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Universidad de Lima

Escuela Universitaria de Ingeniería                                                                                                                                                Facultad de Ingeniería Industrial

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Gestión Ambiental/ Environmental Management

Trabajo Grupal

“Aplicación de energía solar a menor escala”

Integrantes:

Campos Armijo, Federico Alvaro                   (20140221)

Dávila Garboza, Fernando Jair                       (20141745)

Marquez Ruiz, Miguel Eduardo                       (20140784)

Mollison Suazo, Derek                                     (20140852)

Tominaga Irey, Francisco Daniel                    (20141341)                

Sección: 504

Lima - Perú

Mayo del 2016

1. Introducción

Actualmente, la energía solar es una energía renovable que está adquiriendo cada vez mayor protagonismo a nivel mundial. Esta es perfectamente convertible en energía útil, es decir puede utilizarse para calentar diferentes objetos (energía solar térmica) e incluso producir electricidad para hacer funcionar artefactos que usamos en nuestra vida cotidiana (energía solar fotovoltaica).

Según ciertos estudios, cada año el sol produce 4 mil veces más energía de la que los seres humanos somos capaces de consumir. Por esta razón, se considera que su potencial es ilimitado y una de las energías renovables más desarrolladas y empleadas en casi todo el mundo, aunque no tanto en nuestro propio pais.

De acuerdo al Atlas Solar del Perú elaborado por el Ministerio de Energía y Minas, el Perú tiene una elevada radiación solar anual siendo en la sierra de aproximadamente 5.5 a 6.5 kWh/m2; 5.0 a 6.0 kWh/m2 en la Costa y en la Selva de aproximadamente 4.5 a 5.0 kWh/m2. Por esa razón, el Perú se considera un pais muy viable donde utilizar la energía solar, pues toda esta radiación se puede aprovechar para ser convertida en energía utilizable.^[1] (Ver anexo 1)

Es importante recalcar que la intensidad de esta energía es muy variable de acuerdo a distintos criterios. Por un lado, dependerá de su ubicación espacio-tiempo (día del año, la hora y la latitud), aunque también incidirá la capacidad de energía que pueda recoger el dispositivo receptor, así como la orientación que disponga.

Además, se sabe que la energía solar tiene una gran capacidad para adecuarse a proyectos de mediana y pequeña escala, principalmente. Por otro lado, las innovaciones respecto a esta energía renovable permiten acercar la producción de electricidad al punto de consumo. De esa manera se evitan pérdidas durante el transporte y además reemplazaría el consumo de energía eléctrica de la red nacional y ahorraría costos a quienes decidieran implementarla.

Los usos de este tipo de energía, que serán mecionados más adelante, son variados y muy importantes, además las nuevas tecnologías siguen investigando al respecto y poco a poco se descubren nuevas formas de aprovecharla. Por esa razón, es una de las energías renovables en la cual más inversiones se están realizando. Asimismo, por tratarse de una energía totalemente natural y verde al emplearla se está ayudando a combatir el peligroso y ya muy avanzado calentamiento en nuestro planeta.

De la misma manera, no cabe duda de que las opciones de uso de la energía solar son muy amplias y prometedoras. Sin embargo, en el Perú existe mucho desconocimiento por parte de aquellos sectores que pueden aprovecharlo más intensamente (Ver anexo 2). En ese sentido, es de suma importancia desarrollar estos sectores energéticos ya que podría llegar a ser una de las mejores opciones para cambiar la actual matriz energética mundial y revertir la intensa emisión de gases en el planeta.

En el presente trabajo se explorará a fondo la energía solar y se tomará como ejemplo una de sus varias aplicaciones. En este caso, se analizará un cargador solar portátil, el cual es un proyecto a menor escala que podría implementarse fácilmente en nuestra vida cotidiana y que no sería excesivamente complicado para que mediante unos pocos pasos sea posible realizarse.

1. Descripción del proyecto

1. ¿Qué es la Energía Solar?

El proyecto que se desarrollará consiste en analizar el cargador portátil de celular más galardonado en el mercado mundial. Esta fuente de energía se podrá utilizar para recargar las baterías de los mencionados dispositivos móviles, así como otros artefactos electrónicos de bajo voltaje, tales como tablets y reproductores de música, entre otros.

La energía solar se puede definir como la energía renovable que se obtiene mediante la captura de la luz y el calor que emite el sol. Este tipo de energía se suele dividir en dos tipos: la energía solar térmica y energía solar fotovoltaica.

• Energia solar térmica.- La energía solar térmica permite generar calor a partir de la radiación infrarroja del sol. Esta puede aprovecharse para calentar agua, cocinar alimentos, secar la ropa, y otras actividades básicas. Entre los artefactos más usados tenemos^[2].

• Destilador Solar de Agua.- el destilador solar purifica el agua evaporándola por acción del calor del sol y luego la condensa para así obtener agua limpia.^[3]

• Secador Solar.-  los secadores solares emplean la luz de manera directa y/o indrecta para secar los elementos. De manera directa es el mismo calor el que quita la humedad y de manera indirecta, el secado se realiza por convección natural.^[4]

• Terma Solar.- en una terma solar, la luz es absorbida por la superficie que calienta el aire, el agua y todo en su interior. Luego, por el efecto de termosifón, el calor se transportará a cualquier parte donde se necesite llevar el agua o calentar más de esta.

• Horno Solar.- En el horno solar, los reflectores parabólicos reflejan la luz del sol hacia un punto focal el cual almacena el calor y lo transmite hacia la olla o plato que se desea calentar.^[5]

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• Energía Solar Fotovoltaica.-

Esta se define como la generación de energía eléctrica que se adquiere directamente de la radiación solar mediante un semiconductor llamado célula fotovoltaica. Algunos de estos son el arseniuro de galio y el silicio, siendo este último el más usado por su bajo costo. Explicaremos más al detalle de cómo funciona el panel fotovoltaico cuando expliquemos la tecnología involucrada en el proyecto.

1. El Proyecto

Como se mencionó anteriormente, nuestro trabajo consiste en analizar el cargador solar portátil más vendido de la compañía Voltaic. La filosofía empresarial adoptada por esta empresa consiste en la fabricación y comercialización de productos de calidad utilizando la menor cantidad de recursos y energía posibles. Debido a su compromiso con la calidad, esta empresa ha confeccionado el Amp Solar Charger^[6], el cargador solar más vendido a lo largo de todo Estados Unidos.

Este artefacto está compuesto por un panel solar, un forro para hacerlo cómodo de transportar, un cable para poder transferir la energía captada por el sol a diversos artefactos eléctricos, y además se incluye una batería externa que se puede cargar a través del panel como de una fuente de energía externa. Las dimensiones del Amp Solar Charger se establecieron en 16.5cm de largo, 14.5cm de ancho y 4cm de espesor, por lo que se garantiza su maniobrabilidad. El forro está confeccionado de materiales reciclables (botellas PET), lo que evidencia el compromiso de la empresa con el medio ambiente, y además es a prueba de agua y radiación UV.

En cuanto a las especificaciones técnicas del panel, este tiene una potencia de 4.4 W, suficiente para proveer a artefactos eléctricos  de 6, o hasta 12, voltios. El cargador tiene una salida de 1 amperio de corriente como máximo. Entre estos artefactos están los smartphones, las tablets, e inclusive cámaras fotográficas profesionales. En el caso del smartphone, es necesario de 3.5 horas de exposición a la luz solar para poder cargar completamente la batería de un celular promedio.

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Utilizar esta clase de cargadores resulta muy beneficioso para los usuarios y para el medio ambiente. En Perú, específicamente en Lima, se tiene un promedio de 12 horas de sol aproximadamente, iniciando a las 6 de la mañana y finalizando a las 6 de la tarde. En ese lapso de tiempo, si hacemos un cociente entre las horas de sol y las horas necesarias para cargar un celular completamente, se obtiene que a lo largo de un día se puede cargar un celular 3.43 veces. Este es un dato aproximado, ya que la radiación solar no es constante a lo largo del día. La mejor zona a nivel nacional para la recolección de radiación solar se ubica en la costa sur del Peru, más específicamente en los departamentos de Arequipa, Moquegua y Tacna (de 6.0 a 6.5 kW.h/m2). De igual manera, se puede inferir que la energía solar es un muy buen método alternativo para proveer de energía a estos dispositivos. Otra ventaja que tienen los cargadores solares es que, debido a que trabajan con bajo voltaje, se prolonga la vida útil de la batería de los celulares.

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