Entrada 04: Sistema Fotovoltaico Orientable y Generación Energética (BermejaHab)

En esta cuarta entrega del proyecto BermejaHab, abordamos el suministro energético del complejo modelando la matriz de paneles solares fotovoltaicos sobre el rehundido circular reservado en la placa base.

En la Luna, la ausencia de atmósfera permite recibir una radiación solar directa e intensa (aproximadamente 1361 W/m²). Sin embargo, debido a la rotación lunar, es imprescindible contar con un sistema orientable capaz de seguir la trayectoria del Sol para maximizar la captación de energía.

1. Justificación Técnica y Diseño Modular (Escala 1:400)

Para lograr una pieza funcional y optimizada para la impresión 3D en la Creality K1, dividimos el sistema en dos piezas independientes que se imprimen sin necesidad de soportes:

• Pieza 1 (Mástil y Peana): Consta de un disco base de Ø16,0 mm × 0,4 mm de alto que encaja en la placa base, un mástil cilíndrico de Ø4,0 mm × 10,0 mm de altura y un pivote superior de Ø3,0 mm × 3,0 mm. • Pieza 2 (Panel Fotovoltaico): Una placa de 20,0 mm (ancho) × 12,0 mm (profundidad) × 1,2 mm (grosor), con un conector cilíndrico en el reverso de Ø5,0 mm perforado a Ø3,4 mm. La altura total de la pieza es de 4,10 mm. • Tolerancia Mecánica: El orificio de Ø3,4 mm sobre el pivote de Ø3,0 mm deja una holgura de 0,4 mm, permitiendo que el panel gire 360° manualmente.

2. Paso a Paso del Modelado en Tinkercad

1. Base de Asentamiento y Mástil: Creamos un cilindro naranja de Ø16,0 × 0,4 mm y centramos sobre él un soporte vertical púrpura de Ø4,0 × 10,0 mm. En la coronación, añadimos el pivote de Ø3,0 × 3,0 mm.
2. Placa del Panel Solar: Modelamos una caja roja de 20,0 × 12,0 × 1,2 mm. En la realidad equivale a una superficie captadora de 8,0 × 4,8 metros (38,4 m²).
3. Conector del Reverso: En el centro del panel, añadimos un cilindro de Ø5,0 mm con un vaciado hueco de Ø3,4 mm, alcanzando los 4,10 mm de altura total en la pieza.
4. Ensamblaje y Orientación: La unión entre ambas piezas permite ajustar el ángulo del panel según el ciclo solar lunar.

3. Aplicación Didáctica: Cálculo de la Potencia Eléctrica Pico

El modelado a escala nos sirve como punto de partida para que los alumnos calculen la energía generada por el módulo fotovoltaico:

• Superficie Real del Panel: 8,0 m × 4,8 m = 38,4 m² • Irradiación Solar en la Superficie Lunar: ~1361 W/m² • Eficiencia (Celdas fotovoltaicas de arseniuro de galio GaAs): ~30%

Cálculo de Potencia Pico: Potencia = 38,4 m² × 1361 W/m² × 0,30 ≈ 15,68 kW (15.678 W)

Con una producción pico de 15,68 kW, la base BermejaHab cuenta con energía suficiente para alimentar los sistemas de soporte vital, la iluminación LED del invernadero y la recarga de baterías/células de combustible para superar la noche lunar.

4. Estado Final del Complejo BermejaHab

Con la incorporación del panel solar, el diseño arquitectónico de BermejaHab queda completamente finalizado en Tinkercad. Todos los elementos (iglús, túneles, esclusa y matriz energética) encajan con precisión de 0,4 mm sobre la placa base de 160 × 90 mm, listos para su laminado y posterior impresión 3D.