EducaMadrid, Revista digital

TALLER DE ENERGÍAS RENOVABLES Y ALTERNATIVAS

	Características:
	CEIP Antonio de Nebrija C/ San Ignacio de Loyola,  Alcalá de Henares 28806 MADRID Telf:: 918882368 http://www.educa.madrid.org/cp.antoniodenebrija.alcala Autor: Jesús Marcial Grande Gutiérrez

Contexto en el que se ha desarrollado la experiencia

En el tejado del colegio, sobre la clase de música exactamente, hay instaladas 12 placas fotovoltaicas de medio metro cuadrado cada una aproximadamente. Estos 6 metros cuadrados de placas pueden producir 85 W cada una (algo más de un kW entre todas). El modelo de placas es el BP-585 y está fabricado por la empresa que lo instaló: BP Solar. Esta idea surgió del ayuntamiento dentro del programa "Colegios por las energías limpias" y se finalizó su instalación en 28 centros educativos de Alcalá de Henares en junio de 2003, su coste fue de 649.000 €. (más información)
El proyecto incluía una idea muy original: la posibilidad de almacenar todos los datos de producción en intervalos de 15' y enviarlos por Internet para trabajarlos y visualizarlos desde cualquier lugar con conexión. Con este fin, se dotaba al centro de un ordenador conectado a la línea de Internet del colegio (en ese momento teníamos una contratada) y en conexión con un portal que permitía la edición y visualización de todos los datos.

Pasaron los años. Los profesores cambiaron. El equipo municipal también. Hoy día (4 años después) casi nadie sabe ya cómo funciona este material. Un último intento para recuperar este recurso didáctico se lanzó desde el centro de profesores. Unos 20 profesores nos reunimos en un colegio de Alcalá y nos explican el funcionamiento del proyecto. Además, nos proporcionan algún material. En representación de nuestro colegio, asistió el profesor Jesús Marcial (es el logopeda, pero en su clase están los paneles, y tiene "nostalgia" de su época de profesor de Ciencias Naturales) que se comprometió a estudiar el sistema y a realizar una actividad. A lo largo del curso, prepara materiales y pone en marcha los recursos informáticos necesarios para recoger datos de nuevo (ya no hay conexión a Internet, el ordenador ya estaba reciclado en otros usos, se habían perdido cables en las reformas, etc.). Busca una fecha significativa (elige el día del Medio Ambiente, 5 de junio) y complementa el taller con otro material relativo a energías alternativas.

Desarrollo de la experiencia

1. FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE PLACAS SOLARES DEL COLEGIO

Ante la imposibilidad de subir al tejado con los alumnos para ver las placas "in situ", se toman fotografías. También se monta la maqueta del colegio (construida por los chicos de apoyo el año pasado) para instalar en ella unas pequeñas placas solares (de una calculadora) que conectamos a un miniamperímetro colocado en el aula correspondiente a logopedia (donde están los aparatos de medida). Funciona de maravilla. La pequeña corriente generada por la luz es detectada perfectamente por nuestro sensible aparato de medida. Los chicos pasan su mano sobre la placa semejando nubes y la corriente varía.

La explicación más técnica de la instalación se hace mediante esquemas y fotografías en un tablero. La corriente generada en las placas en serie (corriente continua) es conducida por un cable hasta la clase de logopedia donde un inversor la transforma en corriente alterna (apta para usar en el edificio). Si sobrara energía (que no llega a ser así), podría venderse a una empresa de la red eléctrica por unos precios muy ventajosos pues está subvencionada. Nuestra producción se queda en el colegio y, aunque no lo notemos, supone un ahorro importante en el "recibo de la luz". Otro aparato conectado al inversor es el "Data control" (un pequeño ordenador que almacena datos). Este último toma medidas cada 15' y las almacena. Además, puede visualizar en un display la carga de cada momento. Desde aquí pueden enviarse a Internet o a un ordenador. Su capacidad de almacenamiento de datos es de un año aproximadamente, por lo que habría que volcar los datos en ese periodo para dejar sitio a los nuevos. Un pequeño programa se encarga de gestionarlos y después se trabaja con ellos mediante una base de datos (en Excel) donde se pueden agrupar en días, semanas, meses, años, horas, etc. A continuación, y como ejemplo, aparecen unas gráficas con los datos acumulados en algunos días.

El estudio de estas gráficas es muy interesante:

1. En la primera (mes de febrero de 2007), se aprecia la gran diferencia en la carga en días sucesivos. Ello es debido a que febrero es un mes bastante nublado. Los datos de la gráfica coinciden perfectamente con las anotaciones manuales que hicieron los chicos de apoyo (los días de sol dibujábamos un solecito, los de nubes una nubecilla, los de lluvia nubes descargando...). Con los datos de la gráfica entendemos la diferencia de carga perfectamente.
2. En la segunda (un día de agosto), se observa claramente alguna nubecilla hacia las 10:30, pero luego un tiempo despejado a lo largo de todo el día con una carga en los paneles óptima (es un mes de verano).
3. En la tercera (valores del día 22 de marzo), podemos comprobar lo de "marzo ventoso y abril lluvioso"... Se adivina que ese día un mar de nubes y claros pasó sobre el colegio produciendo unos valores de carga muy irregulares.

2. FUNCIONAMIENTO DEL PANEL TÉRMICO

 También en el  tejado, al lado de las placas fotovoltaicas, está "La bañera" (así llama cariñosamente nuestra conserje al panel térmico solar pues su forma es parecida). Desde la entrada, podemos verlo parcialmente asomar en el tejado. Semeja una caja gris acristalada. Este panel puede suministrar agua caliente suficiente para un par de duchas cada hora. Ningún alumno sabía que en el servicio de las chicas (pasillo de 4º) hay un grifo con agua  calentada por este panel. De hecho no se usa nunca. Es posible que el personal de la limpieza lo usara alguna vez, pero para ello debe disponer de una llave de apertura (el grifo está "condenado"). Visitamos con los alumnos este lugar y, con ayuda de un alicate, abrimos el grifo. Fue muy grato comprobar que el agua salía calentita un buen rato... Otros efectos interesantes: el contraste entre las tuberías que conducían el agua fría y la caliente (forradas con aislante gris, como les habíamos explicado), la necesidad de vaciar ese circuito en invierno por las heladas, etc.

 Para explicar el funcionamiento de este aparato, construimos un panel casero. Es muy sencillo. Básicamente consiste en un tubo de plástico negro (de los usados para riego) arrollado sobre el panel y expuesto a la luz del sol. El nuestro (cuando logramos solucionar las "goteras") llegó a funcionar perfectamente y un pequeño hilillo de agua calentita salió un ratito después de estar una hora al sol.

3. ACTIVIDAD CON LAS MINIPLACAS SOLARES DIDÁCTICAS

8 Minipaneles en serie haciendo funcionar un motor

Disponíamos de 4 kits de placas solares didácticas (desde aquí damos las gracias al colegio Pablo Neruda, por dejarnos uno de los suyos). Cornelius y su hermano Juan se convirtieron en "técnicos instaladores" de placas solares en los días previos, pues montaron y desmontaron los 4 kits para comprobar su funcionamiento. Había que colocarlas en serie y era un poco lioso. Al final lo consiguieron. 

Sin embargo, cuando vinieron los alumnos de las diferentes clases, no dio tiempo a realizar esta actividad con todo el grupo. Uno de los sextos asistió a la demostración de Cornelius montando una de ellas. El motor alimentado por la corriente de la placa estuvo funcionando todo el día siguiente sin problemas.

4. APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA CINÉTICA DEL VIENTO: (CHIMENEA SOLAR)

Chimenea solar, en estado de reposo (no había ya sol).

Construimos esta chimenea solar para explicar la formación del viento y el posible aprovechamiento energético del mismo.

 El proceso de la experiencia es el siguiente: utilizamos un plato para macetas grande colocado en posición invertida, se hace un agujero (a modo de chimenea) y  pegamos una botella en cuyo interior se ha colocado una hélice que gira por efecto del aire caliente que asciende por la misma. Para ello el plato debe ser negro, tener unos huecos de aireación y estar expuesto al sol un buen rato. El dispositivo con la hélice intenta imitar el funcionamiento de una turbina que movería un generador, por ejemplo. Nuestro problema  fue que, cuando comenzó el taller, ya no había casi sol en la clase por lo que la chimenea "no se activaba". Pero tenemos testigos de su correcto funcionamiento por las tardes, cuando el sol da en el otro lado del edificio.

5. EL HUERTO SOLAR

Huerto solar de 23 heliostatos empleado para calentar un horno.

Esta maqueta es, en sí misma, todo un huerto solar. Dispone de todo lo necesario: 23 heliostatos (espejos orientables para reflejar la luz del sol hacia el mismo punto), un horno solar con una caldera generadora de vapor (una lata de tomate frito previamente vaciada y con dos tubillos soldados a modo de toberas laterales), que giraría por sí misma por efecto del vapor producido cuando el agua llega a hervir (el agua lo introducimos con una jeringa por un agujerito que después tapamos con un palillo). La falta de sol y una cierta premura de tiempo nos impidió comprobar nuestro huerto solar, pero estamos seguros de que hubiera funcionado.

6. UN CONCENTRADOR SOLAR: EL DESPERTADOR SOLAR

En una zona turística de la región de Sintra (Portugal), en el castillo "Da Pena", está instalado este curioso despertador que funciona con energía solar de una forma muy curiosa. El reloj de sol que se ve en la base, permite girar la placa con los instrumentos que hay en ella buscando la hora precisa en que desees hacer sonar la "alarma". La alarma se accionará mediante la concentración de los rayos solares por medio de una lupa que los hará converger sobre la culata del cañón disparándolo. Esto nos dio una idea para aplicarla a nuestro taller.

La lupa concentra los rayos sobre la repisa.

Ese punto forma una trayectoria casi idéntica cada día.
Podemos dibujarla (hacer un recorrido horario del punto de luz, -un reloj de sol al fin y al cabo-)

Quisimos hacer en la clase (con una lente de grandes proporciones) un dispositivo semejante. Apoyaríamos la lente y estudiaríamos el recorrido del puntito de luz concentrada a lo largo de la repisa. Anotando la hora en la que pasaba el punto de luz por toda la trayectoria, colocaríamos un petardo con la mecha en la "hora exacta" en que acabara la clase. Es una manera muy efectiva de que el profesor Jesús acabe a la hora (pues muchas veces, en verdad, se retrasa). Resulta que nuestra clase se quedaba sin sol directo hacia las 10. No pudimos realizar este experimento así proyectado.
Lo compensamos experimentando cada uno en el patio con el concentrador de rayos solares (la lupa) y logrando encender la mecha de un pequeño (e inofensivo) petardillo. Todos los que tuvieron tiempo de realizar esta experiencia quedaron muy satisfechos, aunque hay de decir que algunos tenían "algo de miedo" y la mano les temblaba tanto que no acertaban a dirigir los rayos correctamente.
 
7. EFICIENCIA ENERGÉTICA

Series de bombillas de bajo consumo e incandescencia. Comparativa.

El sistema de clasificación de eficiencia energética (A-B-C-D-E-F) de los aparatos eléctricos quedó muy bien explicado mediante esta serie de bombillas (5 de bajo consumo tipo A -12 w- y una de incandescencia tipo D -60w-). Todos pudimos ver que las 5 bombillas de bajo consumo apenas se calentaban, lucía (cada una de ellas) tanto como la de incandescencia y consumían: ¡5 veces menos! Ahora todos los alumnos saben que cuando vayan a comprar electrodomésticos han de fijarse en el tipo de eficiencia energética, pues al final "lo barato sale caro".
 
 8. LA ENERGÍA SE TRANSFORMA

Aprovechando una linterna-dinamo (sin pilas), eliminamos su dispositivo luminoso (bombillas de diodos) y usamos la corriente que se generaba al accionar una palanca para mover, a su vez, otro motorcillo que hacía subir un muñequito colgado de una cuerda. En los cursos que nos dio tiempo, organizamos un buen campeonato para ver quién generaba más electricidad mediante la "fuerza humana". David ¡evidentemente! salió ganador.
 
9. EL PODER DE LOS LIMONES: ENERGÍA QUÍMICA

Varias placas de zinc y cobre, preparadas
para montar una batería de limones.

Es muy sencillo fabricar una pila de limón. Bastan dos chapas de metales diferentes (en nuestro caso cobre y zinc, que dan muy buen resultado) incrustadas en un limón. Con nuestras chapas generábamos aproximadamente 0.8 voltios por limón. Suficiente para hacer funcionar un reloj digital. No nos dio tiempo a realizar una batería (asociación de pilas) con varios limones. Podríamos haber sumado hasta 4 - 5 v. y hacer funcionar todo tipo de aparatillos que teníamos preparados: tarjetas de felicitación que hacen música, bombillas, pequeños juguetes, motores...
Cuando tuvimos un poco de tranquilidad, hicimos funcionar varias cosas: el reloj, la guitarrilla eléctrica, algunas luces de diodos, la tarjeta de felicitación...
 
 10. UN MOTOR REVERSIBLE: DINAMOS

El profesor a punto de poner en marcha el F1
de motores reversibles.

El coche de F1 que pensamos vender a Fernando Alonso, es un curioso artilugio que funciona de modo reversible. Si le aplicamos energía de una pila, se mueve y derrapa por las mesas como tuvimos la oportunidad de ver algunos. Pero si le quitamos la pila y conectamos en su lugar una bombilla, podremos ver que, al girar nosotros las ruedas, el motor se convierte en una dinamo y es capaz de encenderla. Ningún curso pudo llegar a comprobarlo. Habrá que fiarse del profesor que dice que se consigue... Pero lo siguiente sí pudimos verlo.
 
 11. UNA DINAMO DE BICICLETA, SIN BICICLETA

Dinamo de la bicicleta vieja del profesior,
que aún funciona perfectamente.

Hoy en día, las bicicletas ya no llevan dinamo. Se prefiere una luz a pilas. En nuestros tiempos todas las bicicletas disponían de una y todos entendemos cómo funciona eso de las dinamos perfectamente gracias a nuestras antiguas bicicletas.
En el taller, acoplamos una dinamo a una bombilla y pudimos comprobar que, al girarla, se encendía. Como se vio, las linternas sin pilas, no son un invento de ahora.

Conclusiones
 
Y MUCHAS COSAS MÁS... (QUE NO DIO TIEMPO DE EXPERIMENTAR)
Se nos quedaron muchas cosas en las revueltas cajas del taller:

1. Un minigenerador de molinillo (un sencillo molinillo de papel lograría hacer mover un micromotor que generaría algo de energía medible con un sensible led o un miniamperímetro).
2. Una placa solar de óxido de cobre (el óxido de cobre es uno de los primeros materiales conocidos con efecto fotoeléctrico). Ya teníamos la placa "casi oxidada" y pendiente de experimentar.
3. Una linterna solar. Se ha demostrado el éxito de este tipo de linternas en el interior de zonas selváticas de África donde no hay energía solar). Pensábamos comentar algún artículo periodístico sobre este tema y mostrar una linterna que conseguimos en "los chinos".
4. Una "bomba de harina" (para entender la energía acumulada en el hidrato de carbono de los cereales...) ¿No están de moda los biocombustibles?
   Y muchos más que nos rondaban por la cabeza...

Y, POR FIN, PRESENTAMOS LA "SUPERMÁQUINA": LA MÁQUINA ENERGÉTICA MÁS EFICAZ QUE EXISTE
Oculto bajo una caja de cartón teníamos en la clase el "invento" más fabuloso que existe para generar energía en el planeta. Sus características técnicas son: 

 - Funciona sin pilas, a base de energía solar.
- Consume agua y desechos.
- Ella misma se fabrica y se repara sola.
- No necesita mantenimiento.
- ¡Y, además, es hermosa!
¿Sabes cuál es?
 
Cuida nuestro planeta. Respeta las plantas. Ellas son nuestro futuro.