Exposicion Energia Fotovoltaica

7/15/2019 Exposicion Energia Fotovoltaica

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ENERGIA FOTOVOLTAICA



¿Qué es?

Es un tipo de electricidad renovable obtenida

directamente a partir de la radiación solar

mediante:

1) Un dispositivo semiconductor denominado célula

fotovoltaica

2) Una deposición de metales sobre un sustrato

llamado célula solar de película fina.



A)Célula o Celda B) Célula o Celda

Fotovoltaica de Película Fina

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Klassieren.jpg



Algunos datos Históricos

El efecto fotovoltaico fue reconocido por primera vez en1839 por el físico francés “Alexandre-EdmondBecquerel”

La primera célula solar no se construyó hasta 1883 porCharles Fritts

Los científicos que participaron la base teórica para el

“Efecto Fotovoltaico” fueron: Michael Faraday

Nikola Tesla

Heinrich Hertz

Albert Einstein



Primeras aplicaciones: Energía solar

Espacial

Utilizadas en los primeros satélites lanzados al

espacio:

El satélite “Sputnik” (1957) por la Unión Soviética.

El satélite “Explorer 1” (1958) por los Estados Unidos

de Norteamérica.

El “Vanguard 1” (1958) primera nave espacial

Las estaciones espaciales soviéticas (1971)



Primeras aplicaciones: Energía solar

Espacial

La estación norteamericana “Skylab”

En sondas espaciales:

Magallanes

Mars Global SurveyorMars Observer

Spirit

Opportunity

El Telescopio espacial “Hubble”

La Estación Espacial Internacional

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:STS-119_International_Space_Station_after_undocking_with_earth_atmosphere_backdrop.jpg



Aplicaciones de la Energía Solar

Fotovoltaica

Entre sus múltiples usos se pueden destacan:

Centrales conectadas a red para suministro eléctrico.

Electrificación de pueblos en áreas remotas(electrificación rural).

Sistemas de comunicaciones de emergencia.

Sistemas de vigilancia de datos ambientales y de

calidad del agua. Faros, boyas y balizas de navegación marítima.

Señalización ferroviaria.

Recarga de vehículos eléctricos.



Energia Fotovoltaica en el Mundo

España: Planta piloto de 100 kWp de San Agustín de Guadalix

(Iberdrola, 1984. La primera instalación fotovoltaicaconectada a red)

Escuela de Menorca (42 kWp ) Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de

Madrid (13,5 kWp)

Biblioteca de Mataró (53 kWp)

Toledo-PV (planta mas importante con 1 MWp, 1993)

A finales de 1995 la potencia total sumaba 1,6 MW

A principios de 2013 la potencia instalada en Españaascendía a 4.381 MW.




Alemania:

Uno de los líderes mundiales en la instalación de energía fotovoltaica

Potencia instalada superior a los 32 GW (finales del 2012)

Consumo total del país: 3% (18 TWh)

Italia: Potencia instalada: 15,9 GW (distribuidos entre 448.266 plantas. 2012)

Consumo total del país: 5,6% (1.73 TWh)

China:

400 empresas fotovoltaicas Produce el 23% de los productos fotovoltaicos en el mundo.

Consumo total del país: 6.1% (2.900 MW. 2011)




Estados Unidos de Norteamérica:

“Agua Caliente Solar Project”: La mayor instalación en

todo el mundo (Potencia total de 247 MW)

Consumo total del país: 23.21% (8.683 GWp)

Japón:

Uno de los líderes en la manufactura de módulos

fotovoltaicos Potencia instalada: 4.914 MW (2011)

Consumo total del país: 0.007% (6.704 MWp)



http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solar_land_area.png



Plantas fotovoltaicas de Conexión a Red

Proyecto País Potencia gua Caliente Solar Project Estados Unidos 247 MW

Charanka Solar Park India 214 MW Golmud Solar Park China 200 MW

Perovo Solar Park Ucrania 100 MW Sarnia Photovoltaic Power Plant Canadá 97 MW

Brandenburg-Briest Solarpark Alemania 91 MW Solarpark Finow Tower Alemania 84.7 MW

ontalto di Castro Photovoltaic Power Station Italia 84.2 MW Eggebek Solar Park Alemania 83.6 MW Senftenberg Solarpark Alemania 82 MW Finsterwalde Solar Park Alemania 80.7 MW Okhotnykovo Solar Park Ucrania 80 MW

Lopburi Solar Farm Tailandia 73.16 MW Rovigo Photovoltaic Power Plant Italia 72 MW Lieberose Photovoltaic Park Alemania 71.8 MW

http://es.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidos

http://es.wikipedia.org/wiki/India

http://es.wikipedia.org/wiki/China

http://es.wikipedia.org/wiki/Ucrania

http://es.wikipedia.org/wiki/Canad%C3%A1

http://es.wikipedia.org/wiki/Alemania


http://es.wikipedia.org/wiki/Italia





http://es.wikipedia.org/wiki/Tailandia





http://es.wikipedia.org/wiki/Tailandia








http://es.wikipedia.org/wiki/Canad%C3%A1


http://es.wikipedia.org/wiki/China

http://es.wikipedia.org/wiki/India

http://es.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidos



Plantas de Concentración

Fotovoltaica

También llamada “CPV” (Concentrated Photovoltaics)maximiza la energía solar recibida en la instalación.

Las instalaciones de concentración fotovoltaica se sitúan

en emplazamientos de alta irradiación solar directa(Zonas del Mediterráneo, Australia, Estados Unidos,China, Sudáfrica, México, etc.)

Instalaciones de gran tamaño como la “ISFOC” (Institutode Sistemas Solares Fotovoltaicos de Concentración) enPuertollano (España. 3MW de suministro a la red).



Concentración Fotovoltaica

La idea básica de la concentración fotovoltaica es

la sustitución de material semiconductor por material

reflectante o refractante.

El grado de concentración: + de 1000 %

De esta manera, dada la pequeña superficie decélula solar empleada, se puede utilizar la

tecnología más eficiente.



Concentración Fotovoltaica

Desventajas:

Sistema óptico: introduce un factor de pérdidas

Elevada precisión de los sistemas de seguimiento



Paneles Solares Fotovoltaicos

Consiste en: Una asociación de células, encapsulada en dos capas de EVA (etileno-

vinilo-acetato)

Una lámina frontal de vidrio

Una capa posterior de polímero termoplástico u otra lámina de cristal

Marco de una estructura de aluminio.

Las células más comúnmente empleadas (silicio) se puede dividir entres: Células de silicio monocristalino: Constituidas por un único cristal de silicio

Con un color azul oscuro uniforme

Células de silicio policristalino: También llamado multicristalino.Constituidas por un conjunto de cristales de silicio. Con un color azul másintenso.

Células de silicio amorfo: Son menos eficientes que las células de siliciocristalino pero también menos costosas. Usadas en aplicaciones solarescomo relojes o calculadoras.



Elementos de un Panel Fotovoltaico



Parámetros Fundamentales

Corriente de cortocircuito (ISC): Máxima intensidad

generada en el panel

Tensión de circuito abierto (VOC): Máxima tensión que

proporciona el panel Punto de máxima potencia (Impp, Vmpp): Donde se

obtiene el mayor rendimiento del panel.

Factor de forma (FF): Relación entre la potencia

máxima del panel, el producto de la Impp y la Vmp.

Eficiencia y rendimiento (η): Cociente entre la

potencia máxima del panel y la potencia de la

radiación solar incidente.



Curva I-V

Curva I-V- para diferentes irradiancias a 25º (Modulo A-65 ATERSA)



Condiciones Estándar de Medida

(CEM)

Referencia para los parámetros fundamentales

proporcionados por los fabricantes

Irradiancia: 1000W/m2

A nivel del mar

Temperatura de célula: 25 ºC



Curva I-V

Curva I-V para diferentes temperaturas a una irradiancia de 1000W/m2 (Módulo

A-65 ATERSA)



Inversores

Transforman la Corriente Directa en Corriente Alterna.

El proceso de inyección a la Red (simplificado):

Se genera la energía a bajas tensiones (380-800 V) y encorriente continua.

Se transforma con un inversor en corriente alterna.

En plantas de potencia inferior a 100 kW se inyecta la

energía directamente a la red de distribución en bajatensión (230V).

Para potencias superiores a los 100 kW se utiliza un

transformador para elevar la energía a media tensión (15 ó

25 kV) y se inyecta en las redes de transporte



Protecciones

Interruptor general manual, accesible para

realizar la desconexión manual.

Interruptor automático diferencial, que protegerá

a las personas en el caso de derivación. Interruptor automático de la interconexión, para

la desconexión-conexión automática en caso de

perdida de tensión o frecuencia de la red Protección para la interconexión de máxima y

mínima frecuencia y tensión



Seguidores Solares

El uso de seguidores aumenta considerablemente laproducción solar (30% seguidores de un eje; 6%adicional seguidores de dos ejes)

Existen de varios tipos:

Dos ejes: la superficie se mantiene siempre perpendicular alSol.

Un eje polar: la superficie gira sobre un eje orientado al sure inclinado un ángulo igual a la latitud.

Un eje acimutal: la superficie gira sobre un eje vertical, elángulo de la superficie es constante e igual a la latitud.

Un eje horizontal: la superficie gira en un eje horizontal y

orientado en dirección norte-sur.



Eficiencia y Costos

Varias de un 6% de aquellas basadas en silicio amorfo hasta el 44% de las célulasmultiunión.

Las eficiencias de conversión de las células solares en los módulos fotovoltaicoscomerciales (de silicio monocristalino o policristalino) se encuentran en torno al 14-22%

En 2011, el precio de los módulos solares se había reducido en un 60% desde elverano de 2008.

En 2011, el coste de la fotovoltaica había caído bastante por debajo del de laenergía nuclear

En el caso del autoconsumo fotovoltaico, el tiempo de retorno de la inversión secalcula en base a cuánta electricidad se deja de consumir de la red, debido alempleo de paneles fotovoltaicos.



Energía fotovoltaica de capa fina o

Thin film

Consisten en una célula solar que se fabrica medianteel depósito de una o más capas delgadas (películadelgada) de material fotovoltaico en un sustrato.

Las células solares de película delgada suelenclasificarse según el material fotovoltaico utilizado: Silicio amorfo (a-Si) y otros silicios de película delgada (TF-

Si)

Teluro de cadmio (CdTe)

Cobre indio galio y seleniuro (CIS o CIGS)

Células solares sensibilizadas por colorante (DSC) y otrascélulas solares orgánicas.



Reciclaje de Módulos Fotovoltaicos

Se puede recuperar hasta el 95% de ciertos materiales semiconductores yel vidrio, así como grandes cantidades de metales ferrosos y no ferrosos

Dos de las soluciones de reciclaje más comunes son:

Paneles de silicio:

Los marcos de aluminio y las cajas de conexión son desmantelados manualmente El panel se tritura y las diferentes fracciones se separan (vidrio, plásticos y

metales)

Es posible recuperar más de 80% del peso entrante.

Paneles de otros materiales:

Algunas técnicas utilizan baños químicos

Para los paneles de teluro de cadmio, el proceso de reciclaje empieza poraplastar el módulo; se separar las diferentes partes.

Este proceso recupera hasta un 90% del vidrio y 95% de los materialessemiconductores.

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