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Cómo funcionan los cargadores de baterías solares

Cómo funcionan los cargadores de baterías solares ¿Tienes un cargador de batería solar? ¿No? Tienes problemas.

UH oh. Ese atajo que tomaste por el bosque te ha llevado a un laberinto. Estás perdido, y de alguna manera terminaste fuera de la carretera principal sin un camino de regreso a la vista, y tu automóvil se está quedando sin gasolina. Para empeorar las cosas, no le has dicho a nadie a dónde vas y tu teléfono se está quedando sin batería. Los pitidos medidos que emite para alertarte de su inminente desaparición también parecen un recordatorio tuyo.

Por suerte para ti, hay un claro en el dosel del bosque. Ves un amplio prado lleno de luz solar que cae sobre la hierba alta más adelante. Estacionas tu auto y caminas hacia el prado. Una vez fuera de los árboles, miras hacia arriba y no hay una nube en el cielo. Sí, vas a estar bien. Después de hurgar un poco en la guantera, recupera su cargador de batería con energía solar . Conecta el cable USB del cargador a su teléfono celular, voltea el cargador para que su pequeño panel solar mire hacia el cielo, encuentra la señal de su teléfono celular, coloca toda la configuración en un tocón, relájese y espere. Este es probablemente un buen momento para relajarse y leer un libro, ya que sabe que la ayuda está en camino.

Antes de la primera década del siglo XXI, no habrías tenido suerte si te hubieras encontrado en un escenario como este. Últimamente, sin embargo, varias compañías han creado una avalancha de cargadores de batería que utilizan la energía del sol para alimentar todo, desde automóviles hasta dispositivos y baterías AA. Descubra la mecánica detrás de los cargadores de baterías solares en la página siguiente.

Mecánica de Cargadores de Baterías Solares

Cómo funcionan los cargadores de baterías solares Las células solares suelen estar hechas de silicio.

El sol ha estado enviando luz y calor a la Tierra durante varios miles de millones de años. Sin embargo, solo recientemente los humanos hemos descubierto cómo capturar y aprovechar parte de esta energía como electricidad. El primer método fue la célula fotovoltaica creado por investigadores de Bell Laboratories en 1954 [fuente:DOE]. Desde entonces, las células solares han evolucionado desde la transformación de la luz solar en electricidad utilizable para equipos espaciales enormes y costosos hasta dispositivos más prácticos como cargadores de baterías. Genial, pero ¿cómo se traduce esta energía solar en electricidad?

Así es como sucede:Se crea una corriente eléctrica por el movimiento de electrones libres, que llevan una carga negativa. Normalmente, los electrones se enredan en una órbita alrededor del núcleo de un átomo, que está formado por protones y neutrones. Estas partículas atómicas son los componentes básicos de la materia y se pueden encontrar en absolutamente todo. Algunas materias retienen sus electrones con más fuerza que otras, pero con suficiente energía, un electrón puede soltarse de su órbita.

Una partícula de energía que hace un buen trabajo al liberar los electrones de los átomos es el fotón. . Este es el paquete de energía subatómica que forma la base de la luz. Los fotones de la luz solar transportan suficiente energía para sacar electrones de su órbita en el elemento silicio, que es el material utilizado en la mayoría de las células solares. La capacidad del fotón para desenredar electrones se denomina efecto fotoeléctrico [fuente:ASU].

Se crea un desequilibrio entre las partículas con carga positiva y negativa dentro del silicio al agregar las impurezas de boro y fósforo. Este desequilibrio crea un campo eléctrico en el silicio. Cuando los fotones golpean el material y liberan a los electrones de sus órbitas, este campo eléctrico los empuja hacia el frente de la celda solar, lo que crea un lado cargado negativamente. Los protones que quedan en el otro lado de la superficie celular crean una carga positiva [fuente:GE]. Cuando estos dos lados se conectan mediante una carga externa, un circuito indirecto como los terminales de este cargador de batería solar, los electrones fluyen hacia la carga y crean electricidad. Dado que una sola celda solar solo produce uno o dos vatios de electricidad, varias celdas se combinan para formar módulos que funcionan juntos para producir suficiente energía para cargar una batería [fuente:DOE].

Las baterías químicas generan flujo de electrones a través de una reacción química. Las baterías de iones de litio, como las que se encuentran en los teléfonos celulares y los iPod, crean energía a través de un intercambio de iones de litio a carbono. En ambos tipos de baterías, la electricidad es creada por el flujo de electrodos negativos a positivos. Cuando se recarga una batería, el flujo de electrones se invierte y se repone el potencial eléctrico de la batería.

Los cargadores de baterías solares no cargan directamente la batería de iones de litio de su dispositivo. Por lo general, mantienen sus propias baterías recargables, ya sean químicas o de iones de litio, que se cargan a través de los módulos solares y redistribuyen su carga a su dispositivo. No se requiere una fuente eléctrica externa.

Exploremos los muchos beneficios de los cargadores de baterías solares en la página siguiente.

Beneficios de los cargadores de baterías solares

Cómo funcionan los cargadores de baterías solares Las centrales eléctricas de carbón como esta contribuyen enormemente a la contaminación del aire. La energía solar no.

Es bastante fácil determinar el beneficio más importante que brindan los cargadores de baterías solares:no requieren fuentes eléctricas externas para recargar sus baterías. Esto significa que los cargadores de baterías solares ofrecen libertad de movimiento. Puedes encontrar el sol prácticamente en cualquier lugar de la Tierra durante el día. Entonces, si te encuentras perdido en el bosque con un teléfono celular muerto, solo necesitas los rayos del sol para que vuelva a funcionar.

Esta falta de una fuente eléctrica típica también ofrece algunos beneficios más sutiles. Las celdas solares no generan emisiones, desechos o subproductos; los fotones que no se utilizan simplemente pasan a través del silicio o rebotan como lo harían con cualquier otro material. Recuerde, esta electricidad se produce por la transferencia de energía de un fotón a un electrón, lo que libera al electrón y le permite fluir. La electricidad no es en sí misma una forma de energía, sino un vector de energía. Producirlo a través del efecto fotoeléctrico es una forma benigna de generar una carga eléctrica.

Sin embargo, la electricidad que se produce en todo el mundo suele ser mucho menos benigna desde el punto de vista medioambiental. Por ejemplo, en 2008, casi la mitad de la electricidad generada en los Estados Unidos provino de la quema de carbón [fuente:EIA]. Si bien el carbón es una forma barata y fácil de generar electricidad, también es una fuente importante de contaminantes. La Agencia de Protección Ambiental (EPA) estima que las centrales eléctricas de carbón generan el 59 por ciento del dióxido de azufre en el aire dentro de los EE. UU., así como el 50 por ciento de las partículas contaminantes. Además, las centrales eléctricas de carbón también contribuyen en gran medida a la contaminación por mercurio [fuente:EPA].

La libertad de movimiento y el respeto por el medio ambiente son las dos principales razones para tener un cargador de batería solar. Sin embargo, también hay algunos inconvenientes en la carga solar. El principal de ellos es que durante aproximadamente la mitad de un día determinado (fuera de las regiones polares de la Tierra), el sol no se encuentra por ninguna parte. La ausencia de una lluvia de fotones desde el espacio hace que cualquier dispositivo de energía solar sea casi inútil durante la noche. El mal tiempo y la densa nubosidad también tienen un gran impacto en el funcionamiento de una célula solar. Incluso a plena luz del sol, la mayoría de las células solares actualmente en producción tienen solo un 10 % de eficiencia, lo que las hace más lentas que los cargadores que se conectan a un tomacorriente de pared [fuente:DOE].

Aún así, si te encuentras atrapado en el bosque, probablemente concluirás que un cargador de batería solar fue un gran invento.

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