Solar Power

Amplio material informativo para jóvenes exploradores sobre el tema de las energías renovables / energía solar

El Set fischertechnik Solar Power

Aquí encontrarás amplia información sobre el producto fischertechnik Solar Power.
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Aprende los fundamentos de la tecnología solar con Solar Power.
A medida que leas esta información didáctica y pruebes los diversos modelos, te introducirás paso a paso en el tema de la energía solar. 
¡Te deseamos mucha diversión!
 

Energía en la vida cotidiana

Todos los días necesitamos una gran cantidad de energía. Veamos una rutina diaria normal:

Por la mañana, te despierta tu radio despertador. Esto obtiene energía de una toma de corriente.
Después de levantarte, enciendes la luz y te duchas con agua tibia, que ha sido calentada por la calefacción central con aceite o gas por combustión. Después te secas el cabello con un secador de pelo eléctrico y te cepillas los dientes con un cepillo de dientes eléctrico.
Para el desayuno, te preparas un té o un café. Has puesto a hervir el agua en un hervidor. Tu almuerzo, que habías preparado la noche anterior, estuvo en el frigorífico durante la noche. Vas al colegio en autobús, en tranvía o en coche con los padres. El autobús, el tranvía y el automóvil consumen combustible. Podríamos seguir enumerando durante mucho tiempo todas las cosas para las que necesitas energía. La lista sería interminable. En pocas palabras: Todos necesitamos una gran cantidad de energía.
 

Petróleo, carbón, energía nuclear

¿Y de dónde proviene esa energía? Gran parte proviene de los combustibles fósiles, gas, petróleo y carbón. Pero la energía nuclear también cubre una parte de nuestra demanda de energía eléctrica. Pero estos tipos de producción de energía tienen distintas desventajas:
- Las existencias de combustibles fósiles en la tierra son limitadas.
- La combustión de petróleo y carbón generan sustancias nocivas que contaminan el medio ambiente, así como dióxido de carbono, responsable del constante calentamiento de la atmósfera terrestre.
- Pese a los altos estándares de seguridad, la energía nuclear alberga el peligro de un accidente radiactivo. Además, se generan residuos radiactivos, que continuarán emitiendo radiactividad por miles de años.


Sin embargo, existen formas de energía ilimitada que no contaminan el medio ambiente ni albergan ningún peligro de accidente radiactivo. Serán explicadas a continuación.
 

Energía del agua

La invención de la rueda hidráulica representó un hito en la evolución de la tecnología.
Ya que además de la fuerza física, las personas ahora podían utilizar energía mecánica – con ayuda de la energía hidráulica.
 

Energía del viento

También es posible generar electricidad a partir de la energía eólica. Durante siglos, las personas han utilizado la energía eólica para sus propios fines. Por un lado, se ha utilizado el viento para el desplazamiento de los barcos de vela o globos aerostáticos; por otro lado, la energía eólica ha sido utilizada para realizar trabajos mecánicos con la ayuda de molinos de viento. Hoy en día se utilizan ruedas hidráulicas modernas y potentes para generar electricidad en la tierra y en el mar.

Energía solar

La energía solar es compatible con el medio ambiente e ilimitada. Es una forma de energía alternativa. En este contexto, se habla de energías regenerativas (renovables). Con tu kit de construcción PROFI Solar Power observas la producción de energía a partir de la energía solar.
A diferencia de los combustibles fósiles, esta fuente de energía está disponible ilimitadamente y su uso no presenta las desventajas descritas anteriormente.
Numerosos modelos te mostrarán cómo utilizar estas fuentes de energía para generar electricidad y accionar modelos fischertechnik.
 

La energía

Constantemente se habla de energía, pero ¿qué significa realmente y cómo puede medirse?

Se necesita energía: 

  • para acelerar un cuerpo o
  • para moverlo contra una fuerza, 
  • para calentar una sustancia,  
  • para comprimir un gas, 
  • para hacer circular una corriente eléctrica o 
  • para emitir ondas electromagnéticas.
  • Plantas, animales y seres humanos necesitan energía para poder vivir.

La unidad de medida utilizada para medir la energía y el trabajo se llama julio (J). 

Si quieres saber más sobre la energía, puedes encontrar interesantes artículos en internet y en libros especializados.

 

Fundamentos 

La energía solar es el término utilizado para describir 
la energía producida por el sol a través de la fusión nuclear, 
que llega en partes a la tierra como radiación electromagnética 
(energía radiante). El mayor uso en términos de volumen es para el calentamiento de nuestro planeta. 

Con la ayuda de la tecnología solar, la energía solar se puede usar de varias maneras: 
Los paneles solares generan calor. 
Las plantas de energía solar térmica generan electricidad mediante la conversión de calor en vapor de agua. 
Las cocinas solares o los hornos solares calientan los alimentos. 
Las células solares generan corriente eléctrica continua (fotovoltaica).
 

Conversión de energía solar en electricidad 

Una célula solar o célula fotovoltaica es un componente eléctrico que convierte la energía radiante contenida en la luz (generalmente luz solar) directamente en energía eléctrica. La base física de la transformación es el efecto fotovoltaico. La célula solar no debe confundirse con el colector solar, en el que la energía solar calienta un medio de transmisión (generalmente agua caliente). 

Las células solares están hechas de silicio. Los bloques de silicio se cortan en láminas delgadas de aproximadamente 0,5 milímetros. En el paso siguiente, se aplica a las láminas diversas impurezas, que la contaminan de forma dirigida, lo que crea un desequilibrio en la estructura de silicio. Esto da como resultado dos capas, la capa «p» positiva y la capa «n» negativa.

Expresado en términos simples, el flujo de corriente eléctrica se crea por el hecho de que los electrones de la capa n, excitados por la luz incidente, se mueven a la capa p a través del consumidor conectado (por ejemplo, un motor solar). Cuanta más luz (es decir, energía) incide sobre la célula, más electrones se mueven. 

Cuando se conecta una célula solar a un consumidor, los electrones se mueven preferentemente en esa dirección. Es posible imaginarse el flujo de corriente como un ciclo: una y otra vez los electrones llegan a la capa n y migran nuevamente a la capa p. Este flujo de electrones hace que la corriente fluya y el motor gire.
 

Modelos solares con módulo solar 

El módulo solar utilizado en el kit de construcción PROFI Solar Power consta de cuatro células solares conectadas en serie. Suministra una tensión de 1 V y una corriente eléctrica máxima de 440 mA. El motor solar tiene una tensión nominal de 2 V, pero comienza a girar a los 0,3 V (en vacío, es decir, sin que el eje del motor deba accionar un modelo). 
Construye un modelo de tu elección para las pruebas (ver el manual de instrucciones).

Prueba 1:

Determina cuál es la luminosidad necesaria para que gire el motor. Para ello, puedes utilizar una lámpara con bombilla. Comprueba el montaje de prueba también al aire libre bajo la luz solar.

Prueba 2:

A partir de experimentos, encuentra respuestas a las siguientes preguntas: 
• ¿Qué tanta claridad debe haber para que el motor gire lo suficiente? 
• ¿Qué fuentes de luz son aptas para producir energía y cuáles no?

Prueba 3:

Determina cuál es la intensidad de luz necesaria para que el motor solar se desplace del modelo. 

Prueba 4:

Comprueba qué efecto tiene la intensidad de la luz en la velocidad de giro. Un pequeño consejo: esto puede identificarse con mayor facilidad en el carrusel.
 

Si algo no funciona correctamente 

Si uno de tus modelos no funciona correctamente,
consulta la siguiente tabla. Aquí podrás encontrar una
lista de posibles errores con sus respectivas causas. Además, incluiremos en la tabla algunos consejos para que puedas solucionar cada problema en particular.
 

Green Energy

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