Capitulo I

Problemática

Los espacios públicos en muchas ciudades carecen de opciones accesibles y sostenibles para cargar dispositivos electrónicos personales. Esta ausencia obliga a depender de fuentes de electricidad convencionales, generalmente generadas a partir de recursos no renovables. Esta dependencia contribuye al consumo innecesario de energía y aumenta la huella de carbono de las actividades diarias. Con la creciente demanda de uso de dispositivos electrónicos en parques, universidades, terminales de transporte y centros comerciales, la falta de soluciones de carga renovables representa un desafío tecnológico y ambiental.

La dependencia de fuentes de energía convencionales para la carga de dispositivos móviles no solo ejerce presión sobre la infraestructura energética, sino que también aumenta los problemas climáticos al promover el consumo de combustibles fósiles. Integrar estaciones solares en espacios públicos ofrece una alternativa sostenible, aprovechando la energía solar abundante y reduciendo el impacto ambiental de la electricidad. Además, la adopción de infraestructura solar puede fomentar cambios de comportamiento al concienciar sobre energías renovables y sostenibilidad.

Preguntas de investigación

Pregunta principal

¿Cómo pueden diseñarse y utilizarse estaciones solares para celulares en espacios públicos para ahorrar energía y promover la sostenibilidad?

Preguntas específicas

• ¿Qué factores técnicos, sociales y económicos influyen en la viabilidad de instalar estaciones solares en espacios públicos?
• ¿Qué materiales, tecnologías y pasos de diseño son más adecuados para construir una estación solar eficiente y duradera para teléfonos y pequeños dispositivos electrónicos?
• ¿Cómo impacta el uso de energía solar en la infraestructura pública en el medio ambiente y cómo se compara su rentabilidad frente a la electricidad convencional a lo largo del tiempo?

Objetivos

Objetivo principal

Diseñar e implementar estaciones solares para celulares en espacios públicos, promoviendo el uso de energías renovables, optimizando el consumo eléctrico y fomentando la sostenibilidad en espacios compartidos.

Objetivos específicos

• Analizar la viabilidad técnica y económica de instalar estaciones solares en espacios públicos.
• Diseñar un sistema de carga eficiente basado en energía solar adaptado a las necesidades de los usuarios.
• Implementar un prototipo funcional que permita cargar dispositivos móviles y pequeños electrodomésticos.

Justificación

En la sociedad actual, los dispositivos móviles son herramientas esenciales de comunicación, trabajo y ocio, aumentando la demanda de soluciones de carga accesibles en espacios públicos. La mayoría de las estaciones de carga siguen conectadas a la red eléctrica tradicional, generando un mayor consumo y emisiones de carbono. Por ello, ofrecer alternativas sostenibles no solo es conveniente sino necesario para el medio ambiente.

Las estaciones solares aprovechan energía renovable, reduciendo la dependencia de combustibles fósiles y el impacto ambiental. Integradas en parques, universidades, terminales y centros comerciales, ofrecen accesibilidad funcional y disminución de emisiones. Además, actúan como símbolos visibles de sostenibilidad, fomentando conciencia ambiental y cambios de comportamiento hacia prácticas eco-amigables.

Este proyecto se alinea con iniciativas globales de energías verdes y prácticas sostenibles en entornos urbanos, contribuyendo a mitigar el cambio climático mientras proporciona un servicio público valioso.

Capitulo II

Energía Solar

¿Qué es la energía solar?

La energía solar es una fuente renovable derivada directamente del sol. La luz solar proporciona calor y luz que pueden transformarse en electricidad para aplicaciones modernas como iluminación, electrodomésticos, computadoras, vehículos e incluso escuelas completas. Los paneles solares permiten convertir eficientemente la luz solar en electricidad limpia y renovable.

¿Cómo funciona?

Se genera energía solar mediante la conversión directa de la luz solar en electricidad usando paneles fotovoltaicos (PV) o espejos que concentran la radiación solar. Los PV absorben la luz y generan cargas eléctricas que fluyen como electricidad. La energía producida puede almacenarse en baterías o sistemas térmicos para uso posterior. Existen tres enfoques principales: fotovoltaicos, calefacción y refrigeración solar, y concentración solar.

Energía solar en dispositivos pequeños

Los paneles solares compactos se integran en dispositivos portátiles, cargando baterías internas o alimentando directamente el sistema. Se utilizan en cargadores, lámparas portátiles, dispositivos wearables y sensores. Limitaciones incluyen la portabilidad, baja conciencia pública sobre su uso y necesidad de diseño duradero y fácil de usar.

Integración en dispositivos electrónicos pequeños

Se coloca un panel solar compacto en el dispositivo o accesorio. Este convierte la luz solar en energía eléctrica que alimenta directamente el dispositivo o carga la batería interna. También se usan circuitos de gestión de energía para regular voltaje y carga.

Desafíos y limitaciones

Limitaciones prácticas incluyen área limitada de panel, variabilidad climática, orientación y movilidad del dispositivo, desconocimiento del usuario, costos de componentes eficientes, necesidad de protección contra impactos y humedad, y balance entre portabilidad y capacidad de energía.

Almacenamiento en baterías

Tipos de baterías en sistemas solares

• Litio-ion: Alta densidad energética, livianas, larga vida útil, alta eficiencia (~95%).
• Litio hierro fosfato: Seguridad, estabilidad térmica y larga duración, más resistentes a condiciones ambientales extremas.
• Plomo-ácido: Más económicas, reciclaje establecido, pero pesadas y menor eficiencia (~80–85%).
• NiCd y NiMH: Durables en temperaturas extremas, menos comunes, algunas preocupaciones ambientales.
• Baterías de flujo: Escalables y de larga vida, más usadas en instalaciones grandes que en dispositivos pequeños.

Eficiencia y duración de la batería

La eficiencia de la batería determina cuánta energía generada por el panel solar puede almacenarse y luego entregarse. Las pérdidas ocurren durante carga, almacenamiento y descarga. Las baterías eficientes maximizan el uso de energía solar y reducen tiempos de carga, lo cual es clave en dispositivos pequeños con paneles limitados.

La duración de la batería, medida en ciclos de carga y descarga, afecta la sostenibilidad del dispositivo. Baterías con larga vida reducen la frecuencia de reemplazo, costos operativos y residuos ambientales. La degradación ocurre por cambios químicos internos, temperatura, profundidad de descarga y velocidad de carga, afectando la capacidad y eficiencia con el tiempo.

Para sistemas solares portátiles, elegir baterías eficientes y duraderas garantiza funcionamiento confiable, menor mantenimiento y mejor sostenibilidad ambiental.

Capitulo III

Diseño de Investigación

Este estudio adopta un diseño descriptivo, adecuado para analizar percepciones, actitudes y la posible aceptación de Plug & Go, una estación de carga solar. No se manipulan variables; se observan y documentan condiciones existentes. El objetivo es describir cómo los consumidores perciben la utilidad, usabilidad y demanda potencial del producto.

Se recopilarán datos cuantitativos mediante encuestas y datos cualitativos mediante entrevistas semiestructuradas, lo que permite obtener resultados numéricos medibles y a la vez percepciones personales detalladas (Creswell, 2018). Esta combinación fortalece la validez de los resultados y ofrece una visión completa del comportamiento del consumidor.

Recolección de Datos

Se emplearán dos métodos complementarios:

• Encuestas: Se distribuirá un cuestionario estructurado a 100 usuarios potenciales (estudiantes, trabajadores de oficina y viajeros frecuentes). Las preguntas abordarán conocimiento sobre estaciones solares, utilidad percibida, disposición a usar y pagar, y sitios preferidos para instalación (parques, universidades, paradas de bus y centros comerciales).
• Entrevistas: Se realizarán 10 entrevistas semiestructuradas para explorar expectativas de los usuarios, preferencias de diseño y desafíos percibidos. Esto permite capturar perspectivas individuales detalladas que complementan los datos de la encuesta.

Análisis de Datos

El análisis combinará métodos cuantitativos y cualitativos:

• Cuantitativo: Las respuestas de la encuesta se analizarán mediante estadísticas descriptivas (porcentajes, promedios, distribuciones de frecuencia) para identificar patrones en conocimiento, utilidad percibida, disposición a pagar y lugares preferidos.
• Cualitativo: Las entrevistas se analizarán mediante análisis temático, identificando ideas recurrentes como sostenibilidad, conveniencia, costo y diseño.

Integrando ambos tipos de datos, el análisis no solo mide la aceptación general de Plug & Go, sino que también proporciona interpretaciones significativas que guiarán el diseño, implementación y posicionamiento en el mercado.

Capitulo IV

Preguntas y Resultados

1. ¿Está preocupado(a) por el impacto ambiental del uso convencional de energía?

   82% sí, 18% no.

2. ¿Suele quedarse sin batería del celular en espacios públicos?

   76% sí, 24% no.

3. ¿Conocía las estaciones de carga solar antes?

   28% sí, 72% no.

4. ¿Estaría dispuesto(a) a usar una estación de carga solar en espacios públicos?

   90% sí, 10% no.

5. ¿Dónde preferiría que se instalen las estaciones?

   Escuelas 35%, paradas de bus 30%, plazas públicas 25%, centros comerciales 10%.

6. ¿Cuál es un tiempo aceptable para una carga parcial?

   15–30 minutos 65%, hasta 1 hora 25%, más rápido 10%.

Prueba del Prototipo

El prototipo cargó dos celulares simultáneamente de 20% a 60% en aproximadamente 40 minutos, demostrando la viabilidad del sistema solar.

Análisis

Plug & Go satisface una necesidad práctica y promueve la conciencia ambiental. Su aceptación es alta, los usuarios valoran la accesibilidad y visibilidad, y se recomiendan medidas de seguridad como compartimentos bloqueables o supervisión. El proyecto es factible, deseable y respaldado por la comunidad, contribuyendo a la sostenibilidad urbana y alineándose con objetivos internacionales de energía limpia.

Capitulo V

Tipo de Negocio

Plug & Go es un proyecto sostenible que ofrece estaciones de carga solar para dispositivos móviles en espacios públicos como paradas de bus, estaciones de tren y plazas. Funciona como una sociedad de cuatro integrantes, con aportes, ganancias y responsabilidades compartidas. Busca cubrir necesidades de carga y fomentar el uso de energías renovables.

Análisis SWOT

• Fortalezas: solución ecológica, alta demanda, bajo mantenimiento.
• Debilidades: inversión inicial alta, dependencia del sol.
• Oportunidades: expansión con servicios adicionales, alianzas con municipios y empresas.
• Amenazas: robo o vandalismo, obsolescencia tecnológica, restricciones legales.

Investigación de Mercado

Las encuestas muestran alta aceptación de estaciones solares y conciencia ambiental. Se planea promover el proyecto en redes sociales y colaborar con entidades públicas para aumentar la adopción de energías limpias.

Costos y Finanzas

- Break-even: costo del prototipo Gs. 610.000, precio por unidad Gs. 1.200.000.
- Proyección de ventas: 2024 → 135 unidades; 2025 → 350 unidades; 2026 → 450 unidades.
- Flujo de caja positivo al final de 2025, aportes iniciales de Gs. 40,000,000 cubren gastos.
- No se requiere financiamiento externo.

Conclusion

The development of the Plug&Go project demonstrated that solar-powered charging stations are both feasible and highly valued by potential users. The survey results confirmed a strong demand for accessible charging options in public spaces, with 90% of respondents expressing willingness to use this service. At the same time, the prototype tests showed that the system can effectively provide partial charges within acceptable time frames, aligning with user expectations. From an environmental perspective, the project reinforces the importance of integrating renewable energy into daily life. By reducing reliance on fossil fuels, Plug&Go contributes to the fight against climate change while promoting awareness of sustainable practices. Socially, the stations function not only as practical solutions but also as visible symbols of sustainability, encouraging behavioral change and community responsibility. Financial analyses further confirmed the viability of the project, showing that despite the initial investment required, profitability can be achieved within a relatively short period. The business model, based on equal contributions from members and low operational costs after installation, ensures both fairness and long-term sustainability. In conclusion, Plug&Go represents more than a charging solution—it is a project that combines technology, sustainability, and social impact. Its potential for scalability, along with positive community acceptance, indicates that the initiative can grow beyond a school-based project to become a meaningful contribution to urban sustainability efforts at both local and international levels.