Diplomado en Energia Solar FotovoltaicaUniversidad del Valle
EcoSistemas Soltec
Introduccion a la
Energia SolarJUAN SEBAST IAN GONZALEZ
Juan Sebastian
Gonzalez Perea
• Master en Sistemas de Energia - Universidad de Melbourne, Australia (2019)
• Ingeniero Mecanico - Universidad Tecnologica de Pereira, Colombia (2015)
• Investigador Universidad Tecnologica de Pereira - Genergetica (2014 - actualidad)
Intereses:
• Acceso a energia
• Recursos energeticos distribuidos
• Innovacion
Contacto:Correo: [email protected] Whatsapp: +61 452 401 052
• International Energy Agency - IEA Energy Outlook
a final de cada año
• BP Energy Outlook a principio de cada año
• IRENA – International renewable energy agency
• Greentech Media - Noticias, ultimas tecnologias
• World Energy Council - Colombia
• Upme - Planeaciony desarrollo
• Creg - Regulaciones
Algunas fuentes
BREV E I N TRODUC C I ON A LAS
ENERGIAS RENOVABLES
FUN DAM EN TOS E H I STORI A DE LA
ENERGIA SOLAR
ASPECTOS BASICOS DE LA
ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
I N TRODUC C I ON A LA I N DUSTRI A
SOLAR FOTOVOLTAICA
ALGUNOS PROYECTOS
Objetivos
Que son las energiasrenovables?
• Combusitbles fosiles? Petroleo? Carbon?
• Biomasa? Madera?
• Energia nuclear?
• Energia hidraulica?• Solar? Eolica?
Renovables?
Renovables?
Renovables?
Fuente: El Tiempo
Discusion:
Cuales son los pro y contras de las diferentes tecnologias?
Es posible generar toda la energia de un pais a partir de fuentes renovables?
Generacion en South Australia
Curva del pato
En que tipo de energia
renovable nos
enfocaremos?
Terminología
Capacidad, potencia: GW, MW, kW, W
Energía, generación: GJ, MWh, kWh
1 MWh = 3.6 GJ
Factor de capacidad:% de tiempo que realmente genera una
planta dado un periodo especifico
“Una planta de 10kW con un factor de capacidad de 50% va a generar
43,800 kWh en un año”
10 kW × 50% ×8760h
año
= 43,800 kWh
Ba r c o s c o n v e l e r o s e g i p c i o s –
3 0 0 0 AC
Pr i m e r o s m o l i n o s p e r sa s – 20 0
AC
H i d r o e n e r g i a p a r a m o l e r t r i g o
e n l a A n t i g u a G r e c i a
Energias
renovables:
Un poco de
historia
Energias a lo largo de la historia
Cambio de
fuente de
energia de
acuerdo a las
necesidades
Demanda de
electricidadcreciente
Incremento en
economias en
desarrollo
Estable en
economias mas
avanzadas
Eficiencia
energetica !
Factores que han influenciado el crecimiento de la energías renovables
Cambio cl imático
Photo by Patrick Hendry on Unsplash
https:/ / e a rthobservatory.nasa.gov/wor ld - of-
change/DecadalTemp
Presión social y política ( y económica)
• Protocolo de Kioto
• Acuerdo de Paris• Objetivos de Desarrollo Sostenible – Naciones
Unidas
Photo by Nico Roicke on Unsplash
Crecimiento de las energiasrenovables
Mayor crecimiento(mas sobre esto despues)
En ColombiaMatriz energética predominantemente hídrica
UPME 2018
En el caso de Colombia, es bueno tener tanta energia hidraulica?
Que problemas conlleva?
En el mundo
Discusion:
Se puede considerer a Colombia como un lider en energias renovables?
Fundamentos de energía solar
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Caracteristicas de la radiacion
Radiación en la atmosfera 1360 Wm-2 (constante solar)
En realidad:• La distancia al sol varia durante el año (3.3%)• La radiación emitida por el sol también varia (1.5%)
Radiación atmosférica = 1360 × 1 + 0.033 × cosdia
360 ×365
Pero la radiación que llega a la superficie es menor
Masa de aire: moleculas de agua, nitrogeno, oxigeno, particulas, polvo
• Reflexion• Absorcion• Dispersion
Radiación difusa y directa
Concepto muy importante en generacion de electrcidad
Como se mide la radiacion solar?
Piranometro
Solar Power World
SensoVant
Discusion:
Creen que vale la pena invertir en estosequipos de medicion? En que caso seriaviable utilizarlos?
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Recursos solares
En Colombia
IDEAM
En Colombia
http://atlas.ideam.gov.co/visorAtlasRadiacion.html
https://solargis.com/maps-and-gis-data/overview
Potencial fotovoltaico de generacion:
Por cada kWp instalado cuantos kWh podria generarse durante un año.
(Tiene en cuenta otros factores como temperatura)
Discusion:
Teniendo en cuenta que en Colombia hay mas recursos solares que en muchos paises, por que seguimos invirtiendo en otras tecnologias?
Durante el año, el ángulo de incidencia de la radiación sobre la superficie terrestre cambia.
Por donde sale, se oculta el sol y sutrayectoria varia dependiendo de laépoca del año
Colombia y los países tropicales tienen un ángulo mas constante
Una característica importante de la radiación
Normalmente se utilizan cartas de posición del sol de acuerdo al lugar
Carta Solar
Orientación de los sistemas solares
Ángulo Cenit: ángulo formado por una línea vertical y la dirección del sol (0 a 90)
Ángulo Acimut: ángulo sobre el plano entre el norte y la dirección del sol
Ángulo de incidencia: ángulo con que llega la radiación solar con respecto a una línea perpendicular al colector (se busca que sea cero)
Ángulo de incidencia: ángulo de inclinación del colector
Historia de la energía solar
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Primeros usos de la energia solar
Uso de lupas, espejos para encender fuego
Uso de las propiedades reflectivas de algunos materiales para focalizar la luz solar
Calentamiento de edificaciones mediante la ubicación estratégica
100 AC 500 – 1200s600 AC
Bases tecnologicas de la energia solar fotovoltaica
1839 1873 1883
Descubrimiento del efecto fotovoltaico: generacion electrica cuando los materiales se exponent a la luz
Descubrimiento de la fotoconductividad del Selenio y es nuevamente comprobada en 1876
Primer celda hecha de selenio es descrita
Desarrollos cientifico de la energia solarfotovoltaica1904 1905 y 1922 1954
Descubrimiento de otros materiales con propiedades fotosensibles (Cobre y oxido de cobre)
Albert Einstein publica su trabajo sobre el efecto fotoeléctrico y recibe el premio novel
Nacimiento de la tecnología fotovoltaica como la conocemos.Primer celda de silicio es desarrollada con una eficiencia del 4%
Efecto fotoeléctrico
https://www.youtube.com/watch?v=wj9FRoiRHYc
Energía del fotón debe ser mayor a la función de trabajo
Energía del fotón
E foton = ℎ f
E fo to n = + EeSectron
Descubierto por Heinrich Hertz en 1880, descrito por Einstein en 1902 (Premio Novel)
Energía cinética del electrón
EeSectron =1
2n v 2
Que pasa en los paneles fotovoltaicos?
https://www.youtube.com/watch?v=xKxrkht7CpY
Que se hace con esta electricidad generada?
Apricus
Mucho mas a fondo en las siguientes clases
Industria de la Energía Solar Fotovoltaica
Evolucion de la industria
IRENA 2019
Una de las industrias de mas rapido crecimiento
Crecimiento exponencial
En donde se ha dado el mayor crecimiento?
Crecimiento dado principalmente por:
Disminucion en precios
Avances tecnologicos
Cambio climatico Apoyos de gobiernos
La sociedad en general
Costos de energía solar pv
Precio de la energía solar comparado con tecnologías fósiles
El precio no es una excusa
Crecimiento esperado de la energía solar fotovoltaica
Proyectos relevantes en el mundo
Kamuthi Solar Power Station, India
• 648 MW de capacidad• 2.5 millones de panels
• Electricidad para 750,000 personas
• Costo $679m USD• 8 meses de
construccion
Longyangxia Dam Solar Park, China
• 850 MW de capacidad• Suficiente para 200,000 casas• Costo $921m USD
Kurnool Ultra Mega Solar Park, India
• 1,000 MW de capacidad• Mas de 4 millones de paneles solares• Costo $1,000m USD
Enel Villanueva PV Plant, Mexico
• 754 MW de capacidad• 2.3 millones de paneles solares• 1.3 millones de familias
Aplicaciones mas allá de los techos
Omega 1 - Francia
Proyecto Summit Solar Energy
Energía solar fotovoltaica integrada a edificaciones
Paneles flotantes
Sistemas solar fotovoltaico-térmico
Agro-fotovoltaicos
Energía solar en Colombia
La mayoria de proyectos son de pequena escala
D. Rodríguez-Urrego, L. Rodríguez-Urrego, 2018
Proyectos a gran escala
8 MW Santa Rosa de Lima, Bolivar9.8 MW Yumbo
Futuro de la energía solar en Colombia
Planes de expansión de energías renovables en Colombia
Subasta de energía renovable
Posibles mejoras legislativas
• Mejoramiento de la eficiencia energetica• Incremento de la capacidad• Incremento de las fuentes de energia removable
no convencionales
Gracias
* Algunos textos fueron transcritos de otro idioma, por lo cual pueden presentar errores ortográficos.
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