Diseño e implementación de un dispositivo de almacenamiento de energía sustentable.

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Las pilas y baterías que todos los días utilizamos, en distintos equipos, incluyendo teléfonos celulares, terminan indiscriminadamente depositadas en basureros y su contenido en metales pesados, están expuestos a la intemperie, éstos son muy dañinos. Es importante saber que las pilas contienen cierta cantidad de metales pesados como cadmio, mercurio, plomo, etc. que son sustancias nocivas ya que representan un peligro potencial para la salud y el medio ambiente y los principales problemas derivados del consumo de pilas son:

- el deterioro producido por la toxicidad de sus componentes.

- el agotamiento progresivo de las materias primas utilizadas en su fabricación.

- el peligro potencial de los componentes de las pilas.

1.3 HIPOTESIS

Al término de este proyecto se pretende mostrar una alternativa viable y amigable con el ambiente, ya que utilizando una batería que se carga por medio de energía solar, se ahorra hasta un 70% de la energía eléctrica que se emplea en dispositivos eléctricos en el hogar.

También se pretende que este proyecto se utilice como base para el desarrollo de dispositivos capaces de almacenar mayor energía empleándolos de esta manera en procesos más complejos.

Variable independiente

Las baterías solares prácticamente se pueden utilizar en cualquier ámbito del hogar, se pueden acoplar a celulares, laptop, juguetes, controles, consolas de videojuegos, solo por mencionar algunos.

Variable dependiente

Empleando baterías recargables por medio de energía renovable se obtiene un mayor aprovechamiento de los recursos, ahorrando hasta más de la mitad del consumo eléctrico del hogar y reduciendo en gran medida el impacto que tiene la exposición de los químicos con los que se elaboran las pilas convencionales al medio ambiente.

- OBJETIVO

El objetivo de esta investigación es el de crear conciencia sobre el impacto ambiental que ocasionan las pilas y sus consecuencias. Para ello se muestra un prototipo de un cargador de baterías que funciona mediante energía solar para darle un mayor tiempo de vida y sin gastar energía eléctrica, esto se llevaría a cabo utilizando energía pura, limpia y renovable sin gastar dinero.

- TIPO DE INVESTIGACIÓN

La investigación es de carácter descriptivo y experimental.

- JUSTIFICACIÓN

Con la implementación de este dispositivo se pretende beneficiar a la sociedad y al medio ambiente reduciendo la contaminación.

La sociedad se beneficiaria de todas formas, gastara menos dinero comprendo baterías nuevas, ahorrara energía eléctrica, podrá recargar sus baterías ya usadas y ayudara a reducir la contaminación.

El medio ambiente tiene un papel muy importante en esta innovación ya que es el principal motivador para realizar este proyecto. Porque con el diseño del dispositivo se puede reducir notablemente la contaminación, del suelo del agua y aire.

CAPITULO II

FUNDAMENTOS TEORICOS

2.1 ANTECEDENTES

El origen de la energía solar se remonta al siglo diecinueve, cuando empezaron los avances en el campo fotovoltaico gracias a la preocupación científica por hallar nuevas fuentes de energía. En 1839, el físico francés Alexandre-Edmond Becquerel demostró sus efectos gracias a sus investigaciones sobre el espectro solar, el magnetismo, la electricidad y la óptica. Años después, en 1883, el inventor norteamericano Charles Fritts, consiguió construir la primera celda solar, modelo original de los actuales paneles. Esta primera celda era mínimamente eficiente, muy costosa y sin ningún tipo de salida comercial, empleando como semiconductor al selenio. La de silicio fue ideada y patentada años más tarde, en 1946 por el norteamericano Russell Ohl. un inventor estadounidense en la nómina de los Laboratorios Bell, patentó las primeras células solares de silicio del mundo en 1941. La invención de Ohl llevó a la producción de los paneles solares por primera vez en 1954 por la misma empresa.

La energía fotovoltaica se obtiene a partir de la luz solar la cual, a través de dispositivos electrónicos, es transformada en energía eléctrica. El elemento fundamental para la conversión directa de la energía solar en electricidad de la celda FV (Fotovoltaica). En su estructura más simple las celdas están constituidas por dos capas de material semiconductor: una positiva y otra negativa; de manera que su estructura básica es la de un diodo fotosensible. Cuando los fotones impactan en la celda, algunas de ellas son absorbidas por el material semiconductor produciendo un exceso de electrones libres en la capa negativa. Los electrones libres pueden fluir hacia la capa positiva si existe un circuito externo que les permita el paso.

Los cargadores están en uso a partir de 1958 con el auge de la energía fotovoltaica.

Batería plomo-acido:

Hasta este punto, todas las baterías existentes debían ser vaciadas de forma permanente cuando se agotaban los reactivos y finalizaban todas sus reacciones químicas. En 1859, Gaston Planté inventó la batería de plomo-ácido, el primer acumulador, o sea, la primera batería que puede recargarse (en realidad, regenerar las sustancias químicas gastadas) haciendo pasar una corriente en sentido inverso a través de ella. Unabatería de plomo-ácido se compone de un ánodo de plomo y un cátodo de dióxido de plomo sumergidos en ácido sulfúrico. Ambos electrodos reaccionan con el ácido para producir sulfato de plomo (II), pero la reacción en el ánodo de plomo libera electrones mientras que la reacción en el óxido de plomo los capta, lo que produce una corriente.

Batería alcalina común

Hasta finales de la década de 1950 la batería de zinc-carbono siguió siendo una popular batería de células primarias, pero la duración relativamente baja de esta batería obstaculizaba las ventas.

En 1955, un ingeniero que trabajaba para la empresa Eveready (ahora conocida como Energizer) llamadoLewisUrry intentaba encontrar una manera de extender la vida de las baterías de zinc-carbono, pero Urry decidió en cambio que las pilas alcalinas