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Formación cultural sobre medio ambiente a través del conocimiento de la energía solar

Resumen: La educación energética de toda la población es de gran importancia, pues ello significaría no sólo un mejor y más eficiente uso de los escasos recursos de combustibles fósiles con que contamos, sino además una garantía en la transición hacia una economía energética sostenible que descanse en la energía solar disponible en todo el territorio nacional. De ahí la necesidad del conocimiento del origen y formas de utilización de nuestra principal fuente de energía: el sol.

Publicación enviada por Lic. Gilberto Ramírez Smith y Otros Autores




 


INTRODUCION

La educación energética de toda la población es de gran importancia, pues ello significaría no sólo un mejor y más eficiente uso  de los escasos recursos de combustibles fósiles con que contamos, sino además una garantía en la transición hacia una economía energética sostenible que descanse en la energía solar disponible en todo el territorio nacional. De ahí la necesidad del conocimiento del origen y formas de utilización de nuestra principal fuente de energía: el sol.

EL  Sol, cuya  estructura  y  característica determina la naturaleza de la energía que irradia al espacio, constituye la  principal fuente de energía que llega a la Tierra, y es prácticamente la única fuente de energía que determina los movimientos atmosféricos y muchos otros procesos que tienen lugar a la superficie terrestre y el mar, debido a su gran influencia que tiene el astro rey en el planeta, los antiguos lo glorificaban, pues con su energía infundía vida a nuestro planeta, hasta las fluctuaciones de radiaciones más insignificantes repercute en los procesos terrestres.

Conociendo que el Sol es  materia, que la materia constituye unas de las bases fundamentales del conocimiento y que el conocimiento es la base fundamental del desarrollo, en la actualidad el hombre mira hacia el Sol con una nueva concepción, estudiando y analizando hasta donde puede ser aprovechada su energía.

Partiendo que la energía es el trabajo contenido en los cuerpos, siendo la medida más general del movimiento(de la materia) en su capacidad de transformarse, los problemas relacionados con el empleo de las fuentes de energía y los procesos  de su transformación a formas útiles, se han convertido en un serio reto para la humanidad.

Frente  a estas problemáticas el hombre ha tenido que investigar. Una sabia respuesta a esto es el empleo de las fuentes renovables como son: la energía solar, eólica, térmica, la biomasa, entre otros tantos que con su empleo y desarrollo, causarán menos daño a la humanidad, a la tierra como planeta, etc. Las fuentes renovables  de energía, se pueden definir como aquellas cuya disponibilidad se repite en el tiempo según periodos fijos o variables y en cantidades no necesariamente constantes.

La energía solar se ha convertido en una importante fuente de energía eléctrica en zonas rurales del país. El interés por los sistemas de energía solar ha crecido notablemente por todo el mundo.

El objetivo que se persigue en el material es elevar la formación cultural  en los estudiantes del nivel superior sobre el medio ambiente a partir de una de las fuentes renovables de energía: la solar, que propicie la integración de las amplias posibilidades que brinda, en los contenidos que se transmiten en los centros politécnicos.

DESARROLLO

Teniendo en cuenta  que todas las fuentes de energía de reserva natural, carbón, gas, petróleo,  etc., son finitas, y por tanto agotables y que el crecimiento demográfico es mucho más rápido en ciertas partes del mundo, es preciso lograr mantenerse a la altura de estos crecimientos, por lo que se hace necesario elevar las disponibilidades mundiales de energía solar, dirigiendo la atención a la grave crisis energética por la que atraviesa el mundo, pues por un lado la demanda total aumenta, mientras las fuentes tradicionales de energía disminuye rápidamente.

La contaminación ambiental es una de las consecuencias de la actual forma de obtención de energía por el hombre, cada tonelada de carbono que se quema en diversas formas: en vehículos automotores o de petróleo  o gas en centrales energéticas son expulsadas a la atmósfera envenenando continuamente nuestro medio de vida, además de propiciar cambios en las condiciones ambientales de la naturaleza.

Basándonos en la definición de clima, la cual expresa el conjunto de condiciones atmosféricas de un país (Dicc. Aristos.); hay que tener  en cuenta todos los procesos físicos químicos y naturales que se adecuan en cada región, propiciando desarrollo, relaciones productivas en correspondencia con su clima, sin embargo, si afectamos todo el proceso natural, físico químico que intervienen  en la atmósfera, que de hecho ocurre, está  propiciando a los cambios climáticos, reafirmado en la definición que se ofreció en la Convención  Marco de las Naciones Unidas sobre este aspecto, el cual es atribuible a los cambios en el clima terrestre producido como resultado de las actividades humanas.

Con el desarrollo de la industrialización se explotan muchos yacimientos de combustibles fósiles, despreciando siempre la utilización de la energía solar, donde estos gases que se combinan con los de la atmósfera se disuelven por todo el mundo, cambiando la composición del aire y trae aparejado el aumento de la temperatura, lo que propicia efectos negativos para la vida en el planeta. Se hace indispensable el conocimiento de las condiciones ambientales que presenta la atmósfera por parte de los estudiantes para su mayor cuidado y mejor comprensión sobre la utilización de la energía solar.

¿Qué se entiende por energía?.

La energía se define comúnmente como la capacidad de producir trabajo en relación con la posición de un cuerpo. Puede pasar de una forma a otra, ejemplo: energía eléctrica en movimiento, sin embargo, no todas las formas de energía poseen la misma utilización, por lo que la elección energética es de gran importancia para la protección del medio ambiente, debido a que la vida del planeta, con las transformaciones energéticas continuas es posible, manteniendo así la escala biológica, o sea, que los seres vivos lograrán intercambio con el medio.

En este intercambio podemos citar las actividades biológicas como respiración, fotosíntesis y nutrición, sin estos, la vida de los hombres, animales y plantas sería imposible.

La protección ambiental es vital para el mantenimiento de la vida, así como para asegurar el desarrollo de la ciencia y técnica, nuestro interés está centrado en el bienestar del hombre y su salud, siendo el principal causante de la continua degradación del medio y por ende su víctima principal.

Por ello, es necesario adoptar una actitud consciente ante el medio que nos rodea y de cuales formamos parte, para eso en el proceso de enseñanza - aprendizaje se deben tratar estos aspectos relacionados con el medio ambiente, donde el profesor  realice trabajo educativo de manera tal que forme en los estudiantes, respeto, amor e interés por la conservación de todos los elementos que conforman el medio ambiente, teniendo incidencia en sus  hogares y comunidad.

Para garantizar una buena protección ambiental, y ahorro de energía eléctrica, la elección de la  energía solar sería lo más eficiente, puesto que por su gran potencial constituye una fuente natural a la que el hombre mira como fuente inagotable, segura y limpia. Es una nueva concepción, que viene del siglo pasado, con sus diversas aplicaciones productivas, si seguimos la vía de educación, inculcar valores, conciencia y transformación en el modo de pensar y vivir de los estudiantes se logrará una elevada formación cultural sobre  la utilización de este tipo de energía.

Tomando en cuenta las características del adolescente, sus habilidades, su forma de pensar, su nivel de conocimiento sobre ambiente y la relación con la energía solar por medio de contacto físico, es importante que exista una retroalimentación entre el docente y el estudiante, así como confianza y estimación donde el alumno asume con placer responsabilidades según sus capacidades.

La formación de una conciencia energética y respeto ambiental (FORCERA) es muy vital en nuestros tiempos comenzando desde edades tempranas hasta el adulto mayor, puesto que se define como el nivel de conocimiento, actitudes, valores, capacidades que se logran sensibilizándose con el respeto ambiental, el ahorro y el empleo cuidadoso de los recursos, para que sean utilizados luego por los contaminadores de esta generación vinculado todo esto con la energía solar, que mediante su aporte esencial, el sol, dona vida con gratitud a todos los seres del planeta.

Con una correcta FORCERA se eleva la cultura sobre la energía solar , Cuba está en condiciones de desarrollar este tipo de mentalidad en los jóvenes, puesto que su Revolución se haya en total acuerdo a lo que este tipo de energía  brinda.

¿Cómo puede ser aprovechada la energía solar?.

La energía solar es la base energética de la vida, junto a la energía radiante de la Tierra, hace que los vientos circulen continuamente en torno al planeta modificando el clima y las diferencias de temperaturas entre las diferentes regiones.

Este tipo de energía es utilizado en transformaciones térmicas y fotovoltaicas, o sea, en forma de calor y electricidad.

El alto consumo combustible contaminante en las industrias, centros educacionales, hospitales pudieran ser reducido con la utilización instalaciones solares, de forma sostenible, ambientalmente sanas, ejemplo de ello, en el uso doméstico, el empleo del agua caliente para el aseo personal con los calentadores solares(fue uno de los primeros en patentizar), el lavado de ropa, el fregado y cocción de alimentos, el secado de productos agrícolas e industriales significan así ahorros de combustibles mediante el uso de la energía solar.

La transformación de la energía solar en electricidad se realiza mediante los sistemas fotovoltaicos. El diseño es relativamente simple, necesitan poco mantenimiento, tienen partes móviles y son benignas por el ambiente, de forma sencilla producen electricidad cuando son expuestos a la luz solar.

Las células fotovoltaicas son células solares que producen electricidad directamente del sol, se construyen generalmente de silicio, son finas células circulares o rectangulares de 3 a 4 pulgadas de diámetro, que representa 7,62 cm. a 10,16 cm.

Ellos funcionan de acuerdo a lo que se conoce como efecto fotovoltáico(foto-luz y voltaico-electricidad).

¿Cómo funcionan los sistemas fotovoltaicos?.

Basan su funcionamiento igual que un diodo semiconductor, o un fotodiodo, esencialmente conocido por los estudiantes de la carrera Eléctrica y/o Electrónica.

Los sistemas fotovoltaicos se basan en las características fotoeléctricas de la energía, transforman la energía de los fotones de los rayos del sol en energía del movimiento de los electrones en los materiales semiconductores, y luego en energía eléctrica. Su principio de funcionamiento es el siguiente:

El  material semiconductor es dividido en dos capas  a los cuales se agrupan respectivamente dos tipos de impurezas diferentes(doping), a una de las dos capas se le agrega fósforo dando así una sobreabundancia de electrones, por lo que se obtiene un semiconductor cargado negativamente (tipo n), a la otra capa se le agrega boro, lo que provoca déficit de electrones, de modo que se obtiene un semiconductor cargado positivamente (tipo p). En la unión de las dos capas se forma un campo eléctrico, y cuando la celda fotovoltáica es golpeada por los fotones del sol se crean portadores de carga que son separadas del campo eléctrico. En los  contactos externos se genera una diferencia de potencial, de modo que fluye corriente cuando estos contactos están cerrados en un circuito externo. A través del efecto fotovoltaico, una célula solar típica de silicio de 4 pulgadas produce cerca de 1 volt de corriente directa.

Para mayor eficiencia y práctica, las células múltiples se conectan conjuntamente en combinaciones y se ponen en un envase de vidrio llamado módulo, los cuales pueden combinarse conjuntamente por medio de alambres en planos de células (interconectadas entre si).

Resulta necesario conocer dentro de la formación de una conciencia energética que el costo de los módulos fotovoltáicos es actualmente muy caro y no compite favorablemente con el costo de energía de las compañías eléctricas existentes, aunque va disminuyendo, comportándose la compra de dichos módulos de $7.00 a $12.00 por volt-máximo  (es la cantidad de electricidad producida por la célula fotovoltáica cuando hay luz solar).

A medida que se vaya desarrollando la industria fotovoltáica cubana y disminuyendo los costos de los módulos o paneles, podrá ampliarse el campo de utilización de estos sistemas.

CUBASOLAR  es la  Sociedad Cubana para la  Promoción de las Fuentes Renovables de Energía y el Respeto Ambiental, según informe de balance presentado y aprobado en la Asamblea General de Asociados de  CUBASOLAR, el 20 de noviembre de 2002 en Caibarién.Villa Clara, tuvo como objetivo la contribución para crear una conciencia y educación energética y respeto ambiental, mediante el uso de energías renovables y  disminución del consumo de portadores energéticos convencionales garantizando el desarrollo sostenible y beneficiosos para los cubanos y la humanidad.

Impulsa los planes y programas de la sociedad referente a energía limpia y medio ambiente en diferentes esferas; en el plano de la educación y cultura ha estado orientado a elevar una cultura energética y ambiental, así como apoyar la introducción del uso y conocimiento de las fuentes renovables de energía en todas las enseñanzas del Sistema Nacional de Educación con fines formativos, de ahí la correspondencia con nuestro proyecto FORCERA, por lo que  la participación de alumnos y profesores es vital, poniendo especial interés en la formación de los maestros, como parte de la batalla de ideas que lleva a cabo la Revolución.

Se han desarrollado disímiles actividades en el campo de la salud y educación utilizando la energía solar, también se trabaja en el apoyo al proyecto de electrificación de las viviendas y escuelas a las que no puede llegar el Sistema Electroenergético Nacional, con  el cual el 100% de las familias cubanas tendrán acceso al servicio eléctrico, también se participa en la electrificación de más de 1 000 salas de televisión construidas en lugares remotos. Esta ha priorizado su trabajo en apoyo al Programa Audiovisual de Educación con trabajo voluntarios en la electrificación solar de más de 2 000 escuelas primarias en lugares de difícil acceso.

El proyecto para la electrificación de las escuelas primarias contempla como equipos básicos:                                                                                                    

- un panel solar de 165  Wp (Potencia pico).       

- un regulador   de carga de 12 V        

-un inversor DC/AC  300 W                

-          un  banco de batería de 220 AH – 12  V.              

Garantizando el funcionamiento por un tiempo de 4 a 5 h diarias de:

-          un equipo de televisión a color 20´´ (60 W)

-          una videocassettera (30 W)

-                      dos luminarias de 12 W – 12 V

El valor de esto asciende a unos $ 1 300 usd. El sistema brinda una autonomía de 3 días en casos de intensas lluvias. De utilizarse sólo el TV, podría verse durante 8 horas.

Hoy, el panel solar situado en el techo de la escuela es el símbolo de la Revolución operada en la educación en todo el país.

CONCLUSIONES

·         Con este material se pretende elevar la formación energético-ambiental relacionada con la energía solar.

·         Como respuesta a la necesidad de energía eléctrica que existe en la mayoría de zonas rurales del país se está fomentando al uso de la energía solar para la electrificación. Este programa tiene como beneficio mejorar las condiciones de vida en estas zonas mediante su responsabilidad en hogares, escuelas, clínicas, al mismo tiempo se logra un desarrollo económico sostenible, en armonía  con el medio ambiente.

·         La tarea principal de nuestro proyecto es lograr una independencia energética basada en la utilización racional de los recursos que la naturaleza nos ofrece: la energía solar en sus diferentes manifestaciones y contribuir a mejorar cada vez más las condiciones de vida  de las actuales y futuras generaciones.

BIBLIOGRAFIA

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Ø        Disco Compacto de Economía. Programa Medio Ambiente.

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Ø        Pedagogía 2001. Curso 42. Educación Ambiental. Desarrollo histórico: Logros y dificultades.

Ø        Revista científico-popular trimestral de CUBASOLAR. Energía y tú: Conciencia energética y respeto ambiental No#11, 12, 13, 14, 15, 21.

Ø        Turrini, Enrico. El camino del Sol. Un desafío para la humanidad a las puertas del tercer milenio. Una esperanza para los países del Sur. Editorial                 Ciencia y Técnica.

República de Cuba

 Instituto Superior Pedagógico¨ Frank País García ¨

Santiago de Cuba

FACULTAD: Ciencias Técnicas

 Autores:

 Lic. Ileana A. Márquez Fabré.

 M.Sc. Lic. Ibrahin Bon Planas

.Lic. Gilberto Ramírez Smith.

 “Año de la Alternativa Bolivariana Para Las Américas”



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