Generador Químico

Por lo general, los generadores de electricidad están basados en el efecto de una reacción química (pilas, acumuladores, batería) o en un efecto magnético (alternador, dinamo). El objetivo de todos los generadores es proporcionar una tensión eléctrica, para así obtener una corriente eléctrica; y el efecto de estas dos magnitudes (voltios, amperios) da lugar al concepto de potencia eléctrica.

El generador proporciona, pues, una tensión eléctrica como consecuenciade un proceso que se da en su interior, que en las pilas y baterías es por mediode una reacción química. El efecto de dicho proceso químico interno da lugar alconcepto de fuerza electromotriz (f.e.m.), que representamos por Eg y cuya unidades el voltio; en un punto del generador se produce una acumulación de cargasnegativas (polo negativo) y en el otro, una deficiencia de electrones (polo positivo). Como consecuencia de ello, entre los polos del generador -terminales-aparece lo que se conoce por tensión eléctrica, que, al igual que la f.e.m., se mide en voltios; si el rendimiento del generador fuera del 100%, la tensión de salida (diferencia de potencial entre sus borne s), Vg, sería igual a su f.e.m (Eg), pero debido a ciertas pérdidas Vg es algo menor a Eg. No obstante, sin carga = O)-lo que se llama en vacío-, la tensión de salida sí es igual a laf.e.m. (Eg = Vg). Esta fuerza eléctrica, tensión, voltaje, es lo que dará lugar al movimientoordenado de electrones a través del circuito. El generador de electricidad es,pues, el equivalente a la bomba que proporciona la presión que hace circular elagua a través de las tuberías.

Generador químico al cual pertenece la pila eléctrica o pila seca. Transforma energía producida en ciertas reacciones químicas en energía eléctrica capaz de mantener una diferencia de potencial constante entre sus polos o bornes. Una pila cinc-carbón, como las que se emplean para alimentar un aparato de radio portátil, está formada por dos elementos o electrodos de diferentes sustancias. Uno es de cinc y tiene forma de envoltura cilíndrica, el otro es una barrita de carbón. Entre ambos existe una pasta intermedia o electrolito que contribuye al proceso de generación de tensión. La reacción química que se produce en el electrodo de cinc libera electrones, con lo que éste se convierte en un polo negativo (cátodo); la que se produce en el electrodo de carbón da lugar a una disminución de electrones, resultando de signo positivo (ánodo). La tensión

producida por una pila es constante y al aplicarla sobre un circuito eléctrico produce una corriente continua. Este tipo de corriente se caracteriza porque el sentido del movimiento de los portadores de carga se mantiene constante.La pila de combustible es otro tipo de generador químico de uso frecuente en el suministro de energía eléctrica a naves espaciales. Recibe este nombre porque las sustancias que participan en las correspondientes reacciones químicas son, en parte, introducidas desde el exterior como si de un combustible se tratara. Una pila de combustible típica es la que se basa en las reacciones hidrógeno-oxígeno que se producen con pérdida de electrones en un electrodo y ganancia en el otro, dando lugar a una diferencia de potencial capaz de producir una corriente eléctrica exterior.

CELULA FOTOVOLTAICA

La Energía solar fotovoltaica a una forma de obtención de energía eléctrica a través de paneles fotovoltaicos.

Los paneles, módulos o colectores fotovoltaicos están formados por dispositivos semiconductores tipo diodo que, al recibir radiación solar, se excitan y provocan saltos electrónicos, generando una pequeña diferencia de potencial en sus extremos. El acoplamiento en serie de varios de estos fotodiodos permite la obtención de voltajes mayores en configuraciones muy sencillas y aptas para alimentar pequeños dispositivos electrónicos.A mayor escala, la corriente eléctrica continua que proporcionan los paneles fotovoltaicos se puede transformar en corriente alterna e inyectar en la red, operación que es muy rentable económicamente pero que precisa todavía de subvenciones para una mayor viabilidad. En entornos aislados, donde se requiere poca potencia eléctrica y el acceso a la red es difícil, como estaciones meteorológicas o repetidores de comunicaciones, se emplean las placas fotovoltaicas como alternativa económicamente viable

¿Qué es una Célula Fotovoltaica?

Esta consiste en transformar directamente la energía lumínica del Sol en energía eléctrica por medio de las Celdas fotovoltaicas.La célula fotovoltaica, elemento encargado de transformar la energía solar en eléctrica, se basa en un fenómeno físico denominado efecto fotovoltaico, que consiste en la producción de una fuerza electromotriz por acción de un flujo luminoso que incide sobre la superficie de dicha célula. La célula fotovoltaica más común consiste en una delgada lámina de un material semiconductor compuesto principalmente por silicio de cierto grado de pureza, que al ser expuesto a la luz solar absorbe fotones de luz con suficiente energía como para originar el "salto de electrones", desplazándolos de su posición original hacia la superficie iluminada. Al desprenderse estos electrones con su carga negativa (n) originan la aparición de huecos o lagunas con cargas positivas (p).Como los electrones tienden a concentrarse del lado de la placa donde incide la luz solar, se genera un campo eléctrico con dos zonas bien diferenciadas: la negativa, de la cara iluminada donde están los electrones y la positiva en la cara opuesta donde están los huecos o lagunas. Si ambas zonas se conectan eléctricamente mediante conductores adheridos a cada una de las caras de la placa el desequilibrio eléctrico origina una fuerza electromotriz o diferencia de potencial, creando una corriente eléctrica para igualar las

cargas. Dicha corriente, obviamente continua, se genera en un proceso constante mientras actúe la luz solar sobre la cara sensible de la lámina.

Cómo funciona una célula fotovoltaica?Las células fotovoltaicas funcionan según un fenómeno físico básico denominado “efecto fotoeléctrico”.01. Cuando un número suficiente de fotones impacta en una placa semiconductora, como el silicio, pueden ser absorbidos por los electrones que se encuentran en la superficie de ésta.02. La absorción de energía adicional permite a los electrones (cargados negativamente) liberarse de sus átomos. Los electrones se empiezan a mover y el espacio que dejan libre lo ocupa otro electrón de una parte más profunda del semiconductor.03. Como resultado, una parte de la lámina tiene una mayor concentración de electrones que la otra, lo que origina voltaje entre ambos lados. Al unir ambos lados con un cable

eléctrico se permite que los electrones fluyan de un lado al otro de la lámina, lo que se conoce como corriente eléctrica.

El lugar donde la radiación solar se convierte en electricidad es la célula fotovoltaica. No hay que confundir la célula con el panel o placa, pues el panel o placa solar esta constituida por varias células fotovoltaicas. El número de células dependerá de la potencia de la placa o panel solar.La célula solar es una pequeña placa, generalmente cuadrada con bordes redondeados, con unos 100cm2 de superficie. El grosor varía entre 0.25 y 0.35mm. El material utilizado es un semiconductor, normalmente de silicio, pero existen otros. Las células normales tienes 2 láminas, una de semiconductor N, y otra de semiconductor P.La superficie no es totalmente plana como cabría esperar, sino que está cortada con pequeñas pirámides en su zona visible. Esto es así, para poder aprovechar mejor la radiación solar. Al chocar la radiación en la superficie piramidal, se refleja y se difumina en un alto porcentaje sobre la propia célula. Si no tuviera la forma piramidal, sería reflejada hacia el exterior de la célula obteniendo poco rendimiento

También nos podemos encontrar con superficies piramidales, pero con las pirámides invertidas y huecas, el efecto es el mismo que el anteriormente expuesto, y habría una pequeña diferencia de aprovechamiento de la radiación solar. En definitiva, el truco consiste en capturar los haces solares y retenerlos.Pero está disposición piramidal tiene su inconveniente técnico. Al retener la radiación, se aumenta la temperatura de la célula y, por lo tanto, la temperatura de la placa solar también aumenta, disminuyendo considerablemente el rendimiento de la misma. La solución está en hacer disminuir la temperatura con un sistema de refrigeración. Normalmente, el sistema de refrigeración está retroalimentado por la propia energía obtenida en la misma placa.Las células fotovoltaicas más comunes están construidas con las dos láminas N y P, que hemos mencionado, y con el silicio monocristalino como elemento semiconductor.Tipos de células de silicio.Los tipos de células de silicio serán diferentes en la medida del tipo de silicio que se utilice:1. Mono cristalino. El rendimiento de las células de silicio mono cristalino suele variar entre el 15% y el 18%. Es difícil construirlas, lo cual aumenta su precio. La estructura atómica está muy ordenada y tiene un color azul metálico.2. Poli cristalino. Su rendimiento varía entre el 12% y el 15%. La estructura atómica no es tan ordenada como ocurre con el mono cristalino, lo cual le hace perder rendimiento.

3. Amorfo. Su rendimiento es inferior al 10%. La estructura atómica es bastante desordenada. Pero su fabricación es más sencilla que con los mono cristalinos y poli cristalinos, lo cual, lo hace más barato.

Bibliografia

Principios de la electricidad y electrónica I de Antonio hermosa donatehttp://www.gstriatum.comhttp://www.sapa-solar.com

Realizado por:

Jerson Andres Betancur BetancurAlumno de Telecomunicaciones conectividad y redes.