Protocolo de investigación Funcionamiento de un motor eléctrico impulsado por energía solar

Edgar Fierro

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1. Tema y título.  

Funcionamiento de un motor eléctrico impulsado por energía solar.

2. Antecedentes del problema

Ya hay un prototipo de vehículo propulsado por un motor eléctrico (vehículo eléctrico) alimentado por energía solar fotovoltaica obtenida de paneles solares en la superficie del automóvil. Las celdas fotovoltaicas convierten la energía del sol directamente a electricidad, que puede o bien ser almacenada en baterías eléctricas o utilizada directamente por el motor.

A diferencia de los vehículos de carga solar, los automóviles solares no son actualmente una forma de transporte práctica. Aunque pueden operar por distancias limitadas sin el sol, las celdas son generalmente muy frágiles. Además, los equipos de desarrollo han enfocado sus esfuerzos hacia la optimización de la funcionalidad del vehículo, preocupándose poco por la comodidad del pasajero. La mayoría de automóviles solares sólo tienen espacio para una o dos personas.

Los automóviles solares compiten en carreras (a menudo llamadas rayces) como la World Solar Challenge,American Solar Challenge o la Carrera Solar Atacama. Estos eventos son a menudo apoyados por agencias gubernamentales, como el Departamento de Energía de Estados Unidos, que se ocupa de promover el desarrollo de métodos de propulsión alternativa. En estas competiciones participan a menudo universidades para mejorar las habilidades de sus estudiantes, aunque también han participado muchos equipos profesionales, incluyendo equipos de General Motors y Honda.

Avión solar:  “Impulse II”.

El avión Solar Impulse II ua fue desarrollado y fue utilizado para viajar a las islas Hawai, en territorio de EE UU, después de un vuelo de cinco días sobre el Pacífico, con lo que bate el récord mundial de distancia para un avión propulsado por energía solar y se convierte además en el tramo más largo de ese tipo tripulado en solitario. El avión solar aterrizó en el aeropuerto de Kalaeloa, en Hawai, a las 15:55 GMT (5:55 hora local), después de 120 horas de vuelo, un total de cinco días y cinco noches desde que despegó la madrugada del lunes de Nagoya, en Japón. El avión se alimenta con más de 17.000 células solaresDentro de la vuelta al mundo que inició el avión en marzo, la travesía del Pacífico se consideraba la etapa más difícil, debido a la inestabilidad meteorológica y la gran distancia de vuelo, que supera a la suma de los seis trayectos anteriores, en los que se han turnado los pilotos suizos André Borschberg y Bertrand Piccard. Borschberg, al que correspondió este tramo, aterrizó en el aeropuerto hawaiano poco después del amanecer, cinco minutos antes de lo previsto, con la batería solar del avión cargada en un 27% y después de recorrer una distancia de 8.253 kilómetros.

3.  Planteamiento del problema.

Altos índices de contaminación atmosférica se registran en numerosas ciudades de diferentes países, con un elevado número de habitantes. Ejemplo de ello son Ciudad de México, Pekin, El Cairo, Yacarta y Los Angeles. En ellas es denominador común la gran cantidad de habitantes, un enorme parque automotor, y plantas industriales en los suburbios. A consecuencia de estos factores se registran altos niveles de monóxido de carbono, óxido de nitrógeno y de dióxido de sulfuro y de carbono

Los vehículos que utilizan motor impulsado por gasolina están provocando mucha contaminación por la producción de smog y vivimos en una zona con mucha exposición a la luz solar.

 La energía de la luz solar puede convertirse en otras formas de energía que permitan transportarla y distribuirla fácilmente: la energía eléctrica. Para ello se utilizan unos dispositivos, llamados células fotovoltaicas, que transforman la energía de la luz, los fotones, en corriente eléctrica, electrones.

 Las placas solares que se pueden observar en algunas señales de tráfico, farolas o viviendas están formadas por células fotovoltaicas que convierten la luz del Sol en electricidad, permitiendo que una bombilla se ilumine, mover un motor eléctrico, etc.

Una de las aplicaciones más sorprendentes de este fenómeno son los vehículos que funcionan gracias a la energía de la luz solar: aviones, automóviles, barcos, etc

La clave del funcionamiento de las células fotovoltaicas está en la disposición en forma de "sandwich" de materiales dotados de diferente forma, de manera que unos tienen exceso de electrones y otros, por el contrario, déficit. Los fotones de la luz solar portan una energía que arranca los electrones sobrantes de una capa y los hace moverse en dirección a los "vacíos" de la otra. 

El resultado es la creación de flujo de electrones, y por lo tanto, un voltaje eléctrico. Este voltaje es muy pequeño, pero conectando un gran número de células podremos alcanzar el voltaje que deseemos.

1. Objetivos de la investigación.

• Se tiene por objetivo principal aprovechar y optimizar el uso de la energía solar a la que estamos expuestos en esta zona (Torreón) para reemplazar las baterías del automóvil.

• Entender el proceso de conversión de la energía solar para poder ser utilizada a nuestro beneficio.

• Que esta pueda ser utilizada en medios de transporte terrestre.

• La importancia del vehículo solar.

• Funcionamiento de un vehículo solar.

1.  Formulación de hipótesis.

La energía de la luz solar puede convertirse en otras formas de energía que permitan transportarla y distribuirla fácilmente: la energía eléctrica. Para ello se utilizan unos dispositivos, llamados células fotovoltaicas, que transforman la energía de la luz, los fotones, en corriente eléctrica, electrones.

En mi hipótesis planteo que al realizar esta investigación podremos entender el funcionamiento de lo qué es un motor impulsado por la energía solar, y así poder realizar una alternativa que no contamine y que además funcione eficazmente.

1.  Justificación.

Vivimos en una zona desértica del país, y que según estudios es una de las zonas con mayor exposición al sol en todo el mundo.
Durante prolongadas horas estamos recibiendo energía solar, la cual podríamos estar aprovechando para la realización de algún motor que en base a paneles solares se alimente y transforme la energía solar a eléctrica.

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