¿como funciona termodinamicamente un panel solar?

¿como funciona termodinamicamente un panel solar?

Respuestas:

Un panel solar es un módulo que aprovecha la energía de la radiación solar. El término comprende a los colectores solares utilizados para producir agua caliente (usualmente doméstica) y a los paneles fotovoltaicos utilizados para generar electricidad
Los paneles fotovoltaicos están formados por numerosas celdas que convierten la luz en electricidad. Las celdas a veces son llamadas células fotovoltaicas, que significa "luz-electricidad". Estas celdas dependen del efecto fotovoltaico para transformar la energía del Sol y hacer que una corriente pase entre dos placas con cargas eléctricas opuestas. Numerosas empresas e instituciones están trabajando para aumentar la eficiencia de los paneles, principalmente compañías privadas las que realizan la mayor parte de la investigación y desarrollo en este aspecto.

Los paneles tienen una placa receptora y tubos por los que circula líquido adheridos a ésta. El receptor (generalmente recubierto con una capa selectiva oscura) asegura la transformación de radiación solar en calor, mientras que el líquido que circula por los tubos transporta el calor hacia donde puede ser utilizado o almacenado. El líquido calentado es bombeado hacia un aparto intercambiador de energía (una bobina dentro del compartimento de almacenado o un aparato externo) donde deja el calor y luego circula de vuelta hacia el panel para ser recalentado. Esto provee una manera simple y efectiva de transferir y transformar la energía solar.
Teoría y Construcción [editar]Artículo principal: Panel fotovoltaico
Silicio cristalino y Arseniuro de galio son la elección típica de materiales para celdas solares. Los cristales de Arseniuro de galio son creados especialmente para uso fotovoltaico, mientras que los cristales de Silicio están disponibles en lingotes estándar más baratos producidos principalmente para el consumo de la industria microelectrónica. El Silicio policristalino tiene una menor eficacia de conversión pero también menor coste.

Cuando es expuesto a luz solar directa, una celda de Silicio de 6cm de diámetro puede producir una corriente de alrededor 0,5 amperios a 0,5 voltios (equivalente a un promedio de 90 W/m², en un rango de usualmente 50-150 W/m², dependiendo del brillo solar y la eficacia de la celda). El Arseniuro de Galio es más eficaz que el Silicio, pero también más costoso.

Los lingotes cristalinos son cortados en discos finos como una oblea, pulidos para eliminar posibles daños causados por el corte. Se introducen dopantes (impurezas añadidas para modificar las propiedades conductoras) dentro de las obleas, y se depositan conductores metálicos en cada superficie: una fina rejilla en el lado donde da la luz solar y usualmente una hoja plana en el otro. Los paneles solares son construidos con estas celdas cortadas en forma apropiada. Para protegerlos de daños en la superficie frontal causados por radiación o por el mismo manejo de éstos se los enlaza en una cubierta de vidrio y se cimentan sobre un sustrato (el cual puede ser un panel rígido o una manta blanda). Se realizan conexiones eléctricas en serie-paralelo para determinar el voltaje de salida total. La cimentación y el sustrato deben ser conductores térmicos, ya que las celdas se calientan al absorber la energía infrarroja que no es convertida en electricidad. Debido a que el calentamiento de las celdas reduce la eficacia de operación es deseable minimizarlo. Los ensamblajes resultantes son llamados paneles solares o grupos solares.

Un panel solar es una colección de celdas solares. Aunque cada celda solar provee una cantidad relativamente pequeña de energía, muchas de estas repartidas en un área grande pueden proveer suficiente energía como para ser útiles. Para obtener la mayor cantidad de energía las celdas solares deben apuntar directamente al sol.

Se dice que si un cuarto de los pavimentos y edificios de las ciudades estadounidenses fueran convertidos en paneles solares incorporados, estos proveerían suficiente energía para esa nación

http://es.answers.yahoo.com/question/ind...


Existen básicamente dos tipos de paneles solares:
- Los que producen energía eléctrica directamente por medio de células semi conductoras que agrupadas entre si en serie y paralelo generan una determinada tensión eléctrica y una determinada potencia, por ejemplo los de 12 voltios que se comercializan para vehículos, camping o náutica.
- Los que calientan agua.

Supongo que al preguntar como funcionan termodinamicamente te refieres a estos últimos.
Tienen un serpentín de tuberías por las que circula el agua a calentar por los rayos del sol y esta tubería va a un deposito acumulador que esta ligeramente por encima de los paneles para que se cumpla en principio termodinámica de que el agua caliente "pesa" menos y tiende a ir hacia arriba, desplazando a la fría que "regresa" por otra tubería por la parte inferior. De esta forma se produce una circulacion del agua, sin necesidad de ninguna bomba auxiliar y el agua al "ir pasando" por los paneles solares se caliente.
Para que sea eficaz y sea rentable deben cumplirse algunas cosas:
- Deben estar bien orientados a los rayos solares y deben tener una superficie que se pueda limpiar pero bien transparente (vidrio por ejemplo)
- Las tuberías deben ser de un material que sea buen conductor térmico (cobre por ejemplo)
- El color preferiblemente negro mate para absorver mejor el calor del sol.
- Entre el serpentín de tuberías tiene que haber algun material tambien conductor termico para poder aprovechar al maximo los rayos solares. Algun liquido buen conductor térmico que se caliente también y transmita este calor también a las tuberías y al agua que circula por ellas.


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