INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE ZONGOLICA

PROPUESTA DE PROYECTO DE LA ASIGNATURAEVALUACIÓN TECNOLÓGICA

Implementación de celdas fotovoltáicas paraabastecer energía eléctrica en hogares de

escasos recursos.

Colonia San José, Loma Grande; Córdoba, Veracruz

Presentan:

Alondra Huerta CarrilloVíctor Hugo Rodríguez MoraFernando Santiago González

Ingeniería en Desarrollo ComunitarioSéptimo Semestre

AsesorM.I.A. Gabriel Ruiz Contreras

Orizaba, Veracruz, Noviembre De 2014

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ÍNDICE

1. DATOS GENERALES DE LA ASIGNATURA............................2

1.1 Nombre....................................................2

1.2 Competencia específica....................................2

1.3 Asignaturas de apoyo......................................2

2. ESTABLECIMIENTO DE OBJETIVOS................................3

3. TAMAÑO Y LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO..........................4

4. DEFINICIÓN DEL PRODUCTO.....................................5

4.1 Principio de Funcionamiento...............................7

5. ESTABLECIMIENTO DEL MARCO INSTITUCIONAL.....................9

6. IDENTIFICACIÓN DE AGENTES IMPLICADOS.......................12

7. ELABORACIÓN DEL DIAGNÓSTICO................................13

8. IMPACTOS POTENCIALES.......................................14

9. IDENTIFICACIÓN DE LAS OPCIONES AMBIENTALES ESTRATÉGICAS....15

10. CONCLUSIONES.............................................16

1

1. DATOS GENERALES DE LA ASIGNATURA

1.1 Nombre

Evaluación Tecnológica

1.2 Competencia específica

Fomentar con una visión de futuro, el manejo adecuado y la

conservación de los recursos naturales y transformados;

participar en acciones para valorar y disminuir el impacto de la

sociedad sobre el entorno; y ejercer profesionalmente la justicia

social y económica, la democracia y la paz.

1.3 Asignaturas de apoyo

Desarrollo Sustentable

Taller de Diagnóstico y Participación Comunitaria

Análisis Económico

Evaluación de Proyectos

Física

Álgebra

Introducción al Desarrollo Comunitario

2

3

2. ESTABLECIMIENTO DE OBJETIVOS

Objetivo General:

Implementar una red de sistemas fotovoltaicos generadoras de

energía eléctrica a partir de energía solar con el fin de

abastecer de luz eléctrica, la consolidación de actividades

productivas y la disminución de las emisiones de CO2 por

reducción de la deforestación y uso de combustibles fósiles, en

la localidad de San José Loma Grande, municipio de Córdoba,

Veracruz.. Dicho proyecto pretende dar un servicio a la comunidad

con el fin de brindar una mejor calidad de vida a los habitantes

de y de una utilización de un recurso natural renovable.

Objetivos Específicos

Transformar directa y eficientemente la energía solar en

energía eléctrica

Almacenar adecuadamente la energía eléctrica generada

Proveer adecuadamente la energía producida (el consumo) y

almacenada

Utilizar eficientemente la energía producida y almacenada

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3. TAMAÑO Y LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO

San José Loma Grande es una población perteneciente al municipio

de Córdoba, en el Estado de Veracruz de Ignacio de la Llave.

Cuenta con 912 habitantes. San José Loma Grande se encuentra a

1473 metros sobre el nivel del mar (SNM).

Se implementarán 226 paneles solares equivalentes al número de

casas que conforman la colonia San José Loma Grande. Éstos basan

en el efecto fotovoltaico, que se produce cuando, sobre

materiales semiconductores convenientemente tratados, incide la

radiación solar produciendo electricidad y se combinan de muy

diversas formas para lograr tanto el voltaje como la potencia

deseados

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Mapa 1: Localizacion de San José Loma Grande; Cordoba, Veracruz

4. DEFINICIÓN DEL PRODUCTO

La implementación de celdas fotovoltaicas en cada uno de los

hogares que conforman la Colonia San José Loma Grande, municipio

de Córdoba, Veracruz. Éstas están formadas por un conjunto de

celdas (células fotovoltáicas) que producen electricidad a partir

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de la luz que incide sobre ellos (Energía solar fotovoltaica). El

parámetro estandarizado para ratificar su potencia se denomina

“Potencia pico”. Las celdas fotovoltaicas se constituirán de la

siguiente manera:

Figura 1. Celda Fotovoltaica

El funcionamiento de los paneles solares se basa en el efecto

fotovoltaico, que se produce cuando, sobre materiales

semiconductores convenientemente tratados, incide la radiación

solar produciendo electricidad.

En el momento en que queda expuesto a la radiación solar, los

diferentes contenidos en la luz transmiten su energía a los

electrones de los materiales semiconductores que, entonces,

pueden romper la barrera de potencial y salir así del

semiconductor a través de un circuito exterior.

Estas células fotovoltaicas se combinan de muy diversas formas

para lograr tanto el voltaje como la potencia deseados.

Figura 2. Descripción del uso de una celda Fotovoltaica

En sistemas fotovoltaicos que convierten directamente parte de la

luz solar en electricidad. Algunos materiales presentan una

propiedad conocida como efecto fotoeléctrico en su forma más

simple, estos materiales se compone de un ánodo y un cátodo

7

recubierto de un material fotosensible. La luz que incide sobre

el cátodo libera electrones que son atraídos hacia el ánodo, de

carga positiva, originando un flujo de corriente proporcional a

la intensidad de la radiación, que hace que absorban fotones de

luz y emitan electrones. Cuando estos electrones libres son

capturados, el resultado es una

corriente eléctrica que puede ser

utilizada como electricidad. Las celdas

fotovoltaicas se fabrican principalmente

de silicio (el segundo elemento más

abundante en la corteza terrestre).

Actualmente, existen celdas

fotovoltaicas, por ejemplo, en nuestras calculadoras solares así

como en los cohetes espaciales.

4.1 Principio de Funcionamiento

La conversión directa de luz en electricidad a nivel atómico se

llama generación fotovoltaica. Algunos materiales presentan una

propiedad conocida como efecto fotoeléctrico, que hace que

absorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando se captura a

estos electrones libres emitidos, el resultado es una corriente

eléctrica que puede ser utilizada como energía para alimentar

circuitos. Las celdas fotovoltaicas, llamadas también celdas

solares, están compuestas de la misma clase de materiales

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semiconductores que se usan en la industria microelectrónica,

como por ejemplo el silicio.

Una delgada lámina semiconductora,

especialmente tratada, forma un campo

eléctrico, positivo en un lado y negativo

en el otro. Cuando incide energía luminosa

sobre ella, los electrones son golpeados y

extraídos de los átomos del material semiconductor. Como se han

dispuesto conductores eléctricos en forma de una rejilla que

cubre ambas caras del semiconductor, los electrones circulan para

formar una corriente eléctrica que aporta energía. Cuando la luz

solar pega en una celda sola resta puede ser: reflejada,

absorbida o pasar limpiamente a través de esta. No obstante, solo

aquella luz absorbida es la que va a generar electricidad. La

energía de la luz es transferida a electrones en los átomos de la

celda foto voltaica. Con su

nueva energía, estos escapan

de sus posiciones normales en

los átomos del material

semiconductor foto voltaicas

y se convierten en parte del

flujo eléctrico.

9

Figura 5. Esquema Eléctrico del Efecto Fotoeléctrico

Para inducir el campo eléctrico construido dentro de una célula

foto voltaica, se ponen dos capas de materiales semiconductores

ligeramente distintas en contacto entre sí. La primera es una

capa semiconductora del tipo n con abundancia de electrones con

carga negativa. La otra capa semiconductora es del tipo con

abundancia de "hoyos" que tienen una carga positiva. Aunque ambos

materiales son eléctricamente neutros, la silicona del tipo n

tiene electrones de sobra y la silicona del tipo p tiene a su vez

agujeros de sobra. Colocando estos

como sándwich se crea entonces un

punto de salida p/n en su fase

intermedia creándose entonces ahí y

por esta razón un campo de fuerza

eléctrico. Cuando n - y silicón del

p-tipo entra en el contacto, los

electrones del exceso mueven del lado

de la n-tipo al lado del p-tipo. El resultado es un aumento de

cargo positivo a lo largo del lado la n-tipo de la interface y un

aumento de cargo negativo a lo largo del

lado del p-tipo.

Debido al flujo de electrones y agujeros,

los dos semiconductores se comportan como

una batería, creando un campo eléctrico en

la superficie dónde ellos se juntan en la

unión o juntura p/n. El campo eléctrico obliga a los electrones a

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trasladarse desde el semiconductor hacia la superficie negativa

de donde quedan disponibles para ser ocupados por algún circuito

eléctrico o acumulación. Al mismo tiempo los hoyos se mueven en

dirección contraria hacia la superficie positiva donde se van a

esperar a los electrones que vienen en dirección contraria.

5. ESTABLECIMIENTO DEL MARCO INSTITUCIONAL

5.1 Reformas Energética en México

En este punto se llevó a cabo las dos leyes aprobadas son: Ley

para el aprovechamiento sustentable de la energía y Ley para el aprovechamiento de

energías renovables y el financiamiento de la transición energética.

En la revisión y análisis de Ley para el aprovechamiento sustentable de la

energía y Ley para el aprovechamiento de energías renovables y el financiamiento de la

transición energética. En cual fue aprobado en el 2008 con un

presupuestal tres mil millones de pesos y que deberá actualizarse

por la variación esperada del Índice Nacional de Precios al

Consumidor entre el 2009 y el año que se presupuesta, dentro de

esta ley se también se analiza el propósito en el financiamiento

disponible para la transición energética, el ahorro de energía,

las tecnologías limpias y el aprovechamiento de las energías

renovables, en donde se detalla las características del comité

técnico para la aprobación de Fondo como recursos no recuperables

para el otorgamiento de garantías de crédito u otro tipo de

apoyos financieros para los proyectos que cumplan con el

propósito principal de esta Estrategia.

11

Por otro lado se verificó directamente con la Comisión Federal de

Electricidad los trámites que se deben de realizar y los

convenios para la transición energética, en el caso para los

trámites en las instalaciones menores a 0.5 MW y para las

gestiones en la generación de energía eléctrica se debe de tener

presente que durante el día en cuando se tendrán los excedentes

de energía, mientras que en la noche es donde se hará uso de la

energía de la red, está respaldado con el contrato de compra-

venta y con el estudio de factibilidad de interconexión por CFE.

5.2 Transición Eléctrica

La transición energética consiste en un cambio de enfoque en el

sector energético, un proceso a través del cual se genere un

mejor aprovechamiento de los combustibles fósiles y se desarrolle

y fomente el uso de energías renovables con el fin de

diversificar las fuentes primarias de energía y aminorar el

impacto al medio ambiente al disminuir las emisiones de gases de

efecto invernadero originadas por el uso de combustibles fósiles,

los cuales representan actualmente la principal fuente de energía

a nivel internacional. Asimismo los propósitos de la transición

energética está basado en diversificar las fuentes primarias de

energía, fortalecer los organismos públicos del sector energético

en lo referente a prácticas operativas y estándares tanto de

calidad como de confiabilidad en los servicios, promover el uso

eficiente de la energía, fomentar el aprovechamiento de fuentes

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renovables de energía y biocombustibles técnica, económica,

ambiental y socialmente viables, y para finalizar esta transición

promueve la reducción en las emisiones de Gases Efecto

Invernadero (GEI).

De esta manera, se modernizará y fortalecerá el sector energético

en México, al contar con una mayor eficiencia energética, al

tener una reducción importante en cuanto a impacto ambiental y al

usar nuevas tecnologías de acuerdo a las necesidades regionales y

nacionales aprovechando los recursos naturales de cada país

5.3 Normatividad Mexicana

Hay normas mexicanas para la realización de instalaciones

eléctricas en viviendas y edificios públicos. Para el caso de

instalaciones de arreglos fotovoltaicos, la Comisión Federal de

Electricidad (CFE) tiene reglamentos relativos para su

instalación, protección y mantenimiento.

Para una instalación eléctrica de vivienda general, se debe de

atender la Norma oficial mexicana NOM-001-SEDE 2005 Instalaciones

eléctricas (utilización). Además la CFE recomienda las siguientes

normas para el caso de instalaciones fotovoltaicas: Sistema de

energía fotovoltaica y el Código Eléctrico Nacional (NEC).

Finalmente para cuestiones legales en México con respecto a la

Energía, se analiza las dos leyes Ley para el aprovechamiento sustentable

de la energía y Ley para el aprovechamiento de energías renovables y el financiamiento

de la transición energética.

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Las otras normas que se revisaron y analizaron para este proyecto

son:

Instalaciones eléctricas NOM 001-SEDE 2005

Eficiencia energética para sistemas de alumbrado en

vialidades y áreas exteriores públicas NOM 013-ENER 2005

Eficiencia energética de lámparas para uso general. Límites

y métodos de prueba NOM-028-ENER 2010

Mantenimiento de las instalaciones eléctricas en los centros

de trabajo-condiciones de seguridad NOM-029 –STPS- 2011

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6. IDENTIFICACIÓN DE AGENTES IMPLICADOS

AGENTE INTERES FORTALEZA BENEFICIOS AFECTACIONES

SECRETARIA DE

DESRROLLO

SOCIAL

(SEDESOL)

Facilitar a

mejorar la

calidad de

vida de las

comunidades

mediante

programas y

proyectos

productivos

sostenibles

. Evluacion

y planeacion

de proyectos

con facil

acceso con

al finalidad

de mejorar

la calidad

de vida de

la poblcion

Fuente de

financiamier

nto con

facil acceso

a la

poblacion

Pocos son

beneficiados.

Influencias

COMISION

FEDERAL DE

ELECTRICIDAD

Impulsar el

uso de

energias

alternativas

al de

combustibles

fósiles.

Cuentan con

la

experiencia

técnica y

operativa

para la

utilizacion

Empresa

consolidada,

y con fácil

acceso a

brindar

ayuda al

Cotso

elevados.

15

y manejo de

energia

electrica.

servicio.

Amplia

cobertura

USUARIOS

HABITNTES

Adquisicoin

de energia

electrica a

bajo costo.

Ahorro

familiar

Union

fortalecida

si se llega

a logra un

acuerdo

comun.

Energias

limpias,

economicas y

de facil

acceso

Grupos

vandalicos

Mal uso del

proyecto

GENERACIONES

FUTURAS

Planeación

de una

ciudad

funcional.

Ninguna

Infraestruct

ura urbana

más

funcional y

de mejor

calidad.

Menos suelo

para

utilizar,

menor

disponibilida

d de recursos

naturales

como agua y

energía.

7. ELABORACIÓN DEL DIAGNÓSTICO

ETAPA DE CONSTRUCCIÓNENTRADAS SALIDAS

SUELO

1m2 para base de panel solarPOSITIVAS:

Ingresos para los trabajadores

Desarrollo económico para

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comercios vecinos

Utilización de energías

renovables alternativasMATERIAS PRIMAS

Celdas fotovoltaicas

Cemento, arena, piedra (para la

instalación de paneles portátiles)

NEGATIVAS:

Residuos (RSU del personal)

Modificación del suelo

(nivelación de suelos y

remoción de vegetación)

Erosión del suelo (producto de

los movimientos de tierra, con

posible afectación en mantos

freáticos.)

MANO DE OBRA

10 trabajadores para la colocación

e instalación de las celdas

fotovoltaicas en cada hogar. Se

necesita proporcionar sanitarios

portátiles, transportación y

equipo de seguridad.INFRAESTRUCTURA

Suelo: Firme a la hora de instalar

las celdas portátiles

Casas con techos bien aseados y

fijos al poner las celdasENERGÍA

Solar, indispensable para el

arranque de función de las celdas

ETAPA DE USOENTRADAS SALIDAS

Mantenimiento (Limpieza de celdas,

cambio de cables, pilas de

almacenamiento, soporte para

POSITIVAS:

Abastecimiento de energía

eléctrica a partir de la energía

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celdas portátiles) solar.ENERGÍA

Energía Solar para el

funcionamiento

NEGATIVAS:

Días nublados no puede abastecerse

de energía.

8. IMPACTOS POTENCIALES

Económicos:

Generación de empleos (directos e indirectos)

Bajos costos en la utilización de energía solar, reflejados

en la economía familiar

Créditos y financiamiento a la adquisición de celdas

fotovoltaicas para cada uno de los hogares que conforman la

colonia

Mantenimiento de celdasSociales:

Mejora en la calidad de vida

Dificultad y desinterés (Falta de conocimiento) por parte

de la población, de la implementación e instalación de

celdas fotovoltaicas

Incentivar el uso de energías limpias y renovables a través

del uso eficiente de recursos disponibles de la naturaleza

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Ambientales:

Actividad mínima de uso de combustibles fósiles

Producción de energías limpias

Disminución de emisiones de CO2,

Aprovechamiento de un recurso natural renovable y

fortalecer una fuente alternativa de energía

Uso de are de suelo para la implementación y construcción

de las celdas solares.

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9. IDENTIFICACIÓN DE LAS OPCIONES

AMBIENTALES ESTRATÉGICAS

El sector energía produce emisiones de otros gases y partículas

contaminantes, con efectos locales directos o indirectos en la

salud de las poblaciones humana, la conservación de la

biodiversidad y la conservación de monumentos históricos, en

particular el caso del dióxido de azufre (SO2) que reacciona en

la atmosfera para transformarse en ácido sulfúrico, causante de

la lluvia acida y también de la partículas suspendidas, causante

de danos a la salud. Las energías renovables permiten desplazar

el consumo de combustibles fósiles y por ende reducir estos

impactos.

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Las energías renovables pueden contribuir a la protección de

bosques y selvas, el aprovechamiento puede en algunos casos

aumentar el valor económico que proporcionan las selvas y otras

zonas ricas en biodiversidad el cual

puede aumentar el interés en poblaciones

locales para la conservación del bosque

a su vez la generación de empleos

locales y la renta forestal. Esto sucede

en el caso de dos tecnologías los

sistemas hidroeléctricos y la bioenergía

10. CONCLUSIONES

Hoy en día la implementación y uso de energías alternativas son

de gran importancia ya que el uso desmedido de las energías con

combustibles fósiles se está agotando debido al uso desmedido de

la misma. La propuesta de nuestro proyecto de celdas

fotovoltaicas; se ha analizado con la opción más viable que era

la de integrar el Sistema Fotovoltaico, en la Localidad de San

José Loma Grande, municipio de Córdoba se ha buscado

exclusivamente las producción de energía renovable con el fin de

brindar un servicio de bajo costo o quizá gratito

Como conclusión final debemos incidir que las energías renovables

están en marcha y que está siendo aceptado en todo el mundo, que

el cambio climático viene a consecuencia de la emisión de los

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gases, combustibles, gran parte de ellos provenientes de la

generación de energía; es lógico suponer que el sector

fotovoltaico experimentara un gran impulso en los próximos años

con el consiguiente beneficio ecológico y al mismo tiempo abrirá

posibilidades a la industria fotovoltaica a los inversionistas

públicos o privados que apuesten por esta Tecnología.

En definitiva, el desafío técnico consiste en estructurar un

sistema de suministro de energía (en este caso por ejemplo

fotovoltaica), que cumpla con requisitos básicos de un costo

inicial no exagerado, un suministro confiable de energía, una

durabilidad aceptable y, finalmente, un nivel de complejidad

tecnológica que no disienta del nivel que se encontraría en zonas

remotas.

Debe por tanto monitorearse sistemas de este tipo y proponer

esquemas creativos que permitan acoplarse entre si

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