Energia Solar Mayo 2011

8/4/2019 Energia Solar Mayo 2011

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Energa Solar

Rafael Ruiz PortilloDepartamento de Ingeniera

[email protected]

PRESENTADOPOR


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Energa Solar

z Bienvenidos a


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Energa Solar

z Se denomina Energa Solar Fotovoltaica a una forma deobtencin de energa elctrica a travs de paneles solares.

z Los paneles, mdulos o colectores fotovoltaicos estnformados por dispositivos semiconductores tipo diodo que,al recibir radiacin solar, se excitan y provocan saltoselectrnicos, generando una pequea diferencia depotencial en sus extremos.

z El acoplamiento en serie de varios de estos fotodiodospermite la obtencin de voltajes mayores enconfiguraciones muy sencillas y aptas para alimentar

pequeos dispositivos electrnicos.


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Energa Solar

z Es una generacin de energalimpia, no contamina.

z Fuentes de energa norenovables como el petrleoeventualmente de acabarn yseguirn incrementando en

precio.

z La energa Solar, Elica eHbrida puede satisfacer

cualquier necesidad.


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Energa Solarz La energa solares la que se

obtiene directamente de la luzSolar.

z La radiacin solar incidente

en la Tierra puedeaprovecharse, por sucapacidad para calentar, odirectamente, a travs delaprovechamiento de la

radiacin en dispositivospticos o de otro tipo.z Es un tipo de energa

renovable y limpia, lo que seconoce como ENERGA

VERDE.


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Energa Solar

z Fue Albert Einstein quien en1905, escribi el trabajo

cientfico con la teora queexplicaba este fenmeno,trabajo por el cual ,recibi elPremio Nobel de Fsica en1921. Es este un fenmenocuntico y evidencia el que laenerga contenida en la luz,se entrega en paquetes deenerga, o cuantos.


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Energa Solar

z La radiacin incidentesobre la superficie foto

sensible, puede serelectromagntica (luzinfrarroja, visible, ultravioleta, rayos x o gamma),

o radiacin de partculascargadas (electrones,protones, partculas alfa obeta).


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Energa Solar

z La luz incidente sobre lasuperficie de ciertos

materiales (el ms usado esel silicio), da lugar a unacorriente de electrones.

z Una celda solar comercial,

es un sndwich de siliciodopado (mezclado) confsforo (lado negativo) yboro (lado elctricamente

positivo).


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Energa Solar

z El silicio, es el componenteprincipal de la slice

(combinacin de silicio yoxgeno que abunda en lanaturaleza, formando elcuarzo, el cristal de roca, etc.)de las arenas de las playas.Luego de depurar el silicio, sefabrican bloques de siliciomono cristalino (depende delas tcnicas de fabricacin),


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Energa Solar

z Del silicio se obtienenobleas las cuales sondopadas con boro yluego con fsforo.

z Provistas de contactoselctricos adecuados se

conectan con otrasceldas, dando lugar a losgrandes paneles, omdulos solares de uso

comercial e industrial .


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Energa Solar

z Por los aoscincuenta, en los Bell

Laboratories sepresent la primeraclula solar capaz deconvertir la luz en

electricidad utilizandoun semiconductor desilicio.


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Energa Solar

z Los mdulossolares han sido

usados con xitodesde el inicio dela era espacial,

como fuentes deenerga parasatlites y naves.


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Energa Solar

z La tecnologafotovoltaica busca

convertirdirectamente laradiacin solar enelectricidad

basada en elefectofotoelctrico.


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Energa Solar

z En este proceso seemplean celdasfotovoltaicas, las cualesson semiconductoressensibles a la luz solar.

z De manera que cuando

se expone a sta, seproduce en la celda unacirculacin de corrienteelctrica entre sus dos

caras.


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Energa Solar

z Una instalacinfotovoltaica tpica estformada por los equiposdestinados a:

z PRODUCIR.

z REGULAR.

z ALMACENAR y si serequiere,TRANSFORMAR laenerga elctrica. Y son

los siguientes:


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Energa Solar

z Placas fotovoltaicas: Sonun conjunto de celdasconectadas entre s, que

generan electricidad encorriente continua.

z Para su mejor aprovechamiento se

deben orientar (teniendoen cuenta la ubicacin ylatitud) con el fin deobtener un mayor

rendimiento.


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Energa Solar Regulador de carga

z Tiene por funcinproteger a la bateracontra las sobrecargas y

contra las descargas.z Adems se emplea para

proteger a las cargas en

condiciones extremasde operacin, y paraproporcionarinformacin al usuario.


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Energa Solar

z Regulador de carga:Debido a que lasbateras necesitan de

proteccin contrasobre carga y sobredescargas, el uso delos controladores esindispensable en unsistema de energafotovoltaica.


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Energa Solar Regulador de carga

z La mayora de los fabricantes de controladoresintegran en una sola unidad el controlador decargas, controlador de descargas y reguladorde voltaje.

z Cuando no se tiene un controlador con

capacidad suficiente para todas las cargaspodemos agregar otro regulador.


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Energa Solar Operacin del controlador

y Desconecta al mdulo cuando el voltaje llega a 14.3 Volt.

y Reconecta al mdulo cuando el voltaje de la batera baja a13.5 Volt.

y Desconecta las cargas cuando el voltaje baja a 10.5 Volt.

y Reconecta las cargas cuando el voltaje de la batera sube a13.5 volt.

z La capacidad del controlador debe de ser:y 30% Superior a Iscdel sistema Fotovoltaicoy 30% Mayor a la corriente mxima de la carga.


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Energa Solar

z Bateras: Son el almacn dela energa elctrica generada.

z En este tipo de aplicacionesnormalmente se utilizanbateras de CICLOPROFUNDO, las que tienencomo caractersticaimportante, soportardescargas ms severas sindaarse.


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Tipos de bateras

z Bateras de ciclo profundo

z La capacidad de las baterasde ciclo profundo se especificaen AMPER HORA (Ah).

z Una batera de 100 Ah, tiene lacapacidad de mantener unacarga de 10 A por un lapso de10 horas o una carga de 20 A

por un lapso de 5 h.


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Tipos de bateras

z Bateras para descargaprofunda

z Se utilizan para almacenarenerga y alimentar motoreselctricos pequeos, alumbrado y

equipo electrnico.z Lanchas elctricas, energa solar

son las aplicaciones msfrecuentes.


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Tipos de bateras

z Bateras para descargaprofunda

z Tambin se consiguen conelectrolito GEL o semislido

que aunque son ms caras ypesadas renen ciertosrequisitos en algunas

aplicaciones.


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Tipos de bateras

z Bateras Plomo cido

z Este tipo de batera ha sidousado por muchos aos en losacumuladores de los vehculossiendo en las ltimas dcadas

que se invento el electrolito deGEL semislido para ciertos usosdiferentes.

Energa Solar


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Tipos de bateras

z Bateras Automotrices

z Con electrolito lquido poseenuna gran capacidad de descargarun fuerte fluido de corriente en unrelativo corto tiempo con el objeto

de proporcionar la altsimaenerga que requiere elarrancador del motor de gasolina.


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Tipos de bateras

z Bateras Automotrices

z Tienen el inconveniente de nopoder ser descargadas aprofundidad, pues quedandaadas y no se pueden

restaurar cargndolas ni tampocoejercitndolas.


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Energa solar

z Terminales de bateras


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Carga de bateras

z Para cargar una batera serequiere una fuente de energa convoltaje ligeramente mayor que elde la batera para que la corrientefluya hacia la batera y no al revs.

z 2, 5, 7 Volt ms arriba y la corrientefluye suavemente hacia la batera

casi siempre a travs de unaresistencia o de un reguladorelectrnico para evitar sobrecargaso sobre corrientes que pueden

daar la batera internamente..


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Carga de bateras

z Ninguna batera puede sercargada en forma

instantnea, ms bienrequieren carga lenta.

z En los ltimos aos la

tecnologa ha desarrolladobateras que pueden sercargadas en 2 3 horas.


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PREGUNTAS?


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Energa Solar

z Cableado: Son losconductores quetransportan la energa

elctrica generada porlos paneles fotovoltaicosy deben ser capaces desoportar la corriente

necesaria.


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Energa Solar

z stos cables deben sercapaces de soportar losrayos solares as como

las lluvias, por lo tantodebe usarse del tipoespecial para intemperie.


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Energa Solar Seleccin de cables

14 12 10 8 6 4 2 11 32 51 82 130 207 329 523 6602 16 26 40 65 103 164 261 3304 8.0 13 20 32 52 82 130 1656 5.5 8.5 13 21 34 54 87 1108 4.0 6.5 10 16 26 41 65 8210 3.5 5.0 8.0 13 20 32 52 6615 2.0 3.5 5.5 8.5 13 21 34 4320 - 2.5 4.0 6.5 10 16 26 3325 - - 3.5 5.0 8.0 13 21 2630 - - 2.5 4.0 7.0 11 17 2235 - - - 3.5 5.5 9.0 15 1940 - - - - 5.0 8.0 13 1645 - - - - 4.5 7.0 11 1450 - - - - 4.0 6.5 10 13

Calibre del Cable (AWG)Amperes

Distancia en metros (m)


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Energa Solar Seleccin de cables

Calibre del Cable (AWG)Amperes

Distancia en metros (m)

0 00 000 00001 832 1049 1323 16682 416 524 661 8344 207 262 331 4176 138 175 220 2788 104 131 165 20810 83 104 132 16715 55 79 88 11120 41 52 66 83

25 33 42 53 6630 27 35 44 5535 23 29 37 4740 20 26 33 4145 18 23 29 3750 16 21 26 33


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Energa Solar Instalacin Tpica


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Energa Solar Terminologa

z Insolacin.- Cantidad de energa solar quechoca en la superficie de un cuerpo, medida envatios (W) por metro cuadrado. A nivel del marla luz solar produce 1000 a 1500 W/m2.

z Eficiencia.- Relacin expresada en porcentajedel aprovechamiento de un recurso.

z Horas Solares Pico.- Tiempo en el que unmdulo genera su mxima energa.


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Energa Solar Terminologa

z Potencia Pico (Pp).- Potencia mximagenerada por mdulo solar.

z Voltaje pico (Vpp).- Voltaje mximo

generado por mdulo solar.z Corriente pico (Ipp).- Amperaje mximo

generado por mdulo solar.z Corriente en corto circuito (Isc).- Amperaje

generado al poner un mdulo en cortocircuito.

z Voltaje en circuito abierto (Voc).- Voltajegenerado al poner el mdulo en circuitoabierto.


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Energa Solar

z Por sus caractersticas de manufacturalos paneles solares se fabrican en 3 tiposdiferentes

Tipos de mdulos


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Energa Solar

z Silicio Monocristalino.- Un solo cristal desilicio alta pureza. Alto costo defabricacin. Eficiencia 12-17%.

z Silicio Policristalino.- Hecho de varioscristales. Menor costo de fabricacin.Eficiencia 10-13%.

z Silicio Amorfo.- Estructura de cristales sinforma. Ms bajo costo de fabricacin.Eficiencia 8-10%.

Tipos de mdulos


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Energa Solar

z Se componen de unconjunto de celdas de silicio,

las cuales producen de entre0.9 y 1.2 Voltios c/u cuandoel sol est a pico.

z Todos los mdulos FV que

manejamos en Syscom secomponen de 36 celdassolares. 10 aos de garantay bajo mantenimiento

Tipos de mdulos


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InversoresEnerga Solar

z Los inversores de corrientepermiten transformar lacorriente continua a 12Volt almacenada en labatera del sistema solar,en corriente alterna a 110Volt, para de esta manerautilizar aparatoselectrnicos normales.


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Inversores

z La corriente alterna sepresenta bajo la forma deonda senoidal y una de lasprincipales caractersticasque definen a un inversor decorriente es el tipo de onda

que son capaces de generar.z Podemos clasificar en tres

tipos a los inversores de

corriente


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Inversores

z Inversores de ondaCuadrada: Este tipo deinversores son los ms

econmicos del mercado,sirven para conectarpequeos aparatos

electrnicos. Este tipo deinversores generan altadistorsin armnica.


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Inversores

z Inversores de ondaSenoidal Modificada: Estetipo de inversores son losms instalados, operanprcticamente con cualquieraparato electrnico, s su

potencia es suficientearrancan motores, generanbaja distorsin armnica.


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Inversores

z Inversores de onda SenoidalPura: Por su calidad de onda,muy baja distorsin armnica,robustez y confiabilidad, estetipo de inversores se ocupaprincipalmente en

telecomunicaciones.z Su precio es elevado para otro

tipo de aplicaciones.


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Corriente Directa

z Convertidores CD a CDz En corriente directa los

transformadores nofuncionan para convertir unvoltaje bajo a un voltaje altoo viceversa.

z El mtodo ms sencillo esutilizar un convertidor paracambiar la CD en CD.


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Corriente Directa

z Convertidores CD a CD

z El uso de convertidores es

caro y mucho ms mientrasms eficiente es y claroentre ms corriente maneje.

z Por eficiencia se entiende eltransformar al mximo laenerga elctrica y mnimasprdidas por calor.


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Corriente Directa

z Convertidores CD a CDz En muchos casos resulta

ms conveniente utilizarinversores para aumentarel voltaje en CA y luegoreducirlo utilizando un

transformador al voltajeadecuado.


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Conductor a tierra

z Es sin duda el conductor msimportante que debe existir en unainstalacin elctrica. Su funcin

principal es la seguridad. Si existealgn problema en el circuito con lacorriente que circula en un aparato,dicha corriente ser dirigida hacia

tierra por este conductor evitandoque el usuario sufra un shockelctrico.


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PREGUNTAS?


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Energa Solar Horas solares pico


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Energa Solar Instalacin


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Energa Solar Orientacin


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Con una brjulaencontrar el sur


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El Sur real o Sur geogrfico

se encuentra a 10 surestedel Sur magntico


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Energa Solar Inclinacin

Para lograr la eficiencia mxima de unmodulo Fotovoltaico se debe :

Instalar perpendicular a los rayos del sol.

Hemisferio Norte; Al sur geogrfico.

Inclinacin; Latitud del lugar + 5, 10 15de acuerdo al lugar geogrfico.


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La inclinacinvara de

acuerdo a lalatitud dondese instale elSistema

Fotovoltaico.


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Por ejemplo: EnChihuahua su Latitud es28.3 grados.

La inclinacin deberquedar de 38.3 grados.


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Calibrando lainclinacinadecuada deacuerdo a lalatitud del lugar.


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Para lograr la eficiencia mxima de unmodulo Fotovoltaico se debe :

Instalar perpendicular a los rayos del sol.

Hemisferio Norte; Al sur geogrfico.

Inclinacin; Latitud del lugar + 5, 10 15de acuerdo al lugar geogrfico.


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Energa Solar Soportes


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Energa Solar Rastreadores

El uso derastreadoresincrementa la

eficiencia del sistemade energa solar.

Incremento de las

horas solares picoentre un 25 y 30%.


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Energa Solar Alumbrado


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Energa Solar

Sealizado en vialidades


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Energa Solar AlumbradoAlumbrado publico


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Energa Solar AlumbradoComponentes para iluminacin


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Energa Solar Alumbrado

Alumbrado residencial


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Energa Solar

Clnicas rurales


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Energa Solar

Iluminacin rural


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Energa Solar Comunicaciones


84/98

Energa Solar Refrigeracin


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Energa Solar Publicidad


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Energa Solar Aplicaciones especiales


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Energa Solar Aplicaciones especiales


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Energa Solar Sistemas elicos

La energa elica esotra de las fuerzas

renovablesdisponibles.

Ocupan menos

espacio fsico que laenerga solar.

Dependemos de lavelocidad del viento.


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Sistemas muy eficientes sise tiene la velocidad deviento requerida (12 m/s).

Generador Elico de 400Watts.

Se puede combinar consistemas fotovoltaicos.Bajo mantenimiento.


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Existen sistemaselicos que pueden

aportar grandespotencias de acuerdoa las necesidades delos usuarios.


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Energa Solar Bombeo


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Energa Solar

Carga Dinmica TotalA Elevacin vertical en metros o pies

B Nivel esttico del agua (espejo del agua)

C Nivel de bombeo en metros o pies

Pf Perdida por friccin (0.05)

CDT A+B+C+Pf

Bombeo


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Energa Solar

Bombeo


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Energa Solar

Bombeo


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Energa Solar

Bombeo


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Energa Solar Bombeo


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GRACIAS POR SU PARTICIPACIN

Rafael Ruiz PortilloDepartamento de Ingeniera

[email protected]

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