Seminario de Mecatronica Ingeniera MecatrnicaNombre del Proyecto:SISTEMAS DE PANELES SOLARES FOTOVOLTAICOS Y SU UTILIZACIN PARA UN EDIFICIO

Integrantes: Guzmn Sandoval Manuel Antonio Granillo Guerrero Juan Alejandro Herrera Hernndez Luis Armando Ramos Santilln Jos Luis

N de control 07041166 07041163 07041168 07041182

Maestra: Ing. Liliana Lara Morales

Durango, Dgo 25 de Mayo del 2011

RESUMENEn este trabajo se propone un sistema de celdas fotovoltaicas para su integracin en un edificio que tendr como objetivo primordial el suministro alternativo de energa elctrica, para esto, se ha seguido una metodologa que consiste bsicamente en lo siguiente: Conocer el problema de la crisis energtica lo cual indica un claro impacto que tiene este proyecto para el ahorro de energa elctrica; se seleccionaron los tipos de panales solares adecuados para satisfacer las necesidades bsicas del suministro de energa y al final se enumeran las posibles aplicaciones que tiene este proyecto. Se espera que en un futuro no muy distante, cuando la eficiencia de los paneles fotovoltaicos haya aumentado considerablemente, esta tecnologa se pueda implementar cada vez ms hasta hacerla de uso cotidiano.

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ABSTRACTIn this work we set out a system of photovoltaic cells for its integration in a building that will have as objective fundamental the alternative provision of electrical energy, for this, has followed a methodology that consists basically of the following thing: To know the problem of the power crisis which indicates a clear impact that has this project for the saving of electrical energy; the types of solar panels adapted were selected to satisfy the basic necessities with the energy provision and in the end the possible applications are enumerated that this project has. One hopes that in the future not far distant, when the efficiency of the photovoltaic panels has increased considerably, this technology can be implemented more and more until doing it of daily use.

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CONTENIDOPg. Captulo I 1.1 Descripcin del problema 4

Captulo II 2.1 Antecedentes 2.2 Justificacin .. 5 10

Captulo III 3.1 Marco Terico .. 12

Captulo IV 4.1 Objetivo ............... 4.2 Hiptesis ... 29 30

Captulo V 5.1 Metodologa ....................................................... 31

Captulo VI 6.1 Plan de trabajo 2009 y cronograma 2009-2012 . 32, 33

Captulo VII 7.1 Recursos materiales y humanos .. 34

Captulo VIII 8.1 Posibles aplicaciones y usos del proyecto . 44

Captulo IX 9.1 Referencias bibliogrficas .. 48

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CAPTULO I1.1 Descripcin del problema En estos ltimos aos se ha visto como se incrementan los precios internacionales del petrleo y ms an en nuestro pas los precios de la gasolina y del gas tambin siguen un incremento sostenido. El fin de la extraccin de petrleo en forma barata ha sido anunciado desde hace varios aos y aunque existen otras alternativas tecnolgicas para extraer petrleo o para usar el gas natural, la mirada del futuro est en las energas renovables. La energa renovable por excelencia es la energa solar y por supuesto es ya una alternativa viable en las condiciones actuales. Es evidente que la energa elctrica se hace cada vez ms costosa y su consumo va incrementndose rpidamente. Impresionantemente los pases industrializados, que tienen el 26% de la poblacin mundial, consumen nada menos que el 81% de la energa del mundo. La iluminacin representa la cuarta parte del consumo elctrico de la casa, aunque en algunas viviendas con pocos a electrodomsticos este consumo llega all la importancia de un uso racional. Por razones econmicas y ecolgicas

suponer hasta un 50% del recibo de la luz. De

necesitamos una fuente y un sistema de energa alternativos que nos proporcionen un ahorro monetario y que reduzca el dao ambiental. La energa solar ofrece la oportunidad de obtener energa til para diversas aplicaciones, su aprovechamiento tiene menores impactos ambientales que el de las fuentes convencionales y poseen el potencial para satisfacer todas nuestras necesidades de energa presentes y futuras. Adems, su utilizacin contribuye a conservar los recursos energticos no renovables y propicia el desarrollo regional.

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CAPTULO II2.1 Antecedentes

Las

celdas

solares

fueron

comercializadas

inicialmente

en

1955.

Las

investigaciones iniciales en este campo se enfocaron al desarrollo de productos para aplicaciones espaciales, siendo su primera utilizacin exitosa en los satlites artificiales; sus principales caractersticas (simplicidad, bajo peso, eficiencia, confiabilidad y ausencia de partes mviles) las hicieron ideales para el suministro de energa en el espacio exterior. A la fecha las celdas que han alcanzado mayor grado de desarrollo son las de silicio cristalino, tecnologa que predomina en el mercado mundial debido a su madurez, confiabilidad en su aplicacin y sobre todo, a su vida til que va de los 20 a los 30 aos. Por otra parte las celdas de pelcula delgada, entre ellas el silicio amorfo, han alcanzado cierto grado de popularidad debido a su bajo costo, sin embargo su baja durabilidad, debido a la degradacin, las sita por debajo de las celdas cristalinas.

Los ltimos avances tecnolgicos registrados en materia fotovoltaica permiten que hoy en da sea posible integrar los paneles fotovoltaicos en las superficies de los edificios como elementos de construccin, dando lugar a una nueva aplicacin fotovoltaica, las denominadas instalaciones de integracin del sistema fotovoltaico en edificios (BIPV). Estas instalaciones cuentan de partida con la gran ventaja de que son, a da de hoy, la fuente de energa renovable de produccin de electricidad que mejor se adapta a las ciudades, gracias a sus caractersticas de produccin silenciosa y no contaminante. Bajo estas premisas y teniendo en cuenta la cada vez mayor conciencia por el medio ambiente, el futuro que se pronostica a las instalaciones BIPV es realmente prometedor. Dentro del sector fotovoltaico, los sistemas BIPV son catalogados como instalaciones completamente diferentes a las convencionales de conexin a red (plantas fotovoltaicas sobre cubierta y sobre terreno con o sin seguimiento solar). A pesar de que comparten ciertos aspectos en comn, difieren en el propsito con la que son concebidas.

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En las instalaciones fotovoltaicas convencionales existe la idea de producto financiero, en el que el inversor desembolsa un capital, lo amortiza y obtiene unos beneficios al cabo de un periodo de tiempo. Toda la energa generada se inyecta a red y comprada por las compaas elctricas segn el Real Decreto 661/2007. Esta prima elctrica es, sin duda, la verdadera gratificacin de la instalacin, la que le hace ser un producto rentable y viable. Por el contrario, en las instalaciones BIPV existen otros valores que priman por encima del rendimiento econmico, como pueden ser la innovacin, la modernidad, la integracin con el entorno, la esttica, etc. La inversin en una instalacin de tecnologa fotovoltaica integrada resulta viable econmicamente. El capital a desembolsar se amortiza en un periodo de tiempo ms o menos prolongado, superior al resto de instalaciones bajo condiciones similares. Los beneficios econmicos que se obtendran no seran nicamente los derivados de la produccin de electricidad, como sucede en el resto de instalaciones fotovoltaicas, sino tambin los procedentes de proyectar una imagen futurista, respetuosa con el medio ambiente y los debidos a la revalorizacin del edificio. Estos ltimos, son difciles de cuantificar. La relacin final entre el coste y el rendimiento de la instalacin se puede mejorar si la integracin es estudiada desde el inicio del proyecto y no una vez que el edificio se encuentre construido. En este sentido, el anlisis de las distintas posibilidades de integracin fotovoltaica a medida que se van tomando decisiones sobre las caractersticas del edificio, (tamao, orientacin, etc.) posibilita una mejor eficiencia energtica y un ahorro en posibles modificaciones estructurales que se tendran que realizar con posterioridad.

Integracin de sistemas fotovoltaicos en edificios Durante muchos aos, se ha preferido la energa solar fotovoltaica para suministro energtico de algunos edificios o viviendas en lugares remotos donde no llegaba la red elctrica. A medida que los costes continan decreciendo, los sistemas fotovoltaicos (FV) distribuidos en edificios conectados a la red elctrica pueden alcanzar un elevado grado de comercializacin.

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El inters de la integracin en edificios donde los mdulos FV pueden entrar a formar parte como elementos constructivos sirviendo a menudo como cubierta exterior y reduciendo costes de construccin, esta creciendo, siendo potencialmente atractivos para la arquitectura mediante la incorporacin de la tecnologa como parte del diseo de edificios. La mayora de estos sistemas han sido integrados en tejados debido a que en esa situacin alcanzan la mxima captacin de energa solar. Recientemente se ha comenzado con la integracin en muros y fachadas en las que, por ejemplo, el vidrio es reemplazado por mdulos de lmina delgada semitransparentes. Partiendo de lo anteriormente sealado podemos establecer 3 grandes reas en cuanto a ubicacin de los paneles: integracin en tejados, estructuras para colocacin en tejados, terrazas y aleros e integracin de mdulos para fachadas y muros verticales. Los sistemas FV para edificios pueden ser autnomos o conectados a red. En los sistemas autnomos, el edificio no tiene conexin a red y posee un banco de bateras como sistema de almacenamiento energtico para utilizar durante la noche o durante periodos con baja radiacin solar. Los sistemas conectados a red son interactivos con la red, es decir, el edificio recibe tanto de la instalacin FV como de la red. Tipos de instalaciones fotovoltaicas integradas en los edificios La integracin de mdulos fotovoltaicos en edificios puede ser llevado a cabo de muy diferentes maneras y da lugar a un gran abanico de soluciones: 1.- Las fachadas proporcionan una primera visin del edificio al visitante. Es el medio que suelen emplear los arquitectos y diseadores para transmitir la idea del edificio y los deseos del cliente a travs de un lenguaje de formas y colores. Si se est interesado en proyectar una imagen futurista, sofisticada y ecolgica, los materiales fotovoltaicos ayudaran en gran medida.

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Su integracin en la fachada puede ser llevada a cabo siguiendo dos maneras diferentes de proceder: - La primera de ellas, consiste en integrar ya mdulos fotovoltaicos Se y acoplan no es convencionales sobre una fachada construida. directamente mediante sistemas de sujecin tradicionales necesario proporcionar al panel de proteccin atmosfrica. Los paneles ms demandados para esta aplicacin son los policristalinos, debido a los brillos que emiten en distintos tonos azules y que resultan visibles desde distancias considerables. - La segunda forma posible de integracin, consiste en configurar la fachada del edificio empleando para ello los mdulos fotovoltaicos como material de construccin. Los paneles pasan a formar parte integral de la estructura del edificio y como tales, tiene que proporcionar las caractersticas resistentes necesarias y protegerles frente a los agentes externos. En lo referente al diseo arquitectnico, la fachada adquiere una esttica muy ordenada y pulcra gracias al perfecto ensamblaje que se logra entre los paneles, un diseo poco comn difcil de conseguir con otros materiales. Esta modalidad de integracin se realiza en edificios que estn en proyecto, resultando ms ventajoso desde el punto de vista econmico, porque no requiere un doble gasto en materiales fotovoltaicos y en convencionales de fachada (mrmol, granito, etc.). Para hacerse una idea, los materiales de construccin que se emplean en las fachadas tienen un precio tentativo de 250 /m2 en el caso del metal, de 600 /m2 para los vidrios de pared cortina, de 700 /m2 para la piedra y de 1.200 /m2 para la piedra pulida. Sin embargo, el precio del panel de integracin fotovoltaica est en torno a 800 /m2

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En el diseo de fachadas fotovoltaicas de edificios de nueva construccin, aspectos tales como la distribucin de las ventanas, su orientacin y el sistema de ventilacin han de ser estudiados detalladamente para conseguir un mayor grado de integracin y maximizar la eficiencia energtica del edificio. La fachada principal deber estar orientada hacia el Sur para que la superficie de exposicin al Sol sea mxima. Las ventanas, balcones y grandes puertas tambin es conveniente que queden orientadas hacia el Sur. Por el contrario, las que se ubiquen al Este, Oeste y sobre todo al Norte, debern de ser el menor nmero y lo ms pequeas posibles con el fin de evitar las prdidas de calor. Es conveniente aplicar una ventilacin adecuada a los mdulos para disipar el calor y mejorar, de esta forma, la eficacia de conversin fotovoltaica. 2.- Las claraboyas son un lugar ideal del edificio para integrar los sistemas fotovoltaicos, dada la gran superficie que suele haber disponible, libre de obstculos que puedan proyectar sombras sobre los paneles. Los sistemas fotovoltaicos que preferentemente se emplean en este tipo de aplicaciones son los semitransparentes, ya que estos, aparte de proporcionar electricidad y proteccin contra los agentes externos, debern de permitir el paso de la luz al edificio. En las claraboyas, a las mltiples posibilidades de diseo propiamente esttico de la estructura, se le aade la de las luces y sombras que se proyectan en el interior del edificio, lo cual resulta especialmente estimulante desde el punto de vista arquitectnico.

3.- Los toldos de ventanas y patios construidos a base a materiales fotovoltaicos ofrecen soluciones muy creativas y a su vez, son una perfecta va para realzar los diseos de la fachada. Se recomienda situarlos con una inclinacin de 30-35, Adems, sera recomendable incluir un sistema

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de ventilacin para disminuir la temperatura de los paneles, sobre todo durante los meses de verano. La adopcin de estas medidas est encaminada a aumentar su eficiencia energtica. 2.2 Justificacin Durante muchos aos, se ha preferido la energa solar fotovoltaica para suministro energtico de algunos edificios o viviendas en lugares remotos donde no llegaba la red elctrica. A medida que los costes continan decreciendo, los sistemas Fotovoltaicos (FV) distribuidos en edificios conectados a la red elctrica pueden alcanzar un elevado grado de comercializacin. El inters de la integracin en edificios donde los mdulos FV pueden entrar a formar parte como elementos constructivos sirviendo a menudo como cubierta exterior y reduciendo costes de construccin, esta creciendo, siendo potencialmente atractivos para la arquitectura mediante la incorporacin de la tecnologa como parte del diseo de edificios. Rentabilidad financiera La inversin en una instalacin de tecnologa fotovoltaica integrada resulta viable econmicamente. El capital a desembolsar se amortiza en un periodo de tiempo ms o menos prolongado, superior al resto de instalaciones bajo condiciones similares. Los beneficios econmicos que se obtendran no seran nicamente los derivados de la produccin de electricidad, como sucede en el resto de instalaciones fotovoltaicas, sino tambin los procedentes de proyectar una imagen futurista, respetuosa con el medio ambiente y los debidos a la revalorizacin del edificio. La relacin final entre el coste y el rendimiento de la instalacin se puede mejorar si la integracin es estudiada desde el inicio del proyecto y no una vez que el edificio se encuentre construido. En este sentido, el anlisis de las distintas posibilidades de integracin fotovoltaica a medida que se van tomando decisiones sobre las caractersticas del edificio, (tamao, orientacin, etc.) posibilita una mejor eficiencia

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energtica y un ahorro en posibles modificaciones estructurales que se tendran que realizar con posterioridad. Ideas generales Reduccin de costes. Se obtiene en los puntos de consumo, lo que reduce las prdidas que se originan con el transporte de energa. Gratuita. El nico gasto que origina la energa solar fotovoltaica es el coste inicial de la instalacin. Bajo mantenimiento. Los mdulos fotovoltaicos instalados hace 5-30 aos continan en perfecto estado de operacin. No contamina. Las emisiones de contaminantes son muy bajos y estn originados en los procesos de produccin de las clulas solares. Fuente inagotable. Se proporcionan nuevos materiales constructivos. Permite dotar al edificio de una personalidad que combina tecnologa, esttica y ecologa. Se genera una nueva cultura en fuentes alternas de energa

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CAPITULO III3.1 Marco terico Las clulas o celdas solares (Fig. 1) son dispositivos que convierten energa solar en electricidad, ya sea directamente va el efecto fotovoltaico, o indirectamente mediante la previa conversin de energa solar a calor o a energa qumica. La forma ms comn de las celdas solares se basa en el efecto fotovoltaico, en el cual la luz que incide sobre un dispositivo semiconductor de dos capas produce una diferencia del fotovoltaje o del potencial entre las capas. Este voltaje es capaz de conducir una corriente a travs de un circuito externo de modo de producir trabajo til.

Figura 1. Celdas solares

Los orgenes de celdas solares Aunque las celdas solares eficientes han estado disponibles recin desde mediados de los aos 50, la investigacin cientfica del efecto fotovoltaico comenz en 1839, cuando el cientfico francs, Henri Becquerel descubri que una corriente elctrica podra ser producida haciendo brillar una luz sobre ciertas soluciones qumicas El efecto fue observado primero en un material slido (el metal selenio) en 1877. Este material fue utilizado durante muchos aos para los fotmetros, que requeran de cantidades muy pequeas de energa. Una comprensin ms profunda de los principios cientficos, fue provista por Albert Einstein en 1905 y Schottky en 1930 (Fig. 2), la cual fue necesaria antes de que celdas solares eficientes pudieran ser

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confeccionadas. Una clula solar de silicio que converta el 6% de la luz solar que incida sobre ella en electricidad fue desarrollada por Chapin, Pearson y Fuller en 1954, y esta es la clase de clula que fue utilizada en usos especializados tales como satlites orbitales a partir de 1958.

Figura 2. Schottky y Albert Einstein Las celdas solares de silicio disponibles comercialmente en la actualidad tienen una eficiencia de conversin en electricidad de la luz solar que cae sobre ellas de cerca del 18%, a una fraccin del precio de hace treinta aos. En la actualidad existen una gran variedad de mtodos para la produccin prctica de celdas solares de silicio (amorfas, monocristalinas o policristalinas), del mismo modo que para las celdas solares hechas de otros materiales (seleniuro de cobre e indio, teluro de cadmio, arseniuro de galio, etc.).

Funcionamiento de las celdas solares Para entender la operacin de una clula fotovoltaica, necesitamos considerar la naturaleza del material y la naturaleza de la luz del sol (Fig. 3). Las celdas solares estn formadas por dos tipos de material, generalmente silicio tipo p y silicio tipo n. La luz de ciertas longitudes de onda puede ionizar los tomos en el silicio y el campo interno producido por la unin que separa algunas de las cargas positivas ("agujeros") de las cargas negativas (electrones) dentro del dispositivo fotovoltaico. Los agujeros se mueven hacia la capa positiva o capa de tipo p y los electrones hacia la negativa o capa tipo n. Aunque estas cargas opuestas se atraen mutuamente, la mayora de ellas solamente se pueden recombinar pasando a travs de un circuito externo fuera del material debido a la barrera de energa potencial

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interno. Por lo tanto si se hace un circuito se puede producir una corriente a partir de las celdas iluminadas, puesto que los electrones libres tienen que pasar a travs del circuito para recombinarse con los agujeros positivos (Fig. 4).

Figura 3. Operacin de una celda fotovoltaica

Figura 4. Efecto fotovoltaico en una clula solar La cantidad de energa que entrega un dispositivo fotovoltaico esta determinado por:y y y

El tipo y el rea del material La intensidad de la luz del sol La longitud de onda de la luz del sol

Por ejemplo, las celdas solares de silicio monocristalino actualmente no pueden convertir ms el de 25% de la energa solar en electricidad, porque la radiacin en la regin infrarroja del espectro electromagntico no tiene suficiente energa como para separar las cargas positivas y negativas en el material.

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Las celdas solares de silicio policristalino en la actualidad tienen una eficiencia de menos del 20% y las celdas amorfas de silicio tienen actualmente una eficiencia cerca del 10%, debido a prdidas de energa internas ms altas que las del silicio monocristalino. Una tpica clula fotovoltaica de silicio monocristalino de 100 cm2 producir cerca de 1.5 vatios de energa a 0.5 voltios de Corriente Continua y 3 amperios bajo la luz del sol en pleno verano (el 1000Wm-2). La energa de salida de la clula es casi directamente proporcional a la intensidad de la luz del sol. (Por ejemplo, si la intensidad de la luz del sol se divide por la mitad la energa de salida tambin ser disminuida a la mitad). Una caracterstica importante de las celdas fotovoltaicas es que el voltaje de la clula no depende de su tamao, y sigue siendo bastante constante con el cambio de la intensidad de luz. La corriente en un dispositivo, sin embargo, es casi directamente proporcional a la intensidad de la luz y al tamao. Para comparar diversas celdas se las clasifica por densidad de corriente, o amperios por centmetro cuadrado del rea de la clula. La potencia entregada por una clula solar se puede aumentar con bastante eficacia empleando un mecanismo de seguimiento para mantener el dispositivo fotovoltaico directamente frente al sol, o concentrando la luz del sol usando lentes o espejos. Sin embargo, hay lmites a este proceso, debido a la complejidad de los mecanismos, y de la necesidad de refrescar las celdas. La corriente es relativamente estable a altas temperaturas, pero el voltaje se reduce, conduciendo a una cada de potencia a causa del aumento de la temperatura de la clula. Paneles fotovoltaicos Puesto que una sola clula fotovoltaica tiene un voltaje de trabajo cercano a 0.5 V, estas generalmente se conectan juntas en serie (positivo con negativo) para proporcionar voltajes ms grandes. Los paneles se fabrican en una amplia gama de los tamaos para diversos propsitos que generalmente caen en una de tres categoras bsicas:

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y

Paneles de bajo voltaje / baja potencia son confeccionados conectando entre 3 y 12 segmentos pequeos de silicio amorfo fotovoltaico con un rea total de algunos centmetros cuadrados para obtener voltajes entre 1.5 y 6 V y potencias de algunos milivatios. Aunque cada uno de estos paneles es muy pequeo, la produccin total es grande. Se utilizan principalmente en relojes, calculadoras, cmaras fotogrficas y dispositivos para detectar la intensidad de luz, tales como luces que se encienden automticamente al caer la noche. Paneles pequeos de 1 - 10 vatios y 3 - 12 V, con reas de 100cm2 a 1000cm2 son hechos ya sea cortando en pedazos celdas mono o policristalinas de 100cm2 y ensamblndolas en serie, o usando paneles amorfos de silicio. Los usos principales son en radios, juguetes, bombeadores pequeos, cercas elctricas y cargadores de bateras. Los paneles grandes, de 10 a 60 vatios, y habitualmente 6 o 12 voltios, con reas de 1000cm2 a 5000cm2 son generalmente construidos conectando de 10 a 36 celdas del mismo tamao en serie. Se utilizan individualmente para bombeadores pequeos y energa de casas rodantes (luces y refrigeracin) o en conjuntos para proporcionar energa a casas, comunicaciones, bombeadores grandes y fuentes de energa en rea remotas.

y

y

Figura 5. Mdulos fotovoltaicos Varios mdulos pueden ser conectados unos con otros para formar un arreglo. En general, cuanto ms grande es el rea de un mdulo o arreglo, ms electricidad ser producida. Los mdulos y arreglos fotovoltaicos (Fig. 5) producen corriente directa

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(CC). Estos arreglos pueden ser conectados tanto en serie como en paralelo para producir cualquier cantidad de voltaje o corriente que se requiera.

Tipos de paneles en funcin de los materialesExisten diferentes tipos de paneles solares en funcin de los materiales semiconductores y los mtodos de fabricacin que se empleen. Los tipos de paneles solares que se pueden encontrar en el mercado son: - Silicio Puro monocristalino- se componen de secciones de un nico cristal de silicio (reconocibles por su forma circular u octogonal, donde los 4 lados cortos, si se observa, se aprecia que son curvos, debido a que es una clula circular recortada). En laboratorio se han alcanzado rendimientos mximos del 24,7% para ste tipo de paneles siendo en los comercializados del 16%. Panel solar monocristalino.

- Silicio puro

policristalino- Los

materiales son semejantes a los del tipo anterior aunque en este caso el proceso de cristalizacin del silicio es diferente. Los paneles policristalinos se basan en secciones de una barra de silicio que se ha en estructurado forma de desordenadamente

pequeos cristales. Son visualmente muy reconocibles por presentar su superficie un aspecto granulado. Se obtiene con ellos un rendimiento inferior que con los monocristalinos (en laboratorio del 19.8% y en los mdulos comerciales del 14%) siendo su precio tambin ms bajo. -Amorfas: cuando el silicio no se ha cristalizado.

Tipos de paneles en funcin de la formaTambin es posible clasificar los tipos de paneles en funcin de su forma. Emplendose cualquiera de los materiales antes comentados se fabrican paneles en

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distintos formatos para adaptarse a una aplicacin en concreto o bien para lograr un mayor rendimiento .Algunos ejemplos de formas de paneles distintos del clsico plano son: Paneles con sistemas de concentracin. Un ejemplo de ellos es el modelo desarrollado por una marca espaola, el cual mediante una serie de superficies reflectantes concentra la luz sobre los paneles fotovoltaicos. Aunque el porcentaje de conversin no varie, una misma superficie de panel producir ms electricidad ya que recibe una cantidad concentrada de fotones. Actualmente se investiga en sistemas que concentran la radiacin solar por medio de lentes. La concentracin de la luz sobre los paneles solares es una de las vas que estn desarrollando los fabricantes para lograr aumentar la efectividad de las clulas fotovoltaicas y bajar los costes.

Paneles de formato teja o baldosa. Estos paneles son de pequeo tamao y estn pensados para combinarse en gran nmero para as cubrir las grandes superficies que ofrecen los tejados de las viviendas. Aptos para cubrir grandes demandas

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energticas en los que se necesita una elevada superficie de captacin. Paneles bifaciales: Basados en un tipo de panel capaz de transformar en electricidad la radiacin solar que le recibe por cualquiera aprovechar de sus dos caras. Para esta convenientemente

cualidad se coloca sobre dos superficies blancas que reflejan la luz solar hacia el reverso del panel. Teora y Construccin de las celdas solares Silicio cristalino y Arseniuro de galio son la eleccin tpica de materiales para celdas solares. Los cristales de Arseniuro de galio son creados especialmente para uso fotovoltaico, mientras que los cristales de Silicio estn disponibles en lingotes estndar ms baratos producidos principalmente para el consumo de la industria microelectrnica. El Silicio policristalino tiene una menor eficacia de conversin pero tambin menor coste. Cuando es expuesto a luz solar directa, una celda de Silicio de 6cm de dimetro puede producir una corriente de alrededor 0,5 amperios a 0,5 voltios (equivalente a un promedio de 90 W/m, en un rango de usualmente 50-150 W/m, dependiendo del brillo solar y la eficacia de la celda). El Arseniuro de Galio es ms eficaz que el Silicio, pero tambin ms costoso. Los lingotes cristalinos son cortados en discos finos como una oblea, pulidos para eliminar posibles daos causados por el corte. Se introducen dopantes (impurezas aadidas para modificar las propiedades conductoras) dentro de las obleas, y se depositan conductores metlicos en cada superficie: una fina rejilla en el lado donde da la luz solar y usualmente una hoja plana en el otro. Los paneles solares son construidos con estas celdas cortadas en forma apropiada. Para protegerlos de daos en la superficie frontal causados por radiacin o por el mismo manejo de stos se los enlaza en una cubierta de vidrio y se cimientan sobre un sustrato (el cual puede ser un panel rgido o una manta blanda). Se realizan conexiones

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elctricas en serie-paralelo para determinar el voltaje de salida total. La cimentacin y el sustrato deben ser conductores trmicos, ya que las celdas se calientan al absorber la energa infrarroja que no es convertida en electricidad. Debido a que el calentamiento de las celdas reduce la eficacia de operacin es deseable minimizarlo. Los ensamblajes resultantes son llamados paneles solares o grupos solares. Un panel solar es una coleccin de celdas solares. Aunque cada celda solar provee una cantidad relativamente pequea de energa, muchas de estas repartidas en un rea grande pueden proveer suficiente energa como para ser tiles. Para obtener la mayor cantidad de energa las celdas solares deben apuntar directamente al sol. Se dice que si un cuarto de los pavimentos y edificios de las ciudades estadounidenses fueran convertidos en paneles solares incorporados, estos proveeran suficiente energa para esa nacin. Otros elementos asociados a los paneles solares fotovoltaicos El panel solar es el elemento encargado de captar la energa del sol y de transformarla en energa elctrica que se pueda ser usada. Asociado los paneles existen otros componentes que se utilizan en las instalaciones como elementos de seguridad o que amplan las posibilidades del uso de la instalacin. Los componentes esenciales de una instalacin fotovoltaica son: -Regulador: Es el elemento que regula la inyeccin de corriente desde los paneles a la batera. El regulador interrumpe el paso de energa cuando la batera se halla totalmente cargada evitando as los negativos efectos derivados de una sobrecarga.. En todo momento el regulador controla el estado de carga de la batera para permitir el paso de energa elctrica proveniente de los paneles cuando esta empieza a bajar. - Batera- Almacena la energa de los paneles para los momentos en que no hay sol, o para los momentos en que las caractersticas de la energa proporcionada por los paneles no es suficiente o adecuada para satisfacer la demanda (falta de potencia al atardecer ,amanecer, das nublados). La naturaleza de la radiacin solar es variable

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a lo largo del da y del ao, la batera es el elemento que solventa este problema ofreciendo una disponibilidad de energa de manera uniforme durante todo el ao -Inversores- El elemento que transforma las caractersticas de la corriente de continua a alterna. La mayora de los aparatos elctricos funcionan con corriente alterna y tanto los paneles como las bateras suministran energa elctrica en forma de corriente continua. Es por ello que se hace necesario este elemento que modifique la naturaleza de la corriente y la haga apta para su consumo por muchos aparatos.

Tipos de Sistemas FotovoltaicosSe define como sistema fotovoltaico el conjunto de componentes mecnicos, elctricos y electrnicos que concurren para captar y transformar la energa solar disponible, transformndola en utilizable como energa elctrica. Sistemas autnomos o Remotos

y

Los sistemas autnomos son el mercado que estimul la produccin industrial de mdulos Fotovoltaicos y dio credibilidad a la energa, al demostrar que pese a su costo, son la opcin ms econmica en algunas aplicaciones terrestres. La energa generada a partir de la conversin fotovoltaica se utiliza para cubrir pequeos consumos elctricos en el mismo lugar donde se produce la demanda.

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y

Es rural;

el

caso

de

aplicaciones

como

la

electrificacin

de:

viviendas alejadas de la red elctrica convencional, bsicamente electrificacin servicios y alumbrado pblico: iluminacin pblica mediante farolas autnomas de parques, calles, monumentos, paradas de autobuses, refugios de montaa, alumbrado de vallas publicitarias, etc. Con la alimentacin fotovoltaica de luminarias se evita la realizacin de zanjas, canalizaciones, necesidad de adquirir derechos de paso, conexin a red elctrica, etc.y

y

Aplicaciones agrcolas y de ganado: bombeo de agua, sistemas de riego, iluminacin de invernaderos y granjas, suministro a sistemas de ordeo, refrigeracin, depuracin de aguas, etc.; Sealizacin y comunicaciones: navegacin area (seales de altura,

y

sealizacin de pistas) y martima (faros, boyas), sealizacin de carreteras, vas de ferrocarril, repetidores y reemisores de radio y televisin y telefona, cabinas telefnicas aisladas con recepcin a travs de satlite o de repetidores, sistemas remotos de control y medida, estaciones de tomas de datos, equipos sismolgicos, estaciones metereolgicas, dispositivos de sealizacin y alarma, etc. El balizamiento es una de las aplicaciones ms extendida, lo que demuestra la alta fiabilidad de estos equipos. Por su parte, en las instalaciones repetidoras, su ubicacin generalmente en zonas de difcil acceso obligaban a frecuentes visitas para hacer el cambio de acumuladores y la vida media de stos se vea limitada al trabajar con ciclos de descarga muy acentuados.y

Sistemas conectados a la red

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En cuanto a las instalaciones conectadas a la red e pueden encontrar dos casos: centrales fotovoltaicas, (en las que la energa elctrica generada se entrega directamente a la red elctrica, como en otra central convencional de generacin elctrica) y sistemas fotovoltaicos en edificios o industrias, conectados a la red elctrica, en los que una parte de la energa generada se invierte en el mismo autoconsumo del edificio, mientras que la energa excedente se entrega a la red elctrica. Tambin es posible entregar toda la energa a la red; el usuario recibir entonces la energa elctrica de la red, de la misma manera que cualquier otro abonado al suministro. Tipos de sistemas conectados a la redy Generadores

dispersos.- Son generadores de baja capacidad (1-10KW)

instalados en inmuebles residenciales, comerciales o institucionales.y Estaciones

Centrales.- Son plantas de gran capacidad (de hasta varios MW)

Operadas por la compaa suministradora. La interconexin con la red siempre es trifsica debido al rango de potencia.

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y Estaciones

de apoyo a la red.- Son similares a una estacin central, su objetivo

es proporcionar alivio trmico a subestaciones y o lneas de distribucin que se encuentren cerca del lmite de su capacidad. Vida til de una instalacin fotovoltaica La vida til de una planta fotovoltaica, la define la vida til de sus componentes, principalmente el generador o mdulo fotovoltaico, que constituye ms del 50% del valor de la instalacin. El mantenimiento escaso, pero necesario para una vida ms larga de la instalacin, y constituye el segundo factor en importancia. Los mdulos tienen una vida esperada de ms de 40 aos. Realmente no se tienen datos para saber con exactitud la vida real de un generador conectado a red porque no se tiene suficiente perspectiva. En efecto: existen mdulos de instalaciones aisladas de red que llevan funcionado ms de 30 aos sin problemas. En cuanto a las instalaciones conectadas a red, la instalacin europea ms antigua es la del Laboratorio de Energa, Ecologa y Economa (LEEE) de Lugano, Suiza, que empez a funcionar hace veinte aos. Los expertos del LEEE aseguran, que esta instalacin, pionera en todos los aspectos y por tanto situada al principio de la curva de aprendizaje, puede estar en funcionamiento, al menos, diez aos ms. La vida til de los restantes elementos que componen la planta FV, inversores y medidores, as como los elementos auxiliares, cableado, canalizaciones, cajas de conexin etc., es la vida til tpica de todo equipo electrnico y material elctrico, la cual es compatible con la larga vida til del generador FV, con el adecuado mantenimiento. Hay que tener en cuenta tambin que estos valores de vida til de ms de 40 aos vienen avalados por el extenso periodo de garanta de los generadores: los fabricantes dan como periodo garantizado de generacin de potencia, entre 20 y 25 aos (se asegura as que los mdulos darn una potencia superior a 80% de la especificada inicialmente en el momento de la compra).

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Adems de la calidad de sus componentes, la vida til de una planta fotovoltaica viene de terminada por el grado de mantenimiento de la instalacin Impacto ambiental de la energa solar fotovoltaica El impacto medioambiental de las fuentes de energa renovables es reducido, sobre todo en lo que concierne a las emisiones de contaminantes al aire y al agua. Al disminuir la necesidad de obtencin de energa a travs de otras fuentes ms contaminantes, contribuyen a la disminucin de las emisiones de gases responsables del efecto invernadero y de la lluvia cida. En lo que respecta a la energa solar fotovoltaica, se puede afirmar que, por sus caractersticas, es la fuente renovable ms respetuosa con el medio ambiente. Los sistemas fotovoltaicos no producen emisiones ni ruidos o vibraciones y su impacto visual es reducido gracias a que por su disposicin en mdulos, pueden adaptarse a la morfologa de los lugares en los que se instalan. Adems, producen energa cerca de los lugares de consumo, evitando las prdidas que se producen en el transporte. Sin embargo, el impacto ambiental de la energa fotovoltaica no puede considerarse nulo. Algunos de los problemas y los tipos de impactos ambientales que pueden influir de forma negativa en la percepcin de las instalaciones fotovoltaicas por parte de la ciudadana son los siguientes: - la contaminacin que produce el proceso productivo de los componentes, - la utilizacin del territorio,

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- el impacto visual, - el impacto sobre la flora y la fauna. La contaminacin producida en la fabricacin de los componentes de los panales fotovoltaicos y las emisiones de contaminantes que producen dependen de la tecnologa utilizada. Los sistemas fotovoltaicos ms utilizados son los basados en el silicio (elemento extremadamente abundante en la tierra) monocristalino, policristalino y amorfo. El proceso de fabricacin por s mismo no implica una utilizacin apreciable de sustancias peligrosas o contaminantes y hay que considerar tambin que, con las actuales proporciones del mercado fotovoltaico, el silicio puede obtenerse del reciclaje de los deshechos de la industria electrnica. En algunos tipos de clulas se evidencian posibles riesgos en caso de incendio, debido a la formacin de gases txicos. Por este motivo, los paneles fotovoltaicos al final de su vida til tienen que ser debidamente reciclados. La necesidad de territorio depende de la forma de utilizacin de la instalacin fotovoltaica: descentralizada o centralizada en grandes sistemas. En el primer caso, el territorio utilizado puede reducirse casi a cero porque los paneles pueden ser instalados sobre terrenos ya ocupados, como tejados, fachadas y terrazas de los edificios existentes, cubiertas de aparcamientos o, normalmente, de reas de descanso, bordes de autopistas, etc. El potencial para la utilizacin descentralizada de los sistemas fotovoltaicos puede considerarse, por lo tanto, bastante amplio. En el caso de produccin fotovoltaica en sistemas centralizados, la necesidad de energa est relacionada con varios factores, como la eficiencia de conversin de los mdulos y las caractersticas de insolacin del lugar. En cualquier caso, la utilizacin de sistemas centralizados requiere notables extensiones de territorio para poder ofrecer una produccin elctrica apreciable. En algunos casos, los sistemas fotovoltaicos pueden rechazarse por cuestiones estticas. En general, el impacto visual depende sobre todo del tamao del sistema. El tamao no representa un problema en el caso de su utilizacin descentralizada, ya que los sistemas pueden estar bien integrados sobre los tejados o en las fachadas de los edificios. Los sistemas fotovoltaicos de tamao medio o grande pueden, en cambio, tener un impacto visual no evitable, que depende sensiblemente del tipo de paisaje. 27

Para la utilizacin descentralizada de los sistemas fotovoltaicos, el impacto sobre la fauna y la flora normalmente se considera prcticamente inexistente, ya que consiste principalmente en la ocupacin de suelo y no causa ruido o vibraciones. No es posible eliminar los efectos negativos producidos durante la fase de realizacin de grandes sistemas, aunque stos son temporales y limitados. En cuanto al robo de radiacin solar por parte de los paneles al medio ambiente circundante que, en teora podra modificar el microclima local, es necesario recordar que aproximadamente slo el 10% de la energa solar incidente por unidad de tiempo sobre la superficie del campo fotovoltaico es transformada y transferida a otro lugar en forma de energa elctrica, siendo el 90% restante reflejada o transferida a travs de los mdulos. Es evidente que ni siquiera las tecnologas poco contaminantes, como la fotovoltaica, estn exentas de conllevar impactos al medio ambiente y encuentran dificultades de aceptacin por parte de la poblacin. Sin embargo, la magnitud y la significacin de estos sistemas son claramente inferiores a los de otras tecnologas de produccin de energa tradicionales, aunque a veces puedan provocar oposiciones difciles de superar. Iniciativas a favor de la energa solar El proyecto Escuelas Solares de Greenpeace En Espaa, la organizacin ecologista Greenpeace tiene en marcha el proyecto Escuelas Solares desde 1997. La red de Escuelas Solares es un grupo de centros educativos de todas las comunidades autnomas interesados en la instalacin de tejados solares en sus edificios. Si bien dichas instalaciones reportan beneficios econmicos, sobre todo abren un abanico de posibilidades: pedaggicas, curriculares (permitir que los alumnos aprendan el funcionamiento y las ventajas de la energa solar y que se acostumbren a verla como una realidad), y reivindicativas (demostrar que existe una demanda de energa solar, exigiendo a las administraciones pblicas que pongan los medios para satisfacer esa demanda, y a las compaas elctricas que faciliten su conexin a la red elctrica). En la actualidad hay casi 300 centros educativos de todo tipo: colegios, institutos, facultades, universidades, guarderas, etc. Algunos ya han realizado estas instalaciones, y otros estn interesados en hacerlo. 28

A iniciativa de Greenpeace, los centros inscritos en la Red actan en tres direcciones: Demostrativa: con la instalacin de un tejado solar fotovoltaico, se hace evidente en la prctica, la viabilidad de la energa solar. Greenpeace proporciona la informacin necesaria (Gua Solar) y ofrece a los centros de la Red la coordinacin y gestin centralizada necesaria para la consecucin del proyecto, incluida la bsqueda de fuentes de financiacin. Para ello cuenta con la colaboracin de entidades especializadas. Reivindicativa: Realizacin de actividades en apoyo a la campaa de Greenpeace a favor de la energa solar, como por ejemplo: Manifiesto a favor de la energa solar en los centros educativos, participacin en la Semana Solar Educativas: Actualmente se estn preparando diferentes actividades educativas, para dar continuidad a las ya realizadas. Experiencia en Alemania Un proyecto sencillo pero que ha resultado ser extremadamente eficaz para promocionar el sector de la energa solar fotovoltaica se llev a cabo en Alemania donde, en los primeros meses del ao 2000, dio comienzo un programa nacional caracterizado porque: 1) No prev subvenciones a fondo perdido; 2) En cambio, prev financiaciones a tipo de inters bonificado de una duracin de 10 aos; 3) Se otorgan facilidades relacionadas con la energa elctrica producida por el sistema fotovoltaico: de hecho, cada kWh producido es vendido a una precio de 0,5 (aproximadamente 3 veces el coste de compra del kWh de la red). Este programa ha permitido la implantacin de sistemas fotovoltaicos concebidos como inversin. En segundo lugar, ha permitido la realizacin de sistemas de elevada eficiencia y calidad para que de ellos se obtenga la mayor produccin posible. Finalmente, estimula un puntual y eficiente mantenimiento por parte de los usuarios.

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CAPITULO IV

4.1 Objetivo Se diseara un sistema que utilice paneles fotovoltaicos suministro de energa elctrica en un edificio. para la generacin y

Preguntas de Investigacin Qu pasa si se genera ms electricidad de la que se consume, o se consume ms de lo que se genera? Hay que tener en cuenta que los sistema fotovoltaicos conectados a la red no requieren ningn sistema de acumulacin de energa, a diferencia de los sistemas aislados, con lo cual son ms baratos y fiables, y puesto que toda la energa producida se inyecta en la red y se evita que se pierda la energa generada cuando los acumuladores estn completamente llenos

Cunta electricidad producira? Pueden ser autosuficientes? Depende fundamentalmente del tipo y de la cantidad de mdulos aislados, de su orientacin e inclinacin, y de la radiacin solar que les llegue, as como los rendimientos de la instalacin. La potencia nominal de los mdulos nos indica la energa que producirn al medioda de un da soleado, ms o menos.

Dnde y cmo podran situarse los mdulos fotovoltaicos? Los mdulos fotovoltaicos se pueden instalar en terrazas, tejados y patios; pero tambin en fachadas; en las ventanas, en los balcones, en las paredes y en las cornisas. Un aspecto fundamental en la localizacin de mdulos es en asegurar en que no existen obstculos que le puedan dar sombra (colocarlo hacia el sur, sureste y suroeste).

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Pueden instalarse en cualquier tipo de edificio? Si, aunque los mdulos fotovoltaicos pueden instalarse perfectamente en la mayora de los edificios existentes, la mejor y ms fcil integracin arquitectnica se logra si se incluyen en el proyecto de un edificio de nueva construccin, circunstancia que debe exigirse al arquitecto diseador de la casa, si estamos interesados en ello.

Qu superficie ocupara la instalacin? . La superficie que ocupa este tipo de instalacin depende de la potencia que se requiera instalar y del tipo de mdulos que se utilice. Cada Kw de mdulos ocupa una superficie comprendida entre los 7 y 11 metros cuadrados. Por tanto, es fcil encontrar superficie disponible en la mayora de los edificios.

Qu pasa cuando no hace sol? Cuando est nublado, no hay radiacin solar directa, pero hay luz difusa, y las clulas producirn electricidad, aunque con menor rendimiento. De noche, las clulas no producen, pero tampoco consumen nada.

4.2 Hiptesis Es posible implementar un sistema de celdas fotovoltaicas en un edificio para el suministro alternativo de energa elctrica.

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CAPITULO V

5.1 Metodologa Estos son los pasos a seguir en el desarrollo del proyecto: 1.- Investigacin exhaustiva acerca del problema y sus antecedentes. 2.- Investigacin de los principios bsicos implicados en el desarrollo del proyecto. 3.-Hacer la propuesta de un sistema fotovoltaico 4.- Diseo. Este abarca lo siguiente: y Eleccin del lugar donde se aplicar el proyecto y Idear un prototipo que se adapte y seleccionado y Seleccin tentativa del tipo de paneles solares y dispositivos en general que podran ser utilizados para el prototipo y Realizacin del prototipo 5.-Desarrollo de pruebas 6.- Rediseo en base a los resultados de las pruebas. 7.-Informe Tcnico satisfaga las necesidades del lugar

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CAPITULO VI6.1 Plan de Trabajo 2009ACTIVIDADES Generacin de la idea para el proyecto Planteamiento del problema Investigacin bibliogrfica Estructuracin del proyecto Desarrollo del protocolo de investigacin Entrega del primer reporte Correcciones Entrega del segundo reporte Entrega del tercer reporte Correcciones finales Entrega del protocolo terminado Exposicin del proyecto en Power Point P R P R P R P R P R P R P R P R P R P R P R P R ENE 1 2 3 4 FEB 1 2 3 MAR 4 1 2 3 4 ABR MAY 1 2 3 4 1 2 3 4 JUN 1 2 3 4

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Cronograma 2009-2013

ACTIVIDADES

Enero-Junio 2009

AgostoDiciembre 2009

Enero-Junio 2010

AgostoDiciembre 2010

Enero-Junio 2011

AgostoDiciembre 2011

Enero-Junio 2012

Propuesta Recopilacin de informacin Observaciones Diseo del proyecto Continuacin del compendio de informacin Perfeccionamie nto de la propuesta y diseo Desarrollo del proyecto

P

R

P R P R

P R

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CAPITULO VII7.1 Recursos materiales y humanos Algunos de los materiales que podran ser utilizados para el proyecto serian los siguientes:

TIPOS DE PRODUCTO INTEGRACIN FOTOVOLTAICA EN ARQUITECTURA (BIPV) VIDRIO-VIDRIO Los mdulos FV sin marco estn formados por dos lminas de vidrio templado en su punto ptimo entre las que se encapsulan las clulas solares fotovoltaicas permitiendo el acceso de la luz segn la distancia predeterminada entre cada una de las clulas. El material encapsulante es PVB, material tradicionalmente usado para el vidrio laminado de seguridad por sus ventajas de resistencia y robustez. La composicin estndar del mdulo FV es la siguiente: Parte frontal: vidrio extra-blanco templado de seguridad con canto pulido. Encapsulante: PVB Clulas fotovoltaicas Parte trasera: vidrio incoloro templado de seguridad con canto pulido.

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La seleccin y distribucin de las clulas fotovoltaicas es flexible y se realiza segn pedido del cliente. Los mdulos FV son aptos para su montaje en cualquier sistema convencional de fachada, tanto por fijacin en los cuatro lados como fijacin puntual en sistemas abotonados.

El diseo de las caractersticas elctricas del mdulo se realiza segn especificaciones del cliente. Estas caractersticas dependen bsicamente del tipo de clula FV disponibles, su cantidad, distribucin e interconexin. Las conexiones elctricas del mdulo pueden ser o por caja(s) de conexin trasera o con terminal lateral. En todos los casos se incorporarn los diodos de paso necesarios para proteger las clulas contra sobrecalentamiento local. Estos diodos, en principio, irn colocados dentro del laminado para as ganar flexibilidad en la ubicacin de los terminales laterales diseados para que vayan colocados dentro de cualquier perfilara de sistemas estructurales convencionales.

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Los mdulos FV se fabrican a medida segn pedido del cliente y adaptables a un amplio espectro de especificaciones de diseo. Las dimensiones mximas para mdulos rectangulares son de 1,6m por 2,6m. El grosor del vidrio estndar es de 5 mm. En casos particulares se puede elegir en el rango de 5 mm a 10 mm. Segn el sistema de montaje requerido se realiza el tratamiento mecnico necesario, por ejemplo los taladros oportunos para la fijacin con un sistema abotonado. Los posibles acabados del mdulo tambin son mltiples: - Serigrafa segn diseo arquitectnico en vidrio trasero, frontal o ambos. -Diferentes tamaos de cristal frontal y trasero segn especificaciones arquitectnicas. -Translucidez del mdulo segn grado de proteccin solar y transmisin lumnica requeridos. Se puede jugar con la distancia entre clulas FV y el acabado o tipo del cristal trasero. -Fondo del mdulo coloreado, mate o smil cido, etc. Tanto con encapsulado (PVB) de color translcido como con esmalte vitrificado ms bien opaco se puede conseguir efectos diferentes en el fondo del mdulo. -Diferentes clulas, poli o mono-cristalinas, o clulas perforadas semitransparentes que ofrecen interesantes opciones de diseo arquitectnico. -Diseo como vidrio de cmara para mejor comportamiento trmico. -Diseo con posibilidad de aislamiento acstico. -

Diseo para mejorar el comportamiento en zonas de condiciones meteorolgicas fuertes. Se muestran algunas fotografas de proyectos realizados con este tipo de

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mdulos PV.

BIPV vidrio-vidrio, con aislante trmico Los mdulos con aislante trmico son montados en la estructura exterior de los edificios. Estos tienen una disposicin vidrio-vidrio semitransparente. Estn constituidos mediante clulas mono o policristalinas, con una estructura de vidrio templado y un encapsulado mediante PVB. La parte delantera consiste en un vidrio de alta transparencia, el cual garantiza un alto paso de luz. La parte trasera est compuesta por una lmina de vidrio aislante. El cristal estndar de la parte trasera es un cristal "templado" de seguridad con una capa de baja transmisin de energa. El coeficiente de transmisin de calor (U) es de 1,1 W/mK.

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BIPV VIDRIO-VIDRIO, CON AISLANTE TRMICO DE LA CLASE II. Los mdulos con aislante trmico de clase 2 se montarn en construcciones con necesidades extras de aislamiento trmico, con una adaptacin extra en partes interiores. Al igual que el tipo anterior estn formados por una disposicin vidriovidrio semitransparente. Este tipo de modulo est formado mediante clulas policristalinas sobre una base de vidrio templado y un encapsulamiento con lamina de PVB. La placa delantera consiste como en los casos anteriores, en un vidrio de alta transparencia. La parte trasera est compuesta por una lmina de vidrio aislante. El cristal estndar de la parte trasera es un cristal "templado" de seguridad con una capa de baja transmisin de energa. El coeficiente de transmisin de calor (U) es de 1,1 W/mK.

BIPV VIDRIO-VIDRIO, CON PROTECCIN SONORA

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Los mdulos con proteccin sonora se montaran en muros y fachadas con necesidades en cuanto a aislamientos sonoros. Estn constituidos mediante clulas mono o policristalinas, con una estructura de vidrio templado y un encapsulado mediante PVB. La parte delantera consiste en un vidrio de alta transparencia, el cual garantiza un alto pasa de luz. Para la proteccin de muros que avancen de norte a sur, los mdulos podrn consistir en clulas de doble cara. Las clulas de doble cara pueden convertir la luz en electricidad por ambos lados, consiguiendo un incremento en la energa del sistema. Los mdulos con proteccin sonora son un gran paso adelante en trminos de seguridad y adaptacin a ventanales. Este tipo de mdulo ser adaptable a tamaos desde 2440 a 5100 mm. La absorcin del sonido est relacionada con el espesor de la lmina de vidrio, encontrndose esta dentro de un rango de 38 a 40 decibeles, pudiendo ser esta mayor.

BIPV VIDRIO-VIDRIO, CON MARCO DE ALUMINIO Se trata de la misma estructura que en el caso anterior pero el borde de los paneles ir reforzado mediante un marco de aluminio anodizado. Algunos proyectos realizados con este tipo de mdulos se ven en las siguientes

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imgenes. BIPV THIN FILM Se denominan as a los mdulos de silicio de pared delgada, son aquellos que permiten un alto paso de la luz solar sin que se aprecie la disposicin de las clulas fotovoltaicas. Es un producto basado en tecnologa de silicio amorfo. A travs de un lser, se inscriben lneas ultrafinas en la capa de silicio amorfo, permitiendo que pase la luz a travs de dichas lneas dotando al producto de un aspecto semi-transparente. Se comporta como un cristal natural, con lo que otras disposiciones y dimensiones podrn ser estudiadas. La disposicin empleada normalmente en este tipo de estructuras ser similar a la siguiente :

TIPOS DE CLULAS Existen diferentes diseos de clulas adaptables a todos los mdulos: POLICRISTALINAS. MONOCRISTALINAS. MONOCRISTALINAS DE ALTA EFICIENCIA. MONOCRISTALINAS TRANSPARENTES.

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THIN FILM

Potencia y tipos de instalaciones solares fotovoltaicas La potencia de las instalaciones fotovoltaicas se da en Wp (vatios pico), que corresponde a la potencia que dan los mdulos a 25 de temperatura y bajo condiciones de insolacin de 1000W/m2 (insolacin aproximada de un da soleado 42

de

verano

al

medioda).

La

potencia

en Wp

del

mdulo

corresponde,

aproximadamente, a la potencia mxima que puede generar. Existen tres rangos de potencia representativos de los distintos tipos de instalaciones de generacin FV, adems de una cuarta tipologa, correspondiente a las centrales: Instalaciones pequeas de 3 kWp como planta tipo (con rango hasta 5 kW). Son aplicaciones rurales aisladas por ser una solucin limpia y muchas veces econmica, o aplicaciones conectadas a red sobre tejados, azoteas de casas, hechas por particulares en zonas de su propiedad o influencia; la motivacin es generalmente medioambiental. Con la generacin de 3kWp se cubrira el consumo propio de una casa tipo medio en al que vivan 2-3 personas, excluyendo el consumo de calefaccin y aire acondicionado. Instalaciones medianas de 30kWp como planta tipo (con rango entre 5 y 100kWp). Son generadores en electrificaciones rurales centralizadas, o conectadas a red en edificios, normalmente integrados en la arquitectura de los mismos, instalaciones diseadas por arquitectos innovadores y realizadas por comunidades de vecinos, empresas constructoras o corporaciones pblicas y privadas que desean incorporar energa fotovoltaica en sus edificios o construcciones emblemticas como valor aadido. Una instalacin de 30kWp en un edificio supondra cubrir las necesidades elctricas de diez viviendas medias. Instalaciones grandes de 300kWp como planta tipo (con rango entre 100kW y 1 MWp). Son generalmente instalaciones conectadas a red, de superficies extensas, promovidas generalmente por empresas que, adems de contribuir a una generacin limpia, desean un refuerzo de la imagen de la empresa o entidad promotora. Una planta de 300kWp cubre el consumo de un edificio de tipo medio. Centrales fotovoltaicas de 3 MWp como planta tipo (con rango entre 1 y 50 MWp). Son centrales de generacin, promovidas generalmente por empresas o consorcios de empresas, siendo generalmente una de ellas la empresa local de distribucin; estas empresas desean conseguir cierto rendimiento econmico y una componente de generacin verde. Una planta de 3MWp cubre el consumo de una poblacin o urbanizacin de aproximadamente 500 vecinos.

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Clulas, mdulos y generadores FV. La electricidad FV es producida por un generador de mdulos FV conectados elctricamente en serie y paralelo para proporcionar el voltaje y la corriente deseados. Cada mdulo, a su vez est formado por clulas solares individuales conectadas tambin en serie y paralelo. Una clula tpica de silicio monocristalino tiene 100cm2 y produce 1,75 Wp a 0,5 V y 3,5 A en condiciones estndar de medida. En el diseo del sistema FV, el tamao de generador viene determinado por uno o ms de los siguientes factores: rea disponible, recursos disponibles (econmicos y de radiacin solar) y las necesidades del consumo. El voltaje del generador se determina por el voltaje de entrada del inversor (o en sistemas autnomos por el voltaje de batera). Resto del sistema. Los sistemas FV tienen otros componentes adems de los mdulos FV. Normalmente denominado "resto del sistema" que incluye el cableado, las estructuras soporte, los inversores, las bateras, los reguladores de carga, las protecciones (contra rayos, sobretensiones, fallos a tierra, e interruptores). A continuacin se da una breve descripcin de cada uno de estos elementos: Los Inversores son dispositivos electrnicos utilizados tanto en sistemas autnomos como en los conectados a red para convertir la corriente continua en alterna para inyectar a la red o para ser utilizada por aparatos de consumo en alterna.

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CAPTULO VIII8.1 Posibles aplicaciones y usos del proyecto Sistemas de proteccin Catdicos La proteccin catdica es un mtodo de proteger las estructuras de metal contra la corrosin. Es aplicable a puentes, tuberas, edificios, estanques, perforaciones y lneas ferroviarias. Para alcanzar la proteccin catdica se aplica un pequeo voltaje negativo a la estructura de metal y ste evita que se oxide o aherrumbre. El terminal positivo de la fuente es conectado a un nodo, nodo galvnico o de sacrificio que es generalmente un pedazo del metal de desecho, que es corrodo en vez de la estructura que se desea proteger. Las celdas solares fotovoltaicas se a menudo utilizan en lugares remotos para proporcionar este voltaje. Cercas Elctricas Las cercas elctricas se utilizan extensamente en agricultura para evitar que el ganado o los depredadores entren o deje un campo cerrado. Estas cercas tienen generalmente uno o dos alambres "vivos" que se mantienen con cerca de 500 voltios de Corriente Continua. stos dan una dolorosa descarga, pero inofensiva a cualquier animal que los toque. Esta descarga generalmente es suficiente para evitar que el ganado derribe los cercos. Estas cercas tambin se utilizan en recintos de la fauna y reas protegidas. Requieren de un alto voltaje pero muy poca corriente y a menudo estn situadas en reas alejadas donde el costo de energa elctrica es alto. Estas necesidades se pueden resolver mediante un sistema fotovoltaico compuesto de clulas solares, un acondicionador de energa y una batera. Sistemas de Iluminacin A menudo se requiere iluminacin en lugares remotos donde el costo de emplear energa de la red es demasiado alto. Tales aplicaciones incluyen la iluminacin de seguridad, ayudas a la navegacin (ej. boyas y faros), seales iluminadas en los caminos,

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seales en cruces ferroviarios y la iluminacin de aldeas. Las clulas solares pueden satisfacer tales usos, aunque siempre se requerir de una batera de almacenaje. Estos sistemas generalmente consisten de un panel fotovoltaico ms una batera de almacenaje, un acondicionador de energa y una lmpara fluorescente de C.C. de baja tensin y alta eficiencia. Estos sistemas son muy populares en reas remotas, especialmente en pases en vas de desarrollo y es uno de los usos principales de clulas solares. Telecomunicaciones y sistemas de monitoreo remotos Las buenas comunicaciones son esenciales para mejorar la calidad de vida en reas alejadas. Sin embargo el costo de energa elctrica de hacer funcionar estos sistemas y el alto coste de mantenimiento de los sistemas convencionales han limitado su uso. Los sistemas fotovoltaicos han proporcionado una solucin rentable a este problema con el desarrollo de estaciones repetidoras de telecomunicaciones en rea remotas. Estas estaciones tpicamente consisten de un receptor, un transmisor y un sistema basado en una fuente de alimentacin fotovoltaica. Existen miles de estos sistemas instalados alrededor del mundo y tienen una excelente reputacin por su confiabilidad y costos relativamente bajos de operacin y mantenimiento. Principios similares se aplican a radios y televisiones accionadas por energa solar, los telfonos de emergencia y los sistemas de monitoreo. Los sistemas de monitoreo remotos se pueden utilizar para recolectar datos del tiempo u otra informacin sobre el medio ambiente y transmitirla automticamente va radio a una central. Bombas de agua accionadas por energa solar Existen ms de 10.000 bombas de agua accionadas por energa solar en el mundo. Son utilizadas extensamente en granjas para proveer el agua al ganado. En pases en vas de desarrollo se las utiliza extensivamente para bombear agua de pozos y de ros a las aldeas para consumo domstico y la irrigacin de cultivos. Un tpico sistema de bombeo accionado por energa fotovoltaica consiste en un conjunto de paneles fotovoltaicos que accionan un motor elctrico, el que impulsa la bomba. El agua se bombea de la tierra o afluente a un tanque de almacenaje que proporciona

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una alimentacin por gravedad. No es necesario un almacenaje de energa en estos sistemas. Los sistemas de bombeo accionados por energa solar se encuentran disponibles en proveedores de equipo agrcola y son una alternativa rentable a los molinos de viento agrcolas para el abastecimiento de agua en reas alejadas. Electrificacin Rural Las bateras de almacenaje se utilizan en reas aisladas para proporcionar corriente elctrica de la baja tensin para iluminacin y comunicaciones as como tambin para vehculos. Un sistema fotovoltaico de carga de bateras consiste en generalmente un pequeo conjunto de paneles solares ms un regulador de carga. Estos sistemas se utilizan extensamente en proyectos rurales de electrificacin en pases en vas de desarrollo. Sistemas De Tratamiento De aguas En reas alejadas la energa elctrica se utiliza a menudo para desinfectar o purificar agua para consumo humano. Las celdas fotovoltaicas se utilizan para alimentar una luz fuerte ultravioleta utilizada para matar bacterias en agua. Esto se puede combinar con un sistema de bombeo agua accionado con energa solar. La desalinizacin del agua salobre se puede alcanzar mediante sistemas fotovoltaicos de smosis inversa. Otros usos Se puede utilizar paneles fotovoltaicos en una gran variedad de aplicaciones incluyendo:y y y y y y y

Sistemas de energa de emergencia Refrigeradores para almacenaje de vacunas y sangre en reas remotas Sistemas de la aireacin para estanques Fuentes de alimentacin para satlites y los vehculos espaciales Fuentes de alimentacin porttiles para camping y pescar Estaciones repetidoras de microondas y de radio. Instalaciones mdicas en reas rurales.

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y y y y y y y y y y y

Sistemas de comunicaciones de emergencia. Sistemas de vigilancia de datos ambientales y de calidad del agua. Faros, boyas y balizas de navegacin martima. Sistemas de desalinizacin. Vehculos de recreo. Sealizacin ferroviaria. Sistemas para cargar los acumuladores de barcos. Fuente de energa para naves espaciales. Postes SOS (Telfonos de emergencia de carretera). Parqumetros. Recarga de Scooters Elctricos

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CAPTULO IX9.1 Referencias bibliogrficas http://www.novosolar.com y http://www.novosolar.com/imagenes/descargas/es_Modulos_integracion_arqu itectonica.pdf http://www.textoscientificos.com/energia/paneles-fotovoltaicos http://www.consumosustentable.org/1_1_2.htm http://www.cypsela.es/especiales/pdf202/estudio_energia_asif.pdf http://www.conae.gob.mx/work/sites/CONAE/resources/LocalContent/4506/2/fotovolt aica.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Panel_fotovoltaico#Usos_de_las_celdas_fotovoltaicas_so lares http://www.textoscientificos.com/energia/aplicaceldas

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