1
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4.- Generador Fotovoltaico: Características Eléctricas
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Curva Tensión Corriente de un dispositivo FV
Para poder realizar comparaciones entre distintas c élulas y paneles FV, se los ensayan bajo condiciones normalizadas STC (Standard Test Conditions), obteniéndose sus curvas V,I
Punto de Máxima Potencia PMP ���� punto de la curva (VN, IN) en que el producto de estas variables (potencia pico Pp), es máximo
Pp [Wp] = Potencia Pico = V N x IN ���� P máx entregada por el dispositivo bajo STC.
Nota: Bajo STC, el PMP es el punto (V N, IN). Para otras condiciones de irradiancia y temperatura las curvas se modifican, obteniéndose otros PMP.
AM = 1,5
normal
(Se usa una lámpara)
STC
Isc = corriente de ctocto Voc = tensión de vacío
JAG
2
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[ ] [ ][ ]2
2 mAm
WG
AIVV
P
P NN
SolarRadiacións
PMPeleneléctrica
×
×== −−−η
SCOC
NN
IV
IVFF
××=
AG
FFIV SCOC
×××=η
Eficiencia de Conversión y Factor de Llenado
0156.01000
75.067,46.0
×××=η 134.0=η
Ejemplo: Dada una FC de Si m de un módulo comercial, calcular su η de conversión.
Voc = 0,6V ; Isc =4,67 A ; FF = 0,75 ; A = 156 cm2
Factor de llenado (de forma) : Es una relación de superficies de rectángulos que resulta en un valor ≤ 1. Da una idea de la calidad del dispositivo FV.
η = eficiencia de conversión.
Esta definición de eficiencia puede aplicarse a una FC, a un módulo o a un arreglo.
Otra manera de expresar la eficiencia η
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Ver Video Ensayo Célula
Obtención de la Curva V-I en Laboratorio, bajo condiciones STC:
• G = 1 [kW/m2]• Distribución Espectral AM = 1.5• T célula = 25ºC• Incidencia normal
3
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Los puntos característicos Isc, Voc, PMP, encontrados bajo STC, se modifican cuando varía la irradiancia recibida y/o la temperatura de la FC. Es casi imposible encontrar condiciones STC de manera natural.
Impactos de la Temperatura e Irradiancia en los dis positivos FV
Para FC de Si, por cada ºC que aumenta su temperatura ≈:• Voc disminuye 0.33[% /ºC]• Isc se incrementa 0.04[% /ºC]• Pp disminuye 0.45[% /ºC]
La Isc es directamente proporcional a la irradiancia solar G
1
2)()( 12 G
GII GscGsc ×=
Temp ↑
G ↑
4
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Los fabricantes también entregan un índice llamado NOCT (Nominal OperationCell Temperature) que es la temperatura de una FC de un módulo, cuando la temp. ambiente es de 20ºC, la irradiancia G es de 0.8 [kW/m2] y la velocidad del viento es de 1[m/s].
GTT ambcélula ×
−+=8.0
º20NOCT
El Indice NOCT (TONC)
Condiciones Nominales de Operación Real
• G = 0,8 kW/m2
• Tambiente = 20ºC
• Incidencia normal
• Distribución espectral AM 1.5
• Velocidad del viento = 1 m/s
Se observa que bajo las condiciones nominales y aplicando la fórmula:
NOCTTcélula =
Nota: Los dispositivos FV funcionan mejor en días claros fríos, que en días claros calientes.
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Características de un Módulo FV Comercial Isofotón: IS-200/32 (200 Wp)
Físicas
Constructivas
Caja de Conexión
5
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Características Eléctricas
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Caract. Eléctricas de un Módulo FV Comercial Yingli: Serie Panda 265 Monocristalino
Nota: Observar como cambian los parámetros eléctricos del módulo bajo condiciones STC y bajo condiciones NOCT.
6
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Modelo matemático simple de una FC
Corriente que circula por el diodo (ecuación de Shockley) =
−= 10
mkT
qVd
d eII
darecombinadabsorbidageneradaL IIIII +=−= )(Fotocorriente =
símbolopolarizado directo
CurvaCaracterística
JAG
JAG - Facet - UNT 12
[ ]Cx 1910602.1 −
Vd [V] = diferencia de tensión del diodo = tensión de polarización
q = carga del e- =
T = temperatura de la juntura [ºK]
m = coeficiente que depende del modo de recombinación predominante. Su valor va de 1 a 2. El valor 1 es ideal y dice que el proceso de transporte es solo por difusión. El valor 2, si hay recombinación en la zona de depleción.
2310381.1 −xk = cte. de Boltzmann = [J/ºK]
= corriente de saturación inversa (corriente con polarización inversa). Es una corriente generada térmicamente (portadores minoritarios)
Si Vd se hace muy grande y de valor (-) ���� corriente de avalancha
oI
−−=−= 10
mkT
qVd
LdL eIIIIICorriente neta producida por la FC =
7
JAG - Facet - UNT 13
Una FC con carga infinita (circuito abierto )
+= 1ln
0I
I
q
kTVoc L
Una FC con carga cero (cortocircuito)
IscIIL
==
Generación = Recombinación ���� I = 0
V = Vd = 0JAG
JAG
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El modelo simple no explica bien lo que sucede cuan do las FC están sombreadas. El modelo completo considera las pérdid as en los contactos y en el semiconductor a través de una resistencia en ser ie Rs, y fugas de corriente en la juntura a través de una resistencia en parale lo Rp.
Modelo más Completo de una FC
V∆ ( )
+−
−
+−=p
sssc R
IRV
kT
IRVqIII 1exp0
La curva azul es el lugar geométrico de todas las tensiones y corrientes cuando varía la carga de 0 ohm (cortocircuito) a infinito (circuito abierto).La curva real de la FC, puede ser aproximada por medio de dos rectas de pendientes relacionadas con la Rs y Rp.Lo ideal: Rs = 0, Rp = ∞
8
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La unidad básica es la FC. Una FC de Si de ≈ 100 cm2, produce ≈ 3 [A], 0.5 [V], 1.5 [W]
Módulos en Serie y Paralelo
Para aumentar la potencia generada se acoplan las F C en configuraciones serie paralelo, formando un módulo, y a su vez est os módulos se conectan en serie, paralelo, formando un arreglo.
JAG
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Conexión en serie
Módulos típicos:36 FC en serie ���� llamado de 12 [V]72 FC en serie ���� llamado de 24 [V]72 FC, 2 grupos en paralelo de 36 FC cada uno ���� 12 [V]
V(V)
ISC
VOC
NS
VMM = NS x VM IMM = IM
(VNN , INN )I(A)
V(V)
ISC
VOC
NS
VNN = NS x VN INN = IN
(V , I )I(A)
JAG
Conexión en paralelo
JAG
9
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ISCM
VOCM
-1/RPM
-1/RSM
ISCMod = NPISC
VOCMod = NSVOC
RPMod = RP /NP
RSMod = RSNS
NP = número de cadenas de FC en paralelo
NS = número de FC en serie
Formación de un módulo FV
Imódulo
NP
VmóduloNS
JAG
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Se conectan Np cadenas de módulos en paralelo, compuesta cada cadena por Ns módulos en serie:
Módulos en paralelo �aumentan corriente de salida
Npcadenacadenacadenaarreglo IIII +++= ...21
Módulos en serie �aumentan tensión de salida
Nsmódulomódulomóduloarreglo VVVV +++= ...21
¿Cuántos módulos hay en serie y en paralelo?
Formación de un arreglo FV
JAG
JAG
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La potencia de salida de un módulo se reduce bruscamente cuando cualquier porción de una FC está sombreada o dañada.
La FC pasa de generar a consumir energía en su Rp, disipando potencia que otras generan.
Punto Caliente de una FC
Para mitigar esto se colocan diodos de paso (bypass) en paralelo a las CF puestas en serie en un módulo, o en el conjunto de módulos de un arreglo. Una forma, es colocar un diodo por módulo o cada 18 FC. El diodo de bloqueo evita la I circulacentre ramas en paralelo y/o la descarga de la batería por el módulo (ver si conviene su uso).
Diodos de pasoDiodo debloqueo
JAG
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Si un sistema FV tiene una carga conectada (resiste ncia, bomba de agua, batería, etc.) el punto de operación V,I, es la int ersección de la curva del generador FV, ya estudiada, con la curva asociada a la carga:
El SFV bajo Carga
En general, el punto de operación será diferente al punto de máxima potencia PMP que puede entregar el SFV ���� fuera del óptimo ���� seguidor del PMP
En el punto de operación:IVP ×=
JAG
JAG
11
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La carga es una Resistencia variable y la Irradian cia es cte
N
N
N I
VR =La R en el PMP �
Si la carga varía, el punto de operación varía, por lo que no se trabajaráen el punto de máxima potencia PMP que puede entreg ar el SFV.
VR
I3
1=
VR
I17
1=
VR
IN
1=
VR
Ii
1=Ecuac. de la curva de carga
JAGJAG
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La carga es una Resistencia cte y la Irradiancia es variable
Ver VideoTecho del Ciemat
Si la irradiancia varía, el punto de operación varí a, por lo que no se trabajaráen el punto de máxima potencia PMP que puede entreg ar el SFV.
VR
IN
1=
JAG
JAG
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Seguidor Electrónico del PMP (convertidor DC-DC)
Función: Conseguir que el punto (V,I) de trabajo del generad or FV coincida con el punto de máxima potencia, bajo cualquier con dición de G y de carga.
Procedimiento: Enfrentar al generador FV con una impedancia de val or tal que su punto de trabajo coincida con su punto de má xima potencia.
Un seguidor del PMP (situado entre el GFV y la carga) hace que el GFV “vea”una impedancia tal, que permite que trabaje en su punto de máxima potencia. Este adaptador de impedancias, se encuentra físicamente en general dentro del inversor.
JAG
JAG
Seguidor del Punto de Máxima Potencia
GFVDemanda
JAG
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TON TOFF
t
ON
OFF
(1)
(3)
(2)P
V(i,i+1)
(1) Pi+1> Pi ⇒⇒⇒⇒ VG< VMG
(2) Pi+1< Pi ⇒⇒⇒⇒ VG> VMG
(3) Pi+1= Pi ⇒⇒⇒⇒ VG= VMG
Posible algoritmo de trabajo“Llaveo” electrónico
Es un dispositivo electrónico (buck boost converter) que transforma tensiones continuas de un nivel a otro, tal como la requerida por una batería o un inversor. La llave electrónica, es un transist or de tipo FET (transistor efecto de campo) o IGBT (transistor bipolar de comp uerta aislada). Es aconsejable colocar un seguidor del PMP en GFV de p otencia > 2 kWp
JAG
13
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5.- Elementos de Acondicionamiento de Potencia de un Sistema Fotovoltaico
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ELEMENTOS de ACONDICIONAMIENTO de POTENCIA de un SFV
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Acumulación: Baterías de Plomo-Acido
Algunos parámetros que se deben tener en cuenta cuando se elige una batería:
� Energía almacenable [Ah]
� Profundidad de descarga y ciclado
� Autodescarga
� Mantenimiento, costo y disponibilidad
DesempeDesempeñña tres funciones ba tres funciones báásicassicas::
• Dar autonomía de energía al sistema
• Suministrar potencia instantánea elevada, mayor que la de los módulos FV, necesaria p.e. para arrancar motores eléctricos.
• Estabilizar la tensión de trabajo del sistema
Energía eléctrica(generación FV)
Energía eléctrica(consumo o demanda)
Energía química (almacenamiento)
La batería es un elemento electroquímico que acumula electri. generada por el panel FV y que se aprovecha cuando se la necesita. Se la usa en SFV aislados de la red eléctrica.
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Cátodo (-) (Pb)
Anodo (+) (Pb02)
Tapa
Placa negativa
Separador
Placa positiva(tubular)
Vaso
Depósito de sólidos
Electrolito:
Ácido sulfúrico (H2SO4) diluido en agua
Estructura Física de una Batería de Pb ácido
Vaso de ≈ 2 V Batería de ≈ 12 V
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Parámetros de una Batería
Tensión nominal: V B,NOM [V]
Número de vasos de la batería x 2 V.
Consumo diario: Ld [Ah]Energía diaria consumida por la carga, en [Ah].
Capacidad nominal: C B [Ah] (carga que contiene)Capacidad de una batería es la cantidad de carga que la misma posee.
Capacidad Nominal es la máxima cantidad de carga en [Ah], que puede extraerse de la batería hasta que su tensión descienda a 1,8 V/vaso.
Estado de carga, SOC (cuanta carga queda)
Relación entre la carga almacenada en la batería y su capacidad nominal
0 < SOC ≤ 1 SOC=1 � batería totalmente cargada
),,,( argarg FinalAmbienteadescaDescB VTemptiempoIfnC =
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Profundidad de Descarga: PD (cuanta carga se extrajo)
Relación entre la carga extraída de una batería y su capacidad nominal
PD=1-SOC
La PD máxima es el máximo valor que se permite que se descargue la batería antes que el regulador la desconecte. 0,5 < PDMAX < 0,75
Capacidad disponible o útil: CU [Ah] (cuanto carga se dispone para usar)
Producto de la capacidad nominal CB y la máxima profundidad de descarga permitida
CU=CB x PDMAX.
Régimen de carga (o descarga) [hs] (tiempo que se carga o descarga)
Relación entre la capacidad nominal CB y el valor de la corriente a la que se realiza una carga (o descarga). Se expresa en horas.
La capacidad de una batería es el producto de una corriente por un tiempo.C = 120 Ah puede decir que se cargó o descargó una batería con una I = 12 A durante 10 hs, o con una I = 4 A durante 30 hs, o infinitas combinaciones
Cuando se escribe C20= 120 Ah, el subíndice indica el régimen de carga o desc. (20 hs en este caso), por lo que resulta que la I de carga o descarga es de 6 A.
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JAG - Facet - UNT 31
PDd : Profundidad de Descarga diaria 0.05 a 0.2Depende de la razón entre el consumo nocturno y la capacidad de la batería
PDe : Profundidad de Descarga estacional 0.5 a 0.8
Asociados con períodos de baja radiación.Depende del consumo diario (incluyendo la noche), del tamaño del generador y del clima local
Ciclado La Vida de una batería solar se mide en ciclos de carga descarga
Pérdida de Carga de una Batería = fn (Ciclado, PD, Temp)
CICLADO ESTACIONAL
• Periodos de baja radiación
• PDe < PDMAX
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
1- PDd
1- PDe
1
Días D
• Consumo nocturno, Ld [Ah]
• Descarga diaria, PDd = Ld / CB
CICLADO DIARIO
SOC
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Características que deben presentar las baterías
� Resistencia al ciclado
� Bajo mantenimiento
� Corrientes de pérdida pequeñas
� Reserva de electrolito
� Depósitos de material desprendido
� Vasos transparentes (no necesarios, pero convenientes)
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Tipo Ventajas Inconvenientes
Tubular estacionaria Ciclado profundo. Precio elevado.Tiempos de vida largos. Disponibilidad escasa en Reserva de sedimentos. determinados mercados.
Arranque Precio. Mal funcionamiento ante ciclado(SLI-automóvil) Disponibilidad. profundo y bajas corrientes.
Tiempos de vida cortos.Escasa reserva de electrolito.
Tubular estacionaria
(6 vasos; 12V)
SLI automóvil
( 12V)
Tipos de Baterías Usadas
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Tipo de batería Ventajas Inconvenientes
Solar “modificada” Fabricación similar a SLI. No recomendada para ciclados Amplia reserva de electrolito. profundos y prolongados.Buen comportamiento. Tiempos de vida medios.en ciclados medios
Gelificada Bajo mantenimiento Deterioro rápido en condiciones de operación extremas (V y T).
Solar modificada (12V) Gelificada (12V)
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(∼5 cm)
Regulador (12 V, 3 A)
Convertidor DC/DC: Regulador de Carga de Batería
Función: Evitar situaciones de sobrecarga y sobredescarga de la batería con el objetivo de preservar su vida.
Procedimiento: Detectar el estado de carga y actuar sobre líneas de generación y consumo
JAG - Facet - UNT 36
EN ESTADO DE ALTA CARGA (procedente del generador):
Garantizar una carga suficiente de la batería
����
Evitar sobrecarga excesiva
EN ESTADO DE BAJA CARGA (suministro al consumo):
Evitar descargas excesivas de la batería
����
Garantizar suministro eléctrico diario suficiente
Fin de carga
Reposición de carga
Reconexión de consumo
Desconexión de consumo
Tiempo
Tens
ión
de b
ater
ía (
volti
os)
Zona no recomendada
Zona no recomendada
Control del generadorControl del generador
Control del consumoControl del consumo
Lógica del Regulador
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JAG - Facet - UNT 37
Reguladores de carga para instalaciones FV autónoma s
(12V-24V, hasta 30A)
JAG - Facet - UNT 38
=DC
Sintetizador onda cuadrada
Filtro
US
AC
Convertidor DC/AC (Inversor)
Función: Transformar la potencia del generador FV (DC)en potencia AC, con la mayor eficiencia posible
Procedimiento : Generar una onda de impulsos mediante interruptores a partir de la DC y eliminar armónico s indeseados
Características deseables :
Alta eficiencia:- Para rango amplio de potencias- Bajo consumo en vacío
Alta fiabilidad:- Resistencia a las puntas de arranque y Estabilidad en tensión y frecuencia- Protección frente a cortocircuitos- Seguridad
20
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JAG - Facet - UNT 40
Inversores de potencia < 500 W para instalaciones autónomas
Inversor de pequeña potencia (200 W)
(∼40 cm)
Inversores de media y grande potencia
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JAG - Facet - UNT 41
Demandas para SFV aislados
Si bien se puede usar cualquier tipo de artefacto (carga), se trata de evitar las de tipo resistivas: lámparas incandescentes, estufas, secadores de pelo, planchas, etc., que pueden agotar rápidamente a las baterías.
Los artefactos recomendables son los siguientes:· Computadoras personales· Televisor 20”· Televisor 20” + reproductor de video· Radio AM / FM· Equipo de música· Lámparas fluorescentes compactas· Equipo de comunicaciones VHF
JAG - Facet - UNT 42
6.- Seguidor Solar
22
JAG - Facet - UNT 43
RCDCBCC GGGG ++=
Los módulos FV colectan todas las componentes.
Matemáticamente se puede encontrar ����
Si se tiene un Módulo FV fijo, la irradiación solar será diferente a lo largo del día y del año ���� Energía Eléctrica Producida 1 = E1
Generador FV sin y con Seguidor Solar
N
Mediodía
Tarde
Mañana
γN
Ψ
Hemisferio
Sur
O
γαS
ß
Colector Solar
E
Azimut del Colector
Angulo de Inclinación del Colector ß
α
Angulo de Altitud Solar
Azimut SolarΨγ
Angulo de altitud del Sol alMediodía solar
γN
Jorge González-FACET-UNT
Energía generada 1JAG
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Colectar la máx. cantidad de energía
a) Anual:Inclinac. del Colector Solar = β = L Azimuth del Colector = α = 0º
b) En Invierno:β ≈ L +15ºα = 0º
c) En Verano:β ≈ L -15ºα = 0º
23
JAG - Facet - UNT 45
Módulo FV montado en un Seguidor Solar
Energía obtenida ���� Energía Eléctrica Producida 2 = E2
Ganancia de Energía ���� E2 –E1 (Puede alcanzar hasta un 35 %)
Se justifica la inversión?SFV entre 10-100 kW con seguimiento ���� ≈≈≈≈ 6% más caro que uno fijo
Energía generada 2
JAG
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Tanto en SF fijos como móviles, se deben estudiar las distancias mínimas que hay que dejar entre paneles, para evitar sombras entre ellos. Depende fundamentalmente de la latitud.
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7.- Costos e Impacto Ambiental
JAG - Facet - UNT 48
• Los SFV ≈ 70 % más baratos que en los 90.
• El costo de un SFV en una residencia y conectado a red ≈ 4 - 6 [euros/Wp]. Instalación familiar de 4 kWp ≈ 20000 euros
• Una Central FV es muy costosa 3500-6000 [U$S/kWp], 15-25 [cU$S/kWh]. La E producida es ≈ 3-5 veces más cara que en un sistema convencional.
• Un SFV sin apoyo del estado recupera su capital en ≈ 9 años (es variable). Con apoyo en ≈ 5 años, considerando una vida útil de ≈ 25-30 años.
• El costo de instalación de un SFV aislado:- SHS (50 Wp)+instalación →→→→ 600–850 U$S (12–17 U$S/Wp)- Sistema de bombeo (>1kWp) →→→→ 10–14 U$S/Wp- Sistema de bombeo (<1kWp) →→→→ 15–20 U$S/Wp
• El costo de producir energía FV depende del sitio (radiación): con buena irradiación (p.e. Los Angeles) ���� 19 [cU$S/kWh], pero allí el precio de electricidad que se toma de la red está entre 8 y 12 [cU$S/kWh] ���� conviene consumir de la red
Notas sobre Costos
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JAG - Facet - UNT 49
Evolución del precio de los Módulos FV, 1983-2009
jul-dic 2011
0,8 euros [U$S/Wp]
JAG - Facet - UNT 50
Resultados de un análisis financiero de una instalación FV residencial conectada a red de 5kW (ASIF, nov 2008)
Las reglas de juego cambian
Hoy la inversión es menor
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JAG - Facet - UNT 51
Resultados de Proyectos, 2008
JAG - Facet - UNT 52
COSTES EN ESPAÑA:
ASIF (Asociación de la
Industria FV), 2005
El precio hoy en día es de ≈ 0,8 [Eu/Wp]
27
JAG - Facet - UNT 53
Paridad de Red
Para que este costo de la electricidad FV continúe bajando y la eficiencia de conversión FV aumentando, se deben encontrar nuevos materiales, disminuir materia activa empleada, disminuir energía de procesamiento del material y manufactura, captar mayor radiación solar incidente, etc.
JAG - Facet - UNT 54
Impactos en las Diferentes Fases
� Fase de Fabricación de las células FV: Algunos materiales usados son tóxicos y peligrosos. Riesgos similares a los de una industria química. Algunos tipos de celdas como las CdTe y CIS utilizan minerales cuyas reservas son escasas. La energía usada es muy alta
� Fase Constructiva: En grandes centrales FV ���� efecto sobre el ecosist.
� Fase Operacional: Impactos visuales
� Fase de Desarme de las instalaciones: Disposición final de las baterías (sistemas aislados) y celdas CdTe, puede suponer un riesgo a la salud pública (alta toxicidad del Cd), aunque el Cd está presente en bajas concentraciones en los módulos FV .
Notas sobre Impactos Ambientales
Están en función del tipo de células utilizadas (Si , CdT, etc) y del tipo de proyecto (centralizado, residencial con conexión a red, aislado de red,etc.)
La mayor parte de los potenciales IA asociados a lo s SFV son moderados (si se asume que se trabajará con una buena gestión ambiental)
28
JAG - Facet - UNT 55
Reciclaje de Módulos: Los módulos FV contienen materiales como el vidrio, Al y material semiconductor, que pueden ser recobrados y reutilizados ya sea en nuevos módulos o en otros productos. Esto ya está sucediendo en módulos de Si. El objetivo en Europa es recoger un mínimo de 65% de módulos FV instalados desde 1990 y reciclar el 85 % de los residuos.
Reciclaje de Baterías: Materiales como el plomo y el ácido sulfúrico son altamente contaminantes, pero se los puede recobrar y reutilizar. El plomo se funde en barras y purifica para la fabricación de nuevas baterías. El ácido puede neutralizarse, convertirlo en sulfato de sodio o detergente en polvo, o usarlo en la fabricación de textiles y vidrios. El contenedor se tritura/funde para formar gránulos de plástico que son materia prima para otros productos.
JAG - Facet - UNT 56
Emisión de CO2 evitada mediante el uso de Energía FV
Cada kWh generado con energía solar FV evita la emisión a la atmósfera de aproximadamente un kilo de CO2, en el caso de comparar con generación eléctrica con carbón, o aproximadamente 400 gramos de CO2 en el caso de comparar con una de gas natural.
Una vivienda unifamiliar con una potencia instalada en su tejado de 5 kWp, puede evitar anualmente 1,9 t de CO2 al año, comparándola con generación eléctrica de una central de ciclo combinado de gas natural.
29
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8.- Energía generada por un SFV: Método “horas pico de sol”
JAG - Facet - UNT 58
Estimación de la energía entregada por un SFV fijo mediante la aproximación “Hora Pico”
24 hs0 hs
G[W/m2]
6 hs 18 hs12 hs
1000 Area 2 = Irradiación equivalente diaria en
[Wh/m2] considerando irradiancia constante
de 1000 [W/m2] durante t [hs sol pico]
Area 1 = Irradiación diaria media
mensual en [Wh/m2]
Area 1 = Area 2 = Irr [Wh/m2]
PicoSolhs −
Jorge González
FACET-UNT
[ ]díahsPE SolPicoNdíaGFV /, ×=
Si se supone que la eficiencia media de conversión FV a lo largo de un día es la misma que bajo condiciones STC, se puede deducir que la energía FV que produce un generador FV durante un día, es:
30
JAG - Facet - UNT 59
[ ] PRdíahsPE SolPicoNdíaED ××= /,
Más allá de la pérdida que existe durante la conversión solar en la FC, existen otras pérdidas en el SFV (joule, suciedad, sombreado, diferencias entre módulos, temperatura de operación de la FC) que se consideran a través de un coeficiente llamado PR (performance ratio):
Por lo tanto la energía entregada a la demanda por el SFV durante un día, es:
Panel Fotovoltaico
Energía Solar
Energía Eléctrica Generada
Instalación, Suciedad, disparidad de módulos
Energía Eléctrica Entregada
conversiónη PR
EEDEGFV
JAG - Facet - UNT 60
Ejemplo: considerando una irradiación diaria media anual de 5 [kWh/m2-día].
a) Estimar la energía eléctrica producida anualmente por un arreglo FV de 3,3 [kW] de potencia pico.
b) La energía anual disponible para el consumidor, considerando un rendimiento de la instalación de 0.74
c) Los kWh entregados a la demanda por unidad de potencia pico
d) La cantidad de módulos y el área del arreglo (considerar el módulo ya visto de 75Wp)
[ ][ ] ]/[6022][365/5][3,3
365/,
anualkWhddhskW
díasdíahsPE SolPicoNanualGFV
=××==××=a)
]/[4456][36574.0]/[5][3,3 anualkWhddhskW ≈×××=
[ ] =×××= diasPRdíahsPE SolPicoNanualED 365/,b)
d) cantidad de módulos = Potencia arreglo/Potencia módulo = 3300/75 = 44
área del arreglo = cantidad de módulos x área del módulo = 26 m2
13503,3
4456==
kWp
kWh
P
E
GFV
EDc)
31
JAG - Facet - UNT 61
Nota: Para las mismas condiciones, si se tiene un módulo de menor eficiencia, el área del arreglo será mayor (hacer un ejemplo considerando un módulo de Si a).
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