Implementar un sistema solar fotovoltaico para nuestra casa -Primera Parte: ubicación geográfica-

En Energía Solar al Día abordamos una serie de notas en las que analizaremos detalladamente la instalación de un sistema solar fotovoltaico. Para ello buscamos asesoramiento de la gente de Sol Urbano, una empresa que se dedica a la instalación de sistemas fotovoltaicos en todo el país. Aquí comenzamos con el primer paso de la instalación, quizás una de las más importantes de todo el emprendimiento.

Advertisements

Formas para fabricar compost con energía solar

Para los jardineros, el compost es un producto esencial. Lo usan para mejorar la textura del suelo y añadir nutrientes esenciales para las plantas sanas. Aunque el compost está fácilmente disponible en centros de jardinería, algunos jardineros prefieren hacerlo por su cuenta. El compost se puede producir a través de un número de métodos, pero el compostaje solar es uno de los más eficientes, la creación de compost utilizable más rápidamente y con menos mano de obra que los tradicionales de compostaje son únicos. El compostaje solar transforma elementos orgánicos, incluyendo recortes de césped, hojas, aserrín y desechos de la cocina, abono orgánico listo para ser utilizado.

ABC de la energía solar: Tipos de conexión de paneles fotovoltaicos

Bueno es destacar que hablamos de “tipos de conexión” entre paneles solares cuando el sistema incluye a más de un panel solar. Por eso, a la hora de dimensionar una instalación fotovoltaica surgen cuestiones como la intensidad (amperaje) y la tensión (voltaje) necesarios para que el sistema solar haga lo que tiene que hacer. Por eso las conexiones de los paneles solares dependen del dilema eléctrico que hay que resolver y este artículo buscará aclarar cuáles son los tipos de conexión y qué cosas resuelve cada una.

 

Cuando en la instalación fotovoltaica tenemos más de un panel, tenemos que tener en cuenta las especificaciones que vamos a explicar. Es casi lógico pensar que cuando tenemos un único panel fotovoltaico, no vamos a preocuparnos por todo esto sino que solamente pensaremos en las otras conexiones del sistema.

Los paneles tienen formas diferentes de conexión como mejor convenga ya que según sea la conexión ampliaremos la intensidad (amperaje) o la tensión (voltaje), o ambos si combinamos los dos tipos de conexión en un sistema complejo de muchos paneles.

Una de las cosas que hay que tener en cuenta en las conexiones de paneles solares, tanto en serie o paralelo, es que resulta de extrema importancia que los paneles pertenezcan al mismo fabricante y todos sean de las mismas características eléctricas. Es decir, que no es recomendable “mezclar” paneles de distintos fabricantes ya que pueden diferir en sus características eléctricas y por cuestiones más bien de física eléctrica el sistema tomaría la configuración del peor equipo de la conexión.  

Existen dos tipos de conexión a saber. La conexión en serie, donde se suman los voltajes de los paneles y el amperaje de los mismos permanece constante y la conexión en paralelo, donde el voltaje se mantiene constante y el amperaje se suma.

CONEXION EN SERIE

La conexión en Serie como dijimos, es aquella donde se suman los voltajes de los paneles y el amperaje de los mismos permanece constante. 

La conexión en serie se da cuando conectamos el polo positivo del primer panel con el polo negativo del siguiente panel y así sucesivamente. La conexión final se obtendrá entre el polo negativo del primer panel con el polo positivo del último panel de la serie. Abajo vemos en una imagen un ejemplo práctico de lo que explicamos. Allí se utilizan dos paneles de 24V cada uno y una corriente máxima de 5A. La tensión final de la serie será de 48V y la intensidad de 5A.

Ejemplo práctico de una conexión en serie de dos paneles solares
 

CONEXION EN PARALELO

La conexión en paralelo se da cuando conectamos el polo positivo del primer panel con el polo positivo del segundo panel y así sucesivamente con el resto de los paneles del sistema.

Además se conectan los polos negativos del primer panel con el polo negativo del segundo panel y así sucesivamente. La conexión final se obtendrá entre el polo positivo y negativo del último panel. En este tipo de conexión se obtiene un sistema en el que se suman los amperajes de cada uno de los paneles que intervienen en el sistema y el voltaje permanece constante. Más abajo en una imagen un ejemplo práctico donde se utilizan los mismos paneles tomados en el ejemplo anterior, donde el voltaje obtenido es de 24V y un amperaje de 10A. 

Ejemplo práctico de una conexión en paralelo de dos paneles solares


UN CASO MAS COMPLEJO

Un caso un poco más complejo y que es el que se encuentra con mas asiduidad en las instalaciones, es cuando se combinan los dos tipos de conexiones en un sistema o “arreglo” de paneles solares. En estos sistemas, solamente nos encargamos de armar primeramente las series (donde sumamos voltaje) para luego conectarlas en paralelo (sumamos amperaje). En el ejemplo inferior se suman dos series en paralelo, obteniendo un voltaje final de 48V y un amperaje final de 10A.

Ejemplo combinado de conexiones en serie y paralelo entre paneles solares



LA SEGURIDAD ES IMPRESCINDIBLE

Cuando manejamos sistemas complejos, es necesario contar con las debidas protecciones eléctricas en el sistema fotovoltaico. Esto se debe a que cuando tenemos arreglos con muchos paneles de potencias importantes, los voltajes y la intensidad que éstos producen, pueden ser peligrosas para la salud ante una descarga eléctrica. Por lo tanto, al momento de tener que realizar las conexiones es imprescindible contar previamente con las protecciones eléctricas (fusibles o llaves termomagnéticas) para realizar las conexiones para prevenir riesgos personales.

Imágenes gentileza de http://www.solar-instruments.es/

 

El Horno Solar a fondo -SEGUNDA PARTE-

En la PRIMERA PARTE comenzamos a hablar sobre el horno solar y sus bondades. En esta segunda parte de la nota, vamos a responder algunas preguntas clásicas de los que no conocen este sistema de cocción y que siempre quisieron que se las respondieran. Además vamos a explicar algunos pasos para la construcción de un horno solar casero.

PREGUNTAS Y MAS PREGUNTAS… Y SUS RESPUESTAS
¿Y del tiempo de cocción, qué? La mejor respuesta es que aquí juega mucho el factor experiencia y de cómo vamos conociendo nuestro horno solar. Sí debemos saber que junio es el mes en que el sol aporta menos energía útil (en Argentina), lo recomendable sería el doble del tiempo. Pero a no preocuparse que si el tiempo fue excesivo, no importa, ya que en el horno solar no se queman los alimentos.
¿Qué temperatura alcanza el horno solar? En verano, un horno solar puede alcanzar temperaturas entre los 160-180 °C. En zonas ecuatoriales suelen alcanzar los 200-210 °C. 
Las temperaturas en la época invernal suelen estar en torno a los 120-140 °C.
¿Cuál es el tiempo de cocción de los alimentos en el horno solar? Dependerá de la potencia que tenga el horno solar y de algunos otros factores adicionales. En un día soleado de verano y sin nubes, el tiempo de cocción en el horno solar es similar al de un horno convencional. Las condiciones meteorológicas y la época del año modifican esto. Si las nubes cubren el sol a ratos, el tiempo de cocción se alarga un poco. Es más importante un cielo despejado y un sol brillante que la temperatura ambiente.
En general los factores que afectan el tiempo de cocción son:

  • la calidad de la luz del sol en el momento que se está cocinando
  • el tipo y la cantidad de los alimentos que se cocinan
  • la frecuencia con la que se reorienta el horno
  • el número de veces que se abre la cubierta del horno (como regla práctica se puede decir que cada vez que se hace esto, el tiempo de cocción se alarga de 10 a 15 minutos)
  • la humedad ambiental es también un factor condicionante, a mayor humedad el tiempo de cocción será mayor.

¿El horno solar necesita ollas y recipientes especiales? No, pero funcionan mejor los recipientes oscuros, mejor negros, de paredes finas y con tapa. Los materiales oscuros absorben mejor la luz del sol, convirtiéndola en energía térmica. Las ollas y moldes de aluminio brillantes reflejan la luz, lo que reduce la temperatura del horno solar. Recipientes con tapas de vidrio también funcionan bien, incluso moldes de silicona.
¿Con qué frecuencia debo cambiar la orientación del horno solar? La necesidad de reorientar depende en gran medida de lo que está cocinando, la hora del día, y la temperatura que desea mantener. Una buena regla general es un reajuste cada 30 minutos para mantener la temperatura máxima. Al mediodía el sol está alto en el cielo y se mueve rápidamente, creando la necesidad de reorientar con mayor frecuencia. A medida que avanza el día la necesidad de hacerlo es menor. Inclusive muchas comidas pueden cocinarse sin reorientar. 
¿Cómo lograr una buena orientación del horno solar? Orientar adecuadamente el horno solar hacia el sol, es muy sencillo. Todo lo que se requiere es mirar las sombras que proyecta el horno. Cuando las sombras se ven en todos los lados, el horno está directamente enfocado al sol. Hay algunos hornos que poseen un sistema muy sencillo adicional que permite orientarlos convenientemente.

¿Existe riesgo de quemaduras al manipular el horno solar? Las únicas partes que se calientan son el interior del horno, el recipiente de cocción y la cubierta de cristal. Se debe tomar las precauciones necesarias, como usar manoplas protectoras al abrir la puerta y retirar los alimentos calientes. El exterior del horno solar, incluyendo los reflectores, no se calientan y se mantienen seguros al tacto.
¿El horno solar funciona en invierno? El horno solar se puede utilizar en cualquier día claro o poco nuboso del año. El factor más importante en el uso de hornos solares no es la temperatura del ambiente, sino el brillo del sol y la humedad ambiental. A modo orientativo, en un día frío de invierno con baja humedad, los alimentos se cocinarán más rápido que en un día caluroso de verano excesivamente húmedo. Hay que tener en cuenta, que hay más horas de sol para cocinar en verano que en invierno. 
¿Qué otros usos puede tener el horno solar? En principio el horno solar está concebido para la cocción de alimentos, no obstante es muy versátil y tiene mayores aplicaciones que un horno convencional, además de hornear, cuece al vapor, puede estofar, guisar, rehogar, hacer sofritos. Entre otros usos adicionales interesantes tenemos:

  • Permite deshidratar alimentos de forma rápida y muy higiénica
  • Sirve para esterilizar envases y utensilios
  • Se pueden preparar algunos tipos de conservas
  • Pasteuriza agua
  • Podemos usarlo para secar ropa
  • Cuece piezas de cerámica o barro

¿Cuánta energía puedo ahorrar en casa utilizando un horno solar? El horno solar es un equipo complementario de cocina, capaz de sustituir perfectamente a un horno convencional eléctrico, si las condiciones meteorológicas son adecuada. El ahorro que produce nuestro horno solar dependerá de la utilización que hagamos de él, siempre que lo usemos, será a costo CERO (económico y medioambiental). Invertir en un horno solar es muy rentable, su precio se amortiza en poco tiempo y es un equipo que con un mínimo cuidado puede durarnos toda la vida. Hay que pensar además que 1 kWh de electricidad lleva asociado 0,62046 kg de CO2 en su generación. 
Analicemos lo que sucede cuando utilizamos un horno eléctrico durante 75 minutos (1 hora y cuarto, precalentamiento incluido), tiempo bastante usual cuando se hornea una torta por ejemplo. Asumamos, para este caso, un horno promedio con una potencia de 1000 vatios, en la hora y cuarto de funcionamiento se consumen: 1000 W x 1,25 h = 1.250 Wh o lo que es lo mismo: 1,25 kWh, lo cual se traduce en emisiones a la atmósfera: 1,25 x 0,62046 = 0,78 kg de CO2. Por tanto, si usamos el horno eléctrico unos 20 días al mes, durante un año, ello significará en emisiones a la atmósfera: 20 x 12 x 0,78 = 187,20 kg de CO2
Estos resultados representan de manera orientativa un posible ahorro medioambiental si sustituimos el uso del horno eléctrico por un sistema de cocción no contaminante y que utiliza energía gratuita como el horno solar. 
¿El horno solar necesita algún cuidado especial o mantenimiento? El horno solar no requiere ningún tipo de mantenimiento, ni recambio alguno a lo largo de su vida útil, ninguna de sus partes está sujeta a desgaste debido a la utilización.

COMO CONSTRUIR UN HORNO SOLAR CASERO
Cada vez más personas están motivadas por el deseo de proteger el medio ambiente y conseguir una alimentación más saludable, se interesan en practicar la cocción de alimentos con energía solar. Una alternativa para ello es construir un horno solar casero. 

Hay mucha información en Internet referente a como hacer un horno solar, alguna muy buena, y otra lamentablemente pésima. Queremos ofrecerte algunas recomendaciones útiles para que logres buenos resultados.
En cuanto a los materiales adecuados para construir un horno solar casero, podemos decir que existen muchos materiales que se pueden emplear,  pero depende mucho el uso que va a tener nuestro equipo.

Para la zona de cocción o caja del horno:
Existe mucha información para hacer un horno solar casero confeccionando la zona de cocción a partir de materiales de desecho como cajas de zapatos, de pizzas, etc., desde el punto de vista del reciclaje y del costo económico está muy bien, sin embargo el cartón no es el material más apropiado en muchos casos.
El cartón posee poca resistencia mecánica, se fatiga rápidamente, es muy poco resistente a la intemperie y a la humedad que se produce en el interior del horno al momento de cocinar. Además retiene olores y es difícil de limpiar.
Si tu horno solar va a tener un uso experimental y hasta esporádico, reciclar cajas de cartón es una opción accesible y barata.
Si tu intención es hacer un horno solar para uso continuo, usar cartón no es recomendable. En función del presupuesto y las herramientas disponibles, es preferible utilizar panel de madera aglomerada, fibra, chapa metálica o algún otro material más higiénico y con buena resistencia mecánica.

En cuanto al aislamiento térmico:
El aislamiento térmico de la caja de cocción hay varias opciones, la idea es colocar entre las paredes interior y exterior algún material de alta resistencia térmica, hay muchas opciones, desde no usar nada (dejar un espacio vacío) o emplear papel periódico, cartón, lana, fibras, etc.
Para construir un horno solar de uso experimental o esporádico, dejar un vacío o utilizar papel periódico o cartón como material aislante, es barato y de alguna forma evita perder calor en exceso.
Si deseamos un horno solar casero para uso continuo, necesariamente habrá que utilizar materiales de mejores características, a fin de conseguir un equipo eficiente. El uso de aislante para hornos convencionales o lanas minerales es lo más adecuado.
En ningún caso debe utilizarse espumas plásticas expandidas, ni esponjas artificiales, ya que producen emanaciones tóxicas al calentarse.

En cuanto a las paredes interiores:
Las paredes interiores de la caja de cocción con excepción del fondo, suelen recubrirse de algún material reflectante, para mejorar el rendimiento del equipo.
Si se va a construir un horno solar de uso experimental o didáctico, para unos pocos usos, pegar papel aluminio a las paredes laterales es una solución barata, muy recomendada y que servirá para algunas veces.
De lo contrario, si la intención es hacer un horno solar para uso esporádico o contínuo, no es recomendable utilizar papel aluminio, es un material que se degrada con la exposición reiterada al calor y la humedad. Luego de unos cuantos usos en el horno, se empezará a despegar, a romper y perderá gran parte de sus cualidades reflexivas. Lo ideal en este caso, es utilizar hojas metálicas de aluminio tipo espejo, es durable y resiste la exposición al calor sin deteriorarse.

Para la cubierta:
Normalmente se utiliza cristal en todos los casos, también puede emplearse con aceptables resultados algún metacrilato con buena transparencia.
Si el horno solar casero se proyecta para generar temperaturas elevadas es aconsejable utilizar cristal o vidrio templado (resistente al calor) y además dotar a la cubierta de algún sistema capaz de absorber la dilatación del cristal por el calor, de no hacerlo así, éste puede romperse.

Para la placa absorbente:
En el caso de un horno solar para uso experimental o esporádico la necesidad de una placa absorbente puede suplirse por el mismo recipiente de cocción, que necesariamente deberá ser metálico y de color negro.
Si planeamos construir un horno solar para uso continuo y de mejores prestaciones, es necesario incorporar una placa absorbente en el fondo de la caja de cocción. Un buen material para ello es una plancha gruesa de metal y de color negro, el hierro fundido aporta una importante masa térmica y funciona muy bien.

Reflectores:
El uso de reflectores es opcional, pero sin duda conveniente, puesto que aumenta la cantidad de energía solar disponible.
Para ello, suele encontrarse en numerosas fuentes, recomendaciones hacia la utilización de papel de aluminio. Esto nuevamente será válido dependiendo del uso que vaya a tener el horno solar.
Si es para uso experimental, el papel aluminio cumple la función con cierto acierto, eso si, tener en cuenta que tiene un lado más opaco a la hora de pegarlo.
Pero si deseas hacer un horno solar casero de uso práctico, ten en consideración que existen mejores materiales. El papel aluminio tiene un índice de reflexión aproximado de un 60%, es decir, refleja adecuadamente ese porcentaje de luz solar, el otro 40% se pierde, además su resistencia mecánica es muy pobre. Existen láminas especiales para uso solar con índices de reflexión superiores al 90% y que además tienen buena resistencia mecánica, a la intemperie y a los rayos UV.

Planos para hacer un horno solar casero:
Hay muchos modelos de hornos solares caseros, numerosas web a través de sus publicaciones ofrecen información sobre como fabricar estos interesantes artefactos, entre éstas hay diseños de gran calidad y otros lamentablemente carentes de todo criterio técnico.
Nuestra intención es orientar a quien recién esté tomando contacto con la cocción solar, y aún no disponga de elementos de juicio para saber si un diseño es bueno o no lo es. En la web de la Organización SOLAR COOKERS INTERNATIONAL se pueden encontrar guías para construir hornos solares caseros de diseño muy fiable, entre ellos recomendamos el llamado cocina solar mínima, equipo que reúne la esencia del horno solar, se puede fabricar con materiales muy básicos si se desea un uso experimental, y contiene pautas de como ir mejorando su eficiencia y durabilidad, con el uso de materiales más apropiados y algunos cambios en el diseño original, si deseamos un equipo para uso continuo.

El Horno Solar a fondo -PRIMERA PARTE-

El horno solar es un disposivo que utiliza al sol para cocer alimentos evitando el uso de energías no renovables. Ya hablamos en su momento sobre las COCINAS SOLARES y en aquel momento prometimos hablar del horno solar. Ahora en esta nota, explicamos su principio de su funcionamiento.

Pero primero pasemos por las definiciones “de libro”, ya que son necesarias de conocer: El horno solar es un artefacto que permite cocinar alimentos utilizando la energía del sol. Algunos lo llaman “cocina solar de caja”, y pertenece al grupo de las cocinas solares de acumulación. Para poder describirlo podemos decir que básicamente es un espacio térmicamente aislado, diseñado para capturar la mayor cantidad posible de luz solar, transformarla en calor útil a través del efecto invernadero y conservarlo en su interior para preparar alimentos.

DISEÑOS PARA TODOS LOS GUSTOS
Hay muchos diseños diferentes de hornos solares, pero básicamente todos presentan las siguientes partes:
La zona de cocción, es la parte principal del dispositivo y consiste en un espacio o caja, recubierta de aislante térmico en el fondo y paredes, dentro de ella se acumula el calor y es donde se colocan los alimentos a cocinar.
La cubierta transparente que es por donde ingresan los rayos solares, generalmente es de vidrio. Puede ser de vidrio simple o vidrio doble con cámara de aire. Estos últimos resultan un poco más eficientes que los primeros ya que la aislación térmica es superior.
La placa absorbente, es el elemento que transforma la luz solar en energía térmica o calor, para ella se emplean materiales metálicos negros opacos ya que son los más adecuados.
Los reflectores son superficies espejadas (o pueden ser blancas) que no todos los hornos solares lo poseen. Algunos modelos incorporan reflectores adicionales a su diseño, y con ello se ayuda a capturar más luz solar y por tanto aumentar la capacidad de generar calor.

El uso de estos equipos cada vez gana más aceptación, existen varios hornos solares comerciales y también están los hornos solares caseros o de autoconstrucción.
En general todos funcionan bajo los principios antes mencionados, varían en forma, tamaño, calidad de los materiales, algunos incorporan reflectores, la lista es extensa y enumerarlos sería bastante largo.

COMO FUNCIONA
El funcionamiento de un horno solar se basa en varios principios físicos, tan simples y básicos que conviene repasarlos. Uno de ellos es el Efecto Invernadero que se produce cuando la luz del sol atraviesa el vidrio transparente del horno. La energía que lleva es transformada en calor por la placa absorbente. La energía luminosa que ingresa tiene una cierta longitud de onda, la cual ingresa sin dificultad a través del vidrio. La energía térmica o calor producido por la placa tiene una longitud de onda mayor, la cual no puede atravesar el vidrio y salir al exterior. De esta forma el calor queda atrapado en el interior de la zona de cocción del horno.
Otro principio básico es el aislamiento térmico que representa la cualidad que necesariamente debe cumplir un horno solar para mantener el calor producido por el efecto invernadero. Si el horno produce calor y lo pierde fácilmente a través de la base y las paredes por no tener un correcto aislamiento, difícilmente nos permitirá cocinar los alimentos.

QUE PODEMOS COCINAR ?
En un horno solar  se pueden preparar las mismas recetas que se hacen en un horno convencional y la mayoría de las que se hacen en una cocina. Además de hornear, te permite cocer, hervir, estofar y cocinar al vapor, únicamente no es apto para freír, pero si se puede sofreír y rehogar. También es ideal para esterilizar frascos de cristal, preparar algunos tipos de conservas y deshidratar alimentos.

Los hay de los diseños más variados. Aquí vemos uno que posee una manija para transportarlo y no tiene reflectores.

Además el horno solar permite mantener el sabor natural de los alimentos, la comida sabe mucho mejor, no se carameliza en exceso y es prácticamente imposible que se queme. Gracias al horneado solar los alimentos no se resecan, se mantienen jugosos. En el caso de carnes, éstas resultan más tiernas y con una contracción de volumen mucho menor.
Por otra parte la temperatura al distribuirse de forma mucho más homogénea en el interior del horno solar y al no existir zonas de calor intensas, como las resistencias eléctricas o el fuego directo, permite que los alimentos conserven una mayor cantidad de nutrientes y vitaminas. Además una de las características del horneado solar es que los alimentos no se queman ni doran en exceso, reduciéndose de este modo el nivel de benzopirenos, que son toxinas altamente cancerígenas.
Lo más sorprendente sobre el uso de hornos solares es que es casi imposible quemar los alimentos, además, los alimentos cocinados al sol no se resecan. Esto permite la cocción de los alimentos a menor temperatura y durante más tiempo, o en menos tiempo y a una temperatura mayor, sin afectar la calidad de los alimentos.

NO HAY RECETAS ESPECIALES PERO SI, TIPS
En principio no son necesarias recetas especiales, aunque si es recomendable en algunos casos realizar algunas adaptaciones, sobre todo si deseamos un menor tiempo de cocción. La experiencia personal irá marcando ciertas pautas, en general algunos consejos útiles son:

  • Reducir razonablemente la cantidad de agua o líquidos de la receta.
  • Cocinar los alimentos en trozos medianos o pequeños.
  • Utilizar recipientes de cocción con tapa.
  • Si deseas una superficie dorada, una tapa metálica negra ayuda a ello.
  • Si no deseas una superficie dorada, una tapa de cristal es lo recomendable.
  • No utilices papel de aluminio, ni como base, ni como envoltura de los alimentos, hacerlo aumenta considerablemente el tiempo de cocción.
  • El horneado solar es diferente al horneado convencional, por tanto cada método tiene sus reglas, no pretendas aplicar en una preparación en horno solar,  indicaciones de recetas que están pensadas para horno eléctrico.

En la Segunda Parte de esta nota trataremos una serie de preguntas que se hace un usuario que no está acostumbrado a este nuevo sistema de horneado y abordaremos la fabricación casera de uno de estas maravillas ecológicas.