Carro solar


Categoría: Pandilla Juvenil (1ro. 2do. y 3ro. de nivel Secundaria)
Área de participación: Ciencias de la ingeniería

Asesor: Marisa Calle Monroy.

Miembros del equipo:
Edgar Joan León Juárez (), Chichen-itzá,
Jiram Hernández Alfaro (), Chichen-itzá,
Gerardo Rodríguez Rojas (), Chichen-itzá,

Resumen

El automóvil solar, es capaz de recorrer enormes distancias y viajar a una velocidad promedio de 70 km/h con una potencia menor a 1 kw, potencia equivalente a aquella que se podría encontrar en cualquier aparato electrodoméstico.

Las celdas solares son dispositivos que convierten energía solar en electricidad, ya sea directamente vía el efecto fotovoltaico, o directamente mediante la previa conversión de energía solar a energía química.

La forma más común de las celdas solares se basa en el efecto fotovoltaico, en el cual la luz que incide sobre un dispositivo semi-conductor de do capaz produce una diferencia de foto voltaje o del potencial entre las capas. Este voltaje es capaz de conducir corriente a través de un circuito externo de modo de producir trabajo útil. Las celdas solares son de silicio, se elaboran utilizando planchas monicristalinas, planchas policristalinas o laminas delgadas.

Las planchas poli cristalinas son realizadas por un proceso de moldeo en el cual el silicio fundido es vertido en un molde y se lo deja asentar. Entonces se rebana en planchas, el silicio amorfo es una de las tecnologías que es depositando silicio para sustracto de vidrio de gas y  reactivo tal como el silano.

Las celdas de las láminas tienen muchas ventajas incluyendo una construcción y un ensamblado ms fácil.

Para nosotros el carro solar es una escala de los beneficios que podría generar al no utilizar cosas contaminantes que dañaran el medio ambiente.

El carro solar, un objeto que puede beneficiar al medio ambiente por sus materiales.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Para nuestro planeta, uno de los problemas que más contamina son los gases que expulsa el automóvil es el CO2 que al afectar la salud también afecta a la naturaleza.

Un automóvil que use el panel solar, además que no expulsa sustancias químicas muy peligrosas, o usa gasolina que en nuestro paneta es un recurso que más se usa y es indispensable para el automóvil.

El carro solar además que no provoca la contaminación del aire, no provoca otro contaminante que es el ruido.

Antecedentes

Hoy en día el problema de la contaminación nos afecta a todos los habitantes del planeta tierra. Cada vez nuestro mundo se contamina más y más debido a las necesidades que nos implica la vida. Algunos contaminantes frecuentes son: El ruido, la contaminación de la basura en el suelo, el alto índice de smog en el aire, una gran fuente de contaminación son as baterías comunes que todos usamos en nuestra vida cotidiana, esto contamina en gran manera ya que las pilas dentro, contienen componentes químicos que al ambiente son muy contraproducentes y al dejar de funcionar más pilas es muy difícil eliminar o reciclar estos residuos que tardarían miles de años para desintegrarse. La mayoría de los juguetes contienen pilas que contaminan en gran manera.

Por eso hoy se plantea una alternativa agrada al ambiente.

Un automóvil solar, resalta los términos “eficiencia” y “energía solar” de una manera por demás atractiva, lo que ha provocado un efervescente interés por estos términos entre los ingenieros. El automóvil solar, es capaz de recorrer enormes distancias y viajar a una velocidad promedio de 70 km/h con una potencia menor a 1 kW, potencia equiparable a aquélla que se podría encontrar en cualquier aparato electrodoméstico. La idea de realizar grandes cantidades de trabajo utilizando muy poca potencia, es exactamente lo que es la eficiencia. Esto se logra, gracias a que el auto solar utiliza en su construcción materiales muy ligeros y resistentes, logrando obtener el menor peso para una estructura con una resistencia que cumple con los requisitos de seguridad, también, se reducen al máximo las pérdidas mecánicas por fricción en rodamientos, y en la transmisión, se tiene una forma aerodinámica de muy bajo coeficiente de arrastre, se reducen las pérdidas en la electrónica usando componentes de calidad y diseñando circuitos que manejen una adecuada relación voltaje-corriente.

Por causa de sus propiedades eléctricas, los módulos fotovoltaicos producen corriente continua en lugar de corriente alterna (C.A.). La corriente continua (C.C.) se caracteriza por el pasaje de electrones circulando en una sola dirección (el tipo de corriente que obtiene de una pila o de un elemento de linterna). La corriente alternada es una circulación de electrones que invierte su dirección a intervalos regulares, como por ejemplo la provista por las compañías generadoras a través de la red de distribución nacional. La C.A. es necesaria para accionar la mayoría de los artefactos grandes, refrigeradoras, etc.

En los sistemas fotovoltaicos más sencillos, la corriente continua se usa directamente. En las aplicaciones en donde es necesaria la C.A., se agrega al sistema un “inversor”, que convierte la C.C. en C.A.

Celdas solares

Las células o celdas solares son dispositivos que convierten energía solar en electricidad, ya sea directamente vía el efecto fotovoltaico, o indirectamente mediante la previa conversión de energía solar a calor o a energía química. La forma más común de las celdas solares se basa en el efecto fotovoltaico, en el cual la luz que incide sobre un dispositivo semiconductor de dos capas produce una diferencia del fotovoltaje o del potencial entre las capas. Este voltaje es capaz de conducir una corriente a través de un circuito externo de modo de producir trabajo útil.

Las celdas solares son de silicio se elaboran utilizando planchas (wafers) mono cristalinas, las planchas poli cristalinas o láminas delgadas Las planchas mono cristalinas (de aproximadamente 1/3 a 1/2 de milímetro espesor) se cortan de un gran lingote mono cristalino que se ha desarrollado a aproximadamente 1400°C, este es un proceso muy costoso. El silicio debe ser de una pureza muy elevada y tener una estructura cristalina casi perfecta. Las planchas poli cristalinas son realizadas por un proceso de moldeo en el cual el silicio fundido es vertido en un molde y se lo deja asentar. Entonces se rebana en planchas. Como las planchas poli cristalinas son hechas por moldeo son apreciablemente más baratas de producir, pero no tan eficiente como las celdas mono cristalinas. El rendimiento más bajo es debido a las imperfecciones en la estructura cristalina resultando del proceso de moldeo. En los dos procesos anteriormente mencionados, casi la mitad del silicio se pierde como polvo durante el cortado.

 El silicio amorfo

El silicio amorfo, una de las tecnologías de lámina delgada, es creado depositando silicio sobre un substrato de vidrio de un gas reactivo tal como silano (SiH4). El silicio amorfo es una de grupo de tecnologías de lámina delgada. Este tipo de célula solar se puede aplicar como película a substratos del bajo costo tales como cristal o plástico. Otras tecnologías de lámina delgada incluyen lámina delgada de silicio multicristalino, las celdas de seleniuro de cobre e indio/sulfuro de cadmio, las celdas de teluro de cadmio/sulfuro del cadmio y las celdas del arseniuro de galio. Las celdas de lámina delgada tienen muchas ventajas incluyendo una deposición y un ensamblado más fácil, la capacidad de ser depositadas en substratos o materiales de construcción baratos, la facilidad de la producción en masa, y la gran conveniencia para aplicaciones grandes.

En la producción de celdas solares al silicio se le introducen átomos de impurezas (dopado) para crear una región tipo p y una región tipo n de modo de producir una unión p-n. El dopado se puede hacer por difusión a alta temperatura, donde las planchas se colocan en un horno con el dopante introducido en forma de vapor. Hay muchos otros métodos de dopar el silicio. En la fabricación de algunos dispositivos de lámina delgada la introducción de dopantes puede ocurrir durante la deposición de las láminas o de las capas.

Un átomo del silicio tiene 4 electrones de valencia (aquellos más débilmente unidos), que enlazan a los átomos adyacentes. Substituyendo un átomo del silicio por un átomo que tenga 3 o 5 electrones de la valencia producirá un espacio sin un electrón (un agujero) o un electrón extra que pueda moverse más libremente que los otros, ésta es la base del doping. En el doping tipo p, la creación de agujeros, es alcanzada mediante la incorporación en el silicio de átomos con 3 electrones de valencia, generalmente se utiliza boro. En el dopaje de tipo n, la creación de electrones adicionales es alcanzada incorporando un átomo con 5 electrones de valencia, generalmente fósforo.

¿Cómo funcionan las celdas solares?

Las celdas solares están formadas por dos tipos de material, generalmente silicio tipo p y silicio tipo n. La luz de ciertas longitudes de onda puede ionizar los átomos en el silicio y el campo interno producido por la unión que separa algunas de las cargas positivas (”agujeros”) de las cargas negativas (electrones) dentro del dispositivo fotovoltaico.

Los agujeros se mueven hacia la capa positiva o capa de tipo p y los electrones hacia la negativa o capa tipo n. Aunque estas cargas opuestas se atraen mutuamente, la mayoría de ellas solamente se pueden recombinar pasando a través de un circuito externo fuera del material debido a la barrera de energía potencial interno.

Efecto fotoeléctrico

El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material cuando se lo ilumina con radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general). A veces se incluye en el término efecto fotoeléctrico dos otros tipos de interacción entre la luz y la materia: Fotoconductividad. Es el aumento de la conductividad eléctrica de la materia o en diodos provocada por la luz. Descubierta por Willoughby Smith en el selenio hacia la mitad del siglo 19. Efecto fotovoltaico. Transformación parcial de la energía luminosa en energía eléctrica. La primera célula solar fue fabricada por Charles Fritts en 1884. Estaba formada por selenio recubierto de una fina capa de oro. El efecto fotoeléctrico fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887. La explicación teórica solo fue hecha por Albert Einstein en 1905 quien basó su formulación de la fotoelectricidad en una extensión del trabajo sobre los quantos de Max Planck. Más tarde Robert Andrews Millikan pasó diez años a hacer experiencias para demostrar que la teoría de Einstein no era correcta… y demostró que sí lo era. Eso permitió que Einstein y él compartiesen el premio Nobel en 1923.

Tiene como función primordial convertir la energía captada por el sol en electricidad a un nivel atómico.

Objetivo

Construir un carro de juguete, con panel solar y un motor para que así el coche pueda avanzar.

Justificación

Hoy nos afecta a todos los habitantes del planeta tierra, la contaminación de las baterías. Por eso elegimos utilizar celdas solares en lugar de baterías.

El automóvil solar, es capaz de recorrer enormes distancias y viajar a una velocidad promedio de 70KM/H, con una potencia menor a 1 kW, potencia equiparable a aquélla que se podría encontrar en cualquier aparato electrodoméstico. La idea de realizar grandes cantidades de trabajo utilizando muy poca potencia, es exactamente lo que es la eficiencia. Esto se logra ya que el auto solar utiliza materiales muy ligeros y resistentes.

Hipótesis

Si logramos construir un carro con panel solar y un motor entonces lograremos que pueda avanzar.

Método (materiales y procedimiento)

Carro solar:

Materiales:

  1. Un par de palos de madera de 9cm o 11cm.
  2. Un panel solar de 5 o 6 volts
  3. 4 ruedas de juguete o 4 tapas de jugo
  4. Silicón frio
  5. Lector de CD
  6. Base de juguete para adaptar el panel y el motor

Procedimiento:

  • Extraer un motor del lector de CD, sacar la correa de transmisión y 2 engranes para hacer el sistema de transmisión.
  • Soldar los cables, luego soldar el motor al panel solar.
  • Fijar las ruedas o las tapas de jugo a la base del carro de juguete.
  • Fijar la polea y la correa de transcripción para lograr que pueda avanzar el carro.
  • Fijar el panel solar con el motor.
  • Conectar el motor con el sistema de transmisión para que con la energía del sol avance el auto solar.

 

Galería Método

Resultados

Al concluir nuestra fase experimental obtuvimos un carro solar de tamaño mediano que puede avanzar gracias a un motor y a la energía que gasta solo del  panel solar.

Galería Resultados

Discusión

Atreves de la elaboración de nuestro proyecto obtuvimos un carro con materiales caseros, que no contamina y gasta solo la energía del sol

Conclusiones

Concluimos que el carro solar es una pequeña escala de los beneficios que podrían tener un automóvil solar en la vida real  debido a sus materiales más ligeros y resistentes que pueden alcanzar una velocidad de 70 km / H y un consumo de energía de 1 KW.

Bibliografía

http://es.wikipedia.org/wiki/Vehículo_solar

http://www.dforcesolar.com/energia-solar/historia-de-los-autos-solares/

http://cifes.gob.cl/tecnologias/solar/fotovoltaica-pv/silicio-amorfo-a-si/



Carro solar

Summary

The solar car is capable of traveling vast distances and travel at a speed of 70km / h with an equivalent to that which could be found in any household appliance power. Solar cells are devices  that convert energy into electricity either directly by the previous convention solar or electric electricity or chemical energy. The most common form of solar panels is based on the photovoltaic effect in which light incident on a semiconductor device produces a difference of potential or photo voltage between the layers. This voltage is able to conduct current through an external circuit so produce useful work. Poly crystalline ironed are made by a process in which it is poured into a mold and allowed to settle, then it is sliced ​​into slabs, the amorfo sackcloth, one is created by depositing sackcloth for abducting glass reactive gas such as silano For us, the solar car is a scale of the benefits that might have to create this solar cart to a real scale and therefore not contaminate not use gasoline and expel gases that harm our body.

Research Question

How can we build a toy car with a solar panel and a motor?

Problem approach

For our planet, one of the problems that are contaminated gases expelled the car is the CO2 that affect health also affects nature.
A car that uses the solar panel, in addition to not expel dangerous chemicals or gasoline used in our panet is a resource that is used more and is indispensable for the car.
The solar car also does not cause air pollution, it does not cause other contaminant that is noise.

Background

Objective

Build a toy car with a solar panel and a motor so that the car can move forward.

Justification

Today affects everyone on the planet earth, pollution from batteries. That’s why we chose to use solar cells instead of batteries.
The solar car is capable of traveling vast distances and travel at an average speed of 70km / H, with less than 1 kW, power comparable to that which could be found in any household appliances. The idea of holding large amounts of work using very little power, is exactly what is efficiency. This is achieved because the solar car uses very light and resistant materials.

Hypothesis

If we build a car with solar panel and a motor so that it can achieve progress.

Method (materials and procedure)

Solar car:

Materials:

  1. A pair of wooden sticks 9cm or 11cm.
  2. A solar panel 5 or 6 volts
  3. 4 wheel toy or 4 tapas juice
  4. cold silicone
  5. CD Player
  6. Base toy to adapt the panel and the motor

Procedure:

  • Extracting a CD engine, remove the drive belt and two gears to the transmission system.
  • Solder the wires, then solder the motor to the solar panel.
  • Fix the wheels or juice caps to the base of toy car.
  • Fix the pulley and belt transcription to achieve it can move the car.
  • Fix the solar panel with the engine.
  • Connect the engine with the transmission system to the sun’s energy with solar auto advance.

Results

At the conclusion of our experimental phase we obtained a solar car of medium size that can move by a motor and energy you spend only the solar panel.

Discussion

Conclusions

We conclude that the solar car is a small scale benefits could to have a solar car in real life of an ITS DUE lighter and stronger materials that can reach a velocity of 70 km / H and the UN Energy consumption of 1 KW .

Bibliography

http://es.wikipedia.org/wiki/Vehículo_solar

http://www.dforcesolar.com/energia-solar/historia-de-los-autos-solares/

http://cifes.gob.cl/tecnologias/solar/fotovoltaica-pv/silicio-amorfo-a-si/