SITUACIÓN EN LA UNIÓN EUROPEA - Universidad de … · Índice • Situación actual de la...
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Índice • Situación actual de la Energía fotovoltaica.
– Europa
– España
• Fundamentos de teoría atómica – Modelo de redes
– Modelo de bandas
• Teoría de Semiconductores – Semiconductores intrínsecos
– Semiconductores extrínsecos • Tipo P
• Tipo N
– La unión P-N
– Corriente de la unión P-N
• La célula fotovoltaica – Corriente de la célula
– Curva característica • Tensión e intensidad de corte y circuito abierto
• Influencia de la radiación
• Influencia de la temperatura
• Influencia del GAP
– Circuito equivalente
– Fabricación de una célula • Obtención del Silicio
• Conexionado en una célula
• El panel fotovoltaico – Conexión serie y paralelo
– Características de los paneles
– Colocación de paneles
• La instalación fotovoltaica – Elementos constitutivos
• Módulos
• Regulador
• Acumulador
• Inversor
• Dimensionamiento de una instalación fotovoltaica
Historia
• Descubierto por Bequerel (1839)
• R. Ohl construye la 1ª célula solar (1941). Eficiencia del 1%
• Lab. “Bell” desarrollan la 1ª célula monocristalina (1954)
• La “Western Electric” comercializa las células (1955)
“El vasto poder del sol se aprovecha por medio de una batería
usando ingredientes de arena” (26-4-55, New York Times)
• Primer satélite “Vanguard I”equipados con células solares (1958)
MODELO DE BANDAS
Estructura energética de un átomo aislado Desdoblamiento de los niveles energéticos
Obtención del Silicio
Arena
Reducción
Destilación
Líquido
Silicio puro 1-0.2 /millón
Cristalización
Monocristal
Policristal
Czochralski
Obtención de obleas
Silicio en cilindros
Corte en obleas
Limpieza y decapado de obleas
Texturización
Formación de la unión
Contactos eléctricos
Corriente de célula
Célula de 100 cm2
Intensidad 3 A
Voltaje 0.5 V
Potencia 1 W
Panel de 12 voltios 24 células en serie
Panel de 24 voltios 48 células en serie
Potencia de una célula
1·· kT
qv
OSeIIvivP
q v
k T
0
m m m S mq v
Sk T
IP v ·i ·I ·(1 ) ·v
I1
Potencia máxima
Factor de forma
C0
mm
iv
ivFF
Rendimiento de una célula p o te n c ia su m in is tra d a v ·i
= p o te n c ia lu m in o sa in c id e n te
= Nf·Efm
Factores de influencia
0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0
0 .0 0
0 .0 3
0 .0 6
0 .0 9
0 .1 2
0 .1 5
0 .1 8
0 .2 1
0 .2 4
inte
ns
ida
d (
A)
v o lta je (v )
1 0 0 0 W
5 0 0 W
Curvas de carga Ic = IF + Ib
Vc = E - IbRb
b
c
cb
cb
F
R
EV·
R·R
RRI
Ic a rg a
IF
V0
E
IC
Pm
Ic a rg a
IF
V0
E
IC
Pm
c
c
c
VI =
R
1
b c
1
b c
R + R=
R ·R
Características de la batería-1
Capacidad Cantidad de carga eléctrica que puede almacenar
Coulombio = amperios · segundos (Ah) Influencia de
la descarga
Influencia de
Los ciclos
Características de la batería-2
Voltaje de salida 6, 12, 24 voltios
Tensión de carga
Tensión de descarga
Características de la batería-3
Profundidad de descarga Porcentaje de la capacidad que ha
sido extraída de la batería comparada
con la capacidad a plena carga
Vida media
de una batería
Regulador
Parte del sistema fotovoltaico que se encarga de
regular la tensión del panel
Funciones
1. Prevenir la sobrecarga de la batería
2. Prevenir la sobredescarga de la batería
3. Proporcionar funciones de control
4. Proporcionar información del sistema
Inversor Transforma la corriente continua en alterna
1. Onda cuadrada
2. Onda diente de sierra
3. Onda sinusoidal
-Voltaje/corriente I/O
-Tipo de onda
-Bajo consumo
-Poca distorsión
-Potencia de salida
-Regulación de frecuencia
Características de operación
Clases
Dimensionamiento Equipo
Potencia (W)
Funcionamiento
(h/día)
Iluminación
100-200
4
Televisor
100-200
2
Vídeo
50
1
Equipo de
música
100
1
Ordenador
200
1
Lavadora
500
0.5
Frigorífico
70-150
4
Plancha
600-1200
0.25
Pequeños
electrodoméstico
50-200
0.25
1770-2800
14
Descripción del
equipo
Potencia
(W)
P
Núm
N
Horas/
día
H
Consumo
(Wh/d)
PxNxH
TOTAL
T
Margen de se seguridad en Captación Ms (15%)
Eficiencia del Inversor Ei (85%)
Consumo G=[(1+ Ms)·T]/Ei Wh/día
G=1.15·2000/0.85 ~ 2700 W·h/día
Consumo
Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
2700
Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
2.6
4.2
3.9
4.8
5.8
6.3
7.1
6.6
5.3
4.0
2.8
2.0
Ene
1050
Feb
643
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
1350
Consumo G (W·h/día)
Radiación disponible (kW·h/m2·día)
Potencia
Campo de captación
DIMENSIONAMIENTO DE CAMPO DE CAPTACIÓN
Potencia de captación del panel elegido (C) 85 Wp
Número de paneles (Np) 1.1·Pmax/C
Potencia a instalar C x Np
Np = 17
Potencia a instalar = 85 · 18 = 1530 Wp
18 Número de paneles
Acumulación
Días de autonomía (D) 6
Profundidad de descarga máxima (M) 70 %
Tensión de trabajo (T) 24 voltios
Capacidad de acumulación Q=(1.10·G·D)/(T·M)
Q = 1061 Ah
APLICACIONES
1. Aplicaciones aisladas
1.1. Telecomunicaciones. Estaciones de repetición.
Radioenlaces. Radioteléfonos.
1.2. Señalización. Balizas marítimas.
1.3. Detección. Alarmas.
1.4. Telemetría. Sensores de seismos.
2. Instalaciones comunitarias
2.1. Bombeo de agua. Suministros a pueblos
2.2. Televisión en zonas rurales
2.3. Iluminación
2.4. Granjas e instalaciones agropecuarias
2.5. Plantas de producción eléctrica con conexión a la red