Resumen

El presente proyecto nació con el fin de generar energía fotovoltaica por medio de la fotosíntesis del pennisetum clandestinum conocido comúnmente como pasto, ya que este proceso libera CO (monóxido de carbono), el cual utilizamos como energía.  Generando voltaje e intensidad de corriente, con lo que se puede trabajar más a fondo de manera que el siguiente paso sea almacenar esa energía para poder darle una buena utilidad por lo que se sigue trabajando.

El proceso fotosintético de la materia prima reacciona con las propiedades del hierro y el cobre, demostrando que nuestro balance de energía arroja datos favorables, puesto que en la primera prueba se logró encender un led de 3.0 volts, posteriormente se experimentó consiguiendo un mejor voltaje de 6.33 volts con una solución de 1.2 litros de pasto y agua, generando una intensidad de corriente considerable, mejorando lo ya obtenido.

Con este proyecto podemos aportar a la sociedad a largo plazo una alternativa generadora de electricidad utilizando materia prima que se encuentra en nuestros jardines, beneficiando y promoviendo así la sustentabilidad y economía, aprovechando nuestros recursos naturales puesto que solo utilizamos la poda de pasto disminuyendo el impacto ambiental.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Hoy en día la sustentabilidad es una alternativa para saber administrar y racionar los recursos naturales generando nuevas energías, en este caso energía fotovoltaica. De este modo nuestro proyecto va a contribuir a la sociedad mejorando la calidad de vida y disminuyendo impactos ambientales hacia nuestro planeta. Ya que el material del proyecto no repercute en nuestro medio.

Años atrás, el desinterés de promover otras opciones para la  obtención de  energía provoco que solo se utilizaran los combustibles fósiles sin darse cuenta el daño que estos provocan a nuestro planeta. Debido a los daños causados por el abuso de  este recurso, se han generado diferentes herramientas como los paneles solares, aunque  lamentablemente no se encuentran al  alcance económico de todos los sectores poblacionales.

Por lo que estamos trabajando en la implementación de una herramienta que sea accesible y factible en todos los sentidos, para una mejor calidad de vida.

Antecedentes

Existen varias aportaciones de energía fotovoltaica, a continuación se citan algunos ejemplos:

El año de 1988 se detectó a un niño que tenía un gene llamado miostatina que es un factor de crecimiento natural de musculatura ejercitando los mismos. Este niño podía levantar tres kilogramos en cada mano con los brazos extendidos, por lo que se pensó que sería muy útil para la distrofia muscular. De esta manera llegaron a la idea de crear una fotocelda de espinacas, su estructura básica para el panel solar fue: capas de plástico transparente, de metal, y de proteínas vegetales embebidas en foto pigmentos capaces de absorber la luz solar para liberar electrones luego los condujeron a través de unos semiconductores orgánicos hasta un par de electrodos, induciendo una corriente eléctrica. De manera experimental  con estos paneles ya se han podido utilizar celulares y computadoras durante breves minutos.

Energía fotovoltaica ilumina comunidad indígena

En la Reserva de Alto Laguna, en el sur de Costa Rica, 19 familias de una comunidad indígena disfrutan de la energía generada con los rayos del sol gracias a un mecanismo que financia la instalación de paneles fotovoltaicos. Desde el inicio del año 2000, los hogares en la Reserva Indígena Guaymí de

Osa cuentan con sistemas fotovoltaicos individuales, instalados por el Instituto Costarricense de

Electricidad (ICE), quien cobra una tarifa mensual por el servicio. Estos pagos se financian a través de un “Fondo Comunal de Energía”.

Los habitantes de la reserva tienen ingresos irregulares y algunas fuentes estiman que no llegan a los 10.000 colones mensuales por familia ($27), lo que hacía imposible que cubrieran el costo económico de uso y mantenimiento de los equipos. Mediante la creación del Fondo Comunal de Energía y con aportación de fondos de FOCER, la Asociación de Desarrollo Integral, en representación de las 19 familias, está facultada para cancelar los pagos mensuales al ICE por un plazo determinado.

Para garantizar y respaldar la creación del Fondo de Energía, la comunidad asignó un número fijo de hectáreas a un régimen de productividad forestal supervisada. Los propietarios que acceden al programa someten bosques naturales bien conservados a régimen de protección por un número de años a cambio de la instalación de sistemas fotovoltaicos.

Esta iniciativa es ejecutada por BUN-CA en coordinación con la Fundación Tierras Unidas

Vecinales por el Ambiente (TUVA), una organización costarricense sin fines de lucro, cuya misión consiste en promover modelos participativos de conservación y manejo de recursos naturales en las Zona Sur de Costa Rica, con énfasis en las comunidades indígenas en la Península de Osa.

De la misma manera hubo varias aportaciones en cuanto a energía fotovoltaica.

Para desarrollar el presente proyecto necesitamos saber que es una energía fotovoltaica.

La energía fotovoltaica es aquella que se obtiene por medio de la transformación directa de la energía del sol en energía eléctrica.

La energía solar se puede transformar de dos maneras:

La primera utiliza una parte del espectro electromagnético de la energía del sol para producir calor. A la energía obtenida se le llama energía solar térmica.

La segunda, utiliza la otra parte del espectro electromagnético de la energía del sol para producir electricidad. A la energía obtenida se le llama energía solar fotovoltaica. La transformación se realiza por medio de módulos o paneles solares fotovoltaicos.

En el caso particular de América Central, los sistemas fotovoltaicos son una alternativa muy interesante, desde las perspectivas técnica y económica, pues la región dispone durante todo el año de abundante radiación solar.

La energía solar fotovoltaica se utiliza para hacer funcionar lámparas eléctricas, para iluminación o para hacer funcionar radios, televisores y otros electrodomésticos de bajo consumo energético, generalmente, en aquellos lugares donde no existe acceso a la red eléctrica convencional.

La energía del sol es un recurso de uso universal; por lo tanto, no se debe pagar por utilizar esta energía. Sin embargo, es importante recordar que para realizar la transformación de energía solar en energía eléctrica se necesita de un sistema fotovoltaico apropiado. El costo de utilizar la energía solar no es más que el costo de comprar, instalar y mantener adecuadamente el sistema fotovoltaico.

La aplicación más frecuente y generalizada de la energía solar fotovoltaica es la electrificación rural de viviendas a través de sistemas individuales CD (Corriente Directa). Estos sistemas están compuestos, normalmente, por un panel fotovoltaico con una capacidad menor que 100 Wp, un regulador de carga electrónico a 12 V, una o dos baterías con una capacidad total menor que 150 A-h, 2 ó 3 lámparas a 12 V y un tomacorriente para la utilización de aparatos eléctricos de bajo consumo energético diseñados especialmente para trabajar a 12 V CD.

Las características más sobresalientes de este tipo de sistemas son:

a) El voltaje nominal es 12 V de corriente directa: Esto implica que solamente se puede usar lámparas y aparatos que trabajen a 12 V. Es importante mencionar que, aunque existe una gran variedad de lámparas y electrodomésticos que trabajan a 12 V.

b) El costo comparativo de este tipo de sistema es más accesible para los presupuestos familiares: Esto debido a que se utiliza exclusivamente para satisfacer necesidades básicas de electrificación (luz, radio y TV), los equipos son de baja capacidad; debido a que el sistema trabaja a 12 V, no se necesita usar un inversor. Por estas razones, el costo inicial del sistema es comparativamente menor y muy atractivo para soluciones básicas de electrificación rural fotovoltaica.

Las características más sobresalientes de este tipo de sistemas son:

a) Mejor calidad en el suministro de energía eléctrica: Los sistemas centralizados proveen energía de gran calidad gracias a la utilización de inversores de mayor calidad. Por lo tanto, los usuarios pueden utilizar en sus hogares aparatos eléctricos o electrónicos que requieran un suministro de energía estable y seguro.

b) Mayor robustez del sistema: Los equipos utilizados en los sistemas centralizados son construidos especialmente para resistir incrementos breves, pero intensos, de demanda de energía eléctrica. Además, la utilización de cargas altamente inductivas (por ejemplo, motores) no representa ningún problema. También, estos sistemas poseen protecciones contra descargas atmosféricas, contra abuso de la capacidad de los sistemas, alarmas contra sobre-descarga, protecciones contra cortocircuitos, etc.

c) Menor costo de la energía: La cualidad más importante de los sistemas fotovoltaicos centralizados, e interesante desde el punto de vista económico, es que permiten obtener energía a un costo más bajo que el de aquella que se obtiene con sistemas individuales. La disminución de los costos de producción de energía depende de la cantidad de viviendas y de cuan dispersas se encuentren éstas. Cuanto mayor sea el número de viviendas y menor la distancia entre ellas, menor será el costo de la energía.

d) Menor impacto ambiental: Otra ventaja de los sistemas centralizados es su bajo impacto ambiental. No existe la posibilidad de la contaminación producida por el abandono de baterías usadas con poca capacidad dado que la energía se acumula en un banco central de baterías de larga vida útil.

Objetivo

1.- Generar una energía alterna

2.- Verificar que la energía obtenida sea sustentable.

3.- Almacenar la energía obtenida para un uso posterior.

4.- Analizar la variación de energía respecto al tiempo.

Justificación

Consideramos que la elaboración de este proyecto es una forma de contribuir a la obtención de energías que no contaminan ya que la materia prima utilizada en la elaboración del mismo es de fácil obtención pues no hay mayor problema en su aprovechamiento.

En la actualidad la elaboración de paneles solares son de un gran costo tanto para su elaboración así como la contaminación que provoca en su fabricación y desecho. Nuestra investigación está enfocada en todas aquellas personas que no tienen fácil acceso a los paneles solares e incluso a aquellas comunidades que no tienen oportunidad de tener un servicio eléctrico como tal. Aunque el presente proyecto aún no garantiza una gran demanda de electricidad es el primer paso para colaborar con la sociedad.

Posteriormente trabajaremos con los resultados obtenidos para almacenar la energía que se está recolectando en una batería fotovoltaica. Esto nos ayudaría a aprovechar  la energía obtenida en los momentos en que esta no se utilice. Haciendo referencia a cuando el usuario no esté en su hogar, de la misma manera en horas nocturnas, y siendo utilizada en electrodomésticos de bajo consumo.

¿Pero Por qué Generar Energía Fotovoltaica con el Pasto?

En primera estancia, “es sustentable”, ya que ayudara a disminuir la contaminación por la liberación de gases tóxicos que generan los combustibles de las platas de luz. No solo por los contaminantes químicos sino también la contaminación auditiva, pues las llamadas plantas de luz al trabajar producen mucho ruido, lo que a su vez es muy molesto para las personas, en especial a los niños y personas que se encuentran en constante estrés. Cabe mencionar que nuestra materia prima será de la poda del pasto, con la intención de no representar un impacto ambiental significativo. Aprovechando de alguna  los beneficios que nos brinda la naturaleza, evitando un daño temporal o aun peor, que este sea permanente.

Hipótesis

La cantidad de energía fotovoltaica, que se almacene, se considerara para un uso posterior, afirmando que la energía obtenida sea sustentable.

Se permitirá para uso doméstico en diferentes aparatos electrónicos, los cuales dependan de tal energía.

Al realizar el proceso dicha reacción genera voltaje e intensidad de corriente y así:

Continuar con la fase 2 del proyecto, que será el almacenamiento de la energía después de obtener datos significativos.

Específicamente la energía se podrá almacenar en pilas o baterías fotovoltaicas. Que en lugar de funcionar con combustible, dicho proceso se lleve a cabo con este método, contribuyendo con un paso más hacia un mundo sustentable.

Método (materiales y procedimiento)

Se inició con una ardua investigación sobre la generación de la energía alterna. La red arroja mucha información sobre este tipo de proyectos, esto despertó más nuestra curiosidad. Por lo tanto decidimos hacer una investigación más minuciosa hasta el punto de llegar a la conclusión de concentrarnos en lo que menos se conoce y es más interesante.

Utilizando algunas técnicas de investigación comenzamos con el surgimiento del problema (¿Por qué y para qué?), por consiguiente nos dedicamos a revisar los conocimientos anteriores o antecedentes de esta propia investigación, encaminándonos a la búsqueda de una solución o una explicación posible. Llegando de este modo a la ejecución del experimento…

1.- Se licua pasto con agua con cierta concentración (mencionada posteriormente en los resultados) (imagen 1.1).

2.- Se agregan componentes extras a la mezcla.

3.-En el extremo de un trozo de cable se coloca una placa de cobre delgada (ánodo). En el otro trozo de cable se coloca un trozo de hierro (cátodo) (imagen 1.2).

4.- En un recipiente de vidrio (en este caso un vaso) se vierte 50 ml de la mezcla. (Imagen 1.3).

5.- Dentro del mismo recipiente, se colocan los extremos de los cables, uno con la placa delgada de cobre y el otro con el trozo de hierro (imagen 1.3).

6.- Con ayuda de un voltímetro se hacen las mediciones correspondientes (imagen 1.3).

7.- Se forma un circuito en serie, con cada contenedor. Y se toman medidas de voltaje e intensidad de corriente (imagen 1.4 y 1.5).

De este modo nos fue posible recopilar los datos de la investigación y/o experimentación. Para trabajar con ellos, intentar una mejora y seguir avanzando en darle una alternativa a la sociedad

Continuando con una metodología de investigación, seguimos trabajando, verificamos  objetivos propuestos, analizamos los alcances y límites de este trabajo, probando nuestras posibles soluciones.

Galería Método

Resultados

Mezcla:

Voltaje a diferentes volúmenes (un recipiente):

Ya que el voltaje a diferentes volúmenes es similar, decidimos trabajar con el volumen más bajo (50ml).

Recipientes conectados en serie.

Galería Resultados

Discusión

Los resultados obtenidos de nuestro proyecto confirman que es una energía renovable y alterna puesto que a futuro aportara a la sociedad una oportunidad de contar con un servicio de electricidad, el cual no contamina auditivamente. Por otra parte la desventaja de este tipo de energía es que el costo es alto.

Pero solo la instalación puesto que es mejor hacer una inversión en instalación ya que no es necesario pagar por mensualidades este servicio.

Otra ventaja de este proyecto es que la fotosíntesis se realiza así el clima este nublado, y así puede obtenerse la energía eléctrica.

Consideramos que es una forma de enseñar a nuestra sociedad el aprovechamiento de nuevas alternativas de energías sustentables y renovables, para un mayor cuidado a nuestro planeta.

Conclusiones

Como resultado de la investigación  presentada, es posible determinar  que los datos arrojados en la experimentación generan un voltaje e intensidad corriente. Cumpliendo con nuestro principal objetivo de generar una energía alterna.

Al realizar varias pruebas, comprobamos que esta energía es sustentable, puesto que los gases liberados en la reacción, son CO los mismos que desprende la fotosíntesis del pasto. Además el pasto se obtiene de la poda de este mismo, mas no es arrancado de raíz. En la parte económica; no se ha probado a grandes rasgos, ya que aún no se tiene un prototipo como tal. Aunque en la realización del proyecto no fue muy costoso.

Debido a que el pasto realiza su proceso fotosintético requiere de luz solar, pero una vez hecho este proceso, las clorofilillas del pasto acumulan el CO como energía, permitiendo así que con solo luz (no necesariamente solar), la energía se siga generando. Observamos  que mientras no haya presencia de luz, esta sigue generando por  un tiempo considerable.

En cuanto el almacenamiento de esta energía, aún no hemos trabajado, más sin en embargo, es un proyecto a futuro. Comprobamos que efectivamente se puede almacenar. Pero deseamos hacerlo en una pila sustentable y de fácil uso.

En conjunto se pudo definir que es una opción a considerar como herramienta sustentable.

Bibliografía

Cibergrafía:

http:www.bun-ca.org/publicaciones/FOTOVOLT.PDF

http:www.acta universitaria.ugtu.mx/index.php/acta/article/viewFile/330/PDF

http:www.coitaoc.org/files/estudios/energiasolarfotovoltaica2e5c69a6.pdf

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography