LÍNEA DE ACCIÓN: Energía
SEMANA: 33
TEMA EJE: Inducción Electromagnética
REGIÓN: Cajamarca
ACTIVIDAD: Día del ahorro de energía
CATEGORÍA: Ingeniería (Eléctrica y Mecánica)
TITULO: USO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS DE FUSIÓN DE FOTONES EN EL PROYECTO "LUZ EN CASA" DE CAJAMARCA
OBJETIVOS:
- Determinar la eficiencia del uso de las células fotovoltaicas de fusión de fotones en el proyecto "Luz en casa" que se realizará en la región de Cajamarca.
- Mejorar el abastecimiento del Proyecto "Luz en casa" para más comunidades de Cajamarca ya que estas células serían más económicas.
VARIABLES:
Independiente: Uso de células fotovoltaicas de fusión de fotones
Dependiente: Mejoramiento del abastecimiento del proyecto "Luz en casa" para más comunidades del Cajamarca.
HIPÓTESIS: Si se usaran las células fotovoltaicas de fusión de fotones se podría mejorar el abastecimiento del proyecto "Luz en casa" para más comunidades del Cajamarca.
RESUMEN (250 palabras):
El Tema eje de esta semana es "Inducción electromagnética". La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático.
La relación del tema con el tema eje es que en estas células fotovoltaicas se produce electricidad a partir de la fusión controlada de fotones, lo cual genera un campo magnético mediante la inducción de rayos solares.
La actividad de esta semana es el Día de ahorro de energía, que se celebra el 21 de Octubre y este día tiene como objetivo incentivar un cambio de hábitos y actitudes que favorezcan una mayor eficiencia en el uso de la energía, el mejor empleo de los recursos energéticos, la protección de la economía familiar y el cuidado de nuestro medio ambiente.
La Fundación Española Acciona-Microenergía instalará 3,500 paneles solares en viviendas de comunidades de escasos recursos económicos en Cajamarca, al norte del Perú.
El proyecto “Luz en casa” se ejecutará a través de Perú Microenergía, en coordinación con la ONG Prodia–Ayuda en Acción, el Fondo Nacional de Electrificación Rural (Foner), el gobierno regional de Cajamarca, los tenientes gobernadores, quienes apoyarán con su información a la selección de las localidades beneficiadas. Hasta la fecha se han visitado comunidades de las provincias de Hualgayoc, Cajabamba, Chota, Cutervo, Santa Cruz, San Marcos, San Miguel y Cajamarca.
El proyecto “Luz en casa” se ejecutará a través de Perú Microenergía, en coordinación con la ONG Prodia–Ayuda en Acción, el Fondo Nacional de Electrificación Rural (Foner), el gobierno regional de Cajamarca, los tenientes gobernadores, quienes apoyarán con su información a la selección de las localidades beneficiadas. Hasta la fecha se han visitado comunidades de las provincias de Hualgayoc, Cajabamba, Chota, Cutervo, Santa Cruz, San Marcos, San Miguel y Cajamarca.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
Un nuevo sistema para el mejor aprovechamiento de la luz solar como fuente de energía ha sido desarrollado por ingenieros europeos. Han conseguido por primera vez manipular la luz común, que emite fotones en una amplia gama de longitudes de onda, hasta convertirla en fotones de onda corta y alta energía, lo que supondrá la aparición de una nueva generación de células solares o fotovoltaicas.
Un nuevo sistema para el mejor aprovechamiento de la luz solar como fuente de energía ha sido desarrollado por ingenieros europeos. Han conseguido por primera vez manipular la luz común, que emite fotones en una amplia gama de longitudes de onda, hasta convertirla en fotones de onda corta y alta energía, lo que supondrá la aparición de una nueva generación de células solares o fotovoltaicas.
Según explican los Ingenieros del Max Planck Institute for Polymer Research en Mainz y del Sony Materials Science Laboratory de Stuttgart en un comunicado, la manipulación de los fotones de la luz común se ha conseguido mediante la combinación adecuada de dos sustancias que se activan por la luz.
Lo que perseguían estos ingenieros era establecer un procedimiento que amplificara el nivel bajo de energía de las partículas de luz común disminuyendo su longitud de onda, y lo han conseguido emparejando fotones de luz normal y alterando así su longitud de onda. Este procedimiento permitirá un mejor aprovechamiento de la luz solar para obtener electricidad, lo que supondrá la aparición de una nueva generación de células solares o fotovoltaicas.
Para poder emparejar los fotones, los ingenieros emplearon dos sustancias diluidas en una solución: platinum octaethyl porphyrin y diphenylanthracene. Mientras que una de ellas sirve como una “antena” para la luz verde entrante (molécula antena), la otra empareja los fotones, transformando los dos fotones verdes de baja energía en un solo fotón de luz azul de alta energía. Este nuevo fotón es emitido por la misma molécula (molécula emisora).
De manera más detallada, el fenómeno es el siguiente: en primer lugar, las llamadas “moléculas antena” absorben un fotón verde de poca energía y lo transmiten a una molécula emisora en forma de paquete de energía.
La molécula emisora almacena así esta energía en estados “excitados”. Después, dos de las moléculas emisoras cargadas de energía reaccionan entre sí, transmitiendo una molécula su energía a la otra. Como resultado, una molécula recupera su estado de energía reducida y la segunda almacena un doble paquete de energía, que es emitido en forma de fotón azul. Este fotón azul tiene una longitud de onda corta y más energía que la luz verde emitida inicialmente, como consecuencia de la combinación de dos fotones en uno.
Según el Instituto Max Planck, el procedimiento es muy interesante desde el punto de vista químico porque, por un lado, las moléculas deben ser cuidadosamente emparejadas para permitir que la energía se transmita eficazmente y, por otra parte, ni las moléculas antena ni las emisoras deben perder su energía durante la operación.
Los ingenieros deben sintetizar una molécula antena capaz de absorber la luz de onda larga y de conservarla el tiempo necesario hasta su transmisión hacia las moléculas emisoras. Sólo sirve para realizar el proceso un compuesto metal-orgánico complejo constituido por un átomo de platino en el interior de una molécula con forma de anillo. La molécula emisora, por su parte, debe ser capaz de recoger el paquete de energía de la antena y conservarlo hasta que encuentre otra molécula emisora excitada que permita una nueva fusión de fotones.
DATOS / RESULTADOS:
Dado que este procedimiento permite utilizar zonas del espectro de la luz del sol aparentemente perdidas para la industria, los ingenieros artífices de este hallazgo esperan que ofrezca un punto de partida ideal para la fabricación de una nueva generación de células solares o fotovoltaicas, mucho más eficaces que las actuales. Las células solares son elementos eléctricos sensibles a la luz que, a partir de ésta, son capaces de producir electricidad. Se construyen con semiconductores. Al entrar en contacto con los semiconductores, los fotones son capaces de convertirse en dos partículas cargadas (electrón y positrón).
La circulación de los electrones es lo que origina electricidad. Las células voltaicas tradicionales funcionan gracias a los materiales que las forman. Algunos de estos materiales tienen exceso de electrones, mientras que otros tienen déficit. Así, los fotones que inciden sobre las células arrancan los electrones sobrantes de una capa y los hacen moverse hacia aquellas capas donde hay déficit de electrones o “vacíos”. De esta forma, se produce el flujo de electrones y, por lo tanto, un voltaje eléctrico.
Sin embargo, el rendimiento de las células solares está hoy por hoy limitado, entre otras razones, por el hecho de que la parte de la luz solar que es de onda larga y baja energía no puede aprovecharse. Con el nuevo sistema, la luz común como la solar puede ser mejor aprovechada para la generación de electricidad, gracias a las tecnologias en energía solar. Una vez descubierto el sistema que permite el mejor aprovechamiento de la energía solar para la obtención de electricidad, los ingenieros europeos se centran en optimizar el proceso, probando nuevos pares de sustancias capaces de captar otros colores del espectro de la luz y tratando de integrarlos en la matriz del polímero o macromolécula.
Sin embargo, el rendimiento de las células solares está hoy por hoy limitado, entre otras razones, por el hecho de que la parte de la luz solar que es de onda larga y baja energía no puede aprovecharse. Con el nuevo sistema, la luz común como la solar puede ser mejor aprovechada para la generación de electricidad, gracias a las tecnologias en energía solar. Una vez descubierto el sistema que permite el mejor aprovechamiento de la energía solar para la obtención de electricidad, los ingenieros europeos se centran en optimizar el proceso, probando nuevos pares de sustancias capaces de captar otros colores del espectro de la luz y tratando de integrarlos en la matriz del polímero o macromolécula.
FOTOS: En la primera se puede observar el uso de celulas fotovoltaicas en los hogares de Cajamarca, en la segunda se puede observar el investigador que trabajo las células fotovoltaicas de fusión de fotones y en la tercera se puede observas la célula fotovoltaica de fusión de fotones.
ESTADÍSTICAS: En este cuadro se puede observar el grado de electrificación por departamentos del Perú en el 2006 - 2007, donde se puede ver que Cajamarca es región con menos electrificación del Perú
CONCLUSIONES: Dado que este procedimiento permite utilizar zonas del espectro de la luz del sol aparentemente perdidas para la industria, los ingenieros artífices de este hallazgo esperan que ofrezca un punto de partida ideal para la fabricación de una nueva generación de células solares o fotovoltaicas, mucho más eficaces que las actuales.
INVESTIGACIÓN FUTURA:
En un futuro se el proyecto "Luz en Casa" realizado por La Fundación Española Acciona-Microenergía instalará 3,500 paneles solares en viviendas de comunidades de escasos recursos económicos en Cajamarca, al norte del Perú.
En un futuro se el proyecto "Luz en Casa" realizado por La Fundación Española Acciona-Microenergía instalará 3,500 paneles solares en viviendas de comunidades de escasos recursos económicos en Cajamarca, al norte del Perú.
Alfabetización Funcional (FODA):
Fortalezas: Mejoraría el rendimiento de las células solares porque aprovecharía la parte de la luz solar que es de onda larga y baja.
Oportunidades: Es un 70% más eficiente que las células normales u sería mucho más económica.
Debilidades: No es muy conocida en el Perú
Amenazas: Que se sigan utilizando las células solares normales ya que estas no aprovechan correctamente la luz solar.
Debilidades: No es muy conocida en el Perú
Amenazas: Que se sigan utilizando las células solares normales ya que estas no aprovechan correctamente la luz solar.
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