INSTITUTOTECNOLÓGIC OY DE ESTUDIOS
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INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOSSUPERIORES DE MONTERREY
CAMPUS MONTERREYDIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA
TECNOLÓGICODE MONTERREY
PRODUCCIÓN DE HIDROGENO UTILIZANDOPANELES FOTOVOLTAICOS
T E S I SPRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL
PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE:
MAESTRO EN CIENCIAS CONESPECIALIDAD EN INGENIERÍA ENERGÉTICA
POR:HÉCTOR MANUEL GONZÁLEZ CRUZ
MONTERREY, N. L. DICIEMBRE DE 2007
Resumen
En los próximos años, el costo de combustibles fósiles será muy alto debido a laescasez de reservas de petróleo. Es necesario desarrollar nuevas fuentes de energíapara satisfacer las necesidades del ser humano. El hidrógeno es el elemento químicomás abundante en el planeta y es un buen transportador de energía, por lo que puedeutilizarse como combustible renovable para la mayoría de las actividades humanas.
El hidrógeno puede obtenerse por procesos de separación de compuestos comoel metano o el agua. Al utilizar energía renovable como fuente principal para laproducción de hidrógeno se evita la emisión de gases de efecto invernadero (GEI).
La presente tesis presenta una de tantas maneras de aprovechar la energía del Solpara producir hidrógeno por el método de electrólisis. El aprovechamiento de la energíasolar se realiza mediante paneles fotovoltaicos, que alimentan un electrolizador al-calino para producir hidrógeno utilizando corno electrolito hidróxido de potasio (KOH).
El material utilizado para este sistema fue de bajo costo para establecer sufactibilidad de funcionamiento y su posible aplicación a futuro. Se llevó a cabo unarecolección de datos (temperatura, corriente, voltaje) para establecer las cantidades ylas condiciones de producción del hidrógeno.
Como resultados se encontró que bajo las condiciones de diseño de 20A y IV lospaneles fotovoltaicos trabajan con una eficiencia entre 7% y el 12%, el electrolizadortiene un rendimiento entre 43% y 51% y todo el sistema en conjunto tiene unaeficiencia entre 3% y 6%. Estos valores dependen de las condiciones ambientales(soleado, nublado, nubes).
Considerando los valores promedios se encontró que las eficiencias de los panelesfotovoltaicos, el electrolizador y el sistema completo trabajan con una eficiencia del8 %, 50 % y 4 % respectivamente.
X
Dedicatoria
A mi familia (Héctor, María y Natalia)...
A mi abuelo (Pepe)...
A mis tíos (Leticia y Martín)...
A l Dr. Manrique (q.e.p.d.).
X I
Agradecimientos
Agradezco al Centro de Energía Solar que por medio de la Cátedra de Energía
Solar me otorgó el apoyo tanto académico como económico para realizar este postgrado.
Doy las gracias a los profesores del claustro por su apoyo y sus enseñanzas en el
área de la energía térmica; a Karla, a Don Max y a Jorge por su colaboración en la
elaboración de este proyecto.
Y especial agradecimiento al Dr. José Ángel Manrique (q.e.p.d.) por darme la
oportunidad de colaborar en el Centro de Investigación y en la Cátedra de Energía
Solar.
Contenido
Resumen x
Contenido xiii
Lista de Figuras xvi
Lista de Tablas xix
1. Introducción 1
1.1. Panorama energético 2
1.2. Definición del Problema 3
1.3. Antecedentes de la producción de Hidrógeno Solar 4
1.4. Justificación 5
1.5. Objetivo 6
1.6. Metodología 7
2. Análisis de Fundamentos 8
2.1. Energía Solar 8
2.1.1. Geometría Solar 8
2.1.2. Radiación Solar Terrestre 10
2.2. Electroquímica 14
2.2.1. Leyes de Faraday 14
XII
Contenido xiii
2.2.2. Electrólisis 15
3. Prototipo 17
3.1. Diseño y construcción 17
3.1.1. Panel fotovoltaico 18
3.1.2. Electrolizador 23
3.1.3. Sistema de distribución 27
3.2. Arranque y puesta en marcha 31
3.3. Teoría y experimentos 33
4. Resultados 38
5. Conclusiones y trabajo futuro 102
5.1. Trabajo futuro 103
A. Balance de energía en el electrolizador 106
B. Datos de Insolación 108
C. Análisis económico 124
Bibliografía 129
índice de figuras
1.1. Diagrama esquemático de un sistema de producción de hidrógeno solar 4
1.2. Diagrama esquemático del proyecto de producción de hidrógeno solar . 5
2.1. Esquema para el cálculo de la masa de aire 11
2.2. Ángulo de incidencia 9 12
3.1. Celda Solar de Silicio Monocristalino 18
3.2. Base del panel fotovoltaico 19
3.3. Panel fotovoltaico 21
3.4. Módulo fotovoltaico 22
3.5. Tapa superior del Electrolizador 24
3.6. Electrodo positivo 25
3.7. Electrodo negativo 26
3.8. Conexiones internas del Electrolizador 27
3.9. Sistema de purificación de hidrógeno 28
3.10. Tapa superior del purificador 29
3.11. Electrolizador conectado al sistema de purificación 30
3.12. Purificador armado 30
3.13. Sistema de Producción de Hidrógeno Solar 33
3.14. Electrolizador y sus conexiones dentro del sistema de producción de
hidrógeno 34
XIV
Índice de figuras xv
4.27. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 22-Ago-07 94
4.1. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 20-Jul-07 78
4.2. Gráfica de eficiencias 20-Jul-07 79
4.3. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 21-Jul-07 80
4.4. Gráfica de eficiencias 21-Jul-07 81
4.5. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 22-Jul-07 81
4.6. Gráfica de eficiencias 22-Jul-07 82
4.7. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 23-Jul-07 82
4.8. Gráfica de eficiencias 23-Jul-07 83
4.9. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 24-Jul-07 83
4.10. Gráfica de eficiencias 24-Jul-07 84
4.11. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 25-Jul-07 84
4.12. Gráfica de eficiencias 25-Jul-07 85
4.13. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 26-Jul-07 85
4.14. Gráfica de eficiencias 26-Jul-07 86
4.15. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 27-Jul-07 87
4.16. Gráfica de eficiencias 27-Jul-07 87
4.17. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 28-Jul-07 88
4.18. Gráfica de eficiencias 28-Jul-07 88
4.19. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 29-Jul-07 89
4.20. Gráfica de eficiencias 29-Jul-07 90
4.21. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 31-Jul-07 90
4.22. Gráfica de eficiencias 31-Jul-07 91
4.23. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 17-Ago-07 92
4.24. Gráfica de eficiencias 17-Ago-07 92
4.25. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 21-Ago-07 93
4.26. Gráfica de eficiencias 21-Ago-07 93
Índice de figuras xvi
4.28. Gráfica de eficiencias 22-Ago-07 95
4.29. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 23-Ago-07 95
4.30. Gráfica de eficiencias 23-Ago-07 96
4.31. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 24-Ago-07 96
4.32. Gráfica de eficiencias 24-Ago-07 97
4.33. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 25-Ago-07 97
4.34. Gráfica de eficiencias 25-Ago-07 98
4.35. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 29-Ago-07 99
4.36. Gráfica de eficiencias 29-Ago-07 99
4.37. Gráfica de energía solar y fotovoltaica 30-Ago-07 100
4.38. Gráfica de eficiencias 30-Ago-07 100
4.39. Gráfica de eficiencias promedio del dispositivo 101
índice de tablas
3.1. Resistividad de materiales en KOH al 27% [1],[2] 23
4.1. Mediciones de voltaje y corriente alimentados al electrolizador, energía solar dispo-
nible y la energía solar teórica (20 Jul 2007) 38
4.2. Cálculos y resultados de volúmenes y eficiencias eléctrica, fotovoltaica y del sistema
(20 Jul 2007) 41
4.3. Mediciones de voltaje y corriente alimentados al electrolizador, energía solar dispo-
nible y la energía solar teórica (21 Jul 2007) 43
4.4. Cálculos y resultados de volúmenes y eficiencias eléctrica, fotovoltaica y del sistema
(21 Jul 2007) 45
4.5. Mediciones de voltaje y corriente alimentados al electrolizador, energía solar dispo-
nible y la energía solar teórica (22 Jul 2007) 46
4.6. Cálculos y resultados de volúmenes y eficiencias volumétrica, eléctrica, fotovoltaica
y del sistema (22 Jul 2007) 49
4.7. Mediciones de voltaje y corriente alimentados al electrolizador, energía solar dispo-
nible y la energía solar teórica (23 Jul 2007) 51
4.8. Cálculos y resultados de volúmenes y eficiencias volumétrica, eléctrica, fotovoltaica
y del sistema (23 Jul 2007) 54
4.9. Mediciones de voltaje y corriente alimentados al electrolizador, energía solar dispo-
nible y la energía solar teórica (24 Jul 2007) 56
XVII
Índice de tablas X V I I I
4.10. Cálculos y resultados de volúmenes y eficiencias volumétrica, eléctrica, fotovoltaica
y del sistema (24 Jul 2007) 58
4.11. Mediciones de voltaje y corriente alimentados al electrolizador, energía solar dispo-
nible y la energía solar teórica (25 Jul 2007) 60
4.12. Cálculos y resultados de volúmenes y eficiencias volumétrica, eléctrica, fotovoltaica
y del sistema (25 Jul 2007) 62
4.13. Mediciones de voltaje y corriente alimentados al electrolizador, energía solar dispo-
nible y la energía solar teórica (26 Jul 2007) 64
4.14. Cálculos y resultados de volúmenes y eficiencias volumétrica, eléctrica, fotovoltaica
y del sistema (26 Jul 2007) 66
4.15. Mediciones de voltaje y corriente alimentados al electrolizador, energía solar dispo-
nible y la energía solar teórica (27 Jul 2007) 68
4.16. Cálculos y resultados de volúmenes y eficiencias volumétrica, eléctrica, fotovoltaica
y del sistema (27 Jul 2007) 71
4.17. Medie ñones de voltaje y corriente de los paneles fotovoltaicos y su eficiencia (28 Jul
2007) 73
4.18. Mediciones de voltaje y corriente de los paneles fotovoltaicos y su eficiencia (29 Jul
2007) 75
B. l . Insolación del 21 al 25 de Julio del 2007 108
B.2. Insolación del 26 al 30 de Julio del 2007 110
B.3. Insolación del 31 de Julio al 4 de Agosto del 2007 112
B.4. Insolación del 5 al 9 de Agosto del 2007 114
B.5. Insolación del 10 al 14 de Agosto del 2007 116
B.6. Insolación del 15 al 19 de Agosto del 2007 118
B.7. Insolación del 20 al 24 de Agosto del 2007 119
B.8. Insolación del 25 al 30 de Agosto del 2007 121
índice de tablas xix
C. l . Costos del material utilizado para fabricar los paneles fotovoltaicos 124
C.2. Costos del material utilizado para fabricar el electrolizador 126
C.3. Costos del material utilizado para fabricar el sistema de purificación del hidrógeno 127
Capítulo 1
Introducción
En los próximos años, el costo de los combustibles fósiles será muy alto debido a
la escasez de reservas petroleras y a lo difícil que es obtenerlo en aguas profundas. Por
ello, es necesario desarrollar nuevas fuentes de energía para satisfacer las necesidades
del ser humano. El hidrógeno es el elemento químico más abundante en el planeta y
es un buen transportador de energía, por lo que puede utilizarse como combustible
renovable para la mayoría de las actividades humanas. El hidrógeno se obtiene
por procesos de separación de compuestos como el metano o el agua. A l utilizar
energías renovables como fuente primarias para la separación del hidrógeno, se evita
la producción de gases de efecto invernadero.
Durante la crisis petrolera de la década de los 70's la humanidad se dio cuenta
que depende en gran parte de los combustibles fósiles. Y el problema no es la posible
escasez de este recurso energético sino la manera en que se encuentra distribuida
dentro del planeta (La mayoría de las reservas petroleras del mundo se encuentran en
el Medio Oriente). La principal consecuencia de dicha crisis fue el realizar innovación
y conversión de la industria provocando que el ser humano se enfocara en la investi-
gación y el desarrollo de nuevas fuentes de energía como la solar, la nuclear, entre otras.
1
1.1. Panorama energético 2
1.1 Panorama energético
Durante la era del carbón se desarrollaron diferentes conceptos en conocimiento y
tecnología para poder extender la vida út i l de las minas como los sistemas de drenaje
para evitar inundaciones dentro de las mismas y la aplicación del concepto de presión
atmosférica en la tecnología del bombeo.
Para 1705, Thomas Newcomen inventó la máquina de vapor que provocó la
primera Revolución Industrial. En 1769, James Watt mejoró la máquina de Newcomen
haciéndola cuatro veces más eficiente que su predecesora, esta mejora trajo consigo el
desarrollo del sistema de transporte ferroviario.
Para la segunda mitad del siglo X IX , buscando pozos subterráneos de agua, se
encontraron los primeros yacimientos de petróleo. Esto trajo una nueva revolución
tecnológica con la creación de industrias extractoras, exploradoras, transportadoras,
transformadoras y distribuidoras de este recurso y de sus derivados.
Con la patente de la lámpara incandescente, en 1880 se inició la industria eléctrica
cuyos generadores eran máquinas de vapor. La industria eléctrica comenzó con sistemas
aislados de iluminación pública, después se comienza a entregar energía durante el día
a las industrias provocando una interconexión de los sistemas hasta crear pequeños
monopolios regionales. Dentro de los cambios tecnológicos se encuentran el cambio
de motores de vapor por motores eléctricos y el cambio en la forma y tamaño de las
plantas industriales así como también su ubicación.
1.2. Definición del Problema, 3
La industria eléctrica fue afectada por la crisis petrolera de los años 70's debido
al aumento de precio en los combustibles fósiles y el aumento en el costo de capital
que provocó un aumento en la inflación en la mayoría de los países, sobretodo si eran
importadores de petróleo.
A causa de los desastres ecológicos causados por los derrames petroleros en los
mares y la acumulación de contaminación atmosférica en las grandes ciudades, durante
la década de los 80's comenzó a surgir en la sociedad la conciencia ecológica. Para los
90's la preocupación se centró en el cambio climático debido a la acumulación de los
gases de efecto invernadero.
1.2 Definición del Problema
Hoy en día la humanidad depende en gran medida de la producción de energía
eléctrica por medio de combustibles fósiles. Se sabe que no quedan más de 50 años de
reservas petroleras, aproximadamente; por lo que es necesario el desarrollo de nuevas
fuentes y mecanismos de producción utilizando recursos renovables como el viento, el
agua, el sol.
Es bien sabido que el hidrógeno es uno de los elementos químicos más abundante
en el planeta, además su poder calorífico es mucho mayor que el de los combustibles
usados en la actualidad como la gasolina, diesel, carbón, etc. El inconveniente de este
elemento es que no existe en forma pura en el ambiente debido a que es un elemento
muy ligero y fácil de combinar o reaccionar con los demás elementos químicos.
Por lo anterior el presente trabajo se centra en el desarrollo de la producción de
hidrógeno por medio de energía renovable, específicamente la energía solar fotovoltaica.
1.3. Antecedentes de la producción de Hidrógeno Solar 4
1.3 Antecedentes de la producción de Hidrógeno
Solar
Existen diferentes procedimientos para separar el hidrógeno a partir de algún
compuesto químico natural (como el agua y el metano) tales como la electrólisis,
la gasificación, procesos fotoelectroquímicos, entre otros. Los métodos más comunes
que se aplican para producir hidrógeno utilizando energía solar son la termolisis
y la electrólisis. La primera consta de elevar la temperatura del agua por medio
de un concentrador a temperaturas del orden de 1000° C y la segunda consiste
en alimentar energía eléctrica al agua por medio de electrodos.También existen
métodos compuestos o híbridos, como a partir del vapor que produce un concentrador
se pasa por un ciclo de vapor para generar electricidad y por medio de ésta el hidrógeno.
Solar Hydrogen Production
Qnydrogen gas
Electric power controller
Electric utility grid
(̂Hydrogen gas\ (̂Oxygen gas J) Hydrogen piirifier Oxygen purifier
Electrolyzer
CP Makeup water purifier Electrolyte tank
Figura 1.1: Diagrama esquemático de un sistema de producción de hidrógeno solar
1.4. Justificación 5
La eficiencia de un sistema de producción de hidrógeno por electrólisis con celdas
solares es de 11 % [3], 7% [4]. Para un sistema de concentradores solares y un ciclo
de vapor para generar energía eléctrica y alimentar,con ésta, a un electrolizador es
de 21.4% [3]. Y para un sistema de alta temperatura vía concentradores solares se
calcula una eficiencia del 32.9% [3].
En la figura 1.1 se muestra un esquema [5] general de un sistema de producción
de hidrógeno con celdas solares vía electrólisis y, en la 1.2 se expone el diagrama del
sistema que se construyo para este proyecto.
Tanque de agua y
Hidrógeno
Purificador deH2
Oxigeno
Figura 1.2: Diagrama esquemático del proyecto de producción de hidrógeno solar
1.4 Justificación
La justificación principal del desarrollo de este proyecto es el de encontrar una
fuente de energía capaz de competir dentro del mercado actual o el futuro. Esto
se debe a que los costos por combustibles son las principales causas de la quiebra
financiera de industrias y plantas de generación alrededor del mundo. Lo anterior hace
que se cambie a combustibles más baratos que, en la mayoría de los casos son más
1.5. Objetivo 6
contaminantes debido a la alta producción de gases de efecto invernadero (GEI), como
el combustóleo o el coke.
Otra ventaja es que la combustión del hidrógeno es limpia, esto quiere decir que
el producto de su quema es vapor de agua. Por lo que se dejaría de emitir GEI a la
atmósfera. Esto siempre y cuando la forma de obtener el hidrógeno sea por medio de
un proceso que no utilice combustibles fósiles como fuente principal.
También se dejaría de depender al 100% de los recursos energéticos fósiles. Lo cual
traería como beneficio una diversificación en el mercado de fuentes de energía.
A l implementar pequeñas plantas basadas en este sistema de producción de energía
eléctrica se obtendría el beneficio de la generación distribuida, que no es más que el
evitar las pérdidas por transmisión y distribución teniendo así un sistema eléctrico
más estable.
1.5 Objetivo
El objetivo de este proyecto es el encontrar los costos de producción del hidrógeno
por medio de electrólisis teniendo como fuente la energía solar fotovoltaica, así como
también su eficiencia tomando en cuenta que es un sistema doméstico. La idea principal
de este proyecto es el comprobar qué tan eficiente es la producción distribuida de
hidrógeno por medio de energía solar fotovoltaica.
1.6. Metodología 7
1.6 Metodología
Para este proyecto se utilizarán el método analítico y el experimental. El primero
se utilizará para obtener una eficiencia nominal de acuerdo a los datos de cada parte
manufacturada como el panel solar donde se obtendrán el voltaje y corriente que
serán datos para obtener la eficiencia de conversión de energía para el proceso de
electrólisis, el electrolizador donde se obtendrán los datos de flujo de entrada del
electrolito y de salida de los gases (oxígeno e hidrógeno) para obtener una eficiencia par-
cial de esta parte del sistema, para así obtener finalmente la eficiencia total del sistema.
Para la parte experimental se obtendrán los datos arriba mencionados tomando
un valor promedio sobre las mediciones realizadas cada cinco minutos durante varios
días para cada parte del sistema para así obtener una eficiencia real total y para cada
parte del prototipo desarrollado en base al modelo del libro electrónico Build a Solar
Hydrogen Fuel Cell System [6].
Capítulo 2
Análisis de Fundamentos
En este capítulo se presentan los conceptos fundamentales de Energía Solar y
Electroquímica. En el apartado de Energía Solar se presentan conceptos de geometría
solar los cuales se utilizan para obtener la cantidad de energía disponible para la
conversión fotovoltaica. En la parte de Electroquímica se muestran los conceptos
básicos de la electrólisis así como las ecuaciones que rigen esta materia.
2.1 Energía Solar
Para aprovechar la energía solar que incide en la superficie terrestre, es necesario
analizar la radiación que emite el Sol, así como las características de ésta al incidir en
la atmósfera de la Tierra.
2.1.1 Geometría Solar
El Sol tiene una estructura muy compleja, por lo que para aplicaciones de ingeniería
es bueno considerar al Sol como un cuerpo negro a una temperatura de 5762 K. La
8
2.1. Energía Solar 9
constante solar I0 es la cantidad de energía por unidad de tiempo que recibe una
superficie de área unitaria, en el espacio, perpendicular a la radiación solar. El valor
de I0 es de 1.353kW/m2 = 429Btu/hr • ft2 [7].
Suponiendo que la Tierra está fija en el espacio y que el Sol gira alrededor de ésta.
La posición del Sol se describe por medio de dos variables angulares: la altura solar
(a) y el acimut solar ( 7 ) . La primera variable (altura solar) es el ángulo que forma el
Sol con el horizonte y, el acimut solar, es el ángulo que se forma entre la proyección
horizontal de la ubicación del Sol y el sur verdadero. El valor de estas variables
depende de la latitud del lugar (0), la declinación (ó) y el ángulo horario (u).
La lati tud es el ángulo que forma un lugar determinado en la Tierra con respecto
al plano del ecuador. Su valor es positivo cuando se mide hacia el norte del ecuador, y
negativo cuando se mide hacia el sur del mismo.
La declinación es el alejamiento del Sol respecto el ecuador. El desplazamiento
puede ser hacia el sur o hacia el norte y depende del día del año, calculándose con la
siguiente expresión:
Donde n es el día del año (1 < n < 365). El último parámetro es el ángulo horario,
éste es cero al mediodía solar y toma valores de 15° cada hora, con signo positivo
antes del medio día y negativo por las tardes.
Definidos la lat i tud, el ángulo horario y la declinación, se puede calcular el acimut
y la altura solares con las ecuaciones:
(2.1)
2.1. Energía Solar 10
sin a = eos é eos 5 eos LO + sin <f> sin 6 (2.2)
eos 5 sm o,1
sin 7 = cosa
(2.3)
Las ecuaciones descritas en este apartado se ocupan para saber la trayectoria del
Sol y la radiación solar que recibe cierta superficie (Panel, colector, etc.) con determi-
nada inclinación y orientación en la superficie terrestre en cualquier día o época del año.
2.1.2 Radiación Solar Terrestre
La atmósfera terrestre se compone de varias capas: troposfera, estratosfera,
ionosfera y exosfera. La composición de la atmósfera hasta unos 80km de altura se
considera constante con una composición de 78 % N2, 21 % O2 y el resto de otros gases
como CO2, Ar, ozono y vapor de agua. El ozono absorbe la radiación ultravioleta
(A < 0.29/Ltm), y el vapor de agua la radiación infrarroja (A > 2.3¿/m); por lo que la
radiación que llega a ser transmitida a la superficie terrestre está compuesta, casi en
su totalidad, por longitudes de onda entre 0.29/xm y 2.3/im, con atenuaciones debido
a los fenómenos de absorción (O3, H 2 0 y CO2) y dispersión (polvo, vapor de agua, etc.).
A la longitud de la trayectoria que sigue la radiación solar al cruzar la atmósfera
se le conoce como masa de aire. Esta es unitaria a nivel del mar a 1 atm de presión y
cuando la trayectoria de la radiación es vertical; es decir, cuando el Sol se localiza en
el cénit (9Z = 0). En la figura 2.1 se muestra como la masa de aire (m) depende de la
distancia AB y el ángulo cenital (0Z) o la altura solar (a).
2.1. Energía Solar 11
m = sec 9Z (2.4)
V {1229 + (614 sin a ) 2 } 2i V 2 614 sin a (2.5) m Po
La ecuación 2.5 es út i l para calcular la masa de aire para presiones diferentes a la
presión a nivel del mar (P0 = 101.325A;Pa), esto debido a la alt i tud.
Existen diferentes tipos de radiación como la radiación directa, la cual es la que no
experimenta cambios en su trayectoria debido a dispersión o absorción; la radiación
difusa, que es la que experimenta dispersión en la atmósfera y no tiene una dirección
específica; y la radiación total, cuyo valor es igual a la suma de la radiación difusa y
directa.
o
Figura 2 . 1 : Esquema para el cálculo de la masa de aire
2.1. Energía Solar 12
Radiación sobre una superficie inclinada
Para una superficie inclinada con ángulo p respecto a un plano horizontal y un
ángulo acimutal (7) respecto al sur, el ángulo de incidencia (0) para una radiación
directa es aquel que se forma entre la normal de la superficie y el haz de radiación.
Expresando matemáticamente:
eos 0 = sin 6 sin (p eos fj — sin ó eos é sin (3 eos ys + eos S eos 0 eos ¡3 eos u? +
+ eos S sin (f) sin 0 eos 7^ eos u> + eos 5 sin ¡3 sin 7^ sin u> (2-6)
Para la ecuación 2.6 existen ciertos casos especiales:
Radiación en superficie horizontal. Ocurre cuando el ángulo 9 =
dando como resultado la ecuación 2.2.
0, y P = 0 o
2.1. Energía Solar 13
eos 9Z = eos 0 eos ó eos u + sin r¿> sin 6 (2-7)
Radiación en superficie vertical orientada hacia el sur. Es el caso para cuando
7s = 0 o y 0 = 90°. Matemáticamente queda:
eos 9 = — sin ó eos cf> + eos 6 sin ó eos UJ (2.8)
Radiación en superficie inclinada hacia el sur. En este caso el ángulo de inci-
dencia 9 es igual al ángulo acimutal 7, para una superficie ubicada en una latitud
equivalente a ( 0 — 0).
eos 9 = sin 5 sin (4> — 0) + eos 5 eos (</> — 0) eos u> (2.9)
Normalmente se conoce la radiación directa sobre una superficie horizontal, pero
para conocer la radiación directa sobre una superficie inclinada es necesario definir
el cociente (Rb) de la radiación directa en una superficie inclinada 7¡,)C y la radiación
directa sobre una superficie horizontal h,h- De la figura 2.2 se puede observar las pro-
yecciones de h sobre el plano horizontal, que depende del ángulo 9Z y la de la superficie
inclinada que depende del ángulo 6.
h,c heos 9 eos 9 b * h,h h eos 9z eos #2
Para el caso en que se tiene una superficie inclinada con vista hacia el sur
las ecuaciones 2.7 y 2.9 para tener como resultado la ecuación 2.11.
sin 5 sin (4> — 0) + eos S eos (<p — 0) eos UJ
b sin í5 sin <¡> + eos ó eos <¡> eos u
(2.10)
. se utilizan
2.2. Electroquímica 14
2.2 Electroquímica
La electroquímica es la rama de la química que se encarga de la relación entre
la electricidad y las reacciones químicas. A continuación se presentan las principios
más elementales de la electroquímica que se utilizaron para desarrollar el presente
proyecto.
2.2.1 Leyes de Faraday
Para comprender las leyes que rigen a la electroquímica es necesario tener en cuenta
los siguientes conceptos:
Constante de Faraday Es la cantidad de carga eléctrica contenida por un mol de
electrones.
F = Nav • e~ = 6.0231023 • 1.60210 - 1 9 = 9 6 4 9 0 C / W • e" (2.12)
Equivalente electroquímico Masa de un compuesto depositada en un electrodo du-
rante la electrólisis producida por un Coulomb.
E< - m (2-13)
Donde P.A. es el peso atómico del elemento o compuesto y N.V. es el número de
valencia del elemento o compuesto.
Una vez definidos estos conceptos, se describen las leyes de Faraday que gobiernan
cualquier proceso de electrólisis, sin importar si es un medio ácido o alcalino.
2.2. Electroquímica 15
P H m p r n T,f>v H« Faraday La masa de un elemento depositada en un electrodo es
a la cantidad de electricidad que pasa a través del electrolito.
m = l ^ = < ? ^ (2-M)
Segunda Ley de Faraday La masa de diferentes elementos depositados o disueltos
en un electrodo por la misma cantidad de electricidad, son proporcionales a sus
equivalentes electroquímicos.
2.2.2 Electrólisis
La reacción química (combustión) del hidrógeno ( i / 2 ) con el oxígeno (O2) es
espontánea, produciéndose agua (H2O) y una corriente eléctrica. Este tipo de reacción
química se conoce como de oxido-reducción. Es posible realizar la reacción inversa,
pero para ello es necesario utilizar una fuente de energía (electricidad). Este tipo de
reacciones impulsadas por una fuente externa de energía se conocen como reacciones
de electrólisis y se realizan en celdas electrolíticas.
Una celda electrolítica está formada por dos electrodos en una solución, ya sea
acida o alcalina. La celda se activa al conectarse a una fuente de corriente directa, que
inyecta electrones en un electrodo y los toma del otro.
El electrolito es la sustancia que contiene iones al estar en solución acuosa. Existen
dos tipos de electrolitos: los electrolitos fuertes, que son básicamente compuestos
iónicos y algunos compuestos moleculares que crean iones al disolverse, como el ácido
clorhídrico (HCL); y los electrolitos débiles, compuestos moleculares que producen
pequeñas concentraciones de iones al disolverse.
2.2. Electroquímica 16
Electrólisis del agua
La electrólisis del agua se representa por la siguiente reacción química:
2H20—>02 + 2H2 (2.15)
Las reacciones químicas en cada electrodo dependen de la solución electrolítica. Si
se lleva a cabo en un medio alcalino se tiene:
4H+ + 4e' —• 2H2 (2.16)
40H- —> 2H20 + 02 + 4e~ (2.17)
La reacción 2.17 corresponde al ánodo y la reacción 2.16 al cátodo de la celda
electrolítica. En cambio, para un medio ácido:
4 0 f f + + 4e- — • 2 # 2 0 + 0 2 (2.18)
4H- —> 2H2 + 4e~ (2.19)
donde la reacción 2.18 corresponde al ánodo y la reacción 2.19 al cátodo de la
celda electrolítica.
Capítulo 3
Prototipo
En este capítulo se divide en tres partes: diseño y construcción, donde se describe
las bases y el procedimiento que se realizó para armar el prototipo de producción de
hidrógeno; arranque y puesta en marcha; y el apartado de teoría y experimentos donde
se describe el cálculo teórico de la eficiencia por aparato (paneles y electrolizador),
así como también qué t ipo de datos y el cómo se obtuvieron para realizar los cálculos
de eficiencia por aparato y del sistema completo y compararlos.
3.1 Diseño y construcción
Para el diseño y desarrollo de este prototipo se tomaron en cuenta materiales que
fueran de bajo costo y fáciles de conseguir. En el electrolizador se verificó que los
materiales tuvieran una resistencia adecuada para soluciones alcalinas.
17
3.1. Diseño y construcción 18
Figura 3.1: Celda Solar de Silicio Monocristalino
Para la parte trasera o base de cada panel se utilizaron hojas de aluminio de
1/I6"x28"x30". Para la parte frontal de los paneles se prefirió el aerifico transparente
sobre el cristal, debido a su costo, a su alta resistencia a golpes y a que su transmitancia
es de 92 % 2 .
Para marcar la separación entre la parte frontal y la base de cada panel se
utilizaron barras de aluminio de 1" de ancho y 1/4" de grosor, para el marco de cada
1Silicon solar, http://www.siliconsolar.com 2Plaskolite. http://www.plaskolite.com
3.1.1 Panel fotovoltaico
En el diseño del panel fotovoltaico, se tomaron en cuenta celdas solares 1 de 5"x5",
que producen bajo condiciones estándar 4500my4. y aproximadamente 0.5V; esto para
poder tener una buena magnitud de corriente. Para poder llevar a cabo la electrólisis
del agua es necesario alimentar al electrolizador con alrededor de 2V. además como se
vio en el Capítulo 2 entre más corriente se alimente mayor es la producción del gas
hidrógeno.
3.1. Diseño y construcción 19
panel; además se distribuyeron pedazos de plástico en la parte interna, sin que estos
provoquen sombras, para evitar el contacto de la cubierta con las celdas solares.
Cada una de las bases de aluminio se lijaron y se limpiaron. Posteriormente se
colocó una capa delgada de pegamento silicón para poner sobre ésta una cubierta de
nylon para evitar la entrada de agua y humedad a los paneles, además de evitar el
contacto con las celdas solares.
Para terminar la base de los paneles se aseguro a una mesa la hoja de aluminio,
el acrílico y las barras de aluminio y se marcaron los puntos donde se colocarían los
tornillos. Los tornillos, tuercas y arandelas utilizados fueron de acero inoxidable para
evitar su corrosión debido a las condiciones ambientales. Se uso un taladro para realizar
las perforaciones en los tres materiales. Posteriormente se limpiaron las superficies y se
pegaron con silicón las barras a la base de aluminio, formándose el marco de los paneles.
Figura 3.2: Base del panel fotovoltaico
Antes de empezar la conexión entre las celdas para formar los paneles, fue
necesario realizar una prueba para checar el funcionamiento individual de las celdas e
identificar cuales son sus características de corriente y voltaje. Esto sirve para que se
3.1. Diseño y construcción 20
puedan ubicar las celdas de forma tal que no afecten en el desempeño del panel debi-
do a un rendimiento bajo de alguna de ellas. Para esta prueba se utilizó un multímetro.
De acuerdo al tamaño de las celdas solares y a sus características de corriente y
voltaje, se decidió el ponerlas de tal manera que cada panel pueda producir 2V y 20A
para después conectarlos en serie y tener un sistema de 4V y 20A para alimentar al
electrolizador.
Las celdas fotovoltaicas se colocaron sobre una superficie plana de dimensiones
similares al panel, para distribuirlas de manera uniforme y checar los espacios entre
las mismas. Para realizar las conexiones entre celdas, primero se utilizó alambres de
cobre de 10 milésimas de pulgada de espesor, que se obtuvieron a partir del corte de
hojas del mismo material. También se utilizó un cautín con soldadura de estaño-plomo
(60/40) para pegar cada listón sobre las tiras de conexión de cada celda, la parte
frontal de la celda es la terminal negativa y la parte posterior es la terminal positiva.
El procedimiento de soldadura de cada conexión para las celdas solares fue primero
fundir soldadura con el cautín y aplicar sobre un listón de cobre para evitar ejercer
presión sobre la celda solar, este paso se repitió hasta tener listo todos los listones de
conexión para las celdas. A l terminar se toma una celda y se aplica sobre la superficie
a soldar una solución de flux utilizando un aplicador tipo lápiz, inmediatamente se
toma un listón preparado con soldadura y el cautín para soldar la conexión, el proceso
fue repetido hasta tener listas las 40 celdas que formaran los paneles solares.
A l terminar de soldar las conexiones de las celdas, se procedió a producir los bus
de conexión que fueron fabricados a partir de listones de cobre de 20 milésimas de
pulgada de espesor y 1 1/4" de ancho, para obtener listones de 3/8". La manera
3.1. Diseño y construcción 21
Ya que se tienen los arreglos en paralelo se hace nuevamente una prueba de
desempeño de corriente y voltaje para confirmar que cada conjunto este produciendo
las mismas cantidades aproximadamente. Esto es para evitar la baja producción de
corriente/voltaje que afecte el rendimiento de los paneles.
Las celdas solares conectadas en paralelo, se colocaron en grupos de 4 sobre
una base guía y se unieron con pedazos de bus de cobre y, en los extremos, se sol-
daron los bus que se conectarán a los cables para la distribución de la energía producida.
Figura 3.3: Panel fotovoltaico
Para realizar las conexiones eléctricas se utilizaron unas cajas plásticas donde se
colocaron con pegamento terminales eléctricas para hacer las conexiones bus-cable y
entre paneles. Estas cajas se colocaron por fuera en la parte superior de la base de
en que se conectaron las celdas fue en grupos de 5 celdas en paralelo para tener
un arreglo que produciera 2CL4. y 0.5V. Para unir las celdas, primero se puso solda-
dura en el bus justo en el área donde se conectara con cada celda; posteriormente
de colocaba el bus por debajo del listón de la celda y con la ayuda del cautín se soldaba.
3.1. Diseno y construcción 22
aluminio, también se hicieron las perforaciones correspondientes para dejar salir los
bus. A cada bus se le coloco una terminal de ojillo (forma de O) para poder insertarla
en el banco de terminales y evitar el amontonamiento de cables. A la salida de los bus
se colocó un tubo plástico para evitar que la humedad entre a los paneles y esto afecte
su desempeño.
Para hacer un sello hermético entre el acrílico y la base se colocaron tiras de hule
rojo cuya composición es Caucho Estireno Butadieno (SBR) . Se cortaron tiras del
tamaño de las barras de aluminio y se untó pegamento silicón en ambos lados del hule,
se colocó el acrílico en su posición y se cerró con los tornillos, tuercas y arandelas de
acero inoxidable.
Para terminar se conectan los paneles en serie y se llevan los cables de alimentación
hacia el electrolizador. Los cables utilizados fueron calibre 12 A W G , el cual puede
llevar hasta 3 0 A
Figura 3.4: Módulo fotovoltaico
3.1. Diseno y construcción 23
Tabla 3 .1 : Resistividad de materiales en KOH al 27% [1],[2]
KOH al 27 % Nivel de Corrosión Temperatura Acrílico Resistente 60 - 90° F
PVC Tipo 1 Resistente 60 - 140° F
PVDF (kynar) Resistente 60 - 220° F
Pilopropileno Resistente 60 - 150° F
Hule Rojo (SBR) Resistente -Aluminio Insatisfactorio -Acero Inox 304 < 20 Mils/año 60 - 210° F
Bronce < 20 Mils/año -Latón < 20 Mils/año 60 - 90° F
Pegamento epóxico - -Pegamento silicón Resistente 60 - 210°F
Nylon Resistente 60 - 210° F
3.1.2 Electrolizador
De acuerdo con tabla ?? ([1],[2]) el PVC y el hule rojo, Caucho Estireno Butadieno
(SBR) por sus siglas en inglés, son materiales resistentes al hidróxido de potasio
(KOH), de fácil acceso y no cuestan mucho. Para el cuerpo del electrolizador se opto
por un tubo de PVC Tipo I de 3" de diámetro, 1/2" de grosor y 9 1/8" de largo.
Existen varios tipos de PVC: el Tipo I, el Tipo I I y el de uso común (pared delgada),
para este proyecto se utilizó el PVC Tipo I, aunque no se especifique.
En el cuerpo del electrolizador, 3" aproximadamente de uno de los extremos, se
realizaron dos agujeros, uno opuesto al otro, con la ayuda de un taladro para que
pudieran entrar dos tornillos que harán la función de terminales positivas dentro del
electrolizador. Se colocaron 4 tiras de 1/4" x 6" desde la base (parte más cercana a
los huecos para las terminales positivas) utilizando pegamento epóxico. Esto último
es para evitar que el electrodo positivo haga contacto con las paredes evitando la
producción de gas de ese lado.
3.1. Diseno y construcción 24
C o m o cubierta superior se utilizó tapas de P V C para tubo de 3", a la cual se le
hizo un agujero de 3/8" en el centro que hará la labor de salida de hidrógeno. Por la
parte interna se pegó un acoplador de 1 15/16", de manera que el hueco quedara en el
centro y, entre éste y la tapa se hizo otro hueco de 3/8" que actuara como salida del
gas oxígeno.
A cada uno de los puertos de salida se colocaron, con pegamento epóxico, dos
conectores de 3/8" t ipo espiga cortados de manera tal que no sobresalieran por la parte
interna de la tapa y que tuvieran suficiente distancia por la parte externa para poder te-
ner distancia suficiente para hacer la conexión con la manguera evitando posibles fugas.
Figura 3.5: Tapa superior del Electrolizador
Para evitar la interacción entre el hidrógeno y el oxígeno dentro del electrolizador
se co locó un separador. Este separador fue hecho con hojas de polipropileno, material
resistente al K O H a una concentración del 2 7 % [1]. A partir de un rectángulo de
7 3 /4"x5 15/16" y utlizando el cautín para sellarlo, se formó un cilindro de 7 3/4" de
largo y con una circunferencia que se ajusta al diámetro del acoplador en el cual es
colocado.
3.1. Diseno y construcción 25
Figura 3.6: Electrodo positivo
Para el electrodo positivo se optó por malla de acero inoxidable 304 tipo 200x200
ya que tiene buena resistencia sobre soluciones de KOH [1]. De un pedazo de 6"x9 1/2"
se formó un cilindro de 6" de largo y se insertó en el cuerpo del electrolizador, evitando
que la malla toque las paredes y, utilizando unas grapas de níquel se aseguró el
electrodo.
Con una punta de taladro se marcaron los puntos donde están las terminales
y con ayuda de un cortador se hicieron los huecos a la malla. Posteriormente se
insertaron tornillos de acero inoxidable de adentro hacia afuera del cuerpo, insertando
primero una arandela de acero inoxidable, luego la malla y por último una arandela
de hule rojo. Por la parte externa se colocó una tuerca en cada tornillo, aplicando
previamente una pequeña cantidad de silicón como sellador. Al haberse secado el
silicón se colocó otra tuerca que se ajustó hasta la primera y después dos arandelas y
otra tuerca más en cada terminal.
El electrodo negativo se formó a partir de una malla de inoxidable 304 con
3.1. Diseño y construcción 26
dimensiones 6"x9 3/4" y una lengüeta de 3/4" de ancho en la parte inferior. Utilizando
una regla se dobló la malla para formar un paralelepípedo con base en forma de estrella
de 12 picos. La parte de la lengüeta se dobló por la mitad a lo largo y se hizo un pe-
queño doblez a lo ancho y con ayuda de un cortador se realizó el hueco para un tornillo.
Figura 3.7: Electrodo negativo
Para la tapa inferior del electrolizador, se utilizó una tapa semejante a la de la
parte superior. En este caso se realizó un hueco para tornillo 10/24 en el centro y uno
de 3/8" entre la pared de ésta y una tapa de P V C de 1" colocada en el centro, este
hueco es la entrada del electrolito. Se pegó con epóxico un conector tipo espiga cortado
de 3/8" en el hueco del extremo. A la tapa de P V C de 1" se le hizo un hueco para tor-
nillo 10/24 y en la parte interna se le pegó con silicón una arandela de acero inoxidable.
Posteriormente se pegó la tapa de 1" con silicón sobre el interior de la tapa de
3" evitando que llegará el pegamento hacia los huecos. Se insertó un tornillo en la
lengüeta del electrodo negativo y después en el agujero de la tapa de 3" haciendo que
la malla se asiente sobre la arandela colocada dentro de la tapa interna. Se colocó la
respectiva tuerca al tornillo por la parte externa y al terminar se sello la unión con
3.1. Diseño y construcción 27
Figura 3.8: Conexiones internas del Electrolizador
pegamento silicón. Se insertó un empaque de 1" entre el electrodo y la parte interna
de la tapa de 1", para evitar que quede desalineado el electrodo negativo y llegue a
tocar el electrodo positivo.
Para pegar la tapa superior con cuerpo se untó silicón sobre el área de la tapa
y del cuerpo que harán contacto. Se insertó el separador en el acoplador de la tapa
superior, después el separador fue insertado en el electrodo negativo (en forma de
estrella) y se pegó a la parte externa de la tapa de 1". El siguiente paso fue co-
locar el cuerpo del electrolizador dentro de la tapa superior y al final en la parte inferior.
3.1.3 Sistema de distribución
En este proyecto se diseñaron unos purificadores de burbujas para la parte del
hidrógeno, si se quisiera aprovechar el oxígeno se debería contar con un sistema
de purificación semejante. Para el sistema de alimentación del electrolito y de
distribución de los gases se utilizaron mangueras de poliuretano con 3/8" y 1/2" de
3.1. Diseño y construcción 2 8
diámetro. Para el aseguramiento de las conexiones se utilizo cinta teflón para las
roscas y abrazaderas de acero inoxidable para las de tipo espiga. Para la seguridad
del sistema de purificación se utilizaron válvulas globo y válvulas check. En la fi-
gura ?? se muestra un esquema del sistema de purificación diseñado para este proyecto.
Figura 3 .9: Sistema de purificación de hidrógeno
El diseño del sistema de purificación cuenta con dos bubblers hechos de tubos de
PVC de 3" de diámetro y 12" de largo, tapas de PVC para tubos de 3", un niple
de 1/2", manguera de 1/2" de diámetro y 9" de largo, pedazos de la malla de acero
inoxidable y conectores de PVDF (kynar) de 1/2".
uperior se hicieron dos huecos uno de 3/8" y el otro de 1/2", uno opuesto al otro. Con
pegamento epóxico se unieron en el hueco de 3/8" un conector espiga cortado, y en el
de 1/2" un conector espiga-rosca, de forma tal que la conexión espiga quedará hacia
la parte externa de la tapa. Por la parte interna se pegó un extremo de un pedazo de
manguera de ~ 9" que en el extremo opuesto con una unión de la mitad del nipple
que tenía, a su vez, pegado un pedazo de malla de acero inoxidable. La malla en el
extremo de la manguera sirve para cortar el gas y provocar pequeñas burbujas para
que al pasar por el líquido contenido dentro del bubbler, éste absorba las impurezas
3.1. Diseño y construcción 29
como partículas de polvo, KOH, entre otros.
Figura 3.10: Tapa superior del purificador
En la tapa inferior solo se realizó un hueco central de 1/2" y se pegó un conector
de espiga cortado. Para ensamblar los bubbler fue necesario untar en la parte externa
del tubo y la parte interna de cada tapa una capa de silicón, asegurando que quede la
unión bien sellada y la manguera no quede doblada o mal colocada de forma que evite
el paso del gas.
El alimentador de agua fue hecho con un vaso de yogurt comercial (1 kg), en la
base se realizó un agujero de 1/2" y se pego un conector cortado tipo espiga. En la
parte externa se unió el extremo de una manguera de 6' de largo asegurándola con
una abrazadera y el otro extremos en la tapa inferior del electrolizador. En el puerto
de salida del oxígeno del electrolizador se conectaron 7' de manguera de 3/8" y en la
salida del hidrógeno alrededor de 14' de manguera de la misma medida.
Al término de este tramo de manguera se realizó una conexión 3/8" — 1/2" que
precede a dos válvulas esfera de 1/2" que sirven para abrir y cerrar el sistema de
purificación y / o simplemente dejar escapar el gas hidrógeno. Al final de una válvula
3.1. Diseño y construcción 30
Figura 3.11: Electrolizador conectado al sistema de purificación
esfera se conecta a la entrada del primer purificador con manguera de 1/2". Los
purificadores están interconectados por una manguera de 3/8" .
Figura 3.12: Purificador armado
Cada purificador tiene en la parte inferior una válvula esfera de 1/2" conectada
por medio de un trozo de manguera de la misma medida, las válvulas sirven para
realizar los cambios de líquido purificador, para este proyecto se utilizó agua destilada.
3.2. Arranque y puesta en marcha 31
A la salida de los dos purificadores se conectó otro sistema de válvulas que pueden
llevar al gas hacia un sistema de distribución y /o almacenamiento, ya sea un tanque
presurizado o a una alimentación directa de un combustor o celda de combustible.
Como el objetivo principal de este proyecto es el análisis de las condiciones de
producción de hidrógeno vía electrólisis, el gas se deja escapar después de pasar por
una válvula check que funciona para prevenir posibles propagaciones de ñama hacia
el interior del sistema.
3.2 Arranque y puesta en marcha
A l ya tener listo el sistema sólo quedaba el prepararlo para su inicio de funciones.
Para esto fue necesario primero hacer una prueba con agua al electrolizador para
encontrar posibles fugas. Esta prueba constó de llenar el electrolizador con agua y
revisar todas las uniones con pegamento para ver si existían filtraciones del líquido. En
esta ocasión no se presentaron por lo que se paso a revisar los purificadores. A l término
de esta revisión y limpieza de estos dispositivos se pasó a llenar los purificadores hasta
tres cuartas partes con agua destilada.
Posteriormente se paso a preparar la solución alcalina que estará dentro del
electrolizador. Se consiguió hidróxido de potasio en escamas, por lo que fue necesario
agregar agua destilada para tener la solución. Se tomaron 500gr de KOH y se
agregaron a un recipiente que contenía 52oz de agua destilada, que de acuerdo a la
porcentaje de masa = masa de un componente de la solución
(3.1) masa total de la solución
3.2. Arranque y puesta en marcha 32
ecuación 3.1 da como resultado una solución de KOH al 24.53%. Está solución se
hace más concentrada conforme se vaya consumiendo el agua como combustible del
proceso de electrólisis, el alimentador del electrolito debe estar bajo supervisión para
que cuando pase del 30% aproximadamente se pueda agregar más agua destilada
para regresar a una solución cercana al 27 %, debido a que este es el punto de mayor
conductividad de esta solución.
De nuevo se llevó a cabo una prueba de fugas en el electrolizador, pero esta vez con
la solución electrolítica. También se aprovechó para evaluar las conexiones entre las
mangueras y los conectores para evitar fugas de líquido, ya que el KOH es corrosivo,
aunque en estos niveles de concentración no es muy agresivo.
A l tener cero fugas en el sistema de distribución y en el electrolizador mismo, se
vació el sistema y paso a colocarse con ayuda de sujetadores plásticos sobre un panel
de madera. Los dispositivos, válvulas y mangueras de conexión se distribuyeron de
forma tal para evitar en lo posible dobleces en las manqueras que pudieran impedir el
libre paso del hidrógeno por el sistema. A l terminar de colocar todos los dispositivos
en el panel de madera, se pasó a llenar el electrolizador con la solución de KOH desde
el alimentador. Posteriormente se colocó el alimentador a una altura de 6' evitando
que su altura sea superior a la de los tubos de salida del oxígeno e hidrógeno, para
evitar escurrimientos de la solución hacia los purificadores.
Ya listo el sistema de producción de hidrógeno se conectaron los cables de
alimentación de los paneles fotovoltaicos en las terminales del electrolizador. El cable
negro (negativo) se conecto a la terminal negativa que está en la parte inferior del
electrolizador y el cable rojo (positivo) se coüecto en las dos terminales al costado del
electrolizador.
3.3. Teoría y experimentos 33
3 . 3 Teoría y experimentos
En esta sección se expondrán las ecuaciones utilizadas para llevar el cálculo de
producción de hidrógeno tanto teórico como su aplicación en este sistema. En el
apéndice A se muestra el balance de energía del electrolizador y en la figura ? ? .
C o m o datos iniciales son necesarios la corriente y voltaje de entrada al electroliza-
dor y la temperatura de los gases de salida. Para los primeros dos datos fue necesario
el uso de un multímetro que midiera las condiciones de este sistema que son 20A y AV.
Para saber la temperatura de los gases de salida se realizaron varios procedimientos,
el primero fue colocar un termopar en la pared externa del electrolizador para calcu-
lar la temperatura de operación del electrolizador y asumir que la temperatura de la
solución es la temperatura de salida de los gases. En este procedimiento es necesario
conocer la temperatura ambiente para poder realizar los cálculos necesarios y obtener
3.3. Teoría y experimentos 34
la temperatura de operación. El segundo procedimiento, que fue más sencillo, fue co-
locar un termómetro con adaptación para conectarse a tuberías de 1/2" del lado de la
tubería de hidrógeno y se asumió que la temperatura es igual para el gas oxígeno.
Figura 3.14: Electrolizador y sus conexiones dentro del sistema de producción de hidrógeno
P V
P
m =
n RT
P.M. P
RT
P Volreal
(3.2)
(3.3)
(3.4)
Para obtener el cálculo del volumen teórico (3.5, donde P es la presión del electroli-
zador, T la Temperatura y R la constante del gas ideal) de producción de hidrógeno se
utiliza el dato de corriente y temperatura de los gases de salida y utilizando la ecuación
del gas ideal se obtiene dicho valor.
VolTeo
VolReal
i t RT, gas 2 F P
(1 /4) • D2 • A L
(3.5)
(3.6)
3.3. Teoría y experimentos 35
Para el cálculo del volumen real (3.6, donde AL es la diferencia de alturas y D el
diámetro de la manguera) de producción se marco una regla sobre la manguera de la
salida del hidrógeno, para medir las alturas inicial y final en cierto lapso y así, con la
medida del diámetro de la manguera obtener el valor buscado. El procedimiento que
se realizó para obtener las lecturas de todos los datos de entrada fue el siguiente:
• Con la llave de paso, que conecta la salida del hidrógeno con el sistema de purifica-
ción, cerrada se mide la altura inicial del electrolito en el conducto del hidrógeno.
• Se miden los valores de corriente y voltaje en el electrolizador y la temperatura
ambiente.
• Después de 5 minutos se mide la altura final.
• Se abre la llave de paso y se mide la temperatura de salida del hidrógeno.
Para el cálculo de las eficiencias/rendimientos de cada parte del sistema se presentan
las siguientes ecuaciones:
r)PFteo = (3.7) * teo I V
VPFreal = p — (3.8) -'rea/ Volreai Volteo
Velecteo = (3.10) Velec
Vterm / o i i \ Velecreal = -rz (3.11)
''real
Donde PF es panel fotovoltaico, / es la corriente y V es el voltaje que producen los
paneles y alimentan al electrolizador, Vol son los volúmenes real y teóricos producidos
por el dispositivo.
AG = AH — T0AS (3.12)
3.3. Teoría y experimentos 36
En las ecuaciones 3.10 y 3.11 se anotan tres tipo de voltaje, el voltaje eléctrico (Veiec)
se refiere al voltaje que se obtiene por medio de la ecuación 3.13, que resulta de la
ecuación 3.12.
AC Velec = — (3.13)
Vterm = ^ (3.14) n b
El voltaje térmico {Vterm) se refiere al voltaje que se obtiene por medio de la ecuación
3.14, que ocurre cuando el proceso de electrólisis no intercambia calor con los alrededo-
res. El voltaje real (Vreai) se refiere al voltaje que se obtiene de los paneles fotovoltaicos.
Para condiciones estándar (1 atm y 25°C) los valores de Veiec, Vterm son 1.229 V,
1.47 V respectivamente. Además, conforme la temperatura de operación del electroli-
zador varía también el voltaje eléctrico necesario para llevar a cabo la electrólisis.
Para, encontrar la eficiencia del sistema se utilizaron las ecuaciones siguientes:
motteo = VPFteor]Elec (3.15)
VTotreal = VPFreal VElec (3-16)
En el Apéndice B se encuentran tabulados los datos de Insolación [W/m2], estos datos
fueron obtenidos y prestados por el Grupo de Geotermia de baja temperatura ubicado
en los Campos Escamilla del Instituto. Estos datos de insolación fueron promedia-
dos para el intervalo de tiempo ocupado en las mediciones del sistema (cada 5 minutos).
3.3. Teoría y experimentos 37
Las mediciones se llevaron a cabo entre las 11 : 30am y las 3 : 30pm que en tiempo
real solar serían entre las 10 : 30am y las 2 : 30pm aproximadamente, considerándose
este lapso como el de mayor insolación teórica.
Algunas de las suposiciones para los cálculos realizados en este proyecto fueron:
• Los datos de entrada: voltaje, corriente, temperatura ambiente y temperatura
de salida del hidrógeno (V, I, Tamb y Tgas) se mantienen constantes durante el
intervalo de medición.
• Los datos de insolación real se consideraron constantes durante el intervalo de
medición.
• La temperatura de los reactivos (Agua + electrolito) es igual a la temperatura
ambiente ( T a m 6 ) .
• La temperatura de los productos (hidrógeno y oxígeno) es igual a la temperatura
de salida del hidrógeno (Tgas).
• La temperatura del electrolizador es igual a la temperatura de salida del hidrógeno
{Tgas)-
Capítulo 4
Resultados
En este capítulo se presentan los datos obtenidos durante algunos días de los meses
de Julio y Agosto del 2007. De acuerdo al Capítulo 3, sección 3.3 con los datos de
corriente (I) y voltaje (V) medidos a la entrada del electrolizador y con los datos de
insolación teóricos y reales [8] se obtuvieron los siguientes resultados durante el mes de
Julio del 2007.
Tabla 4 .1 : Mediciones de voltaje y corriente alimentados al electrolizador, energía solar disponible y la energía solar teórica (20 Jul 2007)
Hora l[A) V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[ W]
13:05 12.74 3.13 297.290 559.570
13:10 12.72 3.19 428.593 562.242
13:15 11.08 3.15 516.128 564.579
13:20 12.86 3.23 491.199 566.580
13:25 10.88 3.13 391.483 568.245
13:30 14.60 3.11 391.483 569.571
13:35 13.97 3.02 592.360 570.558
13:40 14.11 3.07 642.579 571.204
13:45 9.70 3.00 619.096 571.511
38
Tabla 4 . 1 : (continúa...)
Hora 1[A] V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[ W]
13:50 7.53 3.03 583.870 571.477
13:55 8.70 3.12 583.870 571.102
14:00 8.90 3.16 272.128 570.387
14:05 8.88 3.18 272.128 569.333
14:10 13.48 3.20 291.251 567.939
14:15 14.00 3.16 303.999 566.207
14:20 12.66 3.13 329.380 564.138
14:25 11.82 3.12 430.902 561.734
14:30 10.42 3.09 430.902 558.996
14:35 7.73 3.10 388.941 555.926
14:40 8.18 3.09 378.451 552.527
14:45 8.02 3.13 360.373 548.800
14:50 8.73 3.16 288.064 544.749
14:55 8.74 3.18 288.064 540.376
15:00 8.87 3.20 264.322 535.685
15:05 9.42 3.18 264.322 530.678
15:10 8.15 3.18 350.180 525.360
15:15 9.00 3.18 407.419 519.734
15:20 9.48 3.17 390.902 513.805
15:25 12.93 3.16 324.838 507.577
15:30 13.60 3.08 324.838 501.054
15:35 13.36 3.06 508.322 494.242
15:40 12.00 3.06 554.192 487.146
15:45 8.69 3.02 535.483 479.771
Tabla 4 .1 : (continúa...)
Hora Í[A] V[V] Energía Solar Disp [W] Energía Solar Teo[W]
15:50 5.65 2.95 460.644 472.122
15:55 6.50 3.03 460.644 464.207
16:00 6.27 2.97 229.032 456.031
16:05 5.40 2.94 229.032 447.600
16:10 5.90 2.94 195.432 438.923
16:15 4.30 2.74 173.032 430.005
16:20 5.34 2.85 162.838 420.854
16:25 4.66 2.72 122.064 411.479
16:30 5.19 2.78 122.064 401.886
16:35 5.37 2.86 112.051 392.086
16:40 6.09 3.03 109.548 382.086
16:45 6.87 3.08 119.251 371.896
16:50 5.75 2.97 158.064 361.525
16:55 5.52 2.89 158.064 350.983
17:00 6.90 3.13 151.161 340.281
17:05 7.53 3.10 151.161 329.429
17:10 10.47 3.35 196.877 318.438
17:15 4.70 2.67 227.354 307.322
17:20 4.46 2.67 221.354 296.090
17:25 5.52 2.85 197.354 284.757
17:30 9.90 3.30 197.354 273.335
Tabla 4 .2 : Cálculos y resultados de volúmenes y eficiencias eléctrica, fotovoltaica del sistema (20 Jul 2007)
Hora Volumen Teo[m/] Ef Elec[ %\ Ef PF[ %} Ef Sist[ %]
13:05 421.371 13.41 39.30 5.27
13:10 420.710 9.47 38.56 3.65
13:15 366.467 6.76 39.05 2.64
13:20 425.340 8.46 38.08 3.22
13:25 359.852 8.70 39.30 3.42
13:30 482.890 11.60 39.55 4.59
13:35 462.053 7.12 40.73 2.90
13:40 466.684 6.74 40.07 2.70
13:45 321.876 4.70 41.00 1.93
13:50 249.868 3.91 40.59 1.59
13:55 289.636 4.65 39.42 1.83
14:00 297.259 10.33 38.92 4.02
14:05 297.553 10.38 38.68 4.01
14:10 453.152 14.81 38.44 5.69
14:15 467.598 14.55 38.92 5.66
14:20 422.842 12.03 39.30 4.73
14:25 394.786 8.56 39.42 3.37
14:30 348.026 7.47 39.81 2.97
14:35 258.181 6.16 39.68 2.44
14:40 273.211 6.68 39.81 2.66
14:45 268.736 6.97 39.30 2.74
14:50 292.527 9.58 38.92 3.73
14:55 292.862 9.65 38.68 3.73
Tabla 4.2: (continúa...)
Hora Volumen Teo[m¿] Ef Elec[ %] Ef PF[ %] Ef Sist[ %]
15:00 297.218 10.74 38.44 4.13
15:05 315.648 11.33 38.68 4.38
15:10 273.092 7.40 38.68 2.86
15:15 301.574 7.02 38.68 2.72
15:20 318.686 7.69 38.80 2.98
15:25 434.663 12.58 38.92 4.90
15:30 457.186 12.90 39.94 5.15
15:35 446.222 8.04 40.20 3.23
15:40 400.798 6.63 40.20 2.66
15:45 291.187 4.90 40.73 2.00
15:50 188.709 3.62 41.69 1.51
15:55 217.099 4.28 40.59 1.74
16:00 209.417 8.13 41.41 3.37
16:05 180.359 6.93 41.84 2.90
16:10 197.059 8.88 41.84 3.71
16:15 144.085 6.81 44.89 3.06
16:20 178.934 9.35 43.16 4.03
16:25 156.148 10.38 45.22 4.70
16:30 173.908 11.82 44.24 5.23
16:35 179.939 13.71 43.01 5.89
16:40 204.065 16.84 40.59 6.84
16:45 230.202 17.74 39.94 7.09
16:50 192.672 10.80 41.41 4.47
16:55 184.367 10.09 42.56 4.30
Tabla 4 .2 : (continúa...)
Hora Volumen Teo[m/] Ef Elec[ %) Ef PF[ %) Ef Sist[ %\
17:00 230.459 14.29 39.30 5.61
17:05 252.317 15.44 39.68 6.13
17:10 349.696 17.82 36.72 6.54
17:15 156.470 5.52 46.07 2.54
17:20 148.480 5.38 46.07 2.48
17:25 184.367 7.97 43.16 3.44
17:30 331.731 16.55 37.27 6.17
Tabla 4 .3: Mediciones de voltaje y corriente alimentados al electrolizador, energía solar disponible y la energía solar teórica (21 Jul 2007)
Hora \[A] V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo{W]
14:10 3.65 2.66 152.851 568.717
14:15 4.52 2.69 143.096 566.982
14:20 4.63 2.85 140.555 564.910
14:25 5.62 2.95 130.387 562.501
14:30 5.96 3.05 130.387 559.758
14:35 5.99 3.11 146.800 556.683
14:40 6.38 3.11 150.903 553.278
14:45 5.95 3.10 156.632 549.545
14:50 6.12 3.05 165.225 545.486
14:55 6.29 3.09 100.709 541.106
15:00 6.17 3.05 147.742 536.406
15:05 4.99 3.00 147.742 531.391
Tabla 4 .3 : (continúa...)
Hora l[A) V[V] Energía Solar Disp [W] Energía Solar Teo[ W]
15:10 6.14 3.03 150.800 526.064
15:15 6.45 3.04 152.838 520.428
15:20 6.62 3.13 152.980 514.489
15:25 6.47 3.10 153.548 508.250
15:30 6.92 3.15 153.548 501.716
15:35 6.30 3.13 170.219 494.892
15:40 6.77 3.14 174.387 487.783
15:45 6.59 3.07 180.219 480.395
15:50 6.25 3.12 188.967 472.733
15:55 6.82 3.13 188.967 464.804
16:00 6.86 3.17 182.967 456.613
16:05 7.03 3.16 182.967 448.168
16:10 7.16 3.17 192.916 439.475
16:15 6.90 3.07 199.548 430.541
16:20 6.30 3.06 196.413 421.375
16:25 6.74 3.03 183.871 411.983
16:30 6.25 3.04 183.871 402.373
16:35 6.35 3.01 175.200 392.556
16:40 6.37 3.02 173.032 382.538
16:45 6.12 3.02 171.174 372.330
16:50 5.09 2.83 168.387 361.941
16:55 5.00 2.83 168.387 351.380
17:00 4.60 2.78 140.258 340.659
Tabla 4 .4 : Cálculos y resultados de volúmenes y eficiencias eléctrica, fotovoltaica del sistema (21 Jul 2007)
Hora Volumen Teo[m/] Ef Elec[ %] Ef PF[ 96} Ef Sist[ %]
14:10 119.140 6.35 55.50 3.53
14:15 147.538 8.50 54.89 4.66
14:20 151.128 9.39 51.80 4.86
14:25 183.443 12.72 50.05 6.36
14:30 194.541 13.94 48.41 6.75
14:35 196.170 12.69 47.44 6.02
14:40 208.942 13.15 47.44 6.24
14:45 194.860 11.78 47.59 5.60
14:50 200.427 11.30 48.37 5.46
14:55 205.994 19.30 47.74 9.21
15:00 202.733 12.74 48.34 6.16
15:05 163.961 10.13 49.14 4.98
15:10 201.748 12.34 48.65 6.00
15:15 211.933 12.83 48.49 6.22
15:20 218.237 13.54 47.06 6.37
15:25 213.292 13.06 47.52 6.21
15:30 228.127 14.20 46.77 6.64
15:35 207.688 11.58 47.06 5.45
15:40 223.916 12.19 46.88 5.71
15:45 217.962 11.23 47.95 5.38
15:50 206.717 10.32 47.18 4.87
15:55 225.569 11.30 47.03 5.31
16:00 226.892 11.89 46.44 5.52
Tabla 4 .4: (continúa...)
Hora Volumen Teo[mi] Ef Elec[ %) Ef PF[ %} Ef Sist[ %)
16:05 232.515 12.14 46.58 5.66
16:10 236.815 11.77 46.44 5.46
16:15 228.215 10.62 47.95 5.09
16:20 209.053 9.82 48.07 4.72
16:25 223.654 11.11 48.55 5.39
16:30 207.394 10.33 48.39 5.00
16:35 210.712 10.91 48.87 5.33
16:40 211.376 11.12 48.71 5.42
16:45 203.080 10.80 48.71 5.26
16:50 168.902 8.55 51.98 4.45
16:55 165.915 8.40 51.98 4.37
17:00 152.642 9.12 52.91 4.82
Tabla 4 .5 : Mediciones de voltaje y corriente alimentados al electrolizador, energía solar disponible y la energía solar teórica (22 Jul 2007)
Hora 1[A] V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[ W]
12:30 10.48 3.20 338.903 532.499
12:35 9.86 3.16 357.380 537.500
12:40 10.72 3.20 361.999 542.185
12:45 10.47 3.18 371.186 546.550
12:50 11.17 3.19 384.967 550.591
12:55 11.25 3.14 384.967 554.307
13:00 11.04 3.08 454.193 557.694
Tabla 4.5: (continúa...)
Hora l[A] vm Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[ W]
13:05 11.90 3.14 454.193 560.751
13:10 10.92 3.12 449.315 563.474
13:15 11.03 3.07 446.064 565.862
13:20 11.27 3.06 467.431 567.913
13:25 11.04 3.02 552.902 569.626
13:30 9.23 3.02 552.902 571.000
13:35 10.92 2.99 508.515 572.034
13:40 10.46 3.03 497.418 572.726
13:45 11.02 3.00 487.096 573.077
13:50 11.35 2.96 471.612 573.086
13:55 10.91 2.83 471.612 572.753
14:00 10.73 2.94 570.967 572.079
14:05 10.44 2.93 570.967 571.064
14:10 11.07 3.10 581.418 569.708
14:15 11.56 3.04 588.386 568.013
14:20 11.28 2.97 584.515 565.980
14:25 11.03 2.96 569.031 563.610
14:30 11.02 2.97 569.031 560.904
14:35 • . 10.93 2.95 588.128 557.866
14:40 10.37 2.94 592.902 554.496
14:45 10.88 2.93 582.063 550.798
14:50 11.15 2.97 565.805 546.773
14:55 10.91 2.97 565.805 542.426
15:00 10.51 3.02 566.450 537.758
Tabla 4 .5: (continúa...)
Hora J[A] V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[ W]
15:05 10.42 2.99 566.450 532.774
15:10 10.33 3.00 530.451 527.476
15:15 11.72 2.99 506.451 521.869
15:20 11.25 2.97 525.289 515.958
15:25 9.29 2.72 600.644 509.745
15:30 11.09 2.82 600.644 503.237
15:35 6.78 2.63 598.063 496.437
15:40 3.50 2.36 597.418 489.351
15:45 4.65 2.34 407.612 481.985
15:50 4.77 2.65 122.903 474.344
15:55 4.30 2.50 122.903 466.434
16:00 3.20 2.34 107.806 458.261
16:05 3.22 2.27 107.806 449.833
16:10 3.25 2.32 81.058 441.155
16:15 3.27 2.25 63.226 432.236
16:20 3.68 2.40 61.819 423.082
16:25 3.57 2.40 56.193 413.701
16:30 3.70 2.46 56.193 404.101
16:35 4.49 2.64 74.826 394.292
16:40 6.04 2.88 79.484 384.281
16:45 5.65 2.85 109.084 374.078
16:50 7.07 2.85 153.484 363.693
16:55 6.92 2.94 153.484 353.135
17:00 10.25 3.02 205.742 342.414
49
Tabla 4.6: Cálculos y resultados de volúmenes y eficiencias volumétrica, eléctrica, fotovoltaica y del sistema (22 Jul 2007)
Hora Volumen Teo[m/] Ef Elec[ %) Ef PF[ %\ Ef Sist[ %}
12:30 342.079 9.90 45.67 4.52
12:35 321.841 8.72 46.88 4.09
12:40 351.075 9.48 46.29 4.39
12:45 342.887 8.97 46.58 4.18
12:50 365.812 9.26 46.44 4.30
12:55 368.432 9.18 47.18 4.33
13:00 362.751 7.49 48.10 3.60
13:05 391.009 8.23 47.18 3.88
13:10 359.992 7.58 47.48 3.60
13:15 363.618 7.59 48.26 3.66
13:20 371.530 7.38 48.41 3.57
13:25 365.144 6.03 49.06 2.96
13:30 305.279 5.04 49.06 2.47
13:35 361.175 6.42 49.55 3.18
13:40 344.827 6.37 48.89 3.12
13:45 364.483 6.79 49.38 3.35
13:50 376.628 7.12 50.05 3.57
13:55 363.210 6.55 52.35 3.43
14:00 358.380 5.53 50.40 2.78
14:05 348.694 5.36 50.57 2.71
14:10 368.536 5.90 47.79 2.82
14:15 386.102 5.97 48.74 2.91
14:20 376.750 5.73 49.89 2.86
Tabla 4.6: (continúa...)
Hora Volumen Teo[ríiZ] Ef Elec[ %] Ef PF[ %] Ef Sist[ %}
14:25 368.400 5.74 50.06 2.87
14:30 368.066 5.75 49.89 2.87
14:35 366.245 5.48 50.23 2.75
14:40 346.356 5.14 50.40 2.59
14:45 364.570 5.48 50.57 2.77
14:50 373.617 5.85 49.89 2.92
14:55 365.575 5.73 49.89 2.86
15:00 352.171 5.60 49.06 2.75
15:05 349.156 5.50 49.56 2.73
15:10 347.260 5.84 49.39 2.89
15:15 392.716 6.92 49.56 3.43
15:20 378.187 6.36 49.89 3.17
15:25 312.298 4.21 54.48 2.29
15:30 372.808 5.21 52.54 2.74
15:35 227.921 2.98 56.34 1.68
15:40 116.520 1.38 62.78 0.87
15:45 154.805 2.67 63.32 1.69
15:50 158.800 10.28 55.91 5.75
15:55 143.153 • » 8.75 59.26 5.18
16:00 106.186 6.95 63.31 4.40
16:05 106.849 6.78 65.27 4.43
16:10 107.493 9.30 63.86 5.94
16:15 108.154 11.64 65.84 7.66
16:20 121.715 14.29 61.73 8.82
Tabla 4.6: (continúa...)
Hora Volumen Teo[mZ] Ef Elec[ %] Ef PF[%] Ef Sist[ %)
16:25 118.077 15.25 61.73 9.41
16:30 122.376 16.20 60.22 9.75
16:35 148.505 15.84 56.12 8.89
16:40 200.426 21.89 51.44 11.26
16:45 187.484 14.76 51.98 7.67
16:50 234.604 13.13 51.98 6.82
16:55 229.627 13.26 50.39 6.68
17:00 340.126 15.05 49.06 7.38
17:05 398.499 16.58 51.99 8.62
17:10 340.458 10.86 45.31 4.92
17:15 302.630 6.54 54.67 3.58
17:20 245.691 5.61 53.49 3.00
17:25 396.834 12.26 46.30 5.68
17:30 398.166 11.88 47.95 5.70
Tabla 4.7: Mediciones de voltaje y corriente alimentados al electrolizador, energía solar disponible y la energía solar teórica (23 Jul 2007)
Hora l[A] V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[ W]
11:30 10.74 3.14 451.031 449.968
11:35 12.44 3.11 435.857 458.426
11:40 11.78 3.18 432.064 466.627
11:45 11.61 3.11 397.251 474.566
11:50 11.84 3.12 345.032 482.235
Tabla 4.7: (continúa...)
Hora l[A] V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[W]
11:55 12.17 3.11 345.032 489.630
12:00 12.59 3.08 535.483 496.744
12:05 12.02 3.06 535.483 503.571
12:10 12.10 3.04 558.709 510.107
12:15 11.45 3.03 574.192 516.347
12:20 11.00 2.97 576.257 522.286
12:25 12.85 3.00 584.515 527.919
12:30 12.14 3.07 584.515 533.243
12:35 12.67 3.08 565.934 538.254
12:40 12.80 3.05 561.289 542.947
12:45 12.74 3.05 575.741 547.320
12:50 5.62 2.70 597.418 551.369
12:55 13.58 3.23 597.418 555.091
13:00 6.24 2.84 538.063 558.485
13:05 11.03 3.05 538.063 561.546
13:10 12.06 3.23 549.289 564.275
13:15 10.96 3.00 556.773 566.667
13:20 6.06 2.88 541.418 568.722
13:25 6.26 2.88 479.999 570.438
13:30 7.82 2.85 479.999 571.815
13:35 6.86 2.49 421.573 572.850
13:40 7.59 2.86 406.967 573.544
13:45 6.87 2.82 337.625 573.895
13:50 5.64 2.82 233.612 573.904
Tabla 4 .7: (continúa...)
Hora l[A] V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[W]
13:55 10.51 3.18 233.612 573.571
14:00 7.30 2.94 307.354 572.896
14:05 10.75 3.06 307.354 571.878
14:10 10.36 3.05 279.909 570.520
14:15 6.05 2.86 261.612 568.822
14:20 7.68 3.08 269.032 566.785
14:25 10.27 3.03 298.709 564.411
14:30 10.10 2.97 298.709 561.700
14:35 6.03 2.94 409.935 558.656
14:40 10.18 2.92 437.741 555.281
14:45 6.04 2.84 336.270 551.575
14:50 6.24 2.83 184.064 547.544
14:55 5.85 2.63 184.064 543.188
15:00 11.36 3.04 157.806 538.512
15:05 7.02 2.83 157.806 533.518
15:10 11.48 3.15 202.206 528.211
15:15 9.73 3.12 231.806 522.594
15:20 6.92 2.72 259.406 516.672
15:25 12.16 3.11 369.806 51&448
15:30 5.46 2.86 369.806 503.927
54
Tabla 4 .8: Cálculos y resultados de volúmenes y eficiencias volumétrica, eléctrica, fotovoltaica y del sistema (23 Jul 2007)
Hora Volumen Prod[mZ] Volumen Teo[wiZ] Ef Vol[ %] Ef Elec[ %] Ef PF[%] Ef Sist[ %}
11:30 99.758 348.237 7.48 28.65 46.40 3.47
11:35 94.770 403.359 8.88 23.50 47.59 4.22
11:40 101.183 383.236 8.67 26.40 46.54 4.04
11:45 86.932 377.705 9.09 23.02 47.59 4.33
11:50 84.082 386.471 10.71 21.76 47.44 5.08
11:55 99.758 397.242 10.97 25.11 47.59 5.22
12:00 89.070 412.316 7.24 21.60 48.05 3.48
12:05 92.632 393.649 6.87 23.53 48.37 3.32
12:10 94.058 396.269 6.58 23.74 48.68 3.21
12:15 94.058 376.223 6.04 25.00 48.84 2.95
12:20 91.920 361.437 5.67 25.43 49.83 2.83
12:25 95.483 422.224 6.60 22.61 49.33 3.25
12:30 95.483 398.895 6.38 23.94 48.21 3.07
12:35 101.183 417.683 6.90 24.22 48.05 3.31
12:40 90.495 421.968 6.96 21.45 48.52 3.38
12:45 90.495 419.991 6.75 21.55 48.52 3.27
12:50 78.381 185.271 2.54 42.31 54.81 1.39
12:55 99.045 449.154 7.34 22.05 45.82 3.36
13:00 94.770 206.386 3.29 45.92 52.11 1.72
13:05 88.357 364.814 6.25 24.22 48.52 3.03
13:10 96.908 398.881 7.09 24.29 45.82 3.25
13:15 81.232 362.498 5.91 22.41 49.33 2.91
13:20 84.794 200.433 3.22 42.31 51.39 1.66
55
Tabla 4 .8: (continúa...)
Hora Volumen Prod[m¿] Volumen Teo[m/] Ef Vol[ %\ Ef Elec[ %) Ef PF[ %} Ef Sist[ %)
13:25 74.106 207.047 3.76 35.79 51.39 1.93
13:30 89.070 258.644 4.64 34.44 51.93 2.41
13:35 80.519 227.636 4.05 35.37 59.44 2.41
13:40 78.381 251.859 5.33 31.12 51.75 2.76
13:45 83.369 227.968 5.74 36.57 52.48 3.01
13:50 83.369 187.764 6.81 44.40 52.48 3.57
13:55 89.782 351.032 14.31 25.58 46.54 6.66
14:00 89.782 243.028 6.98 36.94 50.34 3.52
14:05 100.471 359.048 10.70 27.98 48.37 5.18
14:10 97.620 344.899 11.29 28.30 48.52 5.48
14:15 83.369 201.413 6.61 41.39 51.75 3.42
14:20 88.357 255.678 8.79 34.56 48.05 4.22
14:25 96.908 341.903 10.42 28.34 48.84 5.09
14:30 84.794 336.244 10.04 25.22 49.83 5.00
14:35 84.082 200.094 4.32 42.02 50.34 2.18
14:40 81.944 337.804 6.79 24.26 50.68 3.44
14:45 84.082 200.426 5.10 41.95 52.11 2.66
14:50 80.519 207.739 9.59 38.76 52.30 5.02
14:55 77.669 194.755 8.36 39.88 56.27 •4,70
15:00 87.645 380.653 21.88 23.02 48.68 10.65
15:05 76.244 233.706 12.59 32.62 52.30 6.58
15:10 106.884 379.697 17.88 28.15 46.98 8.40
15:15 87.645 323.926 13.10 27.06 47.44 6.21
15:20 89.070 228.877 7.26 38.92 54.41 3.95
56
Tabla 4.8: (continúa...)
Hora Volumen Prod [mi] Volumen Teo[mZ] Ef Vol[ %] Ef Elec[ %} Ef PF[ %} Ef Sist[ %)
15:25 93.345 400.870 10.23 23.29 47.59 4.87
15:30 91.207 180.588 4.22 50.51 51.75 2.19
Tabla 4.9: Mediciones de voltaje y corriente alimentados al electrolizador, energía solar disponible y la energía solar teórica (24 Jul 2007)
Hora l[A] V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[W]
11:10 10.31 3.12 427.109 414.253
11:15 11.08 3.14 443.548 423.681
11:20 10.78 3.12 447.741 432.881
11:25 11.01 3.13 464.515 441.847
11:30 11.46 3.11 464.515 450.570
11:35 10.75 3.12 485.160 459.043
11:40 11.23 3.08 490.322 467.260
11:45 11.63 3.09 484.386 475.214
11:50 11.24 3.06 475.483 482.898
11:55 11.26 3.07 475.483 490.306
12:00 11.54 3.06 510.322 497.433
12:05 11.69 3.08 510.322 504.274
12:10 11.45 3.04 520.386 510.822
12:15 11.88 3.04 527.096 517.074
12:20 11.35 3.08 528.128 523.024
12:25 il .91 3.08 532.257 528.667
12:30 11.85 3.05 532.257 534.001
Tabla 4.9: (continúa...)
Hora l[A] V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[W]
12:35 12.07 3.07 537.934 539.021
12:40 12.24 3.04 539.354 543.723
12:45 12.15 3.05 546.838 548.104
12:50 12.98 3.03 558.063 552.160
12:55 11.80 3.05 558.063 555.890
13:00 12.38 3.04 567.741 559.290
13:05 12.14 3.04 567.741 562.357
13:10 12.68 3.03 573.547 565.090
13:15 12.32 3.02 577.418 567.487
13:20 12.71 2.98 580.644 569.546
13:25 12.73 3.00 593.547 571.266
13:30 12.19 2.99 593.547 572.644
13:35 12.11 3.04 594.579 573.682
13:40 12.16 2.98 594.838 574.377
13:45 12.19 3.00 595.612 574.729
13:50 12.16 2.98 596.773 574.738
13:55 11.80 2.97 596.773 574.404
14:00 12.36 2.99 596.773 573.727
14:05 12.09 3.00 596.773 572.708
14:10 12.07 2.97 594.063 571.348
14:15 11.85 2.98 592.257 569.646
14:20 10.92 2.96 592.386 567.606
14:25 11.31 2.98 592.902 565.227
14:30 10.90 2.93 592.902 562.511
58
Tabla 4.9: (continúa...)
Hora 1[A) V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[W]
14:35 11.04 2.96 498.451 559.462
14:40 11.18 2.95 474.838 556.080
14:45 10.91 2.96 557.031 552.368
14:50 10.14 2.97 636.773 548.328
14:55 11.32 2.95 636.773 543.965
15:00 11.16 2.94 612.902 539.280
15:05 11.59 2.96 612.902 534.277
15:10 10.30 2.96 597.031 528.960
Tabla 4 .10: Cálculos y resultados de volúmenes y eficiencias volumétrica, eléctrica, fotovoltaica y del sistema (24 Jul 2007)
Hora Volumen Prod[mi] Volumen Teo[mZ] Ef Vol[ %) Ef Elec[ %} Ef PF[%] Ef Sist[ %)
11:10 84.794 335.412 7.53 25.28 46.70 3.52
11:15 95.483 361.664 7.84 26.40 47.13 3.70
11:20 96.195 351.871 7.51 27.34 47.44 3.56
11:25 96.195 359.379 7.42 26.77 47.28 3.51
11:30 96.195 375.309 7.67 25.63 47.59 3.65
11:35 95.483 352.057 6.91 27.12 47.44 3.28
11:40 96.195 367.777 7.05 26.16 48.05 3.39
11:45 91.920 382.137 7.42 24.05 47.90 3.55
11:50 91.920 369.323 7.23 24.89 48.37 3.50
11:55 93.345 369.980 7.27 25.23 48.21 3.50
12:00 92.632 379.180 6.92 24.43 48.37 3.35
59
Tabla 4 .10: (continúa...)
Hora Volumen Prod[mZ] Volumen Teo[m/] Ef Vol[%] Ef Elec[ %) Ef PF[%] Ef Sist[ %)
12:05 96.908 385.376 7.06 25.15 48.05 3.39
12:10 93.345 377.464 6.69 24.73 48.68 3.26
12:15 94.770 391.639 6.85 24.20 48.68 3.34
12:20 93.345 374.167 6.62 24.95 48.05 3.18
12:25 96.908 392.628 6.89 24.68 48.05 3.31
12:30 95.483 390.651 6.79 24.44 48.52 3.30
12:35 94.058 397.903 6.89 23.64 48.21 3.32
12:40 93.345 404.834 6.90 23.06 48.68 3.36
12:45 96.195 401.857 6.78 23.94 48.52 3.29
12:50 94.770 429.309 7.05 22.08 48.84 3.44
12:55 96.908 390.281 6.45 24.83 48.52 3.13
13:00 95.483 409.464 6.63 23.32 48.68 3.23
13:05 93.345 401.527 6.50 23.25 48.68 3.16
13:10 94.770 419.387 6.70 22.60 48.84 3.27
13:15 93.345 408.815 6.44 22.83 49.01 3.16
13:20 93.345 421.757 6.52 22.13 49.66 3.24
13:25 94.770 422.420 6.43 22.44 49.33 3.17
13:30 92.632 405.823 6.14 22.83 49.50 3.04
13:35 92.632 403.159 6.19 22.98 48.68 3.01
13:40 93.345 404.824 6.09 23.06 49.66 3.03
13:45 92.632 405.823 6.14 22.83 49.33 3.03
13:50 94.770 406.142 6.07 23.33 49.66 3.02
13:55 94.770 394.118 5.87 24.05 49.83 2.93
14:00 94.770 412.822 6.19 22.96 49.50 3.07
60
Tabla 4 .10: (continúa...)
Hora Volumen Prod[mZ] Volumen Teo[mZ] Ef Vol[%] Ef Elec[ %\ Ef PF[ %] Ef Sist[ %}
14:05 99.758 403.804 6.08 24.70 49.33 3.00
14:10 92.632 403.136 6.03 22.98 49.83 3.01
14:15 96.908 395.788 5.96 24.48 49.66 2.96
14:20 89.782 364.726 5.46 24.62 50.00 2.73
14:25 101.896 377.752 5.68 26.97 49.66 2.82
14:30 94.058 364.058 5.39 25.84 50.51 2.72
14:35 93.345 369.931 6.56 25.23 50.00 3.28
14:40 97.620 374.622 6.95 26.06 50.17 3.48
14:45 99.045 365.575 5.80 27.09 50.00 2.90
14:50 100.471 339.773 4.73 29.57 49.83 2.36
14:55 96.195 380.540 5.24 25.28 50.17 2.63
15:00 96.195 375.161 5.35 25.64 50.34 2.69
15:05 99.045 389.617 5.60 25.42 50.00 2.80
15:10 102.608 347.368 5.11 29.54 50.00 2.55
Tabla 4 . 1 1 : Mediciones de voltaje y corriente alimentados al electrolizador, energía solar disponible y la energía solar teórica (25 Jul 2007)
Hora V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[W]
12:20 12.12 3.18 484.541 524.461
12:25 8.46 3.06 285.935 530.104
12:30 11.61 3.12 285.935 535.437
12:35 11.65 3.07 521.186 540.455
12:40 11.87 3.04 579.999 545.156
Tabla 4 .11 : (continúa...)
Hora l[A) V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[W]
12:45 11.05 3.03 581.031 549.536
12:50 8.65 3.01 582.579 553.591
12:55 10.86 3.11 582.579 557.320
13:00 12.14 3.05 469.676 560.719
13:05 12.04 3.20 469.676 563.786
13:10 8.04 3.01 454.928 566.518
13:15 7.29 3.09 445.096 568.914
13:20 8.87 3.16 409.522 570.972
13:25 11.76 3.13 267.225 572.691
13:30 12.23 3.06 267.225 574.070
13:35 8.33 3.00 498.864 575.107
13:40 6.63 2.93 556.773 575.802
13:45 5.22 2.72 453.315 576.154
13:50 5.15 2.76 298.128 576.163
13:55 8.46 3.21 298.128 575.829
14:00 6.35 3.03 167.484 575.152
14:05 5.71 2.94 167.484 574.134
14:10 7.52 3.18 188.116 572.773
14:15 10.47 3.30 201.871 571.073
14:20 11.72 3.29 233.445 569.032
14:25 12.13 3.20 359.741 566.654
14:30 11.02 3.19 359.741 563.940
14:35 10.16 3.18 487.431 560.891
14:40 10.61 3.18 519.354 557.510
62
Tabla 4 . 1 1 : (continúa...)
Hora l[A] vm Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[W]
14:45 6.31 3.01 442.838 553.799
14:50 6.18 3.07 328.064 549.760
14:55 7.68 3.19 328.064 545.398
15:00 12.80 3.30 182.516 540.714
15:05 12.15 3.15 182.516 535.712
15:10 12.25 3.11 397.393 530.396
15:15 12.03 3.08 540.644 524.770
15:20 11.75 3.07 552.644 518.837
15:25 9.81 3.07 600.644 512.603
15:30 9.07 3.10 600.644 506.071
Tabla 4 .12: Cálculos y resultados de volúmenes y eficiencias volumétrica, eléctrica, fotovoltaica y del sistema (25 Jul 2007)
Hora Volumen Prod[mZ] Volumen Teo[mZ] Ef Vol[ %} Ef Elec[ %} Ef PF[ %] Ef Sist[ %}
12:20 116.859 395.610 7.95 29.54 46.54 3.70
12:25 91.920 277.061 9.05 33.18 48.37 4.38
12:30 96.908 380.222 12.6 25.49 47.44 6.01
12:35 95.483 381.532 6.86 25.03 48.21 3.31
12:40 92.632 390.023 6.22 23.75 48.68 3.03
12:45 91.920 363.080 5.76 25.32 48.84 2.81
12:50 94.058 285.158 4.47 32.98 49.17 2.20
12:55 102.608 358.014 5.80 28.66 47.59 2.76
13:00 100.471 400.211 7.88 25.10 48.52 3.83
63
Tabla 4.12: (continúa...)
Hora Volumen Prod[mZ] Volumen Teo[mZ] Ef Vol[%] Ef Elec[ %\ Ef PF[%] Ef Sist[ %]
13:05 96.908 396.914 8.20 24.42 46.25 3.79
13:10 88.357 265.920 5.32 33.23 49.17 2.62
13:15 105.458 241.114 5.06 43.74 47.90 2.42
13:20 106.171 293.372 6.84 36.19 46.84 3.21
13:25 105.458 388.958 13.77 27.11 47.28 6.51
13:30 96.908 405.829 14.0 23.88 48.37 6.77
13:35 97.620 277.318 5.01 35.20 49.33 2.47
13:40 78.381 220.722 3.49 35.51 50.51 1.76
13:45 74.106 173.781 3.13 42.64 54.41 1.70
13:50 83.369 171.451 4.77 48.63 53.62 2.56
13:55 106.171 281.646 9.11 37.70 46.11 4.20
14:00 91.207 212.089 11.49 43.00 48.84 5.61
14:05 97.620 190.713 10.02 51.19 50.34 5.05
14:10 106.884 251.167 12.71 42.55 46.54 5.92
14:15 116.147 349.696 17.12 33.21 44.85 7.68
14:20 115.434 390.176 16.52 29.59 44.98 7.43
14:25 98.333 403.825 10.79 24.35 46.25 4.99
14:30 109.021 368.066 9.77 29.62 46.39 4.53
14:35 115.434 339.342 6.63 34.02 46.54 3.08
14:40 102.608 354.372 6.50 28.95 46.54 3.02
14:45 91.920 210.753 4.29 43.61 49.17 2.11
14:50 99.758 205.741 5.78 48.49 48.21 2.79
14:55 111.159 256.511 7.47 43.34 46.39 3.46
15:00 109.021 427.518 23.14 25.50 44.85 10.38
64
Tabla 4 .12 : (continúa...)
Hora Volumen Prod [mi] Volumen Teo[mZ] Ef Vol[ %} Ef Elec[ %) Ef PF[%] Ef Sist[ %]
15:05 105.458 405.808 20.97 25.99 46.98 9.85
15:10 102.608 411.804 9.59 24.92 47.59 4.56
15:15 104.746 404.408 6.85 25.90 48.05 3.29
15:20 102.608 397.542 6.53 25.81 48.21 3.15
15:25 99.758 330.842 5.01 30.15 48.21 2.42
15:30 90.495 305.886 4.68 29.58 47.74 2.23
Tabla 4 .13: Mediciones de voltaje y corriente alimentados al electrolizador, energía solar disponible y la energía solar teórica (26 Jul 2007)
Hora l[A] V[V] Energía Solar Disp ¡ W] Energía Solar Teo[ W]
11:30 7.02 3.09 277.354 451.801
11:35 10.47 3.26 260.219 460.307
11:40 5.72 2.88 255.935 468.556
11:45 5.44 2.88 220.941 476.540
11:50 5.32 2.92 168.451 484.254
11:55 6.75 3.16 168.451 491.691
12:00 8.37 3.28 152.838 498.845
12:05 9.22 3.26 152.838 505.712
12:10 7.96 3.17 200.800 512.286
12:15 7.45 3.18 232.774 518.561
12:20 7.69 3.17 228.219 524.534
12:25 8.08 3.20 210.000 530.200
12:30 8.59 3.19 339.032 535.554
Tabla 4 .13 : (continúa...)
Hora 1[A] V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[ W]
12:35 8.49 3.20 232.761 540.593
12:40 9.21 3.20 238.451 545.313
12:45 10.76 3.23 280.387 549.711
12:50 11.75 3.10 343.290 553.783
12:55 11.41 3.01 343.290 557.527
13:00 11.45 3.01 601.934 560.940
13:05 10.25 3.05 601.934 564.019
13:10 10.23 3.02 540.644 566.763
13:15 10.66 3.14 500.644 569.169
13:20 8.22 3.01 493.031 571.236
13:25 6.57 3.00 462.580 572.962
13:30 6.43 3.03 462.580 574.346
13:35 6.72 3.05 296.128 575.387
13:40 7.41 3.09 254.516 576.085
13:45 8.98 3.20 251.109 576.438
13:50 9.76 3.18 246.000 576.447
13:55 9.09 3.16 246.000 576.112
14:00 8.65 3.16 310.128 575.433
14:05 7.32 3.08 310.128 574.410
14:10 8.07 3.16 251.638 573.044
14:15 9.88 3.16 212.645 571.336
14:20 10.77 3.20 236.980 569.288
14:25 9.16 3.12 334.322 566.900
14:30 11.48 3.22 334.322 564.174
66
Tabla 4 .13: (continúa...)
Hora l[A] V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[W]
14:35 11.84 3.16 384.231 561.112
14:40 8.91 3.12 396.709 557.717
14:45 9.71 3.15 378.773 553.991
14:50 7.99 3.13 351.870 549.936
14:55 8.09 3.12 351.870 545.556
15:00 7.49 3.12 261.419 540.853
15:05 8.50 3.17 261.419 535.831
15:10 7.97 3.14 252.554 530.493
15:15 7.08 3.15 246.645 524.844
15:20 6.93 3.18 243.135 518.888
15:25 10.58 3.22 229.096 512.628
15:30 5.43 2.99 229.096 506.070
Tabla 4 .14 : Cálculos y resultados de volúmenes y eficiencias volumétrica, eléctrica, fotovoltaica y del sistema (26 Jul 2007)
Hora Volumen Prod[W] Volumen Teo[mZ] Ef Vol[ %\ Ef Elec[ %} Ef PF[ %} Ef Sist[ %}
11:30 91.920 228.380 7.82 40.25 47.94 3.75
11:35 96.195 340.618 13.12 28.24 45.44 5.96
11:40 74.819 186.707 6.44 40.07 51.43 3.31
11:45 74.106 177.568 7.09 41.73 51.43 3.65
11:50 79.806 174.227 9.22 45.81 50.73 4.68
11:55 99.758 221.059 12.66 45.13 46.88 5.94
12:00 108.309 274.113 17.96 39.51 45.16 8.11
67
Tabla 4 .14: (continúa...)
Hora Volumen Prod[mZ] Volumen Teo[mZ] Ef Vol[%] Ef Elec[ %] Ef PF[%] Ef Sist[ %]
12:05 107.596 302.950 19.67 35.52 45.44 8.94
12:10 103.321 261.549 12.57 39.50 46.73 5.87
12:15 99.758 244.791 10.18 40.75 46.58 4.74
12:20 102.608 253.511 10.68 40.47 46.73 4.99
12:25 103.321 266.368 12.31 38.79 46.30 5.70
12:30 102.608 283.180 8.08 36.23 46.44 3.75
12:35 104.746 280.804 11.67 37.30 46.30 5.40
12:40 104.033 304.618 12.36 34.15 46.30 5.72
12:45 104.033 355.884 12.40 29.23 45.87 5.69
12:50 98.333 389.901 10.61 25.22 47.79 5.07
12:55 94.770 378.619 10.00 25.03 49.22 4.92
13:00 91.920 379.946 5.73 24.19 49.22 2.82
13:05 94.058 341.237 5.19 27.56 48.58 2.52
13:10 95.483 339.463 5.71 28.13 49.06 2.80
13:15 95.483 354.887 6.69 26.91 47.18 3.15
13:20 91.207 272.765 5.02 33.44 49.22 2.47
13:25 91.207 218.725 4.26 41.70 49.39 2.10
13:30 94.770 214.064 4.21 44.27 48.90 2.06
13:35 96.195 223.719 6.92 43.00 48.58 3.36
13:40 99.758 246.690 9.00 40.44 47.95 4.31
13:45 106.884 298.957 11.44 35.75 46.30 5.30
13:50 93.345 324.925 12.62 28.73 46.59 5.88
13:55 114.009 303.605 11.68 37.55 46.89 5.47
14:00 92.632 288.909 8.81 32.06 46.89 4.13
68
Tabla 4 .14: (continúa...)
Hora Volumen Prod [mZ] Volumen Teo[mZ] Ef Vol[ %] Ef Elec[ %] Ef PF[%] Ef Sist[ %}
14:05 97.620 244.487 7.27 39.93 48.11 3.50
14:10 109.021 269.537 10.13 40.45 46.89 4.75
14:15 109.734 329.990 14.68 33.25 46.89 6.88
14:20 108.309 359.716 14.54 30.11 46.30 6.73
14:25 105.458 305.943 8.55 34.47 47.49 4.06
14:30 103.321 384.674 11.06 26.86 46.02 5.09
14:35 103.321 396.737 9.74 26.04 46.89 4.57
14:40 107.596 298.558 7.01 36.04 47.49 3.33
14:45 110.446 325.365 8.08 33.95 47.04 3.80
14:50 88.357 268.597 7.11 32.90 47.34 3.36
14:55 96.908 271.958 7.17 35.63 47.49 3.41
15:00 101.183 250.977 8.94 40.32 47.49 4.25
15:05 104.033 284.820 10.31 36.53 46.74 4.82
15:10 106.171 267.061 9.91 39.76 47.19 4.68
15:15 102.608 237.238 9.04 43.25 47.04 4.25
15:20 110.446 231.461 9.06 47.72 .46.59 4.22
15:25 98.333 353.370 14.87 27.83 46.01 6.84
15:30 88.357 181.950 7.09 48.56 49.56 3.51
Tabla 4 .15 : Mediciones de voltaje y corriente alimentados al electrolizador, energía solar disponible y la energía solar teórica (27 Jul 2007)
Hora l[A] V[V] Energía Solar Disp [W] Energía Solar Teo[W]
11:30 10.80 3.09 338.774 452.428
Tabla 4 .15: (continúa...)
Hora 1[A] V[V] Energía Solar Disp [W] Energía Solar Teo[W]
11:35 7.83 3.14 402.206 460.951
11:40 11.14 3.16 418.064 469.216
11:45 11.23 3.15 408.206 477.216
11:50 11.47 3.11 392.954 484.945
11:55 11.07 3.11 393.419 492.397
12:00 10.97 3.04 520.644 499.566
12:05 11.04 3.09 520.644 506.446
12:10 11.15 3.01 516.773 513.033
12:15 11.62 3.09 514.193 519.321
12:20 11.84 3.08 508.257 525.305
12:25 7.52 3.07 484.515 530.982
12:30 11.59 3.10 484.515 536.347
12:35 7.01 2.88 508.257 541.396
12:40 11.52 3.10 514.193 546.125
12:45 11.63 3.09 531.483 550.532
12:50 10.93 3.05 557.418 554.612
12:55 11.52 3.08 557.418 558.363
13:00 11.91 3.11 507.096 561.783
13:05 11.60 3.06 507.096 564.868
13:10 11.70 3.03 554.709 567.617
13:15 11.47 3.02 586.450 570.028
13:20 8.33 2.98 558.076 572.099
13:25 12.11 3.11 444.580 573.828
13:30 12.40 3.08 444.580 575.215
Tabla 4 .15 : (continúa...)
Hora J[A) V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[W]
13:35 11.71 2.97 519.883 576.258
13:40 10.03 2.99 538.709 576.957
13:45 10.80 3.04 491.018 577.311
13:50 8.22 3.07 419.483 577.321
13:55 7.57 3.09 419.483 576.985
14:00 7.11 3.08 257.354 576.304
14:05 6.92 3.10 257.354 575.279
14:10 6.43 3.02 219.535 573.911
14:15 6.04 3.01 194.322 572.199
14:20 6.18 3.02 188.580 570.147
14:25 5.90 3.02 165.613 567.754
14:30 5.56 2.92 165.613 565.023
14:35 6.54 3.06 149.406 561.956
14:40 6.41 3.04 145.355 558.554
14:45 6.73 3.09 147.109 554.820
14:50 5.52 2.94 149.742 550.758
14:55 4.74 2.69 149.742 546.368
15:00 5.98 3.04 124.322 541.656
• J5:05 6.70 3.11 124.322 536.624
15:10 6.79 3.14 152.348 531.276
15:15 7.69 3.20 171.032 525.616
15:20 5.95 3.10 184.064 519.648
15:25 6.01 3.04 236.193 513.376
15:30 5.82 2.97 236.193 506.805
71
Tabla 4 .16: Cálculos y resultados de volúmenes y eficiencias volumétrica, eléctrica, fotovoltaica y del sistema (27 Jul 2007)
Hora Volumen Prod[roi] Volumen Teo[mí] Ef Vol[ %] Ef Elec[ %] Ef PF[ %] Ef Sist[ %]
11:30 91.920 352.524 9.85 26.07 47.94 4.72
11:35 96.195 255.580 6.11 37.64 47.17 2.88
11:40 101.183 363.622 8.42 27.83 46.88 3.95
11:45 98.333 367.777 8.67 26.74 47.03 4.08
11:50 98.333 375.637 9.08 26.18 47.63 4.32
11:55 96.195 363.737 8.75 26.45 47.63 4.17
12:00 94.770 360.451 6.41 26.29 48.73 3.12
12:05 86.219 363.948 6.55 23.69 47.94 3.14
12:10 83.369 367.574 6.49 22.68 49.22 3.20
12:15 92.632 383.068 6.98 24.18 47.94 3.35
12:20 96.908 390.321 7.17 24.83 48.10 3.45
12:25 85.507 248.722 4.76 34.38 48.26 2.30
12:30 93.345 383.335 7.42 24.35 47.79 3.54
12:35 88.357 231.853 3.97 38.11 51.44 2.04
12:40 93.345 381.020 6.95 24.50 47.79 3.32
12:45 94.058 385.919 6.76 24.37 47.95 3.24
12:50 93.345 362.691 5.98 25.74 48.58 2.91
12:55 92.632 382.269 6.37 24.23 48.10 3.06
13:00 93.345 395.210 7.30 23.62 47.64 3.48
13:05 94.058 386.181 7.00 24.36 48.42 3.39
13:10 91.207 389.510 6.39 23.42 48.90 3.13
13:15 88.357 381.853 5.91 23.14 49.06 2.90
13:20 91.207 278.221 4.45 32.78 49.72 2.21
72
Tabla 4 .16: (continúa...)
Hora Volumen Prod[mZ] Volumen Teo[m/] Ef Vol[ %] Ef Elec[ %) Ef PF[ %] Ef Sist[ %]
13:25 98.333 404.472 8.47 24.31 47.64 4.04
13:30 95.483 414.158 8.59 23.05 48.11 4.13
13:35 92.632 391.112 6.69 23.68 49.89 3.34
13:40 95.483 333.913 5.57 28.60 49.55 2.76
13:45 94.770 360.718 6.69 26.27 48.74 3.26
13:50 97.620 275.438 6.02 35.44 48.26 2.90
13:55 95.483 253.657 5.58 37.64 47.95 2.67
14:00 97.620 238.244 8.51 40.98 48.11 4.09
14:05 96.908 231.877 8.34 41.79 47.80 3.98
14:10 91.207 215.458 8.85 42.33 49.06 4.34
14:15 90.495 202.390 9.36 44.71 49.23 4.61
14:20 95.483 207.081 9.90 46.11 49.06 4.86
14:25 86.932 197.699 10.76 43.97 49.06 5.28
14:30 85.507 186.306 9.80 45.90 50.74 4.97
14:35 87.645 218.435 13.39 40.12 48.42 6.49
14:40 95.483 214.093 13.41 44.60 48.74 6.53
14:45 95.483 224.051 14.14 42.62 47.95 6.78
14:50 68.406 183.769 10.84 37.22 50.39 5.46
14:55 74.819 • .. 157.801 8.52 47.41 55.08 4.69
15:00 99.758 199.083 14.62 50.11 48.74 7.13
15:05 96.908 223.779 16.76 43.31 47.64 7.98
15:10 101.183 226.785 13.99 44.62 47.19 6.60
15:15 110.446 256.845 14.39 43.00 46.30 6.66
15:20 91.207 198.729 10.02 45.90 47.80 4.79
73
Tabla 4 .16: (continúa...)
Hora Volumen Prod[mZ] Volumen Teo[mZ] Ef Vol[ %] Ef Elec[ %) Ef PF[%] Ef Sist[ %)
15:25 92.632 200.733 7.74 46.15 48.74 3.77
15:30 94.770 193.756 7.32 48.91 49.89 3.65
Tabla 4 .17: Mediciones de voltaje y corriente de los paneles fotovoltaicos y su efi-ciencia (28 Jul 2007)
Hora \[A] V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Tco[ W] Eficiencia PF[ %]
11:30 9.50 3.78 467.096 453.062 7.69
11:35 14.40 3.78 446.812 461.602 12.18
11:40 14.58 3.74 441.741 469.883 12.34
11:45 14.63 3.72 456.786 477.900 11.91
11:50 14.18 3.73 479.354 485.644 11.03
11:55 15.20 3.72 479.354 493.111 11.80
12:00 15.60 3.70 476.773 500.294 12.11
12:05 15.68 3.68 476.773 507.188 12.10
12:10 14.53 3.71 499.999 513.788 10.78
12:15 15.38 3.70 515.483 520.089 11.04
12:20 14.52 3.72 506.580 526.086 10.66
12:25 16.68 3.67 470.967 531.774 13.00
12:30 16.63 3.65 470.967 537.149 12.89
12:35 15.68 3.69 507.096 542.208 11.41
12:40 16.33 3.68 516.128 546.947 11.64
12:45 16.68 3.65 517.676 551.362 11.76
12:50 14.75 3.69 519.999 555.451 10.47
74
Tabla 4 .17: (continúa...)
Hora l[A] V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[ W] Eficiencia PF[ %}
12:55 13.29 3.70 519.999 559.209 9.46
13:00 13.74 3.76 419.096 562.636 12.33
13:05 13.18 3.69 419.096 565.727 11.60
13:10 14.58 3.73 442.477 568.482 12.29
13:15 12.33 3.72 458.064 570.897 10.01
13:20 12.30 3.74 455.380 572.972 10.10
13:25 15.01 3.76 444.644 574.705 12.69
13:30 18.47 3.65 444.644 576.095 15.16
13:35 16.30 3.65 504.412 577.140 11.79
13:40 12.87 3.68 519.354 577.841 9.12
13:45 17.50 3.66 513.160 578.195 12.48
13:50 17.71 3.59 503.870 578.205 12.62
13:55 17.30 3.60 503.870 577.868 12.36
14:00 18.40 3.58 587.096 577.186 11.22
14:05 17.35 3.59 587.096 576.159 10.61
14:10 18.45 3.60 581.289 574.788 11.43
14:15 17.60 3.87 577.418 573.073 11.80
14:20 17.70 3.56 577.160 571.017 10.92
14:25 17.60 3.55 576.128 • .. 568.619 10.84
14:30 17.83 3.57 576.128 565.883 11.05
14:35 17.27 3.57 563.225 562.809 10.95
14:40 17.31 3.59 559.999 559.401 11.10
14:45 18.00 3.58 556.128 555.660 11.59
14:50 17.61 3.58 550.321 551.589 11.46
75
Tabla 4 .17: (continúa...)
Hora l[A] V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[W] Eficiencia. PF[ %\
14:55 17.31 3.59 550.321 547.191 11.29
15:00 17.01 3.59 552.257 542.469 11.06
15:05 16.84 3.60 552.257 537.427 10.98
15:10 16.63 3.63 529.805 532.068 11.39
15:15 17.25 3.62 514.838 526.397 12.13
15:20 17.13 3.62 515.870 520.416 12.02
15:25 16.83 3.61 519.999 514.132 11.68
15:30 16.21 3.61 519.999 507.548 11.25
Tabla 4 .18: Mediciones de voltaje y corriente de los paneles fotovoltaicos y su efi-ciencia (29 Jul 2007)
Hora l[A] V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[ W] Eficiencia PF[ %}
11:30 14.06 3.79 409.290 453.411 13.02
11:35 14.14 3.79 454.502 461.977 11.79
11:40 7.56 3.80 465.806 470.285 6.17
11:45 15.77 3.79 460.025 478.326 12.99
11:50 15.60 3.75 451.354 486.096 12.96
11:55 16.01 3.74 451.354 493.587 13.27
12:00 16.97 3.69 510.322 500.795 12.27
12:05 16.95 3.65 510.322 507.713 12.12
12:10 11.57 3.58 557.934 514.336 7.42
12:15 7.50 3.67 589.676 520.659 4.67
12:20 8.54 3.79 536.618 526.678 6.03
76
Tabla 4.18: (continúa...)
Hora l[A] V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[W] Eficiencia. PF[ %]
12:25 6.70 3.82 324.386 532.388 7.89
12:30 6.07 3.91 324.386 537.785 7.32
12:35 6.16 3.96 238.038 542.865 10.25
12:40 5.92 3.99 216.451 547.625 10.91
12:45 6.11 4.00 206.567 552.060 11.83
12:50 6.62 4.04 191.742 556.167 13.95
12:55 14.25 4.03 191.742 559.945 29.95
13:00 16.69 3.84 294.322 563.389 21.78
13:05 16.75 3.79 294.322 566.498 21.57
13:10 18.21 3.68 435.535 569.269 15.39
13:15 18.19 3.68 529.676 571.701 12.64
13:20 9.93 3.73 529.418 573.792 7.00
13:25 8.19 3.80 528.386 575.540 5.89
13:30 18.63 3.71 528.386 576.943 13.08
13:35 18.79 3.68 416.851 578.002 16.59
13:40 16.96 3.64 388.967 578.716 15.87
13:45 17.72 3.65 451.960 579.083 14.31
13:50 17.54 3.66 546.451 579.104 11.75
13:55 18.10 3.64 546.451 578.778- . 12.06
14:00 18.42 3.62 580.644 578.106 11.48
14:05 16.32 3.59 580.644 577.089 10.09
14:10 18.66 3.59 581.805 575.726 11.51
14:15 17.61 3.59 582.579 574.020 10.85
14:20 18.66 3.58 582.192 571.970 11.47
77
Tabla 4.18: (continúa...)
Hora l[A] V[V] Energía Solar Disp [ W] Energía Solar Teo[ W] Eficiencia PF[%]
14:25 18.72 3.58 580.644 569.579 11.54
14:30 17.72 3.60 580.644 566.848 10.99
14:35 18.24 3.62 553.805 563.780 11.92
14:40 5.82 3.79 547.096 560.376 4.03
14:45 6.03 3.81 492.541 556.638 4.66
14:50 4.40 3.84 410.709 552.570 4.11
14:55 4.06 3.90 410.709 548.174 3.86
15:00 6.06 4.03 153.677 543.453 15.89
15:05 6.39 4.04 153.677 538.412 16.80
15:10 9.89 4.10 162.232 533.053 24.99
15:15 9.81 3.88 167.935 527.380 22.67
15:20 8.93 3.87 178.774 521.398 19.33
15:25 8.12 3.86 222.129 515.111 14.11
15:30 6.98 3.94 222.129 508.523 12.38
A continuación se muestran las gráficas por fecha de los resultados obtenidos sobre
el desempeño del prototipo de producción de hidrógeno. Hay dos tipos de gráficos, el
primero es una comparación de la cantidad de energía aportada por el Sol de forma
teórica calculada utilizando las ecuaciones de la sección 2.1, la aportada realmente
(medida a través de un piránometro) [8] y la que es aprovechada por los paneles
fotovoltaicos; dentro de los gráficos se identifican como Energía Solar Teórica, Energía
Solar Disponible y Energía PF, respectivamente.
El segundo t ipo es una gráfica donde se muestran las diferentes rendimientos de
los procesos como el aprovechamiento de energía de los paneles fotovoltaicos (PF);
78
Watts
700.0
600.0
500.0
400.0
ENERGÍA SOLAR 20-JUL-2007
300.0
200.0
100.0
13:05 13:35 14:05 14:35 15:05 15:35 16:05 16:35 17:05
-Energía PF - Energía Solar Disponible —•— Energía Solar Teórica
Figura 4 .1 : Gráfica de energía solar y fotovoltaica 20-Jul-07
el rendimiento volumétrico (Volumétrica), que es un cociente entre el cálculo teórico
del volumen de hidrógeno producido y el producido realmente por el dispositivo; el
rendimiento eléctrico (Eléctrica), que es una comparación entre la fem aplicada a
condiciones estándar (1.23V) y el alimentado por los paneles fotovoltaicos ( ~ ZV); y
por último el rendimiento total del sistema que se obtiene al multiplicar el rendimiento
de los paneles fotovoltaicos con el rendimiento eléctrico del electrolizador (Sistema).
Para el caso del 28 y 29 de Julio, se realizaron mediciones directas sobre los
paneles fotovoltaicos, esto debido a que aparecieron pequeñas fugas en las terminales
del electrolizador que tuvieron que ser reparadas. Estos gráficos siguen la idea de los
anteriores en el primero se compara la energía de entrada con respecto a la que es
aprovechada y en el segundo es una comparación del rendimiento tanto teórico como
real de los paneles fotovoltaicos.
79
Figura 4.2: Gráfica de eficiencias 20-Jul-07
En las gráficas de energía puede observarse la curva ideal de la cantidad de energía
que puede aprovecharse del Sol en forma de parábola invertida. La energía que llega
a la superficie en donde se nota el seguimiento con la curva ideal como en las figuras
4.9, 4.15,4.17.
En las figuras 4.5,4.7,4.11, 4.15 se observan unos picos donde la parte superior
se aproxima a la curva ideal y los de la parte inferior se deben al paso de nubes al
momento de realizar las mediciones. También se encuentran figuras como la 4.3 donde
se observa que la cantidad de energía registrada es mucho menor a la ideal ya que ese
día (21 — Jul — 2007) fue un día nublado.
En la figura 4.3 se observa lo que sucede durante un día nublado. Este tipo de días
provocan un bajo rendimiento (4.4) del sistema en cuanto a producción de hidrógeno
8 0
ENERGÍA SOLAR 21-JUL-2007 Watts
600.0
500.0
400.0
300.0
200.0
100.0
0.0
14:10 14:40 15:10 15:40 16:10 16:40 | I
—•—Energía PF —«—Energía Solar Disponible —«—Energía Solar Teórica I
Figura 4.3: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 21-Jul-07
se refiere ya que las condiciones de rendimiento eléctrico y fotovoltaico no varían mucho.
En la figura 4.5 se observa como pasa de estar medio nublado al medio día, a
estar soleado a media tarde y por la tarde estar completamente cerrado, ésto último
provocando una baja en la captación de energía solar de los paneles solares. En
la figura 4.6 puede verse como son afectados los rendimientos del sistema solo en
condiciones extremas, en este caso el cielo completamente cerrado por la tarde.
Durante el 24 de Julio se observó una día completamente soleado tanto que en
ocasiones sobrepaso la estimación de la energía solar disponible (4.9). Lo anterior se ve
reflejado en la constancia de los valores de las eficiencias tanto eléctrica y fotovoltaica
como la volumétrica y del sistema.
Porcentaje 60.0%
40.0%
30.0%
20.0%
10.0%
14:10
EFICIENCIAS 21-JUL-2007
Hora
14:40 15:10
- * - P F
15:40 16:10 16:40
-Eléctrica -JK- Sistema
Figura 4.4: Gráfica de eficiencias 21-Jul-07
Watts
700.0
500.0
400.0
100.0
ENERGÍA SOLAR 22-JUL-2007
Hora
12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30
-Energía PF —•— Energía Solar Disponible —•—Energía Solar Teórica
Figura 4 .5: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 22-Jul-07
82
EFICIENCIAS 22-JUL-2007 Porcentaje
70.0%
60.0%
50.0%
40.0%
20.0%
10.0%
0.0% Hora
12:30 13:00 ' 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30
Sistema - * - P F -Eléctrica
Figura 4.6: Gráfica de eficiencias 22-Jul-07
Watts
700.0
600.0
500.0
400.0
300.0
200.0
100.0
0 . 0
ENERGÍA SOLAR 23-JUL-2007
Hora
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
-Energía PF —«—Energía Solar Disponible —•— Energía Solar Teórica
Figura 4.7: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 23-Jul-07
EFICIENCIAS 23-JUL-2007
30.0%
20.0%
0.0% Hora
12:00 12:30
- * - P F
13:00 13:30
-Volumétrica -Eléctrica
1 4 : 3 0
-Sistema
15:00 15:30
Figura 4.8: Gráfica de eficiencias 23-Jul-07
Watts
700.0
600.0
500.0
400.0
300.0
200.0
100.0
0.0
ENERGÍA SOLAR 24-JUL-2007
Hora
11:10 11:40 12:10 12:40 13:10 13:40 14:10 14:40 15:10
-Energía PF -Energía Solar Disponible - Energía Solar Teórica
Figura 4.9: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 24-Jul-07
EFICIENCIAS 24-JUL-2007 Porcentaje
50.0%
40.0%
20.0%
10.0%
Hora
11:10 11:40 12:10 12:40 13:10 13:40 14:10 14:40 15:10
- * - P F -s*—Volumétrica Eléctrica Sistema
Figura 4 .10: Gráfica de eficiencias 24-Jul-07
Watts
700.0
300.0
200.0
100.0
ENERGÍA SOLAR 25-JUL-2007
Hora
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
-Energía PF - Energía Solar Disponible - •— Energía Solar Teórica
Figura 4 .11: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 25-Jul-07
60.0%
EFICIENCIAS 25-JUL-2007
50.0%
40.0%
30.0%
20.0%
10.0%
0.0% 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
- * - P F -^-Volumétr ica -^-Eléctr ica -ai -Sistema
Figura 4.12: Gráfica de eficiencias 25-Jul-07
ENERGÍA SOLAR 26-JUL-2007 Watts
700.0 i
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
—•—Energía PF —•—Energía Solar Disponible —•—Energía Solar Teórica
Figura 4.13: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 26-Jul-07
Porcentaje
60.0% -i
s
m
lí
n
a
m
lo
86
Porcentaje
60.0% •
50.0%
40.0%
30.0%
20.0%
10.0%
0.0%
EFICIENCIAS 26-JUL-2007
Hora
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
-PF -^-Volumétrica H*-Eléctrica - * - S i s t e m a
Figura 4.14: Gráfica de eficiencias 26-Jul-07
En la figura 4.15 se aprecia durante la tarde ocurrió una baja en la energía
olar disponible debido al paso de un banco de nubes. Esto se ve reflejado en el au-
ento de la eficiencia volumétrica (4.16)de casi el 10 % durante el paso de dichas nubes.
En la figura 4.17 se aprecia como la energía solar disponible se asemeja mucho a la
nea de la energía solar teórica. En este caso entre las 12 : 30 hrs y las 14 : 00 hrs se
ota una pequeña disminución en la energía solar disponible esto se debió al paso de
lgunas nubes.
En la figura 4.18 se aprecia como al ser menor la cantidad de energía solar que se
ide durante el paso de algunas nubes, aumenta la eficiencia registrada (en rojo) para
s paneles fotovoltaicos.
En la figura 4.19 se puede observar los máximos y mínimos en la cantidad de
8 7
ENERGÍA SOLAR 27-JUL-2007
Hora
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
- Energía PF —•— Energía Solar Disponible —•— Energía Solar Teórica
Figura 4.15: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 27-Jul-07
EFICIENCIAS 27-JUL-2007 Porcentaje
60.0%
50.0%
40.0%
20.0%
0.0% Hora
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
- * - P F -^-Volumétr ica -^ -E léct r ica -a i -Sistema
Figura 4.16: Gráfica de eficiencias 27-Jul-07
Watts
700.0
600.0
500.0
400.0
300.0
200.0
100.0
0.0 11:30
ENERGÍA SOLAR 28-JUL-2007
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00
—•—Energía PF -Energía Solar Disponible - Energía Solar Teórica
Hora
15:30
Figura 4.17: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 28-Jul-07
EFICIENCIAS 28-JUL-2007
Hora
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
- * - P F Real -PF Teórica
Figura 4.18: Gráfica de eficiencias 28-Jul-07
89
ENERGÍA SOLAR 29-JUL-2007 Watts
700.0
600.0
500.0
400.0
300.0
200.0
100.0
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
—•—Energía PF —•—Energía Solar Disponible —•— Energía Solar Teórica
Figura 4.19: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 29-Jul-07
energía solar disponible. Este día fue muy soleado, esto se aprecia por los puntos
máximos que se acercan y en algunos casos sobrepasan la estimación teórica. Los
puntos mínimos se deben al paso de grandes bancos de nubes.
Al igual que en la figura 4.18 en la figura 4.20 se aprecia la mejora en el aprovecha-
miento de la energía solar de las celdas solares al ser menor ésta, debido a los bancos
de nubes.
La figura 4.21 es muy semejante a la 4.19 debido a las semejantes condiciones
climatológicas ocurridas en esos días.
En la figura 4.22 se puede apreciar como la eficiencia de los paneles se incrementa
en los mínimos registrados en la energía solar disponible al igual que la eficiencia del
EFICIENCIAS 29-JUL-2007 Porcentaje
30.0%
25.0%
20.0%
15.0%
10.0%
0.0% 11:30
Hora
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
- * - P F R e a l H K - P F Teórica I
Figura 4.20: Gráfica de eficiencias 29-Jul-07
Watts
700.0 -
500.0
300.0
11:30
ENERGÍA SOLAR 31-JUL-2007
—• -PF —•— Energía Solar Disponible —«—Energía Solar Teórica
Hora
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
Figura 4 .21: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 31-Jul-07
35.0%
EFICIENCIAS 31-JUL-2007 Porcentaje
60.0%
50.0%
40.0%
30.0%
20.0%
10.0%
0.0%
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
- * - P F -^-Volumétr ica - * — Eléctrica - * - S i s t e m a
Figura 4.22: Gráfica de eficiencias 31-Jul-07
sistema.
La figura 4.23 es un ejemplo de un día de verano completamente soleado ya que la
energía solar medida durante el día es muy semejante a la esperada.
Debido a las condiciones climatológicas en la figura 4.23 se puede apreciar como
las eficiencias de los paneles, la del sistema y la eléctrica casi no sufren cambios; sin
embargo, la eficiencia volumétrica se observa que es más sensible a los cambios en la
energía solar disponible.
La figura 4.25 presenta algunos máximos fuera de la curva teórica y unos mínimos
muy bajos debido al paso de bancos de nubes muy densas.
La figura 4.26 se observa como la eficiencia volumétrica es la más susceptible a los
Watts
600.0
400.0
300.0
0 . 0
ENEGIA SOLAR 17-AGO-2007
Hora
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
-Energía PF —«—Energía Solar Disponible —«—Energía Solar Teórica
Figura 4.23: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 17-Ago-07
Porcentaje
60.0%
40.0%
30.0%
10.0%
0.0%
EFICIENCIAS 17-AGO-2007
11:30 12:00 12:30 13:00
-PF -«-Volumétr ica
13:30 14:00
*-Eléctr ica
14:30 15:00
*—Sistema
15:30
Figura 4.24: Gráfica de eficiencias 17-Ago-07
700.0
ENERGÍA SOLAR 21-AGO-2007 Watts
600.0
500.0
400.0
200.0
100.0
0 . 0 Hora
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
—•—Energía PF -«—Energía Solar Disponible —«—Energía Solar Teórica
Figura 4.25: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 21-Ago-07
EFICIENCIAS 21-AGO-2007 Porcentaje
60.0%
50.0%
30.0%
10.0%
Hora
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14.00 14:30 15:00 15:30
j - * - P F -«-Volumétr ica -« -Eléctr ica - « - S i s t e m a J
Figura 4.26: Gráfica de eficiencias 21-Ago-07
700.0
9 4
condiciones climáticas aumentando cuando la energía solar disponible disminuye.
Watts 800.0
600.0
500.0
400.0
300.0
200.0
100.0
11:30
ENERGÍA SOLAR 22-AGO-2007
12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
-EnergíaPF —•— Energía Solar Disponible —«—Energía Solar Teórica
Figura 4.27: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 22-Ago-07
El 22 de Agosto fue un día nublado, aunque caluroso, esto puede observarse en
la figura 4.27 donde sólo en una ocasión se despejo el cielo y registró una energía
disponible mayor a la teórica.
En la figura 4.28 puede verse como la eficiencia eléctrica es la que menos cambios
sufre debido a que aprovecha el calor dentro del electrolizador para mantener las
condiciones de producción del hidrógeno.
La figura 4.31 muestra como gran parte del 24 de Agosto se registro una energía
solar disponible por arriba de lo esperado. En la gráfica de eficiencias 4.32 se observa
como las eficiencias se mantienen casi constantes debido a la estabilidad de las
condiciones climáticas.
EFICIENCIAS 22-AGO-2007 Porcentaje
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
- « - P F -«-Volumétr ica -« -Eléctr ica - « - S i s t e m a
Figura 4.28: Gráfica de eficiencias 22-Ago-07
Figura 4.29: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 23-Ago-07
60.0% -i
96
Figura 4.30: Gráfica de eficiencias 23-Ago-07
Watts
700.0 -
500.0
300.0
0 . 0
ENERGÍA SOLAR 24-AGO-2007
Hora
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
-Energía PF —«—Energía Solar Disponible —«—Energía Solar Teórica
Figura 4 .31: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 24-Ago-07
EFICIENCIAS 24-AGO-2007 Porcentaje
60.0%
50.0%
40.0%
30.0%
20.0%
10.0%
^ X X X X X X J K ^ ^ X X X X X X ^ X X X X X X X X ) t X X x X X X X X X X X E X X X X X X x Hora
11:30 12:00 12:30
- * - P F
13:00 13:30 14:00
-Volumétrica —X— Eléctrica
14:30 15:00
i—Sistema
15:30
Figura 4.32: Gráfica de eficiencias 24-Agc~07
Watts
700.0
600.0
500.0
200.0
ENERGÍA SOLAR 25-AGO-2007
Hora
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
-Energía P F —«—Energía Solar Disponible —«—Energía Solar Teórica
Figura 4.33: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 25-Ago-07
98
La figura 4.33 muestra un día muy soleado hasta la aparición de un gran banco de
nubes disminuyendo la energía disponible. En la figura 4.34 puede observarse como
los rendimientos se mantienen de acuerdo a condiciones hasta que aparece el banco de
nubes, provocando un gran cambio en el rendimiento volumétrico.
EFICIENCIAS 25-AGO-2007 Porcentaje
60.0% i
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
- « - P F -«-Volumétr ica -«-Eléctr ica - « - S i s t e m a
Figura 4.34: Gráfica de eficiencias 25-Ago-07
En la figura 4.39 se observan los promedios diarios registrados durante la imple-
mentación del dispositivo, donde el rendimiento eléctrico se encuentra cercano al 5 0 % ,
el volumétrico entre un 2 5 % y un 3 5 % , la eficiencia de los paneles fotovoltaicos ronda
el 10 % y la del sistema alrededor del 5 %.
ENERGÍA SOLAR 29-AGO-2007 Watts
600.0
400.0
3 0 0 . 0
200.0
100.0
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
—•— Energía PF —«—Energía Solar Disponible —«—Energía Solar Teórica
Figura 4.35: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 29-Ago-07
EFICIENCIAS 29-AGO-2007 Porcentaje
60.0%
50.0%
30.0%
20.0%
10.0%
0.0% ***** Hora
11:30 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
- X — PF —«—Volumétrica —«—Eléctrica X Sistema
Figura 4.36: Gráfica de eficiencias 29-Ago-07
700.0
00
1ENERGÍA SOLAR 30-AGO-2007 Watts
700.0
600.0
500.0
400.0
300.0
200.0
100.0
0 . 0
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30
• Energía PF —•—Energía Solar Disponible # Energía Solar Teórica
Figura 4.37: Gráfica de energía solar y fotovoltaica 30-Ago-07
Figura 4.38: Gráfica de eficiencias 30-Ago-07
101
EFICIENCIAS JULIO Y AGOSTO
-VOL -ELEC -TOT REAL
Figura 4.39: Gráfica de eficiencias promedio del dispositivo
Capítulo 5
Conclusiones y trabajo futuro
Al evaluar los resultados presentados en el capítulo 4 se encontró que, para el
caso de los paneles fotovoltaicos (PF), se puede mejorar su manufactura ya que varias
celdas se fracturaron y, en algunos casos, quebraron faltándoles pequeños pedazos que
influyen en su desempeño. Aún así la eficiencia registrada por el módulo fotovoltaico
fue de 8%.
El gas hidrógeno producido por el sistema es tan sólo el 25 % (eficiencia volumétri-
ca) comparándolo con el resultado indicado por la ley del gas ideal. En este caso debe
medirse el producto con un artefacto más exacto como un fiujómetro para contar con
un valor volumétrico más apegado a la realidad.
Las condiciones de diseño (20 ^4y4 V) están sobradas para un electrolizador
como el diseñado en este proyecto. Esto se observa en la eficiencia eléctrica ya que
durante las pruebas arrojó un rendimiento cercano al 50%. Una manera de mejorar
esto es el agregar un electrolizador más para observar el desempeño del sistema
o en su caso rediseñar el electrolizador para poder crear un banco de estos dispo-
sitivos que puedan trabajar mejor con el panel fotovoltaico diseñado para este proyecto.
102
5.1. Trabajo futuro 103
En su totalidad este sistema de producción de hidrógeno operó con una eficiencia
del 4%, a comparación del 7% [3] y el 1 1 % [9] reportados por Ohta y Eisenstadtl.
El costo de producción del hidrógeno durante los dos meses de operación fue de 9.685
%/kWh que es aproximadamente cuatro veces más la tarifa de doméstica de alto
consumo (DAC) que maneja la Comisión Federal de electricidad (CFE).
Durante la evaluación de este proyecto se encontraron ciertas infiltraciones del
electrolito hacia la conexión de los paneles, a través de las terminales eléctricas
positivas. También cabe mencionar que una forma de evitar este tipo de infiltra-
ciones por el cableado eléctrico sería el sellado de estos por medio de silicón u otro
t ipo de pegamento sellador evitando que ensucien la conexión eléctrica entre el cable
y la terminal. Pudiendo provocar que la caída de voltaje sea mayor al calculado (~ 5 %).
5.1 Trabajo futuro
Para realizar una continuidad en este tema de investigación se pueden tomar varias
consideraciones o recomendaciones para trabajos futuros. Los paneles fotovoltaicos
(PF) se pueden mejorar en su manufactura evitando la ruptura de celdas y que los
conductores internos de los paneles sean más angostos para hacer el área funcional
más grande o en su defecto hacer más chicos los paneles.
En la parte de producción de hidrógeno, se pueden hacer pruebas con otros diseños
de electrolizadores, con bancos de electrolizadores conectados en serie o en paralelo,
tomando en cuenta sus requerimientos de energía para realizar las adecuaciones
necesarias en el sistema de alimentación eléctrica (PF) ya sea con el mismo diseño o
5.1. Trabajo futuro 104
creando cierto arreglo de forma tal que puedan alimentar a un banco de electrolizadores
con suficiente corriente.
En cuanto al diseño de electrolizadores se pueden probar otros materiales como
electrodos de níquel, de acero inoxidable 316 o de monel (aleación de níquel). También
se puede aumentar o reducir el tamaño de los electrolizadores para ver sus efectos en
la producción del hidrógeno.
También se pueden realizar pruebas de pureza para los gases de salida (hidrógeno
y oxígeno), antes y después de entrar al sistema de purificación respectivo. Esto
para saber si es recomendable o no su almacenamiento-utilización para determinadas
aplicaciones como celdas de combustible, motores de combustión interna o simples
quemadores.
Más adelante, podría diseñarse un sistema híbrido con las diferentes maneras de
aprovechar la energía solar y comparar sus ritmos y eficiencias de producción de
hidrógeno, para adecuar el sistema de acuerdo a los recursos energéticos disponibles
en el área de aplicación.
Un sistema de producción de hidrógeno de bajo costo, como el diseñado en este
proyecto, no es muy complicado de fabricar y poner en marcha. Lo complicado es el
manejo seguro del electrolito ya que debe estar fuera del alcance de los niños y de
infraestructura doméstica que sea susceptible a la corrosión. Además, su aplicación ayu-
daría a disminuir el consumo de combustibles fósiles y, por ende, la producción de GEI .
Hoy en día tener un sistema de este tipo puede considerarse un gasto debido a que no
existe la infraestructura suficiente para utilizar este tipo de dispositivos, sin olvidar que
5.1. Trabajo futuro 105
su costo de producción es todavía alto al compararse con las tarifas de energía eléctrica.
Sin embargo, estas tarifas cuentan con un descuento por parte del gobierno y no
incluyen los costos ecológicos, por lo que si se toman éstos en cuenta harían más
atractivo el uso de dispositivos de hidrógeno y otras fuentes de energía alterna.
Apéndice A
Balance de energía en el
electrolizador
De acuerdo con la primera y segunda ley de la termodinámica para un sistema
abierto con reacción química se tiene el siguiente balance de energía:
Para este caso los cambios de energía debido a las velocidades de los flujos de agua
a la entrada y de oxígeno e hidrógeno a la entrada, son muy pequeñas por lo que puede
despreciarse su aportación en la ecuación A . l . A su vez, la diferencia de altura entre
los puertos de salida (hidrógeno y oxígeno) y el de entrada (agua) es muy pequeña por
lo.que el aporte de la energía potencial al balance total de energía se puede despreciar
en la misma ecuación. Con estas suposiciones la ecuación A . l queda de la siguiente
manera:
A l hacer un balance de masa sobre el electrolizador se obtiene la ecuación A.3,
Q - W = AH + AEP + AE, (A. l )
Q-W = AH (A.2)
106
107
donde rriH2o en la masa de agua, mo es la masa del gas oxígeno y m# 2 es la masa del
gas hidrógeno.
mH2o = mH2 + m0 (A.3)
De acuerdo con [10] el trabajo de entrada depende directamente del voltaje de
alimentación del electrolizador.
W = -n F V (A.4)
donde n es el número de moles de electrones que se transportan durante la electrólisis
del agua por cada mol de agua, F es la constante de Faraday (96,454 C/mol) y V es
el voltaje de la celda electrolítica. El signo negativo es indicativo de que el trabajo es
realizado sobre el sistema (electrolizador).
El cálculo del cambio de entalpia toma como temperatura de referencia 25°C, los
calores de formación y los calores específicos de los compuestos involucrados (agua,
hidrógeno y oxígeno).1
AH = mH2o r—- (A.5)
AHi = n fTgas
AH°f@Tref +R (ai + a2T + a3T2 + a 4 T 3 + a 5 T 4 ) dT (A.6)
A l final dentro de la ecuación A.2 la incógnita es el valor de Q que es el calor que
entra o sale del electrolizador dependiendo si su valor es negativo o positivo respecti-
vamente. Para este caso el valor de Q es positivo ya que existe un exceso de energía
debido a que ingresa más energía de la necesaria en forma de trabajo para realizar la
electrólisis y que se convierte en calor.
1Las constantes a¿ se obtuvieron de la Tabla A.13 de [11]
Apéndice B
Datos de Insolación
Tabla de datos de insolación total global en superficie horizontal cortesía del Grupo
de Geotermia de Baja Temperatura, ITESM [8].
Tabla B . l : Insolación del 21 al 25 de Julio del 2007
Insolación g lobal en superficie horizontal [W/m2
]
Hora 21 Jul 2007 22 Jul 2007 23 Jul 2007 24 Jul 2007 25 Jul 2007
9:00 15.06 31.78 88.30 181.6 130.2
9:12 24.43 31.60 108.6 187.3 141.0
9:24 31.64 29.45 129.8 181.1 162.5
9:36 . , 35.38 33.30 163.3 298.7 192.1
9:48 44.37 47.77 127.1 399.3 197.6
10:00 53.17 59.41 145.5 443.4 186.4
10:12 57.54 81.10 121.2 425.9 362.0
10:24 47.88 128.4 150.4 368.9 233.2
10:36 67.42 179.2 180.0 467.1 503.4
108
109
Tabla B . l : (continúa...)
Hora 21 Jul 2007 22 Jul 2007 23 Jul 2007 24 Jul 2007 25 Jul 2007
10:48 65.87 206.0 232.2 610.6 667.7
11:00 55.76 244.4 275.8 623.8 601.6
11:12 62.11 276.3 700.0 687.5 635.5
11:24 103.6 276.8 699.1 720.0 758.0
11:36 124.0 307.7 669.7 760.0 626.0
11:48 106.3 329.9 534.8 737.0 324.4
12:00 118.5 369.5 830.0 791.0 799.0
12:12 144.9 441.1 890.0 817.0 828.0
12:24 175.4 525.3 906.0 825.0 443.2
12:36 228.6 561.1 870.0 836.0 899.0
12:48 270.6 596.7 926.0 865.0 903.0
13:00 266.4 704.0 834.0 880.0 728.0
13:12 250.2 691.4 863.0 895.0 689.9
13:24 242.2 857.0 744.0 920.0 414.2
13:36 244.7 771.0 630.8 922.0 863.0
13:48 269.6 731.0 362.1 925.0 462.1
14:00 259.6 885.0 476.4 925.0 259.6
14:12 221.8 912.0 405.5 918.0 312.9
14:24 202.1- « 882.0 463.0 919.0 557.6
14:36 233.9 919.0 678.5 736.0 805.0
14:48 256.1 877.0 285.3 987.0 508.5
15:00 229.0 878.0 244.6 950.0 282.9
15:12 236.9 785.0 359.3 909.0 838.0
15:24 238.0 931.0 573.2 919.0 931.0
110
Tabla B . l : (continúa...)
Hora 21 Jul 2007 22 Jul 2007 23 Jul 2007 24 Jul 2007 25 Jul 2007
15:36 270.3 926.0 500.1 901.0 533.0
15:48 292.9 190.5 568.5 866.0 435.8
16:00 283.6 167.1 598.3 762.0 660.0
16:12 309.3 98.0 248.4 785.0 736.0
16:24 285.0 87.10 477.7 639.9 608.3
16:36 268.2 123.2 170.6 626.8 730.0
16:48 261.0 237.9 339.2 573.5 669.8
17:00 217.4 318.9 170.0 693.4 340.1
Tabla B.2: Insolación del 26 al 30 de Julio del 2007
Insolación global en superficie horizontal [W7m 2]
Hora 26 Jul 2007 27 Jul 2007 28 Jul 2007 29 Jul 2007 30 Jul 2007
9:00 137.8 167.6 84.50 86.30 141.1
9:12 186.7 224.8 76.40 104.2 108.3
9:24 303.7 259.0 160.1 111.0 162.6
9:36 311.4 409.5 259.4 124.8 207.1
9:48 259.0 439.0 324.9 126.7 249.9
10:00 244.6 33L9 407.4 208.6 274.2
10:12 335.1 378.1 335.3 202.1 384.4
10:24 521.5 320.0 495.8 185.2 483.0
10:36 397.8 294.2 526.3 297.4 418.7
10:48 559.2 441.5 579.4 435.0 316.3
11:00 703.0 736.0 535.1 561.3 361.8
111
Tabla B.2: (continúa...)
Hora 26 Jul 2007 27 Jul 2007 28 Jul 2007 29 Jul 2007 30 Jul 2007
11:12 698.3 356.1 609.4 547.5 451.8
11:24 429.9 525.1 724.0 634.4 525.5
11:36 396.7 648.0 684.7 722.0 389.9
11:48 261.1 609.8 743.0 699.6 416.9
12:00 236.9 807.0 739.0 791.0 506.7
12:12 360.8 797.0 799.0 914.0 583.7
12:24 325.5 751.0 730.0 502.8 629.6
12:36 369.6 797.0 800.0 335.5 837.0
12:48 532.1 864.0 806.0 297.2 820.0
13:00 933.0 786.0 649.6 465.2 890.0
13:12 776.0 909.0 710.0 821.0 462.8
13:24 717.0 689.1 689.2 819.0 281.5
13:36 394.5 835.0 805.0 602.9 284.5
13:48 381.3 650.2 781.0 847.0 300.0
14:00 480.7 398.9 910.0 900.0 349.3
14:12 329.6 301.2 895.0 903.0 413.3
14:24 518.2 256.7 893.0 900.0 587.1
14:36 614.9 225.3 868.0 848.0 648.7
14:48 545.4 232.1 • .853.0 636.6 479.9
15:00 405.2 192.7 856.0 238.2 441.1
15:12 382.3 265.1 798.0 260.3 386.5
15:24 355.1 366.1 806.0 344.3 529.5
15:36 325.0 260.3 803.0 279.7 781.0
15:48 230.4 229.7 751.0 419.8 405.8
2
11Tabla B .2: (continúa...)
Hora 26 Jul 2007 27 Jul 2007 28 Jul 2007 29 Jul 2007 30 Jul 2007
16:00 218.9 230.2 733.0 323.5 283.6
16:12 229.2 204.2 636.0 515.9 306.4
16:24 260.2 193.2 467.9 670.0 337.1
16:36 197.8 275.1 377.7 402.3 332.4
16:48 156.3 300.1 157.1 331.3 284.8
17:00 175.6 174.1 475.0 69.85 290.8
Tabla B.3: Insolación del 31 de Julio al 4 de Agosto del 2007
Insolación global en superficie horizontal [VK/m2]
Hora 31 Jul 2007 01 Ago 2007 02 Ago 2007 03 Ago 2007 04 Ago 2007
9:00 115.3 122.8 173.8 110.8 64.01
9:12 124.6 157.5 130.5 111.4 87.00
9:24 174.3 143.9 154.6 108.7 105.3
9:36 196.4 164.0 223.0 123.0 204.6
9:48 238.0 136.9 373.0 112.5 354.8
10:00 392.7 232.4 396.1 208.6 381.4
10:12 412.7 316.4 406.6 330.6 327.1
10:24 317.3 424.5 467.4 454.3 402.1
10:36 416.0 386.8 552.2 446.6 498.3
10:48 316.5 507.7 505.2 589.0 542.9
11:00 452.0 592.1 617.0 630.7 572.4
11:12 447.1 541.6 636.2 615.5 678.0
11:24 597.8 728.0 669.9 692.2 713.0
113
Tabla B.3: (continúa...)
Hora 31 Jul 2007 01 Ago 2007 02 Ago 2007 03 Ago 2007 04 Ago 2007
11:36 710.0 720.0 697.8 716.0 740.0
11:48 534.3 744.0 725.0 740.0 770.0
12:00 627.1 790.0 753.0 769.0 752.0
12:12 601.4 792.0 746.0 771.0 666.9
12:24 397.7 813.0 726.0 800.0 824.0
12:36 440.1 825.0 693.3 814.0 836.0
12:48 605.8 857.0 722.0 824.0 859.0
13:00 582.5 841.0 740.0 822.0 883.0
13:12 730.0 853.0 763.0 818.0 882.0
13:24 665.5 872.0 772.0 858.0 878.0
13:36 890.0 871.0 777.0 895.0 889.0
13:48 862.0 868.0 811.0 884.0 892.0
14:00 913.0 864.0 839.0 890.0 889.0
14:12 911.0 831.0 677.0 863.0 653.6
14:24 953.0 853.0 532.8 872.0 301.2
14:36 840.0 846.0 373.4 600.2 437.4
14:48 638.7 858.0 460.9 717.0 436.8
15:00 826.0 841.0 704.0 884.0 697.1
15:12 380.1 827.0 653.0 557.2 327.9
15:24 311.8 807.0 591.3 427.6 369.4
15:36 511.6 804.0 696.0 551.0 419.4
15:48 467.0 780.0 638.5 433.3 773.0
16:00 287.2 737.0 270.3 359.8 762.0
16:12 394.6 732.0 225.7 725.0 734.0
114
Tabla B.3: (continúa...)
Tabla B.4: Insolación del 5 al 9 de Agosto del 2007
Insolación global en superficie horizontal \W/m2
Hora
9:00
9:12
9:24
9:36
9:48
10:00
10:12
10:24
10:36
10:48
11:00
11:12
11:24
11:36
11:48
05 Ago 2007
152.7
144.5
237.8
264.6
210.0
261.3
235.5
223.9
319.5
286.8
541.5
639.7
497.9
521.7
533.3
01 Ago 2007
06 Ago 2007
133.1
161.5
218.5
267.2
362.2
394.9
458.7
537.9
574.9
609.1
642.4
674.0
712.0
741.0
777.0
02 Ago 2007
07 Ago 2007
98.90
113.7
237.8
283.8
397.0
431.8
304.3
273.3
356.8
309.0
480.7
693.5
736.0
712.0
762.0
03 Ago 2007
08 Ago 2007
116.4
114.4
107.9
157.8
284.9
345.8
301.0
254.4
232.1
234.2
295.7
406.1
684.0
687.5
703.0
04 Ago 2007
554.7
647.3
612.6
546.4
09 Ago 2007
85.20
119.0
138.3
235.5
405.0
421.2
498.3
544.1
582.9
*605.7
644.5
612.0
696.9
721.0
765.0
115
Tabla B .4 : (continúa...)
Hora 05 Ago 2007 06 Ago 2007 07 Ago 2007 08 Ago 2007 09 Ago 2007
12:00 583.5 801.0 602.4 853.0 796.0
12:12 459.0 821.0 806.0 851.0 814.0
12:24 845.0 843.0 573.3 836.0 830.0
12:36 856.0 860.0 864.0 874.0 838.0
12:48 862.0 869.0 527.5 873.0 856.0
13:00 875.0 873.0 863.0 862.0 856.0
13:12 871.0 868.0 888.0 874.0 862.0
13:24 888.0 893.0 900.0 881.0 860.0
13:36 887.0 901.0 913.0 889.0 865.0
13:48 894.0 923.0 902.0 886.0 867.0
14:00 884.0 911.0 902.0 883.0 847.0
14:12 888.0 943.0 844.0 879.0 848.0
14:24 874.0 851.0 892.0 871.0 867.0
14:36 862.0 697.0 890.0 868.0 846.0
14:48 851.0 901.0 881.0 874.0 846.0
15:00 836.0 873.0 872.0 808.0 852.0
15:12 819.0 863.0 882.0 873.0 743.0
15:24 810.0 850.0 857.0 879.0 320.4
15:36 789.0 823.0 886.0 887.0 227.2 • .
15:48 631.4 782.0 929.0 864.0 358.6
16:00 543.6 757.0 865.0 815.0 802.0
16:12 641.8 728.0 630.1 777.0 730.0
16:24 668.2 694.5 756.0 721.0 663.5
16:36 675.1 666.8 729.0 678.9 655.8
116
Tabla B .4: (continúa...)
Hora 05 Ago 2007 06 Ago 2007 07 Ago 2007 08 Ago 2007 09 Ago 2007
16:48 660.0 631.2 690.4 640.8 622.2
17:00 642.0 602.1 633.7 620.0 575.2
Tabla B.5: Insolación del 10 al 14 de Agosto del 2007
Insolación global en superficie horizontal [W/m 2 ]
Hora 10-Ago-2007 11-Ago-2007 12-Ago-2007 13-Ago-2007 14-Ago-2007
9:00 133.2 86.90 79.0 82.90 105.2
9:12 178.5 138.0 104.7 93.80 120.0
9:24 210.6 144.6 137.5 144.4 148.0
9:36 262.2 231.0 241.4 219.1 131.2
9:48 432.9 403.0 417.1 385.9 193.9
10:00 424.6 443.0 442.2 418.3 365.1
10:12 485.2 486.6 481.2 460.1 465.3
10:24 537.6 533.7 518.6 503.2 489.0
10:36 527.9 444.3 568.6 547.7 529.8
10:48 544.3 576.9 617.6 613.3 596.9
11:00 649.2 646.2 657.2 644.1 634.4
11:12 602.8 689.2 687.2 688.1 654.4
11:24 719.0 701.0 718.0 721.0 704.0
11:36 739.0 675.8 745.0 742.0 766.0
11:48 771.0 771.0 770.0 779.0 790.0
12:00 798.0 793.0 799.0 810.0 742.0
12:12 810.0 825.0 834.0 827.0 538.5
117
Tabla B . 5 : (continúa...)
Hora 10-Ago-2007 ll-Ago-2007 12-Ago-2007 13-Ago-2007 14-Ago-2007
12:24 843.0 752.0 860.0 841.0 896.0
12:36 856.0 764.0 858.0 867.0 913.0
12:48 857.0 933.0 608.9 875.0 929.0
13:00 864.0 818.0 642.1 887.0 940.0
13:12 891.0 734.0 659.5 897.0 939.9
13:24 892.0 652.4 391.8 888.0 937.0
13:36 913.0 843.0 473.4 910.0 911.0
13:48 904.0 922.0 764.0 842.0 904.0
14:00 889.0 635.3 930.0 656.6 892.0
14:12 900.0 768.0 762.0 903.0 872.0
14:24 873.0 566.6 718.0 903.0 909.0
14:36 890.0 451.7 843.0 625.3 906.0
14:48 862.0 249.2 467.7 364.4 899.0
15:00 853.0 181.1 464.5 847.0 877.0
15:12 820.0 574.8 653.4 474.6 883.0
15:24 826.0 442.7 669.6 435.0 842.0
15:36 790.0 835.0 741.0 776.0 848.0
15:48 764.0 588.8 732.0 368.7 486.9
16:00 736.0 578.4 725.0 532.1 487.3
16:12 728.0 373.5 646.5 430.2 678.3
16:24 691.2 560.6 727.0 433.5 688.2
16:36 670.4 354.4 739.0 373.5 653.4
16:48 617.4 210.1 517.7 590.7 599.6
17:00 567.0 132.8 479.7 520.3 447.5
118
: Insolación del 15 al 19 de Agosto del 2007
global en superficie horizontal [W7ra2]
Hora
9:00
9:12
9:24
9:36
9:48
10:00
10:12
10:24
10:36
10:48
11:00
11:12
11:24
11:36
11:48
12:00
12:12
12:24
12:36
12:48
13:00
13:12
13:24
Tabla B.6
Insolación
15-Ago-2007
100.0
111.5
141.8
299.3
362.1
403.8
456.6
473.5
194.8
434.7
207.8
194.2
674.4
778.0
468.7
586.4
763.0
902.0
864.0
921.0
910.0
933.0
809.0
16-Ago-2007
85.7
108.2
132.0
223.1
353.1
339.5
407.7
466.8
496.5
541.8
602.1
644.1
687.3
734.0
755.0
560.7
797.0
831.0
844.0
872.0
695.9
871.0
882.0
17-Ago-2007
113.2
134.2
152.1
214.8
320.7
272.4
330.6
537.6
619.2
614.9
733.0
714.0
773.0
731.0
774.0
784.0
783.0
828.0
854.0
867.0
885.0
735.0
795.0
18-Ago-2007
128.3
148.8
174.9
279.5
434.4
433.9
496.4
538.2
595.3
559.6
567.3
704.0
735.0
765.0
796.0
836.0
833.0
856.0
902.0
883.0
650.4
371.5
694.4
19-Ago-2007
92.0
96.5
102.5
127.0
165.3
194.8
212.0
220.5
285.4
474.2
531.5
616.6
702.0
709.0
764.0
699.0
820.0
842.0
836.0
853.0
867.0
870.0
858.0
119
Tabla B.6: (continúa...)
Hora 15-Ago-2007 16-Ago-2007 17-Ago-2007 18-Ago-2007 19-Ago-2007
13:36 908.0 889.0 924.0 1010.0 875.0
13:48 911.0 888.0 921.0 993.0 905.0
14:00 938.0 878.0 923.0 931.0 872.0
14:12 845.0 896.0 921.0 882.0 870.0
14:24 943.0 860.0 862.0 769.0 863.0
14:36 898.0 849.0 902.0 976.0 835.0
14:48 931.0 841.0 896.0 841.0 837.0
15:00 942.0 824.0 870.0 698.1 495.7
15:12 923.0 819.0 845.0 578.9 788.0
15:24 592.2 810.0 767.0 850.0 744.0
15:36 389.5 789.0 856.0 857.0 795.0
15:48 742.0 682.2 726.0 822.0 779.0
16:00 794.0 693.5 787.0 837.0 717.0
16:12 254.8 686.4 592.8 769.0 680.0
16:24 243.3 638.7 699.3 739.0 657.0
16:36 615.2 454.2 625.4 706.0 602.9
16:48 312.6 295.5 554.5 672.2 586.9
17:00 353.0 258.7 527.3 656.1 547.5
Tabla B.7: Insolación del 20 al 24 de Agosto del 2007
Insolación global en superficie horizontal [W/m 2 ]
Hora 20 Ago 2007 21 Ago 2007 22 Ago 2007 23 Ago 2007 24 Ago s2007
9:00 140.0 111.6 80.0 97.4 128.6
120
Tabla B.7: (continúa...)
Hora 20 Ago 2007 21 Ago 2007 22 Ago 2007 23 Ago 2007 24 Ago 2007
9:12 121.4 129.0 67.13 107.5 111.1
9:24 167.5 155.8 113.9 150.7 130.0
9:36 280.4 275.0 224.3 232.0 111.7
9:48 402.4 200.1 366.8 328.1 270.9
10:00 352.9 235.2 446.9 382.5 313.3
10:12 447.4 444.3 359.3 382.6 276.4
10:24 448.3 367.7 258.7 409.4 350.2
10:36 589.4 356.7 235.9 252.4 222.4
10:48 534.0 552.7 257.6 629.0 190.4
11:00 634.0 686.3 302.5 566.2 299.0
11:12 586.7 724.0 295.2 661.9 663.2
11:24 757.0 837.0 354.6 400.1 680.0
11:36 801.0 577.2 571.7 491.3 736.0
11:48 828.0 800.0 316.0 528.1 774.0
12:00 814.0 773.0 346.9 430.0 826.0
12:12 822.0 517.9 568.8 888.0 786.0
12:24 840.0 757.0 324.8 489.2 898.0
12:36 830.0 904.0 896.0 281.2 917.0
12:48 886.0 774.0 1046.0 508.7 882.0
13:00 875.0 962.0 339.0 667.5 895.0
13:12 885.0 669.1 357.4 375.9 918.0
13:24 890.0 958.0 396.7 514.4 847.0
13:36 882.0 381.5 384.8 795.0 889.0
13:48 891.0 811.0 349.6 328.1 950.0
121
Tabla B.7: (continúa...)
Hora 20 Ago 2007 21 Ago 2007 22 Ago 2007 23 Ago 2007 24 Ago 2007
14:00 883.0 845.0 245.9 460.2 952.0
14:12 890.0 890.0 441.4 419.8 1009.0
14:24 890.0 679.7 850.0 602.4 945.0
14:36 882.0 822.0 844.0 716.0 964.0
14:48 900.0 505.8 660.4 702.0 972.0
15:00 367.7 586.2 670.1 805.0 913.0
15:12 231.4 371.5 610.9 817.0 926.0
15:24 500.9 272.9 559.3 436.3 901.0
15:36 518.7 282.9 542.2 386.2 866.0
15:48 355.0 447.9 492.2 279.8 855.0
16:00 580.5 397.1 584.1 620.1 839.0
16:12 738.0 404.7 561.0 547.8 802.0
16:24 728.0 479.9 478.5 692.6 783.0
16:36 684.5 370.1 671.6 589.7 653.7
16:48 596.3 446.5 489.3 487.7 666.6
17:00 533.5 343.6 424.0 431.5 599.1
Tabla B .8: Insolación del 25 al 30 de Agosto del 2007
Insolación global en superficie horizontal [W/m2]
Hora 25 Ago 2007 26 Ago 2007 27 Ago 2007 28 Ago 2007 29 Ago 2007 30 Ago 2007
9:00 132.3 103.1 151.1 26.93 64.95 72.80
9:12 126.6 87.8 124.6 26.41 67.04 144.4
9:24 135.5 131.8 205.0 23.29 95.0 188.5
122
Tabla B .8: (continúa...)
Hora 25 Ago 2007 26 Ago 2007 27 Ago 2007 28 Ago 2007 29 Ago 2007 30 Ago 2007
9:36 114.5 221.2 174.9 21.59 232.0 293.8
9:48 105.4 221.7 142.0 40.13 415.1 388.1
10:00 165.0 246.0 196.2 54.34 214.9 256.5
10:12 385.6 170.2 267.9 61.67 205.9 256.6
10:24 510.4 391.4 173.2 56.77 280.1 494.3
10:36 541.5 567.2 231.0 55.58 368.4 611.1
10:48 578.7 643.5 200.5 73.10 434.4 674.8
11:00 683.2 532.0 451.1 98.30 399.2 618.2
11:12 684.1 400.0 405.1 114.0 306.6 741.0
11:24 720.0 682.1 389.7 120.4 370.9 757.0
11:36 752.0 626.4 139.4 133.6 456.8 762.0
11:48 783.0 838.0 56.75 146.2 404.4 848.0
12:00 834.0 808.0 148.4 159.0 456.3 845.0
12:12 846.0 909.0 92.0 186.4 580.5 870.0
12:24 739.0 835.0 115.3 170.0 544.6 775.0
12:36 854.0 994.0 117.9 166.4 578.2 933.0
12:48 863.0 586.3 82.5 187.1 471.5 953.0
13:00 886.0 589.9 104.5 208.3 539.3 989.0
13:12 900.0 981.0 59.54 221.8 480.0 415.7
13:24 908.0 561.4 103.1 225.9 614.9 545.4
13:36 922.0 408.6 172.9 207.4 651.1 853.0
13:48 861.0 476.9 259.6 193.3 556.0 664.5
14:00 779.0 556.6 290.0 171.5 471.5 927.0
14:12 610.1 401.8 323.1 155.2 455.0 683.8
123
Tabla B .8: (continúa...)
Hora 25 Ago 2007 26 Ago 2007 27 Ago 2007 28 Ago 2007 29 Ago 2007 30 Ago 2007
14:24 384.1 254.5 241.5 179.4 317.9 822.0
14:36 236.3 254.8 185.1 204.7 301.3 969.0
14:48 243.4 279.9 157.4 173.9 309.7 311.4
15:00 527.1 323.3 163.7 181.2 226.0 246.6
15:12 814.0 362.7 240.0 210.6 217.8 624.7
15:24 839.0 385.8 263.7 237.4 269.5 625.7
15:36 676.3 315.9 228.2 292.9 384.5 221.8
15:48 531.4 347.3 203.8 260.6 285.3 210.4
16:00 390.2 370.7 296.4 233.7 141.2 188.1
16:12 320.3 344.9 442.8 218.9 86.20 170.2
16:24 397.2 330.0 412.7 218.8 99.40 94.20
16:36 89.6 278.6 235.1 215.2 71.60 84.60
16:48 245.8 293.2 117.1 205.4 70.30 86.80
17:00 113.2 344.9 165.8 163.7 127.0 175.5
Apéndice C
Análisis económico
En las tablas C.1,C.2,C.3 se presentan los materiales que fueron utilizados para la
construcción de cada parte del sistema de producción de hidrógeno, así como sus costos
unitarios y subtotales. Para los paneles fotovoltaicos puede verse que el costo principal
esta en las celdas solares, que representan más de la mitad (aproximadamente 56%).
Tabla C.l: Costos del material utilizado para fabricar los paneles fotovoltaicos
PANELES FOTOVOLTAICOS
Cantidad Concepto Costo unitario Costo total
2 Láminas de aluminio — 1,325.81
4 Barras de aluminio — 578.02
2 Nylon 30.00 60.00
45 Celdas Fotovoltaicas — 4,195.16
Im Cobre Cal lOmil — 75.00
2m Cobre Cal 20mil — 25.00
1 Pegamento silicón 40.87 47.00
124
125
Tabla C . l : (continúa...)
Cantidad Concepto Costo unitario Costo total
0.5 Hule rojo (SBR) 194.70 97.35
4 Tornillos Ac. Inox 20.91 83.63
4 Tuercas Ac. Inox 11.50 46.00
2 Arandelas Ac. Inox 9.20 18.40
1 Soldadura 60/40 Estaño-Plomo 58.00 58.00
1 Pasta para soldar 9.00 9.00
1 Aerifico 265.00 265.00
2 Caja de platico 50.00 100.00
lOm Cable rojo 12 AWG 16.00 160.00
lOm Cable negro 12 AWG 16.00 160.00
20 Terminales eléctricas 0.74 14.80
1 Lijas de agua — 5.00
1 Segueta — 5.00
1 Tubo aislante contráctil 19.55 19.55
1 Kester flux pen 59.25 59.25
TOTAL 7,406.97
Para el electrolizador puede verse en la tabla C.2 que no es muy caro los materiales
para construirlo. Aunque, para posibles mejoras, será importante conseguir materiales
que soporten la corrosión debida al KOH, que tengan larga vida y, sobretodo, que no
sean tan caros.
126
Tabla C.2: Costos del material utilizado para fabricar el electrolizador
ELECTROLIZADOR
Cantidad Concepto Costo unitario Costo total
8 Tapas PVC 3" 41.96 335.68
1 Tubo de PVC — 155.62
paq Conector tipo espiga Kynar (PVDF) 1 /2" — 71.71
paq Conector tipo espiga Kynar (PVDF) 1/2" - 3/8" — 47.52
paq Conector tipo espiga Kynar (PVDF) 3/8" — 61.88
2 Conector tipo espiga-rosca Kynar (PVDF) 1/2" - 3/8" — 107.56
929 Malla Ac. Inox 304 200JT200 0.03 26.23
1 Pegamento silicón 47.00 47.00
1 Empaque de hule 1" 2.65 2.65
1 Empaque de hule 3/4" 2.00 2.00
2 Pegamento epóxico 40.24 80.48
TOTAL 938.32
El material que se utiliza para el sistema de purificación puede cambiar de-
pendiendo de la aplicación o uso que se le dará al hidrógeno. Para una celda de
combustible o para combustión directa es necesario agregar un regulador, un compre-
sor y un tanque para su almacenamiento con lo que el costo de este sistema aumentaría.
127
Tabla C.3: Costos del material utilizado para fabricar el sistema de purificación del hidrógeno
SISTEMA DE PURIFICACIÓN
Cantidad Concepto Costo unitario Costo total
4 Válvula esfera PVC 1/2" 24.15 96.60
1 Válvula check PVC 1/2" 153.84 153.84
1 Pegamento para PVC 1/8 LT 22.28 22.28
4 Adaptador hembra PVC 1/2" 2.22 8.88
16 Adaptador macho PVC 1/2" 3.48 55.75
1 Tubo PVC 1/2" 7.23 7.23
1 Pegamento silicón 47.00 47.00
2 Hidróxido de potasio 170.09 340.17
1 Agua destilada 20LT 161.00 161.00
20 Abrazadera Ac. Inox 3.06 61.18
3 Válvula esfera 1/2" Bronce 36.72 110.16
9 Manguera poliuretano base ether 3/8" 39.95 359.51
9 Manguera industrial 1/2" 6.82 61.38
2 Cinta teflón 3.91 7.82
1 Pegamento epóxico 40.24 40.24
TOTAL 1,533.03
128
Con lo anterior, el precio total de este sistema de producción de hidrógeno costo
9,878.32. Tomando en cuenta los resultados de las mediciones, realizadas durante
Julio y Agosto del 2007, este sistema produjo en promedio 0.9 Lt/hr con un factor
de planta de 4 hr/dia, esto es 17 kWh/dia o 1020 kWh durante los dos meses de
operación. Con esta información se puede calcular el precio del hidrógeno producido
que es de 9.685 %/kWh, esto es unas 4 veces más que la tarifa DAC ( « %/kWh) 1 .
Comisión Federal de Electricidad, http://www.cfe.gob.mx
Bibliografía
[1] Philip A. Schweitzer. Corrosión Resistance Tables: metáis, non metáis, coatings,
mortars, plastics, elastomers and linings, and fabrics, 3rd edition, revised and
expanded edition, 1991.
[2] DuPont Performance Elastomers. Chemical resistance guide. Internet, 2007.
http://www.dupontelastomers.com/Header/index.asp.
[3] M. M. Eisenstadt and K. E. Cox. Hydrogen production from solar energy. Solar
Energy, 17:59-65, 1975.
[4] D. Steinmetz D. Steve, C. Ganibal and A. Vialaron. Performance of a photovoltaic
electrolysis system. International Journal of Hydrogen Energy, 7(9) :711-716, 1982.
[5] Jim Healy & Reynaldo Cortez Walt Pyle. Solar hydrogen production by electroly-
sis. Home Power, 39:32-38, 1994.
[6] Phill ip Hurley. Build A Solar Hydrogen Fuel Cell System. Wheelock Mountain
* Publications, 2004.
[7] Frank Kreith and Jan F. Kreider. Principies of Solar Engineering. Series in
Thermal and Fluids Engineering. McGraw-Hill, 1978.
[8] Ángel Valerio. Insolación global en superficie horizontal. Reporte, 2007. Grupo
de Geotermia de Baja Temperatura.
129
Bibliografía 130
[9] T. Ohta and T.Ñ. Veziroglu. Hydrogen production using solar radiation. Interna-
tional Journal of Hydrogen Energy, 1:255-263, 1976.
[10] Theodore Brown. Química: La ciencia central. Prentice Hall, 7ma. edition, 1998.
[11] Stephen R. Turns. An Introduction to Combustión: Concepts and Applications.
McGraw-Hill, second edition, 2000.
[12] J. Gretz. On the potential of solar energy conversión into hydrogen and/or other
fuels. International Journal of Hydrogen Energy, 5:269-280, 1980.
[13] E. Bilgen and C. Bilgen. Solar synthetic fuel production. International Journal
of Hydrogen Energy, 6(4):349-362, 1981.
[14] C. Carpetis. A study of water electrolysis with photovoltaic solar energy conver-
sión. International Journal of Hydrogen Energy, 7(4):287-310, 1982.
[15] D. Dini. Hydrogen production through solar energy water electrolysis. Interna-
tional Journal of Hydrogen Energy, 8(l l/12):897-903, 1983.
[16] C. Carpetis. An assessment of electrolytic hydrogen production by means of pho-
tovoltaic energy conversión. International Journal of Hydrogen Energy, 9(12) :969-
991, 1984.
[17] M. Fisher. Review of hydrogen production with photovoltaic electrolysis systems.
International Journal of Hydrogen Energy, 11(8):495-501, 1986.
[18] V. E. Kazarinov Yu. I. Kharkats, E. D. Germán and A. G. Pshenichnikov. Hy-
drogen production by solar energy: Optimization of the plant „ solar erray +
electrolyzer,,. International Journal of Hydrogen Energy, 11(10):617-621, 1986.
[19] A. Siegel and T. Schott. Optimization of photovoltaic hydrogen production. In-
ternational Journal of Hydrogen Energy, 13(ll):659-675, 1988.
Bibliografía 131
[20] Joan M. Ogden. Cost and performance sensitivity studies for solar photovol-
taic/electrolytic hydrogen systems. Solar Cells, 30:515-523, 1991.
[21] O. M. Salamov M. P. Rzayeva and M. K. Kerimov. Modeling to get hydrogen
and oxygen by solar water electrolysis. Intenational Journal of Hydrogen Energy,
26:195-201, 2001.
[22] G. E. Ahmad and E. T. Shenawy. Optimized photovoltaic system for hydrogen
production. Renewable Energy, 31:1043-1054, 2006.
[23] Francois Cardarelli. Materials Handbook: A consice desktop reference. Springer,
2000.
[24] José A. Manrique. Energía Solar: fundamentos y aplicaciones fototérmicas. HAR-
LA, 1984.
[25] Jesús José González Villafaña. Convección natural en sistemas interconectados.
Master's thesis, ITESM, Mayo 2006.