Marco SchmidtUniversity of Technology Berlin Institute of Architecture„Phasenwechsel“ working group

www.renewables-made-in-germany.com

Abastecimiento energético descentralizado con energías renovables

Potencial y Ejemplos en AlemanaLima, 28.10.2014

University Medical Center Frankfurt Hospital Agathar ied/ Bavaria

www.eneff-stadt.infowww.enob.info

Costos para enfriamiento

1 g H2O: 2450 J = 2450 Ws a 100 °C

1 m³ = 2720 MJ = 700 kWh a 45 °C

Consumo global de Energía en comparación a la Radiación solar anual

after Greenpeace / S. Krauter 2006

Energías renovables en la producción de Electricidad en Alemania: 25%

http://www.transparency.eex.com/en/

http://www.transparency.eex.com/en

Comparación de la Radiación Solar en Alemania y Peru

Sources: FAO, Deutscher Wetterdienst

PV: Sistemas conectados en RedSistemas conectados en Red

Sistemas de PV conectados en Red (Inyección en Red PV)

1. Generador, 2. Caja de conexiones, 3. Inversor 4. Contador de kWh para consumo e inyección de PV, 5. Conección a la red, 6. Cargas locales

Configuración 1: Conección de módulos PV en cadenao en paraleloen a travéz de un Inversor único

1. Generador PV, 2. Disyuntor, 3. Inversor, 4 . Red

Configuración 2: Concepto de red multi-cadena con v arios inversores

1. Generador PV, 2. Conector PV, 3. caja de conexió n al generador, 4. Inversor

Concepto de red multi-cadena con varios inversores y MPPT para adaptarse a matrices con diferentes orientaciones (p. ej. Área de l techo)

Cada módulo independiente: reducción de pérdidas por sombreado y fallos eléctricos, más fácil de instalar, menos planificación - costes ligeramente superiores

Configuración 3: Inversores de Módulo

1. Generador PV, 2. Inversor, 3. Red

• Aun cuando la tarifa de electricidad proveniente de la Red pública ha alcanzado niveles por debajo de la compra en Alemania (el mayor mercado de PV en la ultima década), los sistemas PV pequeños de autoconsumo se volvieron muy atractivos en 2012

Invertores de Módulo (Micro-invertores)

• Ahora cerca de 10 productos estan en el mercado: Enecsys, Enphase, Involar, APS, SMA (on hold), Solarbridge, I-Micro, Power-One (ABB) Aurora, AEconversion, changetec ELV, Yitong

1980

1990

100

[€/Wp]

„Curva de aprendizaje“ de PV(para PV basado en Oblea-Si cristalina)

2000

1990

1

10

1 1010-110-210-310-4 102 103

Potencia PV acumulativa máxima instalada [GW p]

20122010

Reducción de costos de PV por medio de la aplicación en masa(los costos de los módulos PV son similares en USA & A lemania)

Porcentaje de los costos de un Systema 5 kW p PV

conectado a la Red (Alemania 2010)

Módulos PV

Inversor

Material de instalación

Instalación

Planeamiento y documentación

Rel

ativ

e en

ergy

yie

ld (

%)

Efecto de invertir las proporciones sobre el rendimient o energético de la instalación PV (condiciones en Alemania)

Relation of inverter power to power of PV generator

Rel

ativ

e en

ergy

yie

ld (

%)

Visualización de la red: PV en el techo del Aeropuerto(Venecia 2012)

Sistemas fuera de la red

Primeras aplicaciones de PVEspacio, ciencia ficción, suministro energético romoto

Importante:Lejos de la red eléctrica

Mercado para Sistemas PV autónomos

Baleia, Brasil, Monitoring via Satellite

Sistema solar para el hogar (SHS),electrificación básica para cargas DC

El tamaño común para lugares soleados: Para un consumo diario de 400 Wh/des suficiente un panel PV de 125 Wp. Para una descarga máxima de 50% y 2 días de autonomía, la capacidad de la batería es de 135 Ah a 12 V.

Sistema solar para el hogar (SHS),electrificación b ásica, incluyendo un inversor para cargas AC

El tamaño común para lugares soleados: Para un consumo diario de 400 Wh/d es suficiente un panel PV de 140 Wp. Para una descarga máxima de 50% y 2 días de autonomía, la capacidad de la batería es de 150 Ah a 12 V.

Inversor para sistemas fuera de la red controlador de carga

5-6Autarke Photovoltaikanlagen

Sistema de seguimiento en posición horizontal con dos ejes

(para un porcentaje del 100% de irradiación difusa o para una posición de seguridad en caso de tormenta)

Irradiación en paneles horizontales y seguidores de sol

Irra

diac

ión

en W

/m²

Seguidor de sol

Fijo, horizontal

Irra

diac

ión

en W

/m²

Hora del día [h]

Sistema de seguimiento en posición horizontal con u n eje

Solar -Termal

Colector de tubo de vacío

Eficiencia de conversión de diferentes tipos de colectores solares térmicos

Colector de tubo de vacíoColector plano, doble placaColector plano, capa sencilla, selectivoColector plano, capa sencilla, no selectivoAbsorbedor descubierto

Efic

ienc

ia d

e co

nver

sión

rel

ativ

a de

l col

ecto

r

Diferencia de Temperatura (TC – TA) en [K]Efic

ienc

ia d

e co

nver

sión

rel

ativ

a de

l col

ecto

r

Graphics: Volker Quaschning

Sistema de termosifón comercial para hogar

Sistemas de termosifón

Almacenamiento de agua

Principio: fuerza de sustentación del agua

caliente

El agua en el Colector es la misma que se consume

Agua calentada

Diferencia de alturas

to de aguacaliente

(estratificación)misma que se consume

Agua fría

Colector

Graphics: Volker Quaschning

Sistemas de termosifón en Portugal

Sistema de dos circuitos(El circuito solar puede utilizar otro liquido dife rente al agua)

Heated water

temperature sensor

Collector

Solar circuit

cold water

Pump

Control

Conventional heater

Hot water storage

Heat exchanger

circuit (e.g. glycol)

Circuit for water being

usedGraphics: Volker QuaschningTranslation by Stefan Krauter

Prototipo WATERGY 2: evaporación y condensación de agua de lluvia, almacenamiento de calor para diferentes estaciones del año

Agua Enería

700 kWh/ m³ a 45 °C

Agua calentada de 30 a 90 °C = 70 kWh/m³

Material de Cambio de Fase (PCM) = 61 kWh/m³Material de Cambio de Fase (PCM) = 61 kWh/m³

Prototipo WATERGY 2 Berlín-Dahlem

Sistema Desecante

Intercambiador de calor abierto: NSW Nor Pac 1 ½“ 140 m² por m³ 810 Soles/m³

Solución salina: concentración de MgCl de 22% (diluido) a 33% (concentrado)

Costos: aprox. 180 Soles/ m³6.90 Soles/ kWh = 2.30 Euros/ kWh

El aire de salida emite calor y

• Humedificación y deshumedificación por sorción• Altos niveles de consumo

Sistema Desecante

Fuente:

calor y humedad a la Salmuera

La Salmuera se calienta y humedifica el aire que esta entrando

Recuperación

Salida

Entrada

Aire del exterior

55

• Altos niveles de consumo energético por sistemas convencionales.

• Se pueden implementar ahorros energéticos en el proceso al usar una solución salina

• La separación completa de los sistemas convencionales de entrada y salida del aire

Biomasa

Costa Rica: Producción de biogás utilizando residuosde los mataderos y estiércol de cerdo

Potencia eléctrica: 250 kW, Costo aprox.: $450,000 US

Sistema Fotovoltaico para el Bombeo

La Idea:Tres pozos, un reservorio

� Adaptar el bombeo a la irradiación

Autarsys Energy Storage System (ESS)

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Autarsys ofrece la posibilidad de apagar completame nte el generador de diesel y limitar su uso a casos de eme rgencia.

Planta de Diesel Híbrida

Planta de viento

Cargar Industrial

Plantafotovoltaica

Grupos electrógenos de diesel

CargaResidencialPlanta de

almacenamientoCentro de Control

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