Antecedentes y bases teóricas de la energía fotovoltaica

Antecedentes y bases teóricas de la energía fotovoltaica

Introducción

La siguiente investigación es sobre el tratamiento de agua con energía fotovoltaica principalmente enfocada a la industria petroquímica debido a la zona donde vivo, el sureste del país, Coatzacoalcos, Veracruz específicamente a la planta Braskem-IDESA servicios que elabora polietileno de alta y baja densidad. Cuentan con el área de servicios auxiliares, donde tratan el agua cruda proveniente de una presa para utilizarla es sus diferentes procesos, al ser una planta tan grande tienen un uso muy alto de energía eléctrica suministrada por la CFE, está energía es ocupada por los diferentes equipos del proceso, entre ellos, bombas, compresores, CCM, panel de control, DCS, instrumentos de medición, entre otros. La empresa Braskem-IDESA servicios, suele ser muy responsable y cuidadosa en sus seguridad, están dentro de parámetros, cuidan sus emanaciones de CO2 al medio ambiente con el flare(quemador de hidrocarburos) y siempre respetando las Normas Oficiales Mexicanas pero podrían ser aún más amigables con el medio ambiente y poner el ejemplo con el uso de energías renovables. Es importante hacer conciencia en los trabajadores, comunidades aledañas y por supuesto los inversionistas y responsables de la planta de los riesgos  de un complejo petroquímico y sobretodo fomentar el uso de las energías renovables para una desarrollo sustentable.

Antecedentes

ENERGÍA SOLAR PARA LA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD

La obtención directa de electricidad a partir de la luz se conoce con el nombre de efecto fotovoltaico. La existencia de este fenómeno fue puesta de manifiesto por el físico Antoine Becquerel, en el año 1839. Para conseguirlo, se requiere un material que absorba la luz del Sol y sea capaz de transformar la energía radiante absorbida en energía eléctrica, justo lo que son capaces de hacer las células fotovoltaicas.

La primera célula fotovoltaica de silicio fue descrita por R. S. Olh en el año 1941. Pero los primeros dispositivos fotovoltaicos no se empezaron a fabricar hasta la década posterior. Fueron otras investigaciones las que hicieron posible que se abandonara el selenio y se empezara a utilizar el silicio como material básico para las células. En los Bell Laboratories, a comienzos de los años 50, Calvin Fuller y Gerald Pearson trabajaban en la materialización de la teoría del transistor construido a base de silicio. A la vez que ellos estaban inmersos en mejorar los transistores, otro científico de Bell, Darryl Chapin, empezó en febrero de 1953 a investigar primero con selenio y luego con silicio, con el que logró eficiencias del 2,3%. Los cálculos teóricos de Chapin concluían que las células de silicio podían llegar a tener una eficiencia del 23%, aunque en la práctica Chapin llegó a desarrollar una célula con un 6% de eficiencia.

El 25 de abril los ejecutivos de Bell presentaron la denominada Batería Solar Bell, mostrando un panel de células fotovoltaicas que alimentaban una noria en miniatura (hoy en día, la noria gigante del embarcadero de Santa Mónica, California, está alimentada por un sistema fotovoltaico de 50 kWp). Al día siguiente, los científicos de Bell Laboratories llevaron la experiencia a la reunión de la Academia Nacional de Ciencias Americana, que se estaba realizando en Washington. Hicieron funcionar un radio transmisor alimentado por energía solar, que llevó voz y la música a la prestigiosa reunión. La prensa recogió la noticia manifestando: “las células solares de Bell suministran energía a partir del sol en una cantidad de 60 W/m2, mientras que la célula atómica, recientemente anunciada por RCA, suministra una millonésima de Vatio. Por tanto, la célula solar proporciona 50 millones de veces más energía que el artefacto de RCA” (se referían a la denominada pila atómica, que consistía en una célula de silicio alimentada por energía nuclear, que utilizaba los fotones emitidos por un muy nocivo residuo radiactivo, el Estroncio- 90, en vez de los fotones solares, y que había sido pomposamente anunciada por RCA, coincidiendo con el programa denominado “Átomos para la Paz”, cuyo objetivo era la promoción de la energía nuclear a escala mundial).

A partir de este momento, las células solares fotovoltaicas entraban de lleno en el campo de acción de la industria. Primero fue Western Electric, que las utilizó para alimentar líneas telefónicas en las zonas rurales de Georgia. En 1955, National Fabricated Products compró la licencia para la fabricación de células solares a Western Electric, para intentar el mejoramiento de su eficiencia. La primera empresa que intentó su comercialización fue la californiana Hoffman Electronics, en 1956, para introducirlas en campos de aplicación específicos (alimentación de lugares remotos alejados de la red eléctrica).

Bases teóricas

Desalación a partir de Osmosis Inversa

La desalación de agua de mar4 ha demostrado ser una tecnología fiable y económicamente sostenible para la obtención de agua potable a partir de la segunda mitad del siglo XX, siendo la única alternativa posible de abastecimiento de recursos de agua para el consumo humano e industrial, para el desarrollo de numerosas regiones del mundo, como algunas áreas en las Islas del Caribe, Estados Unidos, Chipre, India, Australia, China, las costas del Mediterráneo, África, el Oriente Medio, entre otras. Pero ¿En qué consiste este método? La desalación se puede realizar mediante diferentes técnicas como la destilación, la congelación, la evaporación instantánea o la formación de hidratos. Sin embargo, en la actualidad el método de osmosis inversa es el más utilizado y extendido.

La Osmosis es un proceso natural que ocurre en los tejidos de plantas y animales. De forma esquemática se puede decir que cuando dos soluciones con diferentes concentraciones (formadas por un solvente y un solutos disuelto en el solvente), se unen a través de una membrana que permite el paso del solvente pero no del soluto, existe una circulación natural del solvente a través de la membrana, desde la solución menos concentrada hacia la de mayor concentración. La diferencia de altura obtenida se traduce en una diferencia de presión, llamada presión osmótica.

Sin embargo, aplicando una presión externa que sea mayor a la presión osmótica de una disolución respecto de otra, el proceso se puede invertir, haciendo circular el solvente desde la solución más concentrada y a la solución con menor concentración, obteniendo finalmente un agua de pureza admisible.

Bibliografía

De La Cruz, C. (2006). La desalinización de agua de mar mediante el empleo de energías renovables. Obtenido de Fundación Alternativas: https://www.almendron.com/politica/pdf/2006/8647.pdf

Puig, P., & Jofra, M. (2007). Energía Solar Fotovoltaica. Obtenido de Energías Renovables para todos: https://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/cuadernos-energias-renovables-para-todos-solar-fotovoltaica.pdf

Soto A, G., Soto B, M., Sáez A, C., & Morales M, M. (2013). Desalación de agua de mar mediante sistema Ósmosis Inversa y Energía Fotovoltaica para provisión de agua potable en Isla Damas,Región de Coquimbo. Obtenido de UNESCO: http://www.cazalac.org/2015/fileadmin/templates/documentos/Documento_Tecnico_PHI_-_Nro_33.pdf