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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS

EN EL VALLE DE SULA

UNAH-VS

Tarea Grupal #3

Estudio de Caso

Presentado por:

Jorge Alvarado 20122001250

Yullian Vásquez 20122000557

San Pedro Sula, Cortes Honduras, CA

Marzo, 2016

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Contenido

Introducción ................................................................................................................................... iii

Objetivo del caso............................................................................................................................ iii

Antecedentes del Caso .................................................................................................................... 1

Preguntas de Investigación ............................................................................................................. 3

Conclusiones ................................................................................................................................... 8

Bibliografía ..................................................................................................................................... 9

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Introducción

En la actualidad la energía eléctrica tiene una gran importancia en el desarrollo de la sociedad es

de esta forma que se buscan maneras de cómo generar energía eléctrica para el desarrollo de la

misma, existen diferentes tipos de plantas generadores cada una con ciertas ventajas que otras,

algunas más económicas, sofisticadas o de gran impacto.

La cuestión es que mucha de ellas cumplen su objetivo de mantener el servicio de distribución de

energía eléctrica a sus abonados pero no todas tienen un buen impacto con el medio ambiente, el

caso a estudiar se centra en una planta fotovoltaica, como bien se sabe este tipo de generación es

una de las que menos impacto tiene con el medio ambiente, pero ninguna planta generadora está

exenta a tener un impacto ambiental, es debido a esto que se aborda este tipo de caso con el

objetivo de investigar cual es el impacto que tiene y compararlo con el de las otras plantas

generadoras, conocer cuáles son los factores que generan una contaminación y saber si está

haciendo algo para evitar este tipo de contaminación.

Objetivo del caso

Nuestro objetivo es determinar cuáles son los factores que dañan el ecosistema al implementar

una planta fotovoltaica.

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Antecedentes del Caso

La energía solar fotovoltaica es aquella que se obtiene por medio de la transformación directa de

la energía del sol en energía eléctrica.

Los componentes de una planta fotovoltaica serian los siguientes:

El módulo o panel fotovoltaico

La batería

El regulador de carga

El inversor

(BUN-CA, 2002)

Panel Fotovoltaico

Actualmente, y a nivel comercial, existen células que pueden ser de varios materiales, entre

ellos:

Silicio monocristalino.

Silicio policristalino.

Silicio amorfo o de capa delgada. (Schneider Electric)

Las Baterías

Debido a que la intensidad de radiación solar varía durante el día, es necesario tener una fuente

que mantenga funcionando los dispositivos de control.

Regulador de Carga Es el encargado de mantener al panel funcionando y produciendo energía al máximo de su

capacidad.

Los Inversores Son una parte crucial en la generación de energía solar ya que se encargan de convertir la

corriente directa de los paneles en corriente alterna.

Tenemos dos tipos de plantas fotovoltaicas, las que están conectadas fuera de la red (off-grid) y las

que se conectan a la red de suministro (on-grid).

En cierto sentido, la red eléctrica puede ser vista como un sistema de almacenamiento para la

energía solar.

Y debido a que los paneles son dispositivos relativamente sencillos y que no necesitan tanta

atención, el dispositivo que requiere mayor cuidado técnico es el inversor.

Los Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red (SFCRs) es un asunto novedoso para las

compañías eléctricas en el mundo. No hay bastantes experiencias del impacto sobre la calidad de

suministro eléctrico en las redes de distribución que ocasionan los SFCRs y, cómo enfrentarse a

la situación debido a la falta de normativa.

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En todas las instalaciones fotovoltaicas, el bloque de conversión es de gran importancia ya que es

el encargado de transformar y adaptar la energía generada a las características de la carga, ya sea

para su posterior uso individual, en caso de instalaciones aisladas, o su vertido a la red eléctrica,

para instalaciones conectadas a red.

Las partes fundamentales en un inversor son:

Control principal

Etapa de potencia.

Control de red.

Seguidor del punto de máxima potencia (MPPT).

Protecciones.

Monitorización de datos

Los principales parámetros habituales a tener en cuenta en un inversor son:

Tensión Nominal

Potencia Nominal

Potencia Activa

Capacidad de sobrecarga

Factor de potencia

Eficiencia

Autoconsumo

Armónicos

Distorsión Armónica

Rizado de Corriente

De todos estos parámetros, el más difícil de controlar son los armónicos, y es una distorsión en la

forma de la onda que se inyecta a la red y termina dañando nuestros equipos o a los de cualquier

otro consumidor que se encuentre conectado.

En nuestro estudio los armónicos se ven generados por la transformación de la energía en CC a

CA, pero los métodos de eliminación pueden ser utilizando filtros pasivos o activos.

La presencia de armónicos en la red eléctrica puede provocar un funcionamiento anómalo de los

aparatos, como sobrecargas en el conductor de neutro, aumento de las pérdidas en los

transformadores, daños en el par de los motores, etc.

Modulación PWM Los armónicos generados en los inversores provienen de la dificultad de recrear una forma de

onda completamente senoidal, pero existe una manera de reducirlos ya que siempre vamos a

tener una distorsión en la onda resultante. Debido a que el sistema no es ideal lo único que

podemos hacer es idear métodos que sean lo más eficientes posible al momento de hacer la

conversión de corriente directa a corriente alterna.

Una técnica utilizada en los inversores para hacer esta conversión es la Modulación PWM.

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Preguntas de Investigación

¿Cuáles son los aspectos a considerar para escoger el lugar donde ubicar los paneles solares?

Primero que nada se debe de estudiar un fenómeno climático crucial para la generación

fotovoltaica, la Irradiación.

Es la magnitud utilizada para describir la potencia incidente por unidad de superficie de todo tipo

de radiación electromagnética. En este caso corresponde a radiación proveniente del sol, la cual

se puede percibir en forma de calor o luz (visible o no visible, lo cual dependerá de cada longitud

de onda en particular). Su unidad de medida en el sistema internacional es W/m².

La Insolación corresponde a la cantidad de energía en forma de radiación solar que llega a un

lugar de la Tierra en un día concreto (insolación diurna) o en un año (insolación anual). En otras

palabras es la energía radiante que incide en una superficie de área conocida en un intervalo de

tiempo dado. Su unidad de medida es el Watts-hora por metro cuadrado (Wh/m2 ). La insolación

también se expresa en términos de horas solares pico.

La energía útil que entrega el panel(es) fotovoltaico(s) es directamente proporcional a la

insolación incidente. Para calcularla se puede asumir que no hay atmósfera o que se mide en la

parte alta de ella y se denomina insolación diurna o anual no atenuada, otra forma es medir en la

superficie de la Tierra teniendo en cuenta la presencia de la atmósfera, en este caso se denomina

insolación atenuada siendo más complejo calcularla.

Los factores climáticos y el ángulo de posicionamiento del panel con respecto al sol afectan la

insolación sobre la superficie de captación. En zonas de poco sol, ya sea por nubes, neblina u

otro factor, la insolación promedio en un periodo de tiempo es menor. En días de invierno los

niveles de insolación promedio son considerablemente menores en comparación a los días de

verano, esto se da para lugares cuya latitud sea mayor a los 15º.

(PVS IN BLOOM)

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Debido a que la insolación depende del ángulo del panel con respecto a la posición del sol, se usa

la insolación horizontal para referirse al potencial solar del lugar. A partir de la insolación

horizontal se puede estimar la insolación a un azimut y elevación determinado. La insolación

será máxima cuando el panel se encuentre en posición horizontal frente al sol. Para conseguir

esto sería necesario ajustar el ángulo de azimut para seguir el movimiento diario del sol de este a

oeste y el ángulo de elevación para seguir el movimiento anual de la trayectoria solar en la

dirección norte-sur.

¿Cuál es la percepción que tiene la población debido a la implementación de una planta

fotovoltaica en una zona rural.

Al inicio es muy común encontrar a muchas personas que no confían en el sistema y que son

escépticos en cuanto al tema de usar energía solar para el propio consumo, pero esto es debido a

que muchos aun desconocen el crecimiento que ha tenido esta tecnología, e inclusive aun hay

quienes el solo hecho de pensar que al anochecer la producción de energía solar se detiene parece

ser motivo suficiente para ni siquiera considerar el uso de este método.

Claro está que los costos para la implementación de paneles en un hogar aun son un poco

elevados y si a eso le sumamos la falta de la educación sobre el tema, hacen que esto sea la

última opción para la generación de energía eléctrica.

¿Cuáles son los materiales utilizados en la fabricación de un panel solar?

El silicio es actualmente el material más comúnmente usado para la fabricación de células

fotovoltaicas. Se obtiene por reducción de la sílice, compuesto más abundante en la corteza de la

Tierra, en particular en la arena o el cuarzo.

El primer paso es la producción de silicio metalúrgico, puro al 98%, obtenido de pedazos de

piedras de cuarzo provenientes de un filón mineral (la técnica de producción industrial no parte

de la arena).

El silicio se purifica mediante procedimientos químicos (Lavado + Decapado) empleando con

frecuencia destilaciones de compuestos clorados de Silicio, hasta que la concentración de

impurezas es inferior al 0.2 partes por millón. Así se obtiene el Silicio grado semiconductor con

un grado de pureza superior al requerido para la generación de Energía Solar Fotovoltaica.

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La fabricación de un panel solar requiere también la utilización de materiales como aluminio

(para los marcos), vidrio (como encapsulante), acero (para estructuras) etc., siendo estos

componentes comunes con la industria convencional. El progresivo desarrollo de la tecnología

de fabricación de estructuras y paneles solares supondrá una reducción del impacto ambiental

debido a estos conceptos.

¿Qué efectos tienen estos materiales en el ecosistema?

En la producción del panel solar se produce un gasto energético que genera residuos, como

partículas de NOx, SO2, CO2 etc. Esto se debe a que la energía utilizada en la fabricación del

panel solar tiene su origen en la mezcla de fuentes energéticas convencionales del país de

fabricación. Sin embargo, podemos afirmar que la emisión de estas sustancias debida a la

fabricación de paneles solares es reducida, en comparación con la disminución en la emisión de

sustancias de este tipo que supone la producción de electricidad por medios fotovoltaicos, en vez

de con fuentes convencionales de energía.

La obtención de silicio de grado metalúrgico es requerida en grandes cantidades para la industria

del acero, siendo una pequeña proporción de este material la dedicada a la fabricación de las

obleas de silicio. La emisión de polvo de sílice es uno de los inconvenientes de esta industria. La

purificación del silicio implica el uso de materiales tales como xilano, mientras el dopado precisa

utilizar pequeñas cantidades de compuestos tóxicos, tales como diborano y fosfina. También se

precisa utilizar agentes agresivos, tales como el ácido sulfúrico. Todos estos compuestos y

procesos son utilizados en la industria metalúrgica y electrónica no constituyendo, por tanto, un

nuevo factor a considerar.

¿Cuál es el impacto que tiene la infraestructura para la operación de una planta fotovoltaica?

Los efectos de la energía solar fotovoltaica sobre los principales factores ambientales son los

siguientes:

Clima: la generación de energía eléctrica directamente a partir de la luz solar no requiere ningún

tipo de combustión, por lo que no se produce polución térmica ni emisiones de CO2 que

favorezcan el efecto invernadero.

Geología: Las células fotovoltaicas se fabrican con silicio, elemento obtenido de la arena, muy

abundante en la Naturaleza y del que no se requieren cantidades significativas.

Suelo: al no producirse ni contaminantes, ni vertidos, ni movimientos de tierra, la incidencia

sobre las características físico-químicas del suelo o su erosión es nula.

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Aguas superficiales y subterráneas: No se produce alteración de los acuíferos o de las aguas

superficiales ni por consumo, ni por contaminación por residuos o vertidos.

Flora y fauna: la repercusión sobre la vegetación es nula, y, al eliminarse los tendidos eléctricos,

se evitan los posibles efectos perjudiciales para las aves.

Paisaje: El impacto visual está relacionado con la orientación de estas superficies respecto a los

posibles puntos de observación y puede minimizarse respetando unas distancias oportunas

respecto a los centros habitados, las carreteras etc., o utilizando elementos como árboles o setos

entre los paneles y los puntos de observación, respetando, en todo caso, la exigencia de evitar

sombras indeseadas en el campo fotovoltaico.

Ruidos: el sistema fotovoltaico es absolutamente silencioso, lo que representa una clara ventaja

frente a los generadores de motor en viviendas aisladas.

Medio social: El suelo necesario para instalar un sistema fotovoltaico de dimensión media, no

representa una cantidad significativa como para producir un grave impacto. Además, en gran

parte de los casos, se pueden integrar en los tejados de las viviendas.

Es evidente que ni siquiera las tecnologías poco contaminantes, como la fotovoltaica, están

exentas de conllevar impactos al medio ambiente y encuentran dificultades de aceptación por

parte de la población. Sin embargo, la magnitud y la significación de estos sistemas son

claramente inferiores a los de otras tecnologías de producción de energía tradicionales, aunque a

veces puedan provocar oposiciones difíciles de superar.

¿Qué porcentaje de contaminación da una planta fotovoltaica con respecto a las demás

formas de generación de energía?

Si consideramos que la producción de la misma cantidad de potencia hora por año en una

moderna y eficiente central térmica de carbón, supone la emisión de más de 20 veces el CO2 que

si la producción de la misma cantidad de energía se realizara mediante módulos de Silicio mono

o policristalino fabricados en pequeña escala.

La producción de electricidad mediante paneles solares de Silicio mono o policristalino

fabricados en gran escala, disminuye aún más la emisión de CO2, llegándose a reducir hasta

cerca de 200 veces la cantidad de CO2 emitida respecto a una central térmica de carbón. La

proporción de entre 100 y 200 veces menos cantidad de residuos se mantiene favorable a la

ESFV cuando se analizan las emisiones de NOx, SO2 producidas por una central térmica de

carbón.

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¿Qué tipos de medidas se están tomando en cuenta para evitar que haya contaminación en

este tipo de planta?

Los avances industriales en la fabricación de paneles solares se dirigen en el sentido de reducir

perdidas de material al cortar las obleas para la fabricación de células solares. Este ahorro de

material supone, además de un beneficio económico, disminuir la emisión de contaminantes

generados por la producción de la energía necesaria para fabricar las obleas. Asimismo, la

progresiva fabricación de volúmenes más importantes de paneles solares, reduce

proporcionalmente la inversión energética necesaria.

En la producción masiva de células solares, deberá estar contemplado un correcto tratamiento de

los residuos, tarea asumible al ser conocidos y estar desarrollados estos métodos para grandes

producciones en industrias similares a la de producción de células, como las industrias

electrónicas.

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Conclusiones

Tenemos una planta de generación que no contamina el medioambiente una vez entra en

funcionamiento, no tiene emisiones y su instalación puede ser en edificios ya existentes o

en campos abiertos.

La etapa de elaboración de los paneles es el único momento en el que se genera

contaminación debido a que la energía usada en las plantas de extracción de silicio no es

renovable y los químicos utilizados son contaminantes que deben de tratarse para no

afectar el ambiente.

Se debe de educar mas a la población sobre este tipo de energía ya que aun hay

ignorancia en cuanto a la eficiencia y beneficios de este sistema, y eso reducirá la

dependencia de los combustibles fósiles para la generación de energía.

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Bibliografía

BUN-CA. (2002). Manuales sobre energía renovable: Solar Fotovoltaica. San Jose.

Esco-Tel. (2011). Como se fabrican los paneles fotovoltaicos. Recuperado el 1 de Marzo de

2016, de Como se fabrican los paneles fotovoltaicos: http://www.esco-

tel.com/como_se_fabrica_un_panel_solar.html

Leganés, M. d. (Junio de 2007). Ecologistas en Accion. Recuperado el 29 de Febrero de 2016, de

Ecologistas en Accion: http://www.ecologistasenaccion.org/article10057.html

Ministerio de energia y minas. (s.f.). IMPACTO AMBIENTAL ENERGÍA SOLAR

FOTOVOLTAICA. Recuperado el 1 de Marzo de 2016, de IMPACTO AMBIENTAL ENERGÍA

SOLAR FOTOVOLTAICA: http://www.mem.gob.ni/index.php?s=1&idp=852&idt=1

PVS IN BLOOM. Seminarios de formación para técnicos de entidades locales: Introducción a

la Tecnología Fotovoltaica.

Schneider Electric. Guia de soluciones: Parque Fotovoltaico.

SIMEC Chile SRL. Tesis para optar al titulo de ingeniero electronico.