiales del equipo.

Tamaño de los paneles solares.

Tipos de baterías para el almacenamiento de la energía.

Lugar donde se instalara el equipo.

MARCO TEORICO

Energía solar en México

Debido a su ubicación geográfica, México se encuentra en el denominado cinturón solar entre los trópicos de Cáncer y de Capricornio, lo que propicia que tenga un enorme potencial para aprovechar la energía del Sol en la generación de energía eléctrica. Esto se puede hacer mediante la instalación de sistemas fotovoltaicos.

El territorio nacional registra, en promedio, una irradiación de 5 kilowatts hora/día por metro cuadrado, cifra que representa casi el doble que la de los países de Europa, mismos que ya tienen varios años usando este recurso para producir electricidad y en aplicaciones térmicas [3].

Los actuales niveles de consumo de energía en México asociados, fundamentalmente, a la trayectoria del producto son inconsistentes con un desarrollo económico sustentable. En efecto, los requerimientos energéticos de la economía mexicana por unidad de producto son ciertamente elevados, de tal modo que una recuperación sostenida del ritmo de crecimiento económico se vería acompañada por una creciente demanda de energía con consecuencias negativas para el ambiente. En particular, desde el punto de vista ambiental destacan dos efectos dañinos en los niveles actuales de consumo energético: en primer lugar, la oferta actual de energía en México se basa, en su mayoría, en el uso de recursos no renovables, como el petróleo. En ese sentido, las condiciones de su consumo actual son inconsistentes con las definiciones de sustentabilidad débil y fuerte o la regla de Hartwick [3]. En segundo lugar, las emisiones a la atmosfera asociadas al consumo de energía tienen consecuencias negativas, tales como contaminación atmosférica y emisión de gases de efecto invernadero, asociados al cambio climático que inciden negativamente sobre la salud de la población y la sustentabilidad de diversos ecosistemas [1].

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