Diplomado en Energia Solar FotovoltaicaUniversidad del Valle

EcoSistemas Soltec

Introduccion a la

Energia SolarJUAN SEBAST IAN GONZALEZ

Juan Sebastian

Gonzalez Perea

• Master en Sistemas de Energia - Universidad de Melbourne, Australia (2019)

• Ingeniero Mecanico - Universidad Tecnologica de Pereira, Colombia (2015)

• Investigador Universidad Tecnologica de Pereira - Genergetica (2014 - actualidad)

Intereses:

• Acceso a energia

• Recursos energeticos distribuidos

• Innovacion

Contacto:Correo: juansebasgonzalez21@gmail.com Whatsapp: +61 452 401 052

• International Energy Agency - IEA Energy Outlook

a final de cada año

• BP Energy Outlook a principio de cada año

• IRENA – International renewable energy agency

• Greentech Media - Noticias, ultimas tecnologias

• World Energy Council - Colombia

• Upme - Planeaciony desarrollo

• Creg - Regulaciones

Algunas fuentes

BREV E I N TRODUC C I ON A LAS

ENERGIAS RENOVABLES

FUN DAM EN TOS E H I STORI A DE LA

ENERGIA SOLAR

ASPECTOS BASICOS DE LA

ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

I N TRODUC C I ON A LA I N DUSTRI A

SOLAR FOTOVOLTAICA

ALGUNOS PROYECTOS

Objetivos

Que son las energiasrenovables?

• Combusitbles fosiles? Petroleo? Carbon?

• Biomasa? Madera?

• Energia nuclear?

• Energia hidraulica?• Solar? Eolica?

Renovables?

Renovables?

Renovables?

Fuente: El Tiempo

Discusion:

Cuales son los pro y contras de las diferentes tecnologias?

Es posible generar toda la energia de un pais a partir de fuentes renovables?

Generacion en South Australia

Curva del pato

En que tipo de energia

renovable nos

enfocaremos?

Terminología

Capacidad, potencia: GW, MW, kW, W

Energía, generación: GJ, MWh, kWh

1 MWh = 3.6 GJ

Factor de capacidad:% de tiempo que realmente genera una

planta dado un periodo especifico

“Una planta de 10kW con un factor de capacidad de 50% va a generar

43,800 kWh en un año”

10 kW × 50% ×8760h

año

= 43,800 kWh

Ba r c o s c o n v e l e r o s e g i p c i o s –

3 0 0 0 AC

Pr i m e r o s m o l i n o s p e r sa s – 20 0

AC

H i d r o e n e r g i a p a r a m o l e r t r i g o

e n l a A n t i g u a G r e c i a

Energias

renovables:

Un poco de

historia

Energias a lo largo de la historia

Cambio de

fuente de

energia de

acuerdo a las

necesidades

Demanda de

electricidadcreciente

Incremento en

economias en

desarrollo

Estable en

economias mas

avanzadas

Eficiencia

energetica !

Factores que han influenciado el crecimiento de la energías renovables

Cambio cl imático

Photo by Patrick Hendry on Unsplash

https:/ / e a rthobservatory.nasa.gov/wor ld - of-

change/DecadalTemp

Presión social y política ( y económica)

• Protocolo de Kioto

• Acuerdo de Paris• Objetivos de Desarrollo Sostenible – Naciones

Unidas

Photo by Nico Roicke on Unsplash

Crecimiento de las energiasrenovables

Mayor crecimiento(mas sobre esto despues)

En ColombiaMatriz energética predominantemente hídrica

UPME 2018

En el caso de Colombia, es bueno tener tanta energia hidraulica?

Que problemas conlleva?

En el mundo

Discusion:

Se puede considerer a Colombia como un lider en energias renovables?

Fundamentos de energía solar

Photo by pixpoetry on Unsplash

Caracteristicas de la radiacion

Radiación en la atmosfera 1360 Wm-2 (constante solar)

En realidad:• La distancia al sol varia durante el año (3.3%)• La radiación emitida por el sol también varia (1.5%)

Radiación atmosférica = 1360 × 1 + 0.033 × cosdia

360 ×365

Pero la radiación que llega a la superficie es menor

Masa de aire: moleculas de agua, nitrogeno, oxigeno, particulas, polvo

• Reflexion• Absorcion• Dispersion

Radiación difusa y directa

Concepto muy importante en generacion de electrcidad

Como se mide la radiacion solar?

Piranometro

Solar Power World

SensoVant

Discusion:

Creen que vale la pena invertir en estosequipos de medicion? En que caso seriaviable utilizarlos?

Photo by Andrey Grinkevich on Unsplash

Recursos solares

En Colombia

IDEAM

En Colombia

http://atlas.ideam.gov.co/visorAtlasRadiacion.html

https://solargis.com/maps-and-gis-data/overview

Potencial fotovoltaico de generacion:

Por cada kWp instalado cuantos kWh podria generarse durante un año.

(Tiene en cuenta otros factores como temperatura)

Discusion:

Teniendo en cuenta que en Colombia hay mas recursos solares que en muchos paises, por que seguimos invirtiendo en otras tecnologias?

Durante el año, el ángulo de incidencia de la radiación sobre la superficie terrestre cambia.

Por donde sale, se oculta el sol y sutrayectoria varia dependiendo de laépoca del año

Colombia y los países tropicales tienen un ángulo mas constante

Una característica importante de la radiación

Normalmente se utilizan cartas de posición del sol de acuerdo al lugar

Carta Solar

Orientación de los sistemas solares

Ángulo Cenit: ángulo formado por una línea vertical y la dirección del sol (0 a 90)

Ángulo Acimut: ángulo sobre el plano entre el norte y la dirección del sol

Ángulo de incidencia: ángulo con que llega la radiación solar con respecto a una línea perpendicular al colector (se busca que sea cero)

Ángulo de incidencia: ángulo de inclinación del colector

Historia de la energía solar

Photo by Jordan Wozniak on Unsplash

Primeros usos de la energia solar

Uso de lupas, espejos para encender fuego

Uso de las propiedades reflectivas de algunos materiales para focalizar la luz solar

Calentamiento de edificaciones mediante la ubicación estratégica

100 AC 500 – 1200s600 AC

Bases tecnologicas de la energia solar fotovoltaica

1839 1873 1883

Descubrimiento del efecto fotovoltaico: generacion electrica cuando los materiales se exponent a la luz

Descubrimiento de la fotoconductividad del Selenio y es nuevamente comprobada en 1876

Primer celda hecha de selenio es descrita

Desarrollos cientifico de la energia solarfotovoltaica1904 1905 y 1922 1954

Descubrimiento de otros materiales con propiedades fotosensibles (Cobre y oxido de cobre)

Albert Einstein publica su trabajo sobre el efecto fotoeléctrico y recibe el premio novel

Nacimiento de la tecnología fotovoltaica como la conocemos.Primer celda de silicio es desarrollada con una eficiencia del 4%

Efecto fotoeléctrico

https://www.youtube.com/watch?v=wj9FRoiRHYc

Energía del fotón debe ser mayor a la función de trabajo

Energía del fotón

E foton = ℎ f

E fo to n = + EeSectron

Descubierto por Heinrich Hertz en 1880, descrito por Einstein en 1902 (Premio Novel)

Energía cinética del electrón

EeSectron =1

2n v 2

Que pasa en los paneles fotovoltaicos?

https://www.youtube.com/watch?v=xKxrkht7CpY

Que se hace con esta electricidad generada?

Apricus

Mucho mas a fondo en las siguientes clases

Industria de la Energía Solar Fotovoltaica

Evolucion de la industria

IRENA 2019

Una de las industrias de mas rapido crecimiento

Crecimiento exponencial

En donde se ha dado el mayor crecimiento?

Crecimiento dado principalmente por:

Disminucion en precios

Avances tecnologicos

Cambio climatico Apoyos de gobiernos

La sociedad en general

Costos de energía solar pv

Precio de la energía solar comparado con tecnologías fósiles

El precio no es una excusa

Crecimiento esperado de la energía solar fotovoltaica

Proyectos relevantes en el mundo

Kamuthi Solar Power Station, India

• 648 MW de capacidad• 2.5 millones de panels

• Electricidad para 750,000 personas

• Costo $679m USD• 8 meses de

construccion

Longyangxia Dam Solar Park, China

• 850 MW de capacidad• Suficiente para 200,000 casas• Costo $921m USD

Kurnool Ultra Mega Solar Park, India

• 1,000 MW de capacidad• Mas de 4 millones de paneles solares• Costo $1,000m USD

Enel Villanueva PV Plant, Mexico

• 754 MW de capacidad• 2.3 millones de paneles solares• 1.3 millones de familias

Aplicaciones mas allá de los techos

Omega 1 - Francia

Proyecto Summit Solar Energy

Energía solar fotovoltaica integrada a edificaciones

Paneles flotantes

Sistemas solar fotovoltaico-térmico

Agro-fotovoltaicos

Energía solar en Colombia

La mayoria de proyectos son de pequena escala

D. Rodríguez-Urrego, L. Rodríguez-Urrego, 2018

Proyectos a gran escala

8 MW Santa Rosa de Lima, Bolivar9.8 MW Yumbo

Futuro de la energía solar en Colombia

Planes de expansión de energías renovables en Colombia

Subasta de energía renovable

Posibles mejoras legislativas

• Mejoramiento de la eficiencia energetica• Incremento de la capacidad• Incremento de las fuentes de energia removable

no convencionales

Gracias

* Algunos textos fueron transcritos de otro idioma, por lo cual pueden presentar errores ortográficos.