LATITUD DEL LUGAR
1.6.6 Dimensionamiento de paneles solares.
Un concepto importante necesario para realizar el dimensionamiento de la cantidad de paneles necesarios en la instalación es el número de horas pico solares, HPS, como lo indica la ecuación 1.18 que se refiere al número de horas diarias de luz solar equivalentes referidas a una irradiación constante I=1KW /𝑚2, a la cual se mide siempre la potencia de los paneles.
La irradiación H (KW /𝑚2), es igual al producto de la irradiación de referencia, I, y las horas pico solares, HPS. Como I=1KW /𝑚2, se tiene entonces que los valores numéricos de la irradiación y las horas pico solares son iguales.
𝐻 (𝐾𝑤ℎ𝑚2)
=
𝐼 (𝐾𝑤ℎ𝑚2) ∗ 𝐻𝑃𝑆(ℎ)Ecu. 1.18
La cantidad de energía producida por un panel a lo largo de todo el día, es equivalente a la energía que se produciría en las horas de pico solar si el panel opera a su potencia máxima o nominal (Wp).
Dicha potencia es el principal parámetro que describe el funcionamiento del panel y la especificación más importante en el dimensionamiento del generador FV.
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Para el cálculo de la potencia de los paneles y el número de estos, a utilizarse, se debe tomar en cuenta lo siguiente:
El lugar donde va a ser instalado para el cálculo de la radiación solar promedio mensual, tomando desde bases de datos, que den valores confiables o midiendo los datos con un equipo de medida adecuado.
La radiación GD se escogerá como el valor medio mensual durante el peor mes.
La potencia total del generador PG se calcula, tomando en cuenta la demanda de energía total del sistema ET, como lo expresa la ecuación 1.19, la radiación Gd antes mencionada y el rendimiento global de la instalación RG.
𝑷𝑮 = ( 𝑬𝑻
𝑹𝑮∗𝑮𝑫) (𝑽𝒂𝒕𝒊𝒐𝒔)
Ecu. 1.19 El número de paneles del generador se calcula con la potencia nominal PN del panel a ser utilizado y la potencia del generador PG. Como normalmente el resultado de número de paneles va a ser un número decimal, se recomienda la opción por exceso, es decir se debe aproximar al entero superior, excepto si el decimal se aproxima mucho al entero inferior, en cuyo caso se coloca el valor del entero, como lo indica la ecuación 1.20; por ejemplo: si se obtuvo 1.5, entonces se debe poner 2 paneles, y si se obtuvo 1.1, entonces se debe poner 1 panel.
𝑵𝑷= (𝑷𝑷𝑮
𝑵)
Ecu. 1.20 1.7 Generación fotovoltaica en Ecuador
La generación fotovoltaica es sumamente escasa y los diferentes sistemas instalados se encuentran ubicados en poblaciones rurales completamente alejadas donde no es posible llevar energía eléctrica por medio de las redes de las diferentes empresas eléctricas de distribución. Según datos del CONELEC, en el país habría instalada una potencia de 20 kW de energía fotovoltaica, estas cifras corresponden principalmente a los paneles instalados por el estado mediante diversos programas e instituciones estatales, como se muestra en la siguiente tabla Nº 1.7. Esta cifra podría aumentar al contabilizar los pocos sistemas fotovoltaicos privados instalados, sin que esto modifique en gran medida la cifra oficial.
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Además se encuentran en ejecución los estudios de otros proyectos con lo cual la generación fotovoltaica estaría próxima a 1 MW. Así mismo, cinco proyectos de generación solar fotovoltaica y termoeléctrica han presentado su solicitud ante la Dirección de Concesiones del CONELEC (Milenio Solar I y II, Solar connection, Shyri I y Condorsolar) por una potencia total de 150 MW.
Tabla 1.7: GENERACIÓN FOTOVOLTAICA EN EL ECUADOR
FUENTE: www.conelec.gob.ec/generacionfotovoltaica RECOPILADO POR: Los Investigadores.
Generación eléctrica con energía solar fotovoltaica
Según, SUBIELA Ortin, Vicente. 2008. Energías Renovables y Eficiencia Energética. Instituto Tecnológico de Canarias : ITC, 2008. Pág. 64-70. Dice que: La energía solar se puede transformar en electricidad mediante células fotovoltaicas. Este proceso se basa en la aplicación del efecto fotovoltaico, que se produce al incidir la luz sobre unos materiales denominados semiconductores; de esta manera se genera un flujo de electrones en el interior del material que puede ser aprovechado para obtener energía eléctrica.
Parte de la radiación incidente se pierde por reflexión (rebota) y otra parte por transmisión (atraviesa la célula), como se indica en la gráfica Nº 1.19. El resto es capaz de hacer saltar electrones de una capa a la otra creando una corriente que proporciona la radiación incidente. Una capa antirreflejo aumenta la eficacia de la célula.
Cuando un semiconductor incide una radiación luminosa con energía suficiente para romper los enlaces de los electrones de valencia y generar pares electrón- hueco, la existencia de una unión p-n separa dichos pares, afluyendo electrones a la zona n y huecos a la zona p, creando en resumen una corriente eléctrica que
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atraviesa la unión desde la zona n a la p, y que puede ser entregada a un circuito exterior (saliendo por la zona p y entrando por la n).
De esta manera, cuando se expone una célula fotovoltaica a la luz del sol se hace posible la circulación de electrones y la aparición de corriente eléctrica entre las dos caras de la célula.
Grafico N° 1. 19: EFECTO FOTOELÉCTRICO
FUENTE: http://www.unesa.net/unesa/html/sabereinvestigar/largoviaje/fotovolcomofuncionan.html RECOPILADO POR: Los Investigadores.
En la figura se aprecia un material semiconductor (silicio), es expuesto a los rayos solares, que contienen energía luminosa (fotones). Estos fotones aportan energía a los electrones de valencia de los átomos de silicio.
La cantidad de energía eléctrica que un sistema fotovoltaico produce depende principalmente de dos factores:
La cantidad de luz solar incidente
La eficiencia del sistema fotovoltaico para convertir esa luz en electricidad.
La fabricación de células fotovoltaicas aún resulta cara (se precisa un silicio de una gran pureza), pero este es un campo en el que se está investigando mucho, como consecuencia del problema energético mundial.
1.7.1 Potencia máxima de salida del panel solar fotovoltaico durante el