Energía Solar Y Efecto Fotoeléctrico

ENERGIA SOLAR Y EFECTO FOTOELECTRICO:

La tierra recibe anualmente 1,5 x 1018 Kwh. de energía solar lo que corresponde a

10.000 veces el consumo mundial de energía en ese período. Este hecho nos dice que la radiación solar constituye una inagotable fuente de energia, pudiendola utilizar mediante diversos sistemas de captacion y conversion en otras formas de energia (térmica, electricidad,...etc.).

Nuestro planeta en su movimiento anual entorno al sol, describe en trayectoria elíptica

un plano que esta inclinado aprox. de 23,5º con relación al plano ecuatorial.

Esta inclinación es responsable por la variación de la elevación del sol en el horizonte

con relación a la misma hora, a lo largo de los días, dando origen a las estaciones del

año y dificultando los cálculos de la posición del sol para una determinada fecha, como

se puede ver en la figura siguiente.

La posición angular del sol, al medio día solar, con respecto al plano del ecuador

(norte positivo) se llama declinación solar (σ).

Este ángulo varía de acuerdo con el día del año dentro de los límites siguientes:

-23,5º < σ < 23,5º

La declinación solar es cero el día que comienza la primavera y el día que comienza el

otoño (equinoccios) y la declinación es máxima en el solsticio de verano (23,5º); como podemos observar en la figura anterior.

Espectro solar:

La radiación solar es radiación electromagnética que se propaga a una v = 300.000 km/s, pudiéndose observar aspectos ondulatorios y corpusculares.

La luz solar (o mismo la generada por un foco incandescente o florescente) contiene

fotones a todas las energías conforme una distribución especial.

(Potencia en función de la longitud de la onda) que va desde el infrarrojo (muy

abundante pero poco energéticos) hasta el ultravioleta (muy poco abundantes, 7% pero

muy energéticos), estando aproximadamente el 47% de la energía en la zona visible del

espectro.

Las ondas de baja frecuencia del espectro solar (infrarrojo) proporcionan calor, los de

alta frecuencia (ultravioleta) hacen posible el proceso de fotosíntesis o el bronceado de

piel.

En términos de longitud de onda, la radiación solar ocupa la banda especial de 0,1 µm a

5 µm, teniendo una máxima densidad espectral en 0,5 µm, que es la luz verde.

La intensidad y frecuencia del espectro luminoso generado por el sol sufre alteraciones

cuando la luz atraviesa la atmósfera. Eso se debe a la absorción, reflexión y dispersión

que toma lugar dentro de esta. Estas modificaciones son dependientes de la espesura de

la capa atmosférica, también específica por un paramento denominado “masa de aire”

(AM), y por tanto del ángulo cenital del sol, de la distancia tierra-sol y de las

condiciones atmosféricas y meteorológicas.

Componentes de la irradiación

Antes de nada vamos a definir dos términos que se utilizan habitualmente.

Irradiancia: Se refiere a la potencia instantánea recibida. Unidad: W/m2

Generalmente se usa el símbolo G para la irradiancia.

Será la máxima sobre un plano que esté en posición normal a la dirección de propagación de la radiación (es decir que le dé de frente en la casa) y será mínima se el plano es paralelo a la radiación (de canto)

Es energía que se recibe instantáneamente sobre una superficie.

Irradiación: Se refiere a la cantidad de energía solar recibida durante un

determinado periodo de tiempo. Unidad: W.h/m2 y a lo largo de 1 día W.h/m2/día

Por su diferente comportamiento, se separa la irradiancia en 3 componentes: la directa,

la difusa y la de albedo.

La suma de las tres es la GLOBAL (total):

Directa: es la que se recibe directamente desde el sol en línea recta, sin que se

desvíe en su paso por la atmósfera. Es la mayor y las más importante en las

aplicaciones fotovoltaicas.

Difusa: es la que se recibe del sol después de ser desviada por dispersión

atmosférica. Es radiación difusa la que se recibe a través de las nubes, así como

la que proviene del cielo azul. De no haber radiación difusa , el cielo se vería

negro, aún de día, como sucede por ejemplo en la luna.

Albedo: es la radiación directa y difusa que se recibe por reflexión en el suelo u

otras superficies próximas.

EFECTO FOTOELECTRICO:

El efecto fotoeléctrico es la base de la producción de energía eléctrica por radiación solar y del aprovechamiento energético de la energía solar.

Se conoce con el nombre de efecto fotoeléctrico a la emisión de electrones por un metal al ser irradiado con radiación electromagnética (luz ultravioleta en general). Este efecto fue descubierto por H. Hertz en 1887. Si los electrones emitidos se hacen circular por un circuito en el que mide la intensidad de corriente y al que se le añade una fuente de tensión variable que puede cambiar de polaridad se, y se estudia la intensidad de la corriente el´ectrica formada en t´erminos del voltaje aplicado

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