Energía Solar
El sol
Es una masa de materia gaseosa caliente que irradia a una temperatura efectiva de unos 6000ºC. De la distribución espectral de la radiación de esta fuente de energía, medida fuera de la atmósfera terrestre, aproximadamente la mitad esta en la región visible del espectro, cerca de la otra región visible del espectro, cerca de la otra región infrarroja y un pequeño porcentaje de la región ultravioleta. El sol esta a una distancia de 149490000 kilómetros de la Tierra, y la constante solar, esto es, la intensidad media de radiación medida fuera de la atmósfera en un plano normal la radiación es aproximadamente 1.94 cal/min. cm3.
Radiación que llega a la Tierra.
La intensidad de la radiación solar que llega a la superficie de las Tierra se reduce por varios factores variables, entre ellos, la absorción de la radiación, en intervalos de longitud de onda específicos, por los gases de la atmósfera, dióxido de carbono, ozono, etc., por el vapor de agua, por la difusión atmosférica por la partículas de polvo, moléculas y gotitas de agua, por reflexión de las nubes y por la inclinación del plano que recibe la radiación respecto de la posición normal de la radiación.
La intensidad de la radiación medida en la superficie de la Tierra varía de 1.6 a 0.
El total de la energía solar que llega a la Tierra es enorme. Lo EE.UU., por ejemplo, reciben anualmente alrededor de 1500 veces sus demandas de energía total. En un día de sol de verano, la energía que llega al tejado de una casa de tipo medio seria más que suficiente para satisfacer las necesidades de energía de esa casa por 24 hora. En la tabla 1 se dan valores típicos de la radiación que se recibe en la superficie de la Tierra. La figura 2, muestra la cantidad de radiación recibida en superficies orientadas de modo diferente en días claros (latitud 42ºN).
La distribución espectral de la radiación en la superficie de la tierra ha sido extensamente estudiada y se ha propuesto una serie de curvas a modo de patrón, para diferentes masas de aire. La masa de aire, m, se define como la radiación y el espesor cuando el sol esta en el cenit y el observador a nivel del mar. La curva de trazos en la figura 1 muestra la curva patrón propuesta por una masa de aire igual a 2.
La tabla II indica la distribución de energía transmitida en tres intervalos de longitud de onda, para diversas masas de aire, m, y se basa en la constante solar de 1.896 cal/min. cm.
martes, 24 de marzo de 2009
Hornos solares
Hornos solares
Los hornos solares son reflectores parabólicos o lentes construidos con precisión para enfocar la radiación solar en superficies pequeñas y de este modo poder calentar "blancos" a niveles altos de temperatura. El limite de temperatura que puede obtenerse con un horno solar esta determinado por el segundo principio de la termodinámica como la temperatura de la superficie del sol, esto es 6000 ºC, y la consideración de las propiedades ópticas de un sistema de horno limita la temperatura máxima disponible. Se han usado hornos solares para estudios experimentales hasta 3500 ºC y se han publicado temperaturas superiores a 4000 ºC. Las muestras pueden calentarse en atmósferas controladas y en ausencia de campos eléctricos o de otro tipo si así se desea.
El reflector parabólico tiene la propiedad de concentrar en n punto focal los rayos que entran en el reflector paralelamente al eje.
Como el sol comprende un ángulo de 32', aproximadamente, los haces de rayos no son paralelos y la imagen en el foco del receptor tiene una magnitud finita. Como regla empírica, el diámetro de la imagen es aproximadamente la razón de longitud focal/111. La longitud focal determina el tamaño de la imagen y la abertura del reflector la cantidad de energía que pasa por el área focal para una velocidad dada en incidencia de radiación directa. El cociente entre la abertura y la longitud focal es, pues, una medida de flujo de energía disponible en el área focal y con arreglo a este flujo se puede calcular una temperatura de cuerpo negro.
La utilidad de los hornos solares aumenta con el uso de heliostatos, o espejo plano móvil, para llevar la radiación solar al reflector parabólico. Esto permite el montaje estacionario de una parábola de ordinario en posición vertical, con lo cual se pueden colocar aparatos para atmósfera controlada y movimiento de muestras, soportes de blancos, y otros, sin necesidad de mover todo el equipo. El poder de reflexión del heliostato varía de 85 a 95% según su construcción, por lo que resulta para el horno una perdida de flujo del 5 al 15%, y la disminución correspondiente a las temperaturas que se alcanzan. La tabla III muestra algunas propiedades de cuatro hornos solares.
Se construyen hornos solares de hasta 3 metros de diámetro con espejos de una sola pieza de aluminio, cobre o de otros elementos y se han construido hornos mas grandes de múltiples reflectores curvos.
El reflector o blanco usado en los hornos solares puede ser de varias formas. Las sustancias pueden fundirse en si mismas en cavidades de cuerpo negro, encerrarse en envoltura de vidrio o de otra materia transparente para atmósferas controladas, o introducirse en un recipiente rotatorio "centrifugo".
La medición de las temperaturas del blanco en los hornos solares se hace por fusión de sustancias de punto de fusión conocidos y por medios pirometricos ópticos o de radiación.
Se usan hornos solares en gran variedad de estudios experimentales, entre ellos, la fusión de materiales refractarios, la realización de reacciones químicas e investigación de las relaciones de fase en sistemas de alto punto de fusión como sílice alúmina.
La estabilización del oxido de circonio refractario por adición de pequeñas cantidades de CaO en recipientes centrífugos es uno de los muchos trabajos publicados por Trombe, quien también ha eliminado flúor de mezcla de fosfatos por calentamiento en un horno en presencia de sílice y vapor de agua, según la reacción:
[Ca3(PO4)2]3.CaF2 + xSiO2 +H2O 3 Ca2(PO4)2 + (SiO2)x.CaO + 2HF
Se ha preparado, con buen rendimiento, oxido de circonio calentando silicato de circonio a 1400 ºC con carbonato de sodio, Según la ecuación:
ZrSiO4 + 2Na2CO3 Na4SiO4 + 2CO2 + ZrO2
Entre otros usos propuestos para los hornos solares figuran los experimentos de pirólisis instantánea en investigación química inorgánica y orgánica y estudios geoquimicos de rocas y minerales.
Los hornos solares son reflectores parabólicos o lentes construidos con precisión para enfocar la radiación solar en superficies pequeñas y de este modo poder calentar "blancos" a niveles altos de temperatura. El limite de temperatura que puede obtenerse con un horno solar esta determinado por el segundo principio de la termodinámica como la temperatura de la superficie del sol, esto es 6000 ºC, y la consideración de las propiedades ópticas de un sistema de horno limita la temperatura máxima disponible. Se han usado hornos solares para estudios experimentales hasta 3500 ºC y se han publicado temperaturas superiores a 4000 ºC. Las muestras pueden calentarse en atmósferas controladas y en ausencia de campos eléctricos o de otro tipo si así se desea.
El reflector parabólico tiene la propiedad de concentrar en n punto focal los rayos que entran en el reflector paralelamente al eje.
Como el sol comprende un ángulo de 32', aproximadamente, los haces de rayos no son paralelos y la imagen en el foco del receptor tiene una magnitud finita. Como regla empírica, el diámetro de la imagen es aproximadamente la razón de longitud focal/111. La longitud focal determina el tamaño de la imagen y la abertura del reflector la cantidad de energía que pasa por el área focal para una velocidad dada en incidencia de radiación directa. El cociente entre la abertura y la longitud focal es, pues, una medida de flujo de energía disponible en el área focal y con arreglo a este flujo se puede calcular una temperatura de cuerpo negro.
La utilidad de los hornos solares aumenta con el uso de heliostatos, o espejo plano móvil, para llevar la radiación solar al reflector parabólico. Esto permite el montaje estacionario de una parábola de ordinario en posición vertical, con lo cual se pueden colocar aparatos para atmósfera controlada y movimiento de muestras, soportes de blancos, y otros, sin necesidad de mover todo el equipo. El poder de reflexión del heliostato varía de 85 a 95% según su construcción, por lo que resulta para el horno una perdida de flujo del 5 al 15%, y la disminución correspondiente a las temperaturas que se alcanzan. La tabla III muestra algunas propiedades de cuatro hornos solares.
Se construyen hornos solares de hasta 3 metros de diámetro con espejos de una sola pieza de aluminio, cobre o de otros elementos y se han construido hornos mas grandes de múltiples reflectores curvos.
El reflector o blanco usado en los hornos solares puede ser de varias formas. Las sustancias pueden fundirse en si mismas en cavidades de cuerpo negro, encerrarse en envoltura de vidrio o de otra materia transparente para atmósferas controladas, o introducirse en un recipiente rotatorio "centrifugo".
La medición de las temperaturas del blanco en los hornos solares se hace por fusión de sustancias de punto de fusión conocidos y por medios pirometricos ópticos o de radiación.
Se usan hornos solares en gran variedad de estudios experimentales, entre ellos, la fusión de materiales refractarios, la realización de reacciones químicas e investigación de las relaciones de fase en sistemas de alto punto de fusión como sílice alúmina.
La estabilización del oxido de circonio refractario por adición de pequeñas cantidades de CaO en recipientes centrífugos es uno de los muchos trabajos publicados por Trombe, quien también ha eliminado flúor de mezcla de fosfatos por calentamiento en un horno en presencia de sílice y vapor de agua, según la reacción:
[Ca3(PO4)2]3.CaF2 + xSiO2 +H2O 3 Ca2(PO4)2 + (SiO2)x.CaO + 2HF
Se ha preparado, con buen rendimiento, oxido de circonio calentando silicato de circonio a 1400 ºC con carbonato de sodio, Según la ecuación:
ZrSiO4 + 2Na2CO3 Na4SiO4 + 2CO2 + ZrO2
Entre otros usos propuestos para los hornos solares figuran los experimentos de pirólisis instantánea en investigación química inorgánica y orgánica y estudios geoquimicos de rocas y minerales.
montaje de colectores solares
Montaje de los colectores solares
Existen muchas formas de montaje de los colectores sobre techo plano, techo inclinado, balcón, jardín, etc. Pero se debe tener en cuenta el incremento de carga originado por el emplazamiento de los paneles y el acumulador (teniendo en cuenta el agua en su interior). Además de las condiciones de sobrecarga como ser el viento, nieve, sismos, etc.
La separación entre los colectores debe ser como se indica en el siguiente esquema:
El ángulo alfa debe ser menor de 20º, para que otro objeto no produzca una sombra sobre él.
Existen muchas formas de montaje de los colectores sobre techo plano, techo inclinado, balcón, jardín, etc. Pero se debe tener en cuenta el incremento de carga originado por el emplazamiento de los paneles y el acumulador (teniendo en cuenta el agua en su interior). Además de las condiciones de sobrecarga como ser el viento, nieve, sismos, etc.
La separación entre los colectores debe ser como se indica en el siguiente esquema:
El ángulo alfa debe ser menor de 20º, para que otro objeto no produzca una sombra sobre él.
Los colectores deben colocarse sobre el techo de manera que no retengan el agua de lluvia.
inclinación de un colector 2
Orientación e inclinación de los colectores
Los colectores solares deben tener una orientación e inclinación adecuada para poder recibir los rayos solares en forma perpendicular.
La orientación en el hemisferio sur debe ser siempre hacia el Norte tratando de no desviarse más de 20º.
Las inclinaciones varían según la latitud del lugar y la época del año. Los cálculos para obtener el ángulo de inclinación son los siguientes:
En invierno se le debe sumar a la latitud del lugar 10º
En verano se le debe restar a la latitud del lugar 20º
Si se quisiera dejar fijo durante todo el año se debe multiplicar la latitud del lugar por 0.9
Teniendo en cuenta esto, sí la latitud del lugar es de 38,5º los resultados son los siguientes:
» En verano 18,5º
» En invierno 48,5º
» Todo el año 34,65º
Los colectores solares deben tener una orientación e inclinación adecuada para poder recibir los rayos solares en forma perpendicular.
La orientación en el hemisferio sur debe ser siempre hacia el Norte tratando de no desviarse más de 20º.
Las inclinaciones varían según la latitud del lugar y la época del año. Los cálculos para obtener el ángulo de inclinación son los siguientes:
En invierno se le debe sumar a la latitud del lugar 10º
En verano se le debe restar a la latitud del lugar 20º
Si se quisiera dejar fijo durante todo el año se debe multiplicar la latitud del lugar por 0.9
Teniendo en cuenta esto, sí la latitud del lugar es de 38,5º los resultados son los siguientes:
» En verano 18,5º
» En invierno 48,5º
» Todo el año 34,65º
orientación de un colector solar 1
Es conocido que el máximo de captación para colectores solares, teniendo estructura u orientación fija, se logra con orientación hacia el Sur cuando se trata de una región del hemisferio Norte [Duffie y Beckman, 1996].
Cualitativamente podemos interpretar que con esa orientación (acimut), se balancean las posibilidades de captación entre la mañana y la tarde, suponiendo que ambas poseen similares características de radiación.
También es conocido que ese máximo de captación, como promedio anual, con orientación Sur (acimut = 0o) se logra cuando la inclinación de los colectores es igual a la latitud de la región o zona de captación [Bérriz y Álvarez, 2004].
Cualitativamente podemos interpretar que con esa orientación (acimut), se balancean las posibilidades de captación entre la mañana y la tarde, suponiendo que ambas poseen similares características de radiación.
También es conocido que ese máximo de captación, como promedio anual, con orientación Sur (acimut = 0o) se logra cuando la inclinación de los colectores es igual a la latitud de la región o zona de captación [Bérriz y Álvarez, 2004].
sábado, 21 de marzo de 2009
night lamp
The LightCap is basically a solar powered water bottle which has a built-in LED light in its lid. It features a waterproof solar panel, battery pack, and "will stay bright for hours while the rechargeable Ni-Cad batteries will last for at least 300 cycles" on a four hour charge -- in sunlight. This device measures 8 ¼" tall and 3 ¾" wide with a 32 oz capacity. No word yet on pricing and availability.
viernes, 20 de marzo de 2009
cheap collector
Solar power has to be a long term investment to make an individual better off. Solar cells or panels are small productive and reliable today, they are not reasonably priced only. And what’s more, installation of a fully assembled solar cell complex will cost the same as the gears price and will take you intolerably long to finally set it to work for you. This is exactly why we have PICNIC Green Challenge and similar concourses giving money prices to people or enterprises that have figured out one or two environmental problems. Verdana Solar was one to get 100,000 Euros for its easy to install hence cheap solar panel. It is not yet on the market, but we hope the price will help to unleash it before summer.
Cutting costs of installation is one of the two redeeming features of Verdana Solar’s panels. The second one is the design of the thing which will look cool hanging out of your window or on you balcony. Don’t be misled by the picture by the way. These babies are pretty big - about half a size of a small window.
Technically there is nothing new in Verdana Solar’s kits. Thy have no battery so you will have to either buy one or plug a wall outlet directly to it but you should better have a battery. As you can see, there are different panel sizes, they all are addible to each other so you can buy a starter kit and then upgrade it with other panels. 600 USD for the first order of the biggest one and 450 USD for smaller.
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