APROVECHAMIENTO DE LA ENERGIA SOLAR EN LOS EDIFICIOS POR MEDIO DE CELDAS FOTOVOLTAICAS.
CORPORATIVO UNIVERSITARIO DE ARQUITECTURA DE CHIHUAHUA.

APROVECHAMIENTO DE LA ENERGIA SOLAR EN LOS EDIFICIOS POR MEDIO DE CELDAS FOTOVOLTAICAS.
CORPORATIVO UNIVERSITARIO DE ARQUITECTURA DE CHIHUAHUA.

Capítulo 1
1.1 Introducción.
La Energía Solar es una energía limpia, que utiliza una fuente inagotable y que no cuesta, pero cuyo mayor inconveniente radica en cómo poder convertirla de una forma eficiente en energía aprovechable.
La conversión directa en energía eléctrica se produce en las células solares y se basa en el efecto fotovoltaico. Explicar este efecto y dar una visión general de esta tecnología, de su estado actual y de sus aplicaciones, son los objetivos de este apartado.

1.2 Concepción de la idea.
Se llego a la ideade investigar sobre el tema de fachadas solares ya que se puede aprovechar la amplia superficie de las fachadas de los edificios para instalar placas solares ya que es una opción que agrega tanto beneficios económicos, como energéticos Ademas claro esta, del correspondiente beneficio ambiental y social por el ahorro de emisiones contaminantes y la mejora en la imagen del edificio por la implantación del sistema solar fotovoltaico.

El estado de chihuahua cuenta con un clima y localización ideal para este tipo de sistema el cual nos ayudara no solo a reducir costos dentro del edificio, sino también a criterios estéticos, arquitectónicos y de sostenibilidad del mismo.

Capítulo 2
2. Problema de investigación
2.1 Justificación.
Esta investigación se hace ya que el sol es una gran fuente de energía y en el estado son pocos los arquitectos que proponen este sistema para poder aprovecharla, es cierto que este sistema no es barato pero a la larga este sistema nos da muchos beneficios uno de ellos seria bajar el consumo de energía eléctrica provista por la red general.

2.2 Objetivo general.
Este sistema nos ofrece la posibilidad de conseguir un resultado estético atractivo para nuestro edificio y ofrecen al mismo tiempo la posibilidad de generar electricidad por medio de la energía solar, las llamadas fachadas solares integran células fotovoltaicas que pasan a ser una alternativa sostenible de energía, nuestro trabajo como arquitectos es considerar este tipo de sistemas y convencer a nuestros clientes con opciones para economizar y ahorrar en el gasto desuministros de su edificio.
Nos podemos formular varias preguntas para poder llegar a un objetivo claro de por que debemos utilizar este sistema en nuestra región:
¿Porque no se utiliza este tipo de sistema en nuestro estado?
* Se podría decir que existe un poco de ignorancia sobre este tipo de tema o el cliente no este dispuesto a hacer una inversión a largo plazo.
¿Cuales son los beneficios que nos brinda este sistema?
* Este sistema nos permite generar energía eléctrica de forma natural así podemos combatir el calentamiento global.
* El sistema de calefacción de nuestro edificio sera controlado por este sistema.
* Reducción en el gasto de combustibles fósiles.
¿Que tan eficaz es este tipo de sistema?
* La energía eléctrica generada por un sólo metro cuadrado puede variar entre 40-200 kW/h anuales; energía suficiente para satisfacer hasta 10.000 horas de luz de bombillas de bajo consumo de 20w.
¿En que tipo de edificios se considera instalar este sistema?
* En cualquier tipo de vivienda o edificio que tenga una buena orientación solar y que no lo impida algún tipo de obstaculo para poder capturar esta energía.
Este tipo de sistema constructivo lo considero viable ya que el estado cuenta con un clima y una orientación solar indicada. Tal vez uno de los problemas seria mas bien el costo inicial que este requiere para su instalación pero con el tiempo este se pagara solo ya que nos aporta un ahorro en el gasto de energía eléctrica ademas de aportar un aislamiento térmico a nuestro edificio.

Capítulo 3
3. 1 Marco teórico
3.1.1 Conceptos basicos del proceso de investigación.3.1.2 Estudios exploratorios.
Los estudios exploratorios se realizan cuando el objetivo es examinar un tema o problema de investigación poco estudiado, del cual se tienen muchas dudas o no se ha abordado antes
Es decir, cuando la revisión de la literatura reveló que tan sólo hay guías no investigadas e ideas vagamente relacionadas con el problema de estudio, o bien, si deseamos indagar sobre temas y areas desde nuevas perspectivas.
Los estudios exploratorios son como realizar un viaje a un sitio desconocido, del cual no hemos visto ningún documental ni leído algún libro, sino que simplemente alguien nos hizo un breve comentario sobre el lugar.
3.1.3 Estudios descriptivos.
Consiste en describir fenómenos, situaciones, contextos y eventos; esto es, detallar cómo son y se manifiestan. Los estudios descriptivos buscan especificar las propiedades, las características y los perfiles de personas, grupos, comunidades, procesos, objetos o cualquier otro fenómeno que se someta a un analisis.
Es decir, miden, evalúan o recolectan datos sobre diversos conceptos (variables), aspectos, dimensiones o componentes del fenómeno a investigar. En un estudio descriptivo se selecciona una serie de cuestiones y se mide o recolecta información sobre cada una de ellas, para así describir lo que se investiga.
Los estudios descriptivos únicamente pretenden medir o recoger información de manera independiente o conjunta sobre los conceptos o las variables a las que se refieren, esto es, su objetivo no es indicar cómo se relacionan las variables medidas.
3.1.4 Estudios correlaciónales.
Investigación correlacional Asocia variablesmediante un patrón predecible para un grupo o población.
Este tipo de estudios tiene como propósito conocer la relación que exista entre dos o mas conceptos, categorías o variables en un contexto en particular.
La utilidad principal de los estudios correlaciónales es saber cómo se puede comportar un concepto o una variable al conocer el comportamiento de otras variables relacionadas. Es decir, intentar predecir el valor aproximado que tendra un grupo de individuos o casos en una variable, a partir del valor que poseen en la o las variables relacionadas.
3.1.5 Estudios explicativos.
Los estudios explicativos van mas alla de la descripción de conceptos o fenómenos o del establecimiento de relaciones entre conceptos; es decir, estan dirigidos a responder por las causas de los eventos y fenómenos físicos o sociales. Como su nombre lo indica, su interés se centra en explicar por qué ocurre un fenómeno y en qué condiciones se manifiesta, o por que se relacionan dos o mas variables.
Las investigaciones explicativas son mas estructuradas que los estudios con los demas alcances y, de hecho, implican los propósitos de éstos (exploración, descripción y correlación o asociación); ademas de que proporcionan un sentido de entendimiento del fenómeno a que hacen referencia.
3.1.6 ¿De qué depende que una investigación se inicie como exploratoria, descriptiva, correlacional o explicativa?
Como se mencionó anteriormente, son dos los factores que influyen para que una investigación se inicie como exploratoria, descriptiva, correlacional o explicativa: a) el conocimiento actual del tema de investigación que nos revele larevisión de la literatura y la perspectiva que el investigador pretenda dar a su estudio.
3.1.7 Hipótesis.
Son las guías para una investigación o estudio. Las hipótesis indican lo que tratamos de probar y se definen como explicaciones tentativas del fenómeno investigado.
Deben ser formuladas a manera de proposiciones. De hecho, son respuestas provisionales a las preguntas de investigación.
3.1.8 Variables.
Una variable es una propiedad que puede fluctuar y cuya variación es susceptible de medirse u observarse. Ejemplos de variables son el género, la motivación intrínseca hacia el trabajo, el atractivo físico, el aprendizaje de conceptos, etc.

3.1.9 Tipos de variables.
Se trata de definiciones de diccionarios o de libros especializados. Pero si describe la esencia o característica se le llama definición real.
Definición operacional: especifica que actividades u operaciones deben realizarse para medir una variable.
Ejemplo:
La medición de la variable “temperatura 'sera el termómetro.
3.1.10 Características de una hipótesis.
Dentro del enfoque cuantitativo, para que una hipótesis sea digna de tomarse en cuenta, debe reunir ciertos requisitos:
1. La hipótesis debe referirse a una situación 'real' (a la realidad).
Es muy frecuente que, cuando nuestras hipótesis provienen de una teoría o una generalización empírica (afirmación comprobada varias veces en 'la realidad').
2. Las variables o términos de la hipótesis deben ser comprensibles, precisos y lo mas concretos posible.
3. Hipótesis que establecen relaciones de casualidad.
4. No solamente afirman la o las relaciones entre 2 o masvariables. Este tipo de hipótesis establecen relaciones de causa-efecto.
5. Correlación y casualidad.- son 2 variables estan correlacionadas.
6. Casualidad.- es a causa de.
7. Y la correlación.- corresponde a lo mismo que se esta hablando.
8. Hipótesis nula.
9. Es la relación entre variables, sólo que sirven para refutar o negar lo que afirma la hipótesis de investigación.
10. Hipótesis alternativas.
11. Son posibilidades alternas, antes las hipótesis de investigación y nula, ofrece otra explicación distinta.
12. Hipótesis estadística.
13. Son del enfoque cuantitativos, se formulan solo cuando los datos del estudio se van a recolectar y analizar para probar y rechazar.
14. Presentan las transformaciones de las hipótesis en símbolos estadísticos.

3.1.11 diseño de investigación.
Una vez que se preciso el planteamiento del problema, se definió el alcance inicial de la investigación y se formularon las hipótesis (o no se establecieron debido a la naturaleza del estudio), el investigador debe visualizar la manera practica y concreta de responder a las preguntas de investigación, ademas de cubrir los objetivos fijados.
El termino diseño se refiere al plan o estrategia concebida para obtener la información que se desea.
En el enfoque cuantitativo, el investigador usa su o sus diseños para analizar la certeza de las hipótesis formuladas en un contexto en particular o para aportar evidencia respecto de los lineamientos de la investigación (si es que no se tienen hipótesis).
3.1.12 Experimento.
El termino experimento tiene al menos dos acepciones, una general y otraparticular. La general se refiere a “elegir o realizar una acción” y después observar las consecuencias. La esencia de concepción de experimento es que requiere la manipulación intencional de una acción para analizas sus posibles resultados.
Causa efecto
(Variable independiente) (Variable dependiente)
X y
Una acepción particular de experimento se refiere a un estudio en el que se manipula intencionalmente una o mas variables independientes (supuestas causas-antecedentes), para analizar las consecuencias que la manipulación tiene sobre una o mas variables dependientes (supuestos efectos-consecuencias), dentro de una situación de control para el investigador.
Se denomina a los experimentos como estudios de intervención, porque un investigador genera una situación para tratar de explicar cómo afecta a quienes participan en ella en comparación en quienes no lo hacen. Es posible experimentar con seres humanos, seres vivos y ciertos objetos.
Los experimentos manipulan tratamientos, estímulos, influencias o intervenciones (denominadas variables independientes) para observar sus efectos sobre otras variables (las dependientes) en una situación de control.

Los diseños experimentales se utilizan cuando el investigador pretende establecer el posible efecto de una causa que se manipula.
3.1.13 cuasiexperimentos.
Los diseños cuasiexperimentales también manipulandeliberadamente, al menos, una variable independiente para observar su efecto y relación con una o mas variables dependientes, solo que difieren de los experimentos “puros” en el grado de seguridad y confiabilidad que pueda tenerse sobre la equivalencia inicial de los grupos. En los diseños cuasiexperimentales los sujetos no se asignan al azar a los grupos ni se emparejan, sino que dichos grupos ya estan formados antes del experimento: son grupos intactos (la razón por la que surgen y la manera como se formaron es independiente o aparte del experimento). Por ejemplo, si los grupos del experimento son tres grupos escolares formados con anterioridad a la realización del experimento, y cada uno de ellos constituye un grupo experimental.

3.1.14 Investigación no experimental cuantitativa.
Podría definirse como la investigación que se realiza sin manipular deliberadamente variables. Se trata de estudios donde no hacemos variar en forma intencional las variables independientes para ver su efecto sobre otras variables. Lo que hacemos en la investigación no experimental es observar fenómenos tal como se dan en su contexto natural, para después analizarlos.
En un estudio no experimental no se construye ninguna situación, sino que se observan situaciones ya existentes, no provocadas intencionalmente en la investigación por quien la realiza. Las variables independientes ocurren y no es posible manipularlas, no se tiene control directo sobre dichas variables ni se puede influir sobre ellas, porque ya sucedieron, al igual que sus efectos.
La investigación no experimental es en parteaguas de un gran número de estudioscuantitativos como las encuestas de opinión, los estudios retrospectivos y prospectivos.
3.1.15 Investigación transeccional o transversal.
Los diseños de transeccional o transversal recolectan datos en un solo momento, en un tiempo único. Si propósito es describir variables y analizar su incidencia e interrelación en un momento dado. Es como tomar una fotografía de algo que sucede. Por ejemplo:
1. Investigar el número de empleados, desempleados y subempleados en una ciudad en cierto momento.
2. Determinar el nivel de escolaridad de los trabajadores de un sindicato en un punto en el tiempo.
Puede abarcar varios grupos o subgrupos de personas, objetos o indicadores, así como diferentes comunidades, situaciones o eventos. Por ejemplo, medir los niveles de aprovechamiento de grupos de primero, segundo y tercer año de instrucción basica o primaria.
A su vez, los diseños transeccionales se dividen en tres: exploratorios, descriptivos y correlaciónales-causales.
3.1.16 Diseños transeccionales exploratorios.
El propósito es empezar a conocer una variable o un conjunto de variables, una comunidad, contexto, evento, situación. Se trata de una exploración inicial en un momento específico. Por lo general, se aplica a problemas de investigación nuevos o poco conocidos. Por ejemplo, una investigadora pretende obtener un panorama sobre el grado en que las empresas de una ciudad contratan a personas con capacidades distintas.

3.1.17 Diseños transeccionales descriptivos.
Tiene como objetivo indagar la incidencia de las modalidades o niveles de una o mas variables en una población. El procedimiento consiste en ubicar en unao diversas variables a un grupo de personas u otros seres vivos, objetos, situaciones, contextos, fenómenos, comunidades; y así proporcionar su descripción. Son, por lo tanto, estudios puramente descriptivos y cuando establecen hipótesis, estas son también descriptivas.
Por ejemplo, ubicar a un grupo de personas en las variables: género, edad, estado civil o marital y nivel educativo.

3.1.18 Diseños transeccionales correlaciónales-causales.
Estos diseños describen relaciones entre dos o mas categorías, conceptos o variables en un momento determinado. A veces, únicamente en términos correlaciónales, otras en función de la relación causa-efecto (causales). Pueden limitarse a establecer relaciones entre variables sin precisar sentido de causalidad o pretender analizar relaciones causales. Por ejemplo, un estudio sobre la relación entre urbanización y alfabetismo en una nación latinoamericana, para ver que variables macro sociales mediatizan tal relación (causal).

3.1.19 Investigación longitudinal o evolutiva.
Recolectan datos a través del tiempo en puntos o periodos, para hacer inferencias respecto al cambio, sus determinantes y consecuencias. Por ejemplo, un investigador que buscara analizar cómo evolucionan los niveles de empleo durante cinco años en una ciudad.
Los diseños longitudinales suelen dividirse en tres tipos: diseño de tendencias (trend), diseño de analisis evolutivo de grupos (cohort) y diseños panel.

3.1.20 Diseños no experimentales.
Son aquellos que analizan cambios a través del tiempo (en categorías, conceptos, variables o sus relaciones). Dentro de alguna población engeneral. Su característica distintiva es que la atención se centra en una población. Po ejemplo, una investigación para analizar cambios en la actitud hacia el aborto en una comunidad.

3.1.21 Delimitación de una población.
Una vez que se ha definido cual sera la unidad de analisis, se procede a delimitar la población que va a ser estudiada y sobre la cual se pretende generalizar los resultados. Así una población es el conjunto de todos los casos que concuerdan con una serie de especificaciones.
Las poblaciones deben situarse claramente en torno a sus características de contenido, de lugar y en el tiempo. Por ejemplo, en un estudio sobre los directivos de empresa en México y con base en las consideraciones teóricas del estudio que describe el comportamiento gerencial de los individuos y la relación de este con otras variables de tipo organizacional.


3.1.22 Tipos de muestra.
Categorizamos las muestras en dos grandes ramas: las muestras no probabilísticas y las muestras probabilísticas. En estas últimas todos los elementos de la población tienen la misma posibilidad de ser escogidos y se obtienen definiendo las características de la población y el tamaño de la muestra, y por medio de una selecciona aleatoria o mecanicas de las unidades de analisis.
En las muestras no probabilísticas, la elección de los elementos no depende de la probabilidad, sino de causas relacionadas con las características de la investigación o de quien hace la muestra. Aquí el procedimiento no es mecanico, ni con base en formulas de probabilidad, sino que depende del proceso de toma de decisiones de una persona o de un grupo depersonas y, desde luego, las muestras seleccionadas obedecen a otros criterios de investigación. Elegir entre una muestra probabilística o una no probabilística depende de los objetivos del estudio, del esquema de investigación y de la contribución que se piensa hacer con ella. Por ejemplo, se diseño un experimento para determinar si los contenidos violentos de la televisión generan conductas antisociales en los niños.

3.1.23 ¿Cómo se lleva a cabo el procedimiento de selección de la muestra?
Cuando iniciamos nuestra exposición sobre la muestra probabilística, señalamos que los tipos de muestra dependen de dos cosas: del tamaño de la muestra y del procedimiento de selección.
De lo primero hemos hablado con todo detalle, de lo segundo trataremos ahora. Se determina el tamaño de la muestra n, pero ¿cómo seleccionar los elementos muéstrales? Se precisa el número de racimos necesario y ¿cómo se seleccionan los sujetos dentro de cada racimo? Hasta el momento sólo hemos dicho que los elementos se eligen de manera aleatoria, pero ¿cómo se hace esto?
Las unidades de analisis o los elementos muéstrales se eligen siempre aleatoriamente para asegurarnos de que cada elemento tenga la misma probabilidad de ser elegido. Se utilizan tres procedimientos de selección:
* Tómbola: Consiste en numerar todos los elementos muéstrales del uno al número n. Hacer fichas o papeles, uno por cada elemento, revolverlos en una caja, e ir sacando n número de fichas, según el tamaño de la muestra. Los números elegidos al azar conformaran la muestra.
* Números random o números aleatorios: El uso de números random no significa laselección azarosa o fortuita, sino la utilización de una tabla de números que implica un mecanismo de probabilidad muy bien diseñado.
* Selección sistematica de elementos muéstrales: Este procedimiento de selección es muy útil e implica elegir dentro de una población N un número n de elementos a partir de un intervalo K. Este último [K] es un intervalo que se va a determinar por el tamaño de la población y el tamaño de la muestra.
3.1.24 La Confiabilidad.
La confiabilidad de un instrumento de medición se refiere al grado en que su aplicación repetida al mismo sujeto u objeto produce resultados iguales. Por ejemplo, si se midiera en este momento la temperatura ambiental usando un termómetro y éste indicara que hay 22°C, y un minuto mas tarde se consultara otra vez y señalara 5°C, tres minutos después se observara nuevamente y éste indicara 40°C. Dicho termómetro no sería confiable, ya que su aplicación repetida produce resultados distintos.
3.1.25 La Validez.
La validez, en términos generales, se refiere al grado en que un instrumento realmente mide la variable que pretende medir. Por ejemplo, un instrumento valido para medir la inteligencia debe medir la inteligencia y no la memoria. Una prueba sobre conocimientos de historia tiene que medir esto y no conocimientos de literatura histórica.

Figura 3.1
3.1.26 La Validez Total.
La validez de un instrumento de medición se evalúa sobre la base de todos los tipos de evidencia. Cuanto mayor evidencia de validez de contenido, de validez de criterio y de validez de constructo tenga un instrumento de medición, éste se acercara mas a representar la(s)variable(s) que pretende medir.
3.1.27 La Objetividad.
Se trata de un concepto difícil de lograr, particularmente en el caso de las ciencias sociales. En ciertas ocasiones se alcanza mediante el consenso (Unrau, Grinnell y Williams, 2005). Al tratarse de cuestiones físicas las percepciones suelen compartirse (por ejemplo, la mayoría de las personas estarían de acuerdo que el agua de mar contiene sal o los rayos del sol queman), pero en tópicos que tienen que ver con la conducta humana como los valores, las atribuciones y las emociones, el consenso es mas complejo.
En un instrumento de medición, la objetividad se refiere al grado en que éste es permeable a la influencia de los sesgos y tendencias del investigador o investigadores que lo administran, califican e interpretan.
La objetividad se refuerza mediante la estandarización en la aplicación del instrumento (mismas instrucciones y condiciones para todos los participantes) y en la evaluación de los resultados; así como, al emplear personal capacitado y experimentado en el instrumento. Por ejemplo, si se utilizan observadores, su proceder en todos los casos debe ser lo mas similar que sea posible y su entrenamiento tendra que ser profundo y adecuado.

3.2 Conceptos basicos sobre el Aprovechamiento de la energía solar en los edificios por medio de celdas fotovoltaicas.

3.2.1 Energía renovable.
Se denomina energía renovable a la energía que se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o porque son capaces de regenerarse por medios naturales.[1]Entre las energías renovablesse cuentan la eólica, geotérmica, hidroeléctrica, maremotriz, solar, undimotriz, la biomasa y los biocombustibles.
3.2.2 Energía radiante.
La energía radiante es la energía que poseen las ondas electromagnéticas[1] como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioletas (UV), los rayos infrarrojos (IR), etc. La característica principal de esta energía es que se propaga en el vacío sin necesidad de soporte material alguno. Se transmite por unidades llamadas fotones.

3.2.3 Red eléctrica.
Se denomina red eléctrica al conjunto de medios formado por generadores eléctricos, transformadores, líneas de transmisión y líneas de distribución utilizada para llevar la energía eléctrica a los elementos de consumo de los usuarios.
Con este fin se usan diferentes tensiones para limitar la caída de tensión en las líneas. Usualmente las mas altas tensiones se usan en distancias mas largas y mayores potencias. Para utilizar la energía eléctrica las tensiones se reducen a medida que se acerca a las instalaciones del usuario. Para ello se usan los transformadores eléctricos.
3.2.4 Modulo fotovoltaico.
Los paneles o módulos fotovoltaicos (llamados comúnmente paneles solares, aunque esta denominación abarca otros dispositivos) estan formados por un conjunto de celdas (células fotovoltaicas) que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos (electricidad solar).
3.3 Aprovechamiento de la energía solar en los edificios por medio de celdas fotovoltaicas.
3.3.1 Introducción.
La energía solar es una energía limpia, que utiliza una fuente inagotable y queno cuesta, pero cuyo mayor inconveniente radica en cómo poder convertirla de una forma eficiente en energía aprovechable. La tecnología actual en este sentido va dirigida en dos direcciones: conversión eléctrica y conversión térmica.

La conversión directa en energía eléctrica se produce en las células solares y se basa en el efecto fotovoltaico.

3.3.2 Efecto fotovoltaico.

Los sistemas fotovoltaicos transforman la energía radiante del sol en energía eléctrica. Este proceso de transformación se produce en un elemento semiconductor que se denomina célula fotovoltaica. Cuando la luz del sol incide sobre una célula fotovoltaica, los fotones de la luz solar transmiten su energía a los electrones del semiconductor para que así puedan circular dentro del sólido. La tecnología fotovoltaica consigue que parte de estos electrones salgan al exterior del material semiconductor generandose así una corriente eléctrica capaz de circular por un circuito externo.

Para hacer posible el manejo practico de las células fotovoltaicas, estas se presentan asociadas eléctricamente entre sí y encapsuladas en un bloque llamado panel o módulo fotovoltaico, que constituye el elemento basico para la producción de electricidad. Normalmente, un módulo fotovoltaico esta formado por unas 36 células, teniendo diferentes medidas que oscilan desde el 0,5 m2 hasta 1 m2, el grosor también oscila ente 3,5 cm y 5 cm.

El módulo fotovoltaico esta formado por unos conjuntos de células solares conectadas entre sí en serie y paralelo hasta conseguir el voltaje adecuado para su utilización, este voltaje suele ser de 12v aunque a plenaradiación solar y 25ºc de temperatura suele ser de 15v a 17v. El conjunto de células esta envuelto por unos elementos que le confieren protección frente a los agentes externos y rigidez para acoplarse a las estructuras que lo soportan.

3.3.3 La radiación solar. Unidades.

Las condiciones de funcionamiento de un módulo fotovoltaico dependen de variables externas tales como la radiación solar y la temperatura de funcionamiento. Para poder efectuar el diseño de una instalación solar fotovoltaica se necesita saber la radiación del lugar.

La cantidad de energía recibida del sol (radiación solar) y la demanda diaria de energía seran los factores que nos marcaran el diseño de los sistemas fotovoltaicos. Como norma general esta energía nos sera dada en kJ/m2.

La elección de los datos de radiación solar dependera directamente de la situación de la instalación, así como de las condiciones meteorológicas predominantes y particulares de cada lugar.

3.3.4 Unidades.

Existen dos unidades que permiten dimensionar la superficie del módulo solar:
• Hora solar pico (h.s.p.):
Se define como la cantidad de horas de sol con una intensidad de radiación de 1000
W/m2, que incide sobre la superficie del módulo solar. En España este valor esta comprendido entre las 2 horas en invierno y las 4 horas en verano.
• Watio pico (wp):
Se define como la maxima potencia que puede recibir un panel o módulo fotovoltaico y coincide con una intensidad de radiación constante de 1000 w/m2 o 100 mw/cm2 a una temperatura de 25ºc.
servei meteorològic de catalunya (meteocat)
. “anuari dades meteorológiques de catalunya 2003”.3.3.5 Ventajas e inconvenientes de las instalaciones fotovoltaicas.

Las instalaciones de generación de energía eléctrica fotovoltaica presentan las siguientes ventajas:

* Son sistemas modulares: lo que facilita su flexibilidad para adaptarse a diferentes tipos de aplicaciones, y su instalación es relativamente sencilla.

* Tienen una larga duración: la vida útil de una planta fotovoltaica, la define la vida útil de sus componentes, principalmente el generador o módulo fotovoltaico, que constituye mas del 50% del valor de la instalación. Los módulos tienen una vida esperada de mas de 40 años. Realmente no se tienen datos para saber con exactitud la vida real de un generador conectado a red porque no se tiene suficiente perspectiva, existen módulos de instalaciones aisladas de red que llevan funcionando mas de 30 años sin problemas.

* En cuanto a las instalaciones conectadas a red, la instalación europea mas antigua es la del laboratorio de energía, ecología y economía (leee) de lugano, suiza, que empezó a funcionar hace veinte años. Los expertos de leee aseguran, que esta instalación, pionera en todos los aspectos, puede estar en funcionamiento, al menos, diez años mas. La vida útil de los restantes elementos que componen la planta fv, inversores y medidores, así como los elementos auxiliares, cableado, canalizaciones, cajas de conexión, etc., es la vida útil típica de todo equipo electrónico y material eléctrico, la cual es compatible con la larga vida útil del generador fv, con el adecuado mantenimiento.

* No requieren apenas mantenimiento. El mantenimiento es escaso, y no solo esconveniente hacerlo en las horas nocturnas para tener una disponibilidad diurna maxima, sino que es necesario, para evitar que existan tensiones en los generadores.

* Ofrecen una elevada fiabilidad. Las instalaciones fotovoltaicas son de una alta fiabilidad y disponibilidad operativa alta, del orden del 95%.
* No producen ningún tipo de contaminación ambiental, por lo que contribuyen a la reducción de emisiones de dióxido de carbono (co2) al utilizarse como alternativa a otros sistemas generadores de energía eléctrica mas contaminantes.

* Tienen un funcionamiento silencioso.
Por otro lado, para conseguir su plena incorporación a los habitos de la sociedad, como una solución complementaria a los sistemas tradicionales de suministro eléctrico, es necesario superar ciertas barreras:
* A nivel económico se debera fomentar la reducción de los costes de fabricación y precio final de la instalación a partir de las innovaciones que se introduzcan en el sector y a las economías de escala generadas como consecuencia del aumento de la demanda y de los volúmenes de producción. Del mismo modo, se deberan conseguir condiciones de financiación aceptables para abordar la inversión necesaria.

* Desde el punto de vista estético se deberan integran los elementos fotovoltaicos en los edificios des de su fase de diseño y también en los entornos tanto urbano como rural.

3.3.6 Desarrollo de la energía solar fotovoltaica.

El desarrollo global de esta tecnología ha alcanzado unos ritmos de crecimiento del orden del 40% (fig. 3.2), que coincide con el ritmo de crecimiento en México (fig. 3.3).

Fig.3.2.-instalado en el mundo. (mw por años)

Fig.3.3.- instalado en México (mw por años)

Los generadores fotovoltaicos fabricados durante el 2004 supusieron un incremento respecto al año anterior (en el 2003 se produjeron 750 mw) del 60 %. Esta es una de las razones por las que se esta observando una escasez de módulos respecto a la demanda. La razón última de estas tensiones demanda-oferta hay que buscarlas en la insuficiente capacidad coyuntural de purificación del silicio.

El silicio es el elemento, tras el oxígeno, mas abundante y distribuido por nuestro planeta, pero no se encuentra aislado, ni puro, sino combinado con oxígeno, por ejemplo en la cuarcita –con un 90% de óxido de silicio (sio2) –, y de la que se debe extraer el oxígeno y las impurezas para obtener, en una primera etapa, el silicio de grado metalúrgico con pureza del orden del 99 %.

Del silicio de grado metalúrgico obtenido por la industria metalúrgica se debe obtener un silicio con menos impurezas, no mas de unas pocas partes por millón, para que pueda servir para las industrias electrónica y solar. La forma de hacerlo es mediante una trasformación del silicio metalúrgico sólido en gas silano o triclorosilano del cual se extrae el silicio sólido con la pureza adecuada.

La escasez de silicio de grado solar es coyuntural porque no hay limitaciones de silicio, ni silicio metalúrgico –las necesidades actuales de silicio solar son menos del 2% de la producción del silicio metalúrgico–, ni de capital dispuesto a invertir en una industria como es la de su purificación que tiene un gran futuro y es rentable.

3.3.7 Datos sobre lasinstalaciones solares fotovoltaicas.

La vida útil de una planta fotovoltaica es la de sus componentes. Si la planta esta diseñada correctamente y se realiza el mantenimiento recomendado, se pueden esperar en España los siguientes valores:

* Los módulos, vida esperada de mas de 40 años.
* La electrónica, vida útil de mas de treinta años.
* Las baterías, mas de diez años para las de acido-plomo y mas de veinte años para las baterías alcalinas-níquel-cadmio.
* Los elementos auxiliares que componen la instalación cableado, canalizaciones, cajas de conexión etc. Pueden durar mas de 40 años.

3.3.8 Aplicaciones de la energía solar fotovoltaica. Instalaciones conectadas a la red eléctrica.

Existen dos formas de utilizar la energía eléctrica generada a partir del efecto fotovoltaico:

* Primeramente encontramos instalaciones aisladas de la red eléctrica, que son sistemas en las que la energía generada se almacena en baterías para poder disponer de su uso cuando sea preciso. Estos sistemas se emplean sobre todo en aquellos lugares en los que no se tiene acceso a la red eléctrica y resulta mas económico instalar un sistema fotovoltaico que tender una línea entre la red y el punto de consumo.

* En segundo lugar, encontramos las instalaciones conectadas a la red eléctrica convencional, en las que toda la energía generada se envía a la red eléctrica convencional para su distribución donde sea demandada.

3.3.9 Introducción a los sistemas conectados a la red eléctrica.

Para poder llevar a cabo estas instalaciones primeramente se debera contar con la existencia de una línea de distribucióneléctrica cercana con capacidad para admitir la energía producida por la instalación fotovoltaica. En los lugares en los que se dispone de electricidad, la conexión a red de los sistemas fotovoltaicos contribuye a la reducción de emisiones de dióxido de carbono (co2) a la atmósfera.

El consumo de electricidad es independiente de la energía generada por los paneles fotovoltaicos. El usuario compra la electricidad que consume a la distribuidora al precio establecido y ademas puede facturar los kwh generados a un precio superior, ya que en México, la electricidad generada con sistemas fotovoltaicos goza de una prima que mejora su rentabilidad económica. Ademas gracias a este sistema se eliminan las pérdidas en transporte de electricidad.
En las instalaciones conectadas a red, el tamaño de la instalación es independiente del consumo de electricidad del edificio, lo que simplifica en gran medida su diseño. Para dimensionar la instalación habra que tener en cuenta la inversión inicial y el espacio disponible así como la rentabilidad que se desea alcanzar con la venta de la electricidad generada.

3.3.10 Elementos constitutivos de la instalación.

El esquema de un sistema fotovoltaico conectado a la red es el que sigue a continuación:

Fig.3.4 Esquema unifilar de un sistema fotovoltaico conectado a red.

+Los elementos que componen la instalación son:

* Generador fotovoltaico: transforma la energía del sol en energía eléctrica.

* Cuadro de protecciones: contiene alarmas, des conectadores, protecciones, etc

* Inversores: son los elementos que adaptan la energía entregada por el generadorfotovoltaico (en forma de corriente continua) a las condiciones requeridas por los diferentes tipos de cargas, ya sean éstas en corriente continua, en corriente alterna o inyección de energía directamente a la red. Son muchos los tipos de inversores, que utilizando diferentes tecnologías, se comercializan en la actualidad. A los empleados en instalaciones conectados a la red eléctrica se les exige una baja producción de armónicos, su adaptación a cualquier red eléctrica y una generación con alto factor de potencia.

* Contadores: se requieren dos contadores con finalidades distintas. Un contador principal contabiliza la energía producida y enviada a la red para que pueda ser facturada a la compañía a los precios estipulados. Por otro lado, un contador secundario mide los pequeños consumos de los equipos fotovoltaicos para descontarlos del total de la energía producida.

* Módulos solares fotovoltaicos.
Tal y como se ha comentado en puntos anteriores de la presente memoria, los principales componentes de los sistemas solares fotovoltaicos conectados a la red son los módulos fotovoltaicos por lo que a continuación se describen con mayor detalle la funcionalidad y características técnicas de los mismos.
La materia prima para la fabricación de las células fotovoltaicas mas utilizada actualmente es el silicio. El silicio es el material mas abundante en la tierra después del oxígeno, dado que la combinación de ambos forma el 60% de la corteza terrestre.

El silicio utilizado actualmente en la fabricación de las células que componen los módulos fotovoltaicos se presenta en tres formas diferentes:

•Silicio mono cristalino. En este caso el silicio que compone las células de los módulos es un único cristal. La red cristalina es la misma en todo el material y tiene muy pocas imperfecciones. El proceso de cristalización es complicado y costoso, pero sin embargo, es el que proporciona la mayor eficiencia de conversión de luz en energía eléctrica.

• Silicio poli cristalino. El proceso de cristalización no es tan cuidadoso y la red cristalina no es la misma en todo el material. Este proceso es mas barato que el anterior pero se obtiene rendimientos ligeramente inferiores.

• Silicio amorfo. En el silicio amorfo no hay red cristalina y se obtiene un rendimiento inferior a los de composición cristalina. Sin embargo posee la ventaja, ademas de su bajo coste, de ser un material muy absorbente por lo que basta una fina capa para captar la luz solar.
En la tabla siguiente se pueden observar los rendimientos actuales de las diferentes tecnologías de módulos solares en fase de comercialización.

Eficiencia
Silicio mono cristalino 13 – 15% |
Silicio poli cristalino 11% |
Silicio amorfo 7% |

Tabla.3.5. Rendimientos de los módulos solares.

Actualmente también existen otras tecnologías o procesos de aceptable rendimiento no todas basadas en el silicio, que se encuentran en fase de desarrollo en laboratorio o iniciando su fabricación en pequeñas plantas. Este es el caso del teluro de cadmio, arseniuro de galio, células bifaciales, etc.
Los paneles solares fotovoltaicospueden exponerse directamente a la intemperie ya que las partes eléctricas se encuentran aisladas del exterior. Tienen un peso aproximado de 15kg/m2 mas el peso de la estructura soporte que es de aproximadamente de 10kg/m2 lo que no supone un exceso de carga para la mayoría de las cubiertas existentes. Es importante a la hora de su colocación y sujeción, tener en cuenta la orientación de los paneles y el efecto del viento sobre los mismos.

3.3.11 Aplicaciones de los sistemas conectados a la red eléctrica.

Las principales aplicaciones de los sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica convencional son las siguientes:

• Sistemas sobrexpuestos en tejados de edificios. Son sistemas modulares de facil instalación donde se aprovecha la superficie de tejado existente para sobreponer los módulos fotovoltaicos. El peso de los paneles sobre el tejado no supone una sobrecarga para la mayoría de los tejados existentes.

• Plantas de producción. Son aplicaciones de caracter industrial que pueden instalarse en zonas rurales no aprovechadas para otros usos o sobrepuestas en grandes cubiertas de areas urbanas (aparcamientos, zonas comerciales, areas deportivas, etc)

• Integración en edificios. Esta aplicación tiene como principal característica ser un sistema fotovoltaico integrado en la construcción, de modo que los paneles solares quedan tanto estructural como estéticamente integrados en la cubierta del edificio.

3.3.12 Estrategias de integración arquitectónica.

La gran ventaja de los sistemas fotovoltaicos respecto a otros sistemas de generación eléctrica es que no ocupan necesariamenteespacio adicional al ya ocupado por los edificios u otras construcciones. El campo fotovoltaico puede integrarse encima de superficies construidas o incluso ejercer la función de elemento de construcción.

Los módulos solares han pasado de ser unos simples equipos de producción de energía a ser al mismo tiempo un elemento constructivo capaz de sustituir elementos tradicionales, o bien ofrecer otras prestaciones adicionales a la de generación eléctrica. Los mismos fabricantes de placas fotovoltaicas han empezado a diseñar modelos que facilitan su integración o su función constructiva en fachadas o tejados.

3.3.13 Propiedades de los cerramientos fotovoltaicos.

La sustitución de un cerramiento (fachada, muro, tejado, etc.) Convencional por uno fotovoltaico supone que un elemento de generación energética realice muchas mas funciones que ésta, como:

* Protección de los elementos climaticos exteriores (lluvia, viento, temperaturas extremas, etc.)
* Filtro de luz solar.
* Filtro de ruidos exteriores.
* Filtro de radiaciones electromagnéticas
* Aislamiento térmico
* Transmisión de luz natural controlada
* Aportación térmica.
3.3.14 Posibilidades de integración.

Cada vez son mas numerosas las formas de situar sobre edificios campos fotovoltaicos con funciones diversas ademas de la estrictamente energética:

* Tejado fotovoltaico: sustituye el acabado final y, en algunos casos, la impermeabilización.
* Tejado en dientes de sierra: la vertiente sur es fotovoltaica y la norte puede ser opaca o permitir la entrada de luz cenital.
* Fachada: el campo solar puede recubrirtotalmente la fachada.
* Tejado plano: se pueden situar hileras de placas paralelas, a una distancia adecuada para no producir sombras entre sí.
* Pérgolas, porches, voladizos.
* Franjas fotovoltaicas a lo largo de la fachada, alternando con franjas transparentes.
* Lamas de sombreado: situadas encima de las ventanas, permiten evitar la entrada de radiación directa en verano.
* Fachada inclinada: en forma de invernadero, para cerramientos fotovoltaicos semitransparentes.
* Los fabricantes de placas fotovoltaicas han empezado a suministrar variantes de placas y de células para atender las demandas de los arquitectos solares. Para ello se han desarrollado modelos con variantes de tonos, colores, formas de células, así como sistemas de fijación que permitan adoptar diversas soluciones o mejoras estéticas.

Fig.3.5 Elemento sobrepuesto en tejado.

Fig. 3.6. Elemento sobrepuesto en fachada
.

Fig.3.7. Integrado: cubierta semis-transparente

Fig. 3.8. Integrado-cerramiento: fachada semi-transparente.

Fig.3.9 Integrado-cerramiento: fachada semi-transparente.

Para conseguir una mejor integración del elemento fotovoltaico en los edificios es necesario tenerlo en cuenta desde el inicio del diseño del edificio. De esta manera se podra conseguir mejorar el aspecto exterior y el coste del edificio al poderse sustituir elementos convencionales por los elementos fotovoltaicos. A veces es necesario sacrificar parte del rendimiento energético por mantener la estética del edificio.

Para aplicaciones arquitectónicas se utiliza frecuentemente el encapsulado de células convencionales encristal – cristal. Dichos módulos cristal – cristal son muy apropiados para este tipo de aplicaciones, pues ademas de cubrir totalmente los requerimientos técnicos y estéticos del diseño, permiten ciertos niveles de semitransparencia que ayudan a aumentar la luminosidad del interior del edificio.
3.3.15 Paneles solares.

Los paneles solares son el elemento de generación eléctrica y se pueden disponer en serie y/o paralelo para obtener la tensión nominal requerida en cada caso. Estos paneles estan formados por un nº determinado de células que estan protegidas por un vidrio, encapsuladas sobre un material plastico y todo el conjunto enmarcado con un perfil metalico. El módulo solar propuesto es el modelo a-120 del fabricante atersa. Estos módulos estan constituidos por células cuadradas fotovoltaicas de silicio mono cristalino de 6”. El uso de estas células evita los circuitos serie-paralelo con sus problemas inherentes, que utilizan otros fabricantes para la construcción de módulos de alta potencia. Este tipo de célula asegura una producción eléctrica que se extiende desde el amanecer hasta el atardecer, aprovechando toda la potencia útil posible que nos es suministrada por el sol.
La capa especial anti reflexiva incluida en el tratamiento de las células, asegura una uniformidad de color en todas las células, evitando coloreados diferentes dentro del módulo, mejorando de este modo sensiblemente la estética. La gran potencia de estos módulos hace que sean los mas idóneos en grandes instalaciones, en las que el costo de interconexión y montaje es menor que si utilizamos mas módulos de menor potencia.Gracias a la robusta construcción mecanica con sólidos marcos laterales de aluminio anodizado, capaces de soportar el peso y dimensiones de estos módulos y siendo la parte frontal de vidrio templado antirreflector de bajo contenido en hierro, estos equipos cumplen con las estrictas normas de calidad a que son sometidos, soportando las inclemencias climaticas mas duras y funcionando eficazmente sin interrupción durante su larga vida útil.
Si se quiere mejorar la temperatura de las células de los paneles, conviene situarlas en lugares que estén bien aireados, esta es una de las razones por las cuales la instalación se realiza en la cubierta del edificio.
El circuito solar esta intercalado entre el frente de vidrio y una lamina dorsal de tedlar, absolutamente rodeado de eva, asegurando de esta forma su total estanqueidad. Son de construcción sumamente robusta que garantiza una vida de mas de 20 años aún en ambientes climatológicos adversos.

A continuación se adjuntan las características técnicas del módulo solar propuesto:
Característica eléctrica / física | Descripción |
Nº de células | 36 de 6” |
Potencia | 120 w |
Corriente en unto de maxima potencia | 7,10 a |
Tensión en punto de maxima potencia: | 16,9 v |
Corriente de cortocircuito: | 7,70 a |
Tensión de circuito abierto: | 21,0 v |
Longitud: | 1477 mm |
Anchura: | 660 mm |
Espesor: | 35 mm |
Peso: | 11,9 kg |

Tabla 3.10.Características técnicas módulo a-120

3.3.16 Inversores.

El inversor es una pieza fundamental en la instalación eléctrica fotovoltaica, ya que permite la conversión de la energía generada por los panelesfotovoltaicos de corriente continua a corriente alterna.
El inversor propuesto es el modelo solar Max 6000c del fabricante sputnik y esta especialmente indicado para las instalaciones fotovoltaicas de conexión a red.
La gama de inversores solar Max esta diseñada específicamente para aplicaciones de conexión a red a partir de un generador fotovoltaico.
Su facilidad de utilización, nulo mantenimiento y bajo nivel sonoro los hace muy adecuados tanto en entornos domésticos como industriales.
El solar Max dispone de un sistema de control que le permite un funcionamiento completamente automatizado. Durante los periodos nocturnos el inversor permanece parado vigilando los valores de tensión de la red y del generador fotovoltaico. Al amanecer, la tensión del generador aumenta, lo que pone en funcionamiento el inversor, que comienza a inyectar corriente en la red.

sputnik engineering ag. maxdesign v.2.2.
Herramienta de dimensionado de los inversores, creada por el fabricante de los inversores. biel, switzerland, 2005

Estan protegidos frente a situaciones como:

* Fallo en la red eléctrica.
* Tensión de red fuera de rango.
* Frecuencia de red fuera de los límites de trabajo.
* Temperatura del inversor elevada.
* Tensión del generador fotovoltaico baja.
* Intensidad del generador fotovoltaico insuficiente.
* Los inversores solar Max pueden acoplarse en paralelo, conformando así un sistema abierto a posibles ampliaciones futuras.

3.3.17 Estructura soporte.

Se consideraran dos alternativas para la instalación de los módulos solares:

* Integración arquitectónica ysuperposición arquitectónica:
Se considera integración arquitectónica cuando los módulos cumplen una doble función – energética y arquitectónica - y ademas sustituyen elementos constructivos convencionales. Esta opción debe tenerse en cuenta en la fase de diseño del proyecto con objeto de diseñar la cubierta con el grado de inclinación óptimo.

Se considera superposición arquitectónica cuando la colocación de los módulos se realiza paralela a la envolvente del edificio, en este caso a la cubierta del edificio.

3.3.18 Integración arquitectónica.

Son bien conocidos los problemas que se presentan a la hora de equipar con paneles solares cualquier edificación. La colocación de paneles solares tiene la desventaja, ademas de su coste, de que si se lleva a cabo sobre una cubierta, el anclaje de los soportes puede ocasionar la pérdida de estanqueidad en algunos puntos. Sin olvidar el improbable buen resultado estético del conjunto y su gran dificultad de integración arquitectónica, aspecto clave en el desarrollo de este proyecto.
Ademas, dado que los paneles solares estan realizados en materiales duraderos y estan térmicamente bien aislados, se evidencia que un panel es un excelente elemento constructivo. Con este planteamiento se utilizaran los paneles solares como elemento de cubierta, permitiendo de estos modos el ahorro de los materiales de construcción convencionales correspondientes a la superficie ocupada por los paneles solares. Una de las ventajas de este sistema es que se reduce al maximo la inversión que representa una instalación solar.

La cubierta solar escogida es del fabricante soleco y estaconstituida por módulos independientes, de modo que puede adaptarse a las dimensiones del tejado. La estanqueidad se ha resuelto por solape de todas las piezas entre si, tanto en el sentido longitudinal como en el transversal, prescindiendo de este modo de juntas aislantes de goma o masillas.

Las dos piezas que garantizan la estanqueidad de la cubierta son de poliéster-fibra de vidrio prensado, de gran resistencia y durabilidad. Una de ellas –pieza modular- forma la caja del panel y sobre ella se instalan los paneles fotovoltaicos sin marco las piezas modulares solapan entre si 10 cm en el sentido de la pendiente.

Instalación de una cubierta de este tipo sólo precisa de una estructura metalica o de madera como soporte del conjunto, que resulta muy ligero (35 kg/m2 aprox.). Las diversas piezas componentes del panel cubierta se ensamblan entre si para formar una superficie de captación solar con la única limitación de que las dimensiones sean múltiplos del módulo. La pieza intermedia interviene únicamente como elemento de estanqueidad y su colocación se realiza simultaneamente a la de los demas componentes. Forma unos canales, en el sentido de la pendiente, de unos 8 cm de anchura y 4 cm de altura.

Fig.3.11 Anverso y reverso de la cubierta modular totalmente instalada

La cubierta solar se coloca sobre una estructura fijada en obra. A esta estructura se fijan los módulos mediante piezas de sujeción que se sujetan en las pestañas laterales del módulo y a la estructura.

Cada pieza intermedia tiene en uno de sus extremos un tope de forma triangular para aguantar, mediante la pieza de retención, cada panelsolar. Así mismo se añadiran grapas para inmovilizar los paneles.
El diseño de este panel modular, cuyo montaje se realiza en obra, ofrece la posibilidad de cerrar un edificio mediante las piezas del panel cubierta y posteriormente, cuando convenga, equiparlo con los módulos fotovoltaicos.

Fig.3.12 Detalle del punto de anclaje del panel.

3.3.19 Superposición arquitectónica.
Para este tipo de instalación se ha seleccionado la estructura universal para tejados inclinados suntop ii del fabricante aet. El sistema esta compuesto por unos perfiles modulares de alta flexibilidad de ajuste, un elemento de sujeción de los módulos fotovoltaicos, una escuadra de sujeción para el tejado y diferentes elementos de unión. Este sistema posee una gran capacidad de adaptación a cualquier tipo de módulo y garantiza un montaje rapido y sencillo.

Fig.3.13 Estructura de soporte suntop ii.

3.3.20 Dimensionado del campo fotovoltaico.
En los siguientes apartados se detallan los aspectos que se han tenido en consideración para el dimensionado óptimo de la instalación fotovoltaica que nos ocupa. En cualquier caso, la cubierta no ha sido dimensionada en función de las necesidades energéticas del edificio, sino que ha estado condicionada a la superficie disponible y a criterios estéticos, arquitectónicos y de sostenibilidad.

Es decir, no se pretende conseguir la autosuficiencia energética del edificio sino que se persigue el aprovechamiento óptimo de la cubierta con objeto de instalar el maximo número de generadores fotovoltaicos posibles. Se ha diseñado a modo de una mini central eléctrica que vierte la energíaproducida a la red general.

Como regla general hay que decidir la disposición de los módulos fotovoltaicos respecto del sol, puesto que hay que instalarlos en un lugar donde se reciba la mayor cantidad de radiación solar posible. Esto nos lleva a tener en cuenta en el dimensionado de la instalación tres factores basicos: la orientación, la inclinación y las posibles sombras.
La energía solar en forma de radiación es la energía renovable mas abundante y mejor distribuida, pero a pesar de su abundancia, esta energía presenta dos grandes inconvenientes:

* Es altamente difusa (de baja concentración).
* Esta sometida a un ciclo diario y a uno anual, provocado por los movimientos de traslación y rotación de la tierra.
Estos ciclos estan provocados porque la tierra gira descubriendo una órbita elíptica y al mismo tiempo gira sobre su propio eje, el cual se mantiene en una inclinación respecto al plano de la órbita de 23,5º. Como consecuencia de la combinación de estos movimientos y dependiendo de la época del año, un mismo punto terrestre vera movimientos del sol variables sobre el horizonte: el sol saldra mas pronto o mas tarde, o la altura de éste al mediodía sera mayor o menor.
La energía que llega a la superficie terrestre a través de la radiación solar depende basicamente del lugar (latitud), de la declinación solar y de la inclinación y orientación de la superficie fotovoltaica.
También afecta la turbulencia atmosférica que difunde la radiación solar y la masa de aire que el rayo solar debe atravesar.
Desde el punto de vista practico y en lo que se refiere al calculo y diseño de la instalación, lainformación utilizada promedia siempre las variaciones anteriormente citadas. La situación geografica y climatica queda englobada en los datos medios de insolación del lugar en el que esta ubicado el edificio.

3.3.21 Calculo de sombras y distancia entre paneles.

La presencia de objetos que lleguen a tapar una parte del recorrido solar respecto a un punto de captación solar, provocara la proyección de sombra sobre éste. Cuanto mayor sea el recorrido solar tapado por dicho objeto, menos energía podra captar. En el día mas desfavorable del periodo de utilización del sistema, los módulos solares no han de tener mas del 5% de la superficie útil de captación cubierta por sombras. Resultaría inoperante si el 20% de la superficie de captación estuviese sombreada. En el caso que nos ocupa, no existen edificios mas altos que el que servira de apoyo al tejado solar, tampoco se observan montañas, arboles o cualquier otro obstaculo cercano.

En el caso de la cubierta de doble vertiente, el estudio de sombras no es necesario ya que todos los paneles fotovoltaicos se situaran sobre el mismo plano y por tanto no proyectaran sombras unos sobre otros.

En el caso de la cubierta fotovoltaica en diente de sierra, debera estar diseñada de modo que no aparezcan sombras en los paneles. Para ello estos deberan instalarse a una distancia mínima que nos asegure la imposibilidad de proyección de sombras entre los mismos.
Lógicamente, la distancia mínima entre fila y fila esta marcada por la latitud del lugar de la instalación, dado que el angulo de incidencia solar varía también con este parametro.

La separación entrefilas de módulos fotovoltaicos se establece de tal forma que al mediodía solar del día mas desfavorable (altura solar mínima) del periodo de utilización, la sombra de la arista superior de una fila se proyecte, como maximo, sobre la arista inferior de la fila siguiente.

En instalaciones que se utilicen todo el año, como es el caso que nos ocupa, el día mas desfavorable corresponde al 21 de diciembre. En este día la altura solar es mínima y al mediodía solar tiene el valor siguiente.

Fig.3.15 Distancia mínima entre filas consecutivas de paneles solares.

3.3.22 Conexionado a la red eléctrica.

A partir de este apartado, se tendra en consideración únicamente la alternativa de diseño que nos permite la instalación del nº maximo de paneles fotovoltaicos, es decir, la alternativa de superposición arquitectónica, con objeto de valorar la maxima producción energética posible para esta instalación. Tal y como se ha calculado en el apartado anterior, el nº maximo de paneles admisible para esta configuración es de 440 paneles.

3.3.23 Dimensionado de los inversores.

El inversor seleccionado para esta instalación es el solar Max 6000c del fabricante sputnik, el cual posee una potencia nominal de 4,6 kW, admite una potencia en el generador fotovoltaico de hasta 6.600 Wp, con una tensión maxima de entrada de 600v. Al tratarse de una instalación eléctrica de mas de 5 kW es necesario hacer la conexión a la red de la empresa suministradora de forma trifasica, optando por instalar 9 inversores monofasicos de 4,6 kW de potencia nominal cada uno, uno por fase, tal como establece el artículo 9 del real decreto 1663de 29 de septiembre de 2000.

Se ha estudiado la mejor forma de interconectar todos los paneles en la configuración propuesta siguiendo las indicaciones del fabricante de los inversores mediante la utilización de la aplicación informatica maxdesign, creada y distribuida gratuitamente por el propio fabricante con objeto de aprovechar al maximo el rendimiento de los inversores. El resultado óptimo se ha obtenido para una configuración de 432

3.3.24 módulos solares y 9 inversores.
Para cada uno de los inversores se conectaran 3 baterías en paralelo de 16 paneles serie cada una.
Por tanto, se distribuiran los 432 paneles en 9 campos solares de 48 módulos solares cada uno. Para poder obtener la línea trifasica alterna equilibrada, el número total de inversores tiene que ser múltiplo de tres, en este caso tenemos 9 inversores por lo que cada 3 inversores alimentaran una fase de la red, con una potencia maxima vertida a la red de 13,8 kW por fase.

3.3.25 Características de la interconexión.

La interconexión entre la generación y la red se efectuara mediante un interruptor automatico sobre el que actuaran los equipos de protección y maniobra. La interconexión se compone de las siguientes partes:

- circuito de potencia: en el esquema unifilar adjuntado a continuación (fig.-
3.20) se definen los elementos que configuran el circuito de potencia de la interconexión.

- protecciones: las protecciones eléctricas tienen como objetivo asegurar la protección de las personas y cosas, así como mantener el nivel de calidad del servicio de la red. Para ello se dispondran un conjunto de elementos destinados atal fin que actuaran sobre el interruptor de interconexión.

Tanto la instalación como la utilización de las protecciones de conexión, se realizan de acuerdo a la normativa vigente y a las normas particulares establecidas por la compañía suministradora. Con las protecciones se podran proteger las instalaciones propias y las de la compañía suministradora. También se podra aislar la instalación en caso de avería interna. Las protecciones a instalar son las que se recogen en el esquema unifilar de la (fig.3.20).
- medida: finalmente se instalara un contador de medida de la energía generada (venta) y otro para la medida de la energía importada de la compañía eléctrica (compra).

A continuación se adjunta esquema unifilar de la instalación:

Fig.3.16

3.3.26 calculos de la energía generada por la instalación.
Como en el apartado anterior, a efectos de calcular la energía eléctrica generada por la instalación tendremos en cuenta únicamente la alternativa de diseño que nos permite la instalación del nº maximo de paneles fotovoltaicos, es decir, la alternativa de superposición arquitectónica, con objeto de valorar la maxima producción energética posible.
Para estimar la producción mensual teórica de energía eléctrica generada por la instalación, s partira de los datos de radiación solar del emplazamiento del edificio extraídos del Atlas de Radiación Solar y se utilizara la ecuación siguiente:
Pi (kWh) = Ii (kWh /m2) x Pp (kWp) x N
Siendo Pi la energía generada en un mes, Ii la irradiancia en el mes, Pp la potencia nominal del panel i (120 Wp) N el nº de paneles del campo fotovoltaico (432).Radiación (KWh / m2) Energía (kWh)

Enero 76,9 3.986,50
Febrero 91,0 4.717,44
Marzo 139,3 7.221,31
Abril 148,9 7.718,97
Mayo 159,2 8.252,92
Junio 170,2 8.823,16
Julio 185,4 9.611,13
Agosto 176,7 9.160,12
Septiembre 152,2 7.890,04
Octubre 119,5 6.194,80
Noviembre 82,4 4.271,61
Diciembre 75,4 3.908,73

TOTAL 1.577,1 81.756,86
Tabla 3.17- Producción mensual de energía eléctrica.
La producción real de energía generada por la instalación siempre sera muy inferior al valor teórico calculado, dado que las condiciones de explotación no seran las de laboratorio y los diferentes elementos que intervienen en el sistema: paneles, conductores eléctricos, inversores, etc., producen unas pérdidas que reducen notablemente la eficiencia del conjunto. Así mismo, la distribución y orientación de los paneles sobre la cubierta, y las proyecciones de sombras sobre éstos, originan una serie de pérdidas adicionales que deben ser contempladas.

Con objeto de estimar todas las pérdidas posibles y calcular la energía real que podemos esperar producir, se ha utilizado la herramienta informatica de simulación fotovoltaica PVSYST versión 3.4desarrollada por la universidad de Ginebra. En el ANEXO B del presente proyecto se incluyen los informes completos de las simulaciones realizadas para las diferentes alternativas de diseño.

3.3.27 Simulación energética y térmica del edificio.
La simulación informatica es una herramienta de analisis para el estudio del comportamiento de los edificios, los sistemas técnicos que los componen y su interacción con el entorno. Permite realizar un diagnóstico de consumos derivados del funcionamiento del edificio desde el punto de vista del diseño térmico y de la optimización de las instalaciones, ajustando las construcciones en fase de diseño a las nuevas necesidades.

Las herramientas de simulación permiten evaluar el comportamiento térmico de los edificios, considerando todos los parametros físicos que lo definen:
* Forma y orientación del edificio.
* Sombras del propio edificio o de edificios colindantes.
* Condiciones climaticas exteriores e interiores.
* Composición de cerramientos.
* Inercia térmica del edificio.
* Ganancias de radiación solar.
* Cargas térmicas interiores: iluminación, ocupación y equipos.

La herramienta utilizada para la simulación energética del edificio que nos ocupa ha sido TAS de EDSL, el uso de la cual ha permitido realizar un analisis del comportamiento térmico estacional del edificio, así como un estudio del diseño del edificio y de posibles alternativas de mejora y eficiencia energética.
En los apartados siguientes se trataran tres aspectos diferenciados:
* Estimación del impacto solar a nivel de proyecciones de sombras sobre la cubierta del edificio.* Analisis del comportamiento térmico en la cubierta del edificio.
* Analisis de las condiciones térmicas y energéticas en el interior del edificio.

3.3.28 Mantenimiento de la instalación.
Para garantizar una alta productividad de la instalación, es esencial reducir los periodos de parada por avería o mal funcionamiento. Para ello son necesarias tanto la supervisión del usuario del sistema, como la asistencia de un servicio técnico.
En cualquier caso, las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red ofrecen muy pocos requerimientos de mantenimiento preventivo y, en general, son poco susceptibles a sucesos que provoquen la intervención de un mantenimiento correctivo. Sin embargo, es recomendable seguir el programa de mantenimiento detallado a continuación.

3.3.29 Mantenimiento a cargo del usuario.

El usuario de la instalación debería llevar a cabo las siguientes tareas de mantenimiento:

* Supervisión general
Corresponde a la simple observación de los equipos; esto consiste en comprobar periódicamente que todo esté funcionando. Para ello basta observar los indicadores de los inversores, con esa información se comprueba que el inversor recibe energía del campo solar y genera corriente alterna. La verificación periódica de las cifras de electricidad generada nos permitira detectar bajadas imprevistas de producción, que serían síntoma de un mal funcionamiento. La producción solar final queda registrada en el contador de venta de electricidad que mensualmente hay que anotar para la emisión de la correspondiente factura. El balance mensual, aunque varía a lo largo del año, se mantiene entorno a un maximo y un mínimo que se debe conocer, por lo que se podra detectar rapidamente una bajada no habitual de producción, lo cual indicaría, probablemente, una avería (o una perturbación periódica de la red).
* Limpieza
La limpieza incluye la eliminación de hierbas, ramas u objetos que proyecten sombras sobre las placas.
* Verificación visual del campo fotovoltaico.
Con el objetivo de comprobar eventuales problemas de las fijaciones de la estructura sobre el edificio, aflojamiento de tornillos en la misma, o entre ésta y las placas, aparición de zonas de oxidación, etc.

3.3.30 Mantenimiento a cargo del servicio técnico.

El servicio técnico debería ser avisado por el usuario de la instalación cuando se detecte la bajada o para total de la producción eléctrica, así como la aparición de defectos en la estructura de fijación del campo solar. En estos casos se realizara un mantenimiento correctivo, que detecte el origen de la avería y la repare. Es igualmente importante efectuar un mantenimiento preventivo, mediante revisiones periódicas, en las que, como mínimo, se debería incluir:

* Comprobación de tensión e intensidad para cada serie de placas fotovoltaicas (todas las series deberían dar valores idénticos o muy similares). Se pueden detectar fallos en las placas, como diodos fundidos o problemas de cableado y conexiones.
* Verificación de la solidez de la estructura del campo solar, reapriete de tornillos, estado de la protección de los soportes metalicos y anclajes, etc.
* Caracterización de la onda, frecuencia y tensión de salida en corriente alterna del inversor.
*Comprobación de las protecciones, fusibles y diferenciales.
* Verificación de las conexiones del cableado en la caja de conexiones.

ASHRAE HANDBOOK Fundamentals SI Edition 1993.American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
Inc. 1791 Tullie Circle, N.E. Atlanta, GA 30329. 404-636-8400.

3.3.31 Dimensionado del cableado.

* El siguiente paso a desarrollar sera dimensionar el cableado, para lo cual disponemos de los datos siguientes obtenidos de mediciones hechas sobre el terreno:
* Las ramas de módulos poseen una longitud simple de cable igual a 20 m, que coincide con la anchura del edificio; por otra parte, el cable principal de continua mide 20 m, alcanzando el cable de alterna un longitud total de 8 m.
* En el esquema de la figura siguiente se puede apreciar la conexión eléctrica del campo de paneles fotovoltaicos, donde se han colocado a las distancias correspondientes las ramas según la longitud simple de cable indicada. Para determinar el valor de la sección de los cables, calcularemos dicha sección por medio de los criterios de tensión y corriente, adoptando como valor final el mas restrictivo de ellos.
Maxima intensidad admisible de cables tripolares en función de la sección del conductor (Cu) para una temperatura del terreno de 25ºC y una profundidad de los cables de 0,70m.

3.18 Analisis de impacto ambiental de la instalación.

Ademas del punto de vista económico, las instalaciones solares fotovoltaicas se estan implantando sobre todo por consideraciones ecológicas. El balance desde este punto de vista es totalmente favorable, tanto en reducción deemisiones contaminantes, como en el balance energético.

Todos los kWh generados con un sistema fotovoltaico equivalen a un ahorro de energía generada con otras fuentes de energía, con toda probabilidad con mayor o menor grado de poder contaminante, lo que conlleva, por lo tanto, a una reducción de emisiones.
Una de las fuentes de contaminación mas importantes son los gases de efecto invernadero, ya que inciden gravemente en el cambio climatico de la Tierra. El gas mas significativo entre éstos en el CO2, generado en toda combustión de materiales carbonados.

En cuanto a los impactos ambientales ocasionados por la implantación de un sistema solar fotovoltaico, se considera que el impacto principal se produce en las operaciones extractivas de las materias primas, ya que aunque la mayoría de las células fotovoltaicas se fabrican con silicio, material obtenido a partir de la arena y por tanto muy abundante en la naturaleza, es necesario transformarlo con consumo de energía hasta conseguir silicio de grado solar.

En la fase de uso las cargas ambientales son despreciables, y en la fase de eliminación, después de la vida útil, pueden establecerse vías claras de reutilización o retirada. El efecto Visual sobre el paisaje es el principal impacto en la fase de uso, siendo susceptible de ser reducido gracias a la integración arquitectónica, como es el caso del presente proyecto.
En el medio físico y biótico no existen afecciones importantes ni sobre la calidad del aire ni sobre los suelos, flora y fauna, no provocandose ruidos ni afectandose tampoco a la hidrología existente.

3.4 Impacto social

Laenergía solar fotovoltaica ofrece la oportunidad, a un coste razonable, de emplear una energía renovable en el ambito urbano generando una electricidad respetuosa con el medio ambiente. Un sistema fotovoltaico por lo tanto, ayuda a sensibilizar hacia el ahorro energético, ademas de constituir un elemento diferenciador en los proyectos arquitectónicos y urbanísticos.
Es decir, con la instalación de un sistema fotovoltaico integrado arquitectónicamente en un edificio urbano no sólo logramos dar una novedosa y mejor imagen al edificio, sino que también conseguimos mejorar el estatus social del mismo.

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[9] DR. ANDRÉ MERMOUD. PVSIST V.3.4. Herramienta de diseño y simulación de proyectos solares fotovoltaicos. Desarrollada por la Universidad de Ginebra, julio 2005.
[10] TAS (Thermic Analysis Simulator) de EDSL (Environmental Design Solutions
Limited). Versión 9.0.5. Aplicación de simulación porordenador.
[11]

Capítulo 4

4. 1 Aplicación de diseño de investigación
Mi investigación inicia como descriptiva ya que la información se ira desglosando y a la vez se explicaran las variables que se deriven del tema, y terminara la investigación como explicativa porque aquí daré a conocer y explicar donde , cuando y como se puede usar y aprovechar la luz solar por medio de paneles solares.

Capítulo 5
5.1 Hipótesis sobre las fachadas y cubiertas solares.

* En mi proyecto a investigar una de las hipótesis que formule seria que los constructores no emplean este sistema por falta de información y conocimientos de los beneficios que este sistema aporta ya que en esta región sería muy bien aprovechado sobre todo en maquilas que cuenten con el presupuesto inicial.

5.2 Variable sobre mí proyecto a investigar.
Una variable seria que otros tipos o marcas de este producto se pueden utilizar para reducir costos, pero que funcionen similares a otras marcas.
O qué pasaría si en vez de instalar este producto en fachadas lo haríamos en cubiertas.

Capítulo 6

6.1 Selección del diseño de investigación
Este estudio se fundamentara en un diseño no experimental transversal correlacional, ya que analizara diferencias de los tipos de materiales con los que se genera este sistema.
Capítulo 7
7.1 Selección de la muestra.
Elemento de analisis
Elemento de analisis
La muestra se llevara a cabo dentro de la población de la ciudad de chihuahua y la muestra representativa sera en el corporativo universitario de arquitectura (CUDACH) y se hara una muestra al azar a varios alumnos de estainstitución.
Muestra
Muestra


Población
Población


Fig.7.1



Capítulo 8

8.1 Introducción
En el siguiente documento se utilizara un plan de recolección de datos por medio de una encuesta el cual nos arrojara datos para comprobar si mi hipótesis es cierta o falsa. Ademas de informarnos sobre la opinión que tiene la gente encuestada sobre el tema de aprovechamiento de energía solar en edificios por medio de celdas fotovoltaicas
8.2. Plan de recolección de datos
El plan de recolección de datos sera por medio de preguntas sencillas y concretas para saber si la gente en el estado de chihuahua sabe acerca del tema sobre el aprovechamiento de energía solar en los edificios por medio de celdas fotovoltaicas.

8.3 instrumento de medición
Sera por medio de tablas y graficas sobre los datos que arrojen la encuesta, así podremos saber la opinión de cada una de las personas encuestadas.

8.4 Cuestionario

1. ¿Has oído o sabes que es un sistema de captación solar por medio de celdas fotovoltaicas?
SI__________ NO_________
2. ¿consideras que el estado de chihuahua es apto para este sistema?
SI__________ NO_________
3. ¿consideras que este sistema es eficaz?
SI__________ NO_________
4. ¿crees que este sistema no se utiliza en el estado por falta de conocimientos o información?
SI__________ NO_________
5. ¿conoces los beneficios que aporta este sistema?
SI__________ NO_________

8.5 Escala para medir actitudes
Me servira para tener un parametro para comparar respuestas de mi encuesta para saber si en grandes o pequeñas escalas cual es elconocimiento del tema a investigar.
Capitulo 9
9.1 Encuestas.

Fig.9.1
La mayoría de la gente esta enterada o a escuchado hablar sobre el tema lo cual me indica que este tema no es nuevo dentro de la sociedad, eso es favorable para nosotros los encargados de llevar a cabo proyectos y construcciones ya que podemos comentar o informarle al cliente los beneficios de este sistema para que este se pueda aplicar con mayor frecuencia.

Fig.9.2

Como conclusión a las opiniones de las personas encuestadas el estado de chihuahua es optimo para instalar este sistema de aprovechamiento de los rayos solares por medio de celdas fotovoltaicas, por lo tanto podemos exhortar a las empresas o a los mismos ciudadanos a invertir en este sistema ya que dada la orientación solar y el clima del estado nos beneficia en la captación de esta energía.

Fig.9.3

La sociedad esta enterada o sabe que este sistema tiene mas ventajas que desventajas, por lo tanto yo como estudiante de arquitectura y estando en el rubro de la construcción podre proponer este sistema en mis siguientes proyectos.

Fig.9.4
Todo nos indica que este sistema no se ha venido utilizando en los últimos años por falta de recursos o conocimientos, pero por otro lado la concientización de la gente sobre los problemas ecológicos que hemos venido padeciendo a obligado a las empresas a emplear ciertos sistemas para la reducción de contaminantes en el ambiente por lo tanto seria bueno destacar que el gobierno da apoyos para poder instalar estos sistemas que nos ayudan a combatir con el problema ambiental que enfrentamos.



Fig.9.5Como estudiante de arquitectura es nuestro deber informar a la población de los nuevos sistemas constructivos y las nuevas tecnologías que han venido sobresaliendo por sus beneficios que aportan no solo al consumidor si no también al ambiente.

9.2 Tabulación sobre los datos arrojados por las encuestas.

| SI | NO | OTRA |
PREGUNTA 1 | 48 | 2 | 0 |
PREGUNTA 2 | 48 | 2 | 0 |
PREGUNTA 3 | 44 | 6 | 0 |
PREGUNTA 4 | 39 | 11 | 0 |
PREGUNTA 5 | 43 | 7 | 0 |

Fig.9.6









9.3 Conclusión.

Concretamente se han analizado aspectos tecnológicos, medioambientales, económicos y normativos de las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red y se ha podido constatar que la energía solar fotovoltaica ofrece la oportunidad, a un coste razonable, de emplear una energía renovable en el ambito urbano generando una electricidad respetuosa con el medio ambiente.

Las posibilidades de integración de esta tecnología en un edificio urbano son muy diversas y hoy en día existen múltiples opciones arquitectónicas posibles, así como gran variedad de acabados, por lo que el módulo solar fotovoltaico deja de tener una función puramente energética para convertirse en un elemento constructivo de gran valor estético.

RESUMEN
La energía solar fotovoltaica es un tipo de electricidad renovable (energía eléctrica, -voltaica) obtenida directamente de los rayos del sol (foto-) gracias a la foto-detección solar de un determinado dispositivo; normalmente una lamina metalica semiconductora llamada célula fotovoltaica.
Se usa para alimentar innumerables aparatosautónomos, para abastecer refugios o casas aisladas y para producir electricidad para redes de distribución.
Éstos estan formados por un cristal o lamina transparente superior y un cerramiento inferior entre los que queda encapsulado el sustrato conversor y sus conexiones eléctricas. La lamina inferior puede ser transparente, pero lo mas frecuente es un plastico al que se le suelen añadir unas laminas finas y transparentes que se funden para crear un sellado antihumedad, aislante, transparente y robusto.
Los paneles son generalmente planos, con varios metros de anchura y de longitud. Estan diseñados para facilitar su instalación y su precio se fija de manera que puedan ser utilizados tanto para aplicaciones domésticas como industriales. Las celdas a veces son llamadas células fotovoltaicas, del griego 'fotos', luz. Estas celdas dependen del efecto fotovoltaico por el que la energía luminosa produce cargas positiva y negativa en dos semiconductores próximos de diferente tipo, produciendo así un campo eléctrico capaz de generar una corriente.
Por causa de sus propiedades eléctricas, los módulos fotovoltaicos producen corriente continua en lugar de corriente alterna (C.A.). La corriente continua (C.C.) se caracteriza por el pasaje de electrones circulando en una sola dirección (el tipo de corriente que obtiene de una pila o de un elemento de linterna). La corriente alternada es una circulación de electrones que invierte su dirección a intervalos regulares, como por ejemplo la provista por las compañías generadoras a través de la red de distribución nacional. La C.A. es necesaria para accionar la mayoría de losartefactos grandes, refrigeradoras, etc.
El proceso, simplificado, sería el siguiente: Se genera la energía a bajas tensiones (380-800 V) y en corriente continua. Se transforma con un inversor en corriente alterna. Mediante un centro de transformación se eleva a Media tensión (15 ó 25 kV) y se inyecta en las redes de transporte de la compañía.
En entornos aislados, donde se requiere poca potencia eléctrica y el acceso a la red es difícil, como señalización de vías públicas, estaciones meteorológicas o repetidores de comunicaciones, se emplean las placas fotovoltaicas como alternativa económicamente viable. Para comprender la importancia de esta posibilidad, conviene tener en cuenta que aproximadamente una cuarta parte de la población mundial todavía no tiene acceso a la energía eléctrica ademas de que uno de los grandes problemas de la humanidad es su dependencia de los combustibles fósiles, ya que provocan un fuerte impacto ambiental. El reto esta en conseguir que las energías alternativas y renovables vayan sustituyendo poco a poco a esos combustibles. La principal ventaja de las energías renovables es la de su menor impacto ambiental, ya que, reducen el número de contaminantes a la atmósfera.
La gran ventaja de los sistemas fotovoltaicos respecto a otros sistemas de generación eléctrica es que no ocupan necesariamente espacio adicional al ya ocupado por los edificios u otras construcciones. El campo fotovoltaico puede integrarse encima de superficies construidas o incluso ejercer la función de elemento de construcción.
A lo largo del presente proyecto se estudian diversas alternativas de diseño y de integraciónarquitectónica de los paneles solares, cubriendo no sólo las necesidades energéticas del edificio, sino también cuidando aspectos estéticos, arquitectónicos y de sostenibilidad.

La tecnología fotovoltaica se encuentra en pleno desarrollo a nivel tecnológico, con un gran potencial de mejorar su rendimiento y reducir el costo de producción, lo que en un futuro próximo la hara aun mas competitiva en relación con otras fuentes de energía.

La construcción de celdas fotovoltaicas se ha generalizado debido a la falta de sistemas de redes eléctricas y a las grandes areas rurales y despobladas que el mundo posee actualmente; desde la década del 90’ la tecnología fotovoltaica se emplea para suministrar electricidad a diferentes aplicaciones como sistemas de telefonía satelital, educación vía satélite, seguridad y control de plataformas marinas no tripuladas, entre otras aplicaciones. Las celdas fotovoltaicas son de bajo costo y aplicables en electrificación y telefonía rural como bombeo de agua y protección catódica. Los costos de generación e inversión se encuentran en el rango de 3,500 a 7,000 US$/KW instalado y de 0,25 a 0,5 dólares por KWh generado; esto nos permite apreciar que la expansión de la industria de energía solar se expandira en muy poco tiempo y que los módulos o paneles solares parecen ser los precursores.

En conclusión, las celdas son el motor de cualquier sistema solar, mientras que los rayos solares, el combustible para que las celdas funcionen correctamente; su garantía es no menor a 25 años lo que implica un gran ahorro en mantenimiento o arreglos.