HOJA DE ASIGNATURA CON DESGLOSE DE UNIDADES TEMÁTICAS
1. Nombre de la asignatura Celdas fotovoltaicas
2. Competencias Desarrollar sistemas fototérmicos y fotovoltaicos con base en los requerimientos de la industria y la sociedad para contribuir a satisfacer con la demanda de energía y disminuir el impacto ambiental.
3. Cuatrimestre Quinto
4. Horas Prácticas 51
5. Horas Teóricas 24
6. Horas Totales 60
7. Horas Totales por Semana
Cuatrimestre 4
8. Objetivo de la Asignatura El alumno implementará sistemas de producción de energía eléctrica por medios fotovoltaicos, mediante la selección e integración de sus componentes, calculo de parámetros, para contribuir a la generación eléctrica de los sistemas productivos, con un enfoque sustentable.
Unidades Temáticas Prácticas Teóricas Horas Totales
I. Efecto foto-eléctrico. 7 3 10
II. Radiación solar 15 7 22
III. Generador Fotovoltaico. 15 7 22 IV. Componentes del sistema 14 7 21 Totales 51 24 75
CELDAS FOTOVOLTAICAS
UNIDADES TEMÁTICAS
1. Unidad Temática I. Efecto foto-eléctrico. 2. Horas Prácticas 7
3. Horas Teóricas 3 4. Horas Totales 10
5. Objetivo El alumno identificará los elementos constitutivos de las celdas solar fotovoltaicas y su principio de funcionamiento, para su integración al suministro eléctrico de los sistemas productivos.
Temas Saber Saber hacer Ser
Materiales
semiconductores. Definir las propiedades físicas de los elementos presentes en las celdas fotovoltaicas:
Arceniuro de galio, Silicio amorfo, Diseleniuro de indio con cobre, galio, aluminio, Diodo, plomo, semicondutores tipo p y semicondutores tipo n. Explicar la clasificación de los materiales
semiconductores y su relación con la energía.
Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Pro actividad Liderazgo Iniciativa Variables
foto-eléctricas. Describir en el efecto fotoeléctrico: Ion, paquete de luz,
electrones de valencia, zona de valencia, banda conductora.
Calcular la energía necesaria para que los electrones salten a la banda de conducción y el voltaje producido mediante el efecto fotoeléctrico. Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Pro actividad Liderazgo Iniciativa
Proceso de evaluación
Resultado de aprendizaje Secuencia de aprendizaje Instrumentos y tipos de reactivos Elaborará a partir del caso
práctico de una celda fotovoltaica un reporte que contenga las siguientes consultas:
- Diagrama que ilustre la operación de la celda fotovoltaica, especificando los dispositivos multijuntura y semiconductores utilizados. - Resultados de mediciones de voltaje
- Planteamiento y solución de problemas relacionados con el efecto fotoeléctrico.
1- Identificar las propiedades físicas de los elementos presentes en las celdas fotovoltaicas. 2. Relacionar los semiconductores con la generación, transporte y almacenamiento de energía. 3. Comprender el efecto fotoeléctrico. 4. Realizar mediciones de voltaje que genera una celda fotovoltaica.
Estudio de caso Lista de cotejo
CELDAS FOTOVOLTAICAS
Proceso enseñanza aprendizaje
Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticos Equipos colaborativos Solución de problemas Prácticas en laboratorio Pizarrón Pintarrón Rota folios Cañón
PC con software relacionado a la asignatura Internet
Instrumentos de medición Equipo de laboratorio.
Espacio Formativo
Aula Laboratorio / Taller Empresa x
UNIDADES TEMÁTICAS
1. Unidad Temática II. Radiación solar 2. Horas Prácticas 15
3. Horas Teóricas 7 4. Horas Totales 22
5. Objetivo El alumno realizará la medición y cálculo de la capacidad de radiación solar, para la determinación de los parámetros de un generador fotovoltaico.
Temas Saber Saber hacer Ser
El sol Explicar el proceso mediante el cual el sol produce energía. Describir el valor de la constante solar así como el espectro electromagnético. Calculará la declinación de la tierra a lo largo del año. Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Pro actividad Liderazgo Iniciativa Radiación solar y sus incidencias.
Definir los tipos de radiación solar y sus características: Directa, difusa y global.
Definir las relaciones geométricas entre el sol y la tierra.
Identificar las
diferencias entre los diferentes tipos de radiación solar y sus variaciones durante el año. Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Pro actividad Liderazgo Iniciativa
Temas Saber Saber hacer Ser Instrumentos
de medición. Describir las características de los equipos de medición de la radiación solar: como, piranómetros,
pirheliómetros y estaciones meteorológicas.
Medir la radiación solar en el laboratorio
mediante equipos alternos como sensores, foto-resistencias, luxómetros, celdas fotovoltaicas. Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Cálculo de la radiación en superficies. Describir los fundamentos
matemáticos del cálculo de la radiación solar sobre una superficie horizontal e inclinada.
Calcular la radiación solar sobre una superficie y su
variación durante el día y el año. Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Pro actividad Liderazgo Iniciativa
Proceso de evaluación
Resultado de aprendizaje Secuencia de aprendizaje Instrumentos y tipos de reactivos A partir de un caso práctico,
realizará una maqueta del movimiento aparente del sol y elaborará un reporte que incluya:
- Resultado de mediciones (radiación y temperatura en función del tiempo)
- Incidencia de la radiación solar sobre una superficie - Gráficas (radiación y temperatura en función del tiempo) -Interpretación de las mediciones y gráficas. - Conclusiones. 1.-Comprender el concepto de constante solar.
2.-Analizar los diferentes tipos de radiación solar.
3. Comprender el procedimiento de medición de la radiación solar, mediante el uso de equipo alternativo
(fotorresistencia, luxómetro). 4. Calcular la radiación solar sobre una superficie horizontal e inclinada en el internet.
Estudio de caso Lista de cotejo
CELDAS FOTOVOLTAICAS
Proceso enseñanza aprendizaje
Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticos Práctica Demostrativa
Análisis de casos
Tareas de investigación
Computadora, cañón, Pintarrón, equipo de medición, Internet.
Espacio Formativo
Aula Laboratorio / Taller Empresa X
UNIDADES TEMÁTICAS
1. Unidad Temática III. Generador fotovoltaico. 2. Horas Prácticas 15
3. Horas Teóricas 7 4. Horas Totales 22
5. Objetivo El alumno construirá un generador fotovoltaico, mediante la selección de componentes y los cálculos necesarios, para generar energía eléctrica.
Temas Saber Saber hacer Ser Células
solares. Definir los conceptos y aplicaciones de: -La tecnología de óxidos semiconductores
-Procesado de materiales de silicio grado solar Describe las técnicas de fabricación de células solares:
-Células solares de : CdTe/Cds, silicio amorfo, ArGa/AsGaAl, unión líquida, bifaciales de silicio.
Determinar rendimiento de cada tipo de célula. Diagramar el procesado del silicio. Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Pro actividad Liderazgo Iniciativa Caracterización
fotovoltaica. Identificar los conceptos y procedimiento de cálculo de:
- corriente y el voltaje -Medidas de resistencia (serie paralelo), método de wolf. - Respuesta espectral -Transitorios eléctricos Calcular -La cantidad de radiación solar incidente.
-El voltaje y la corriente generada
-La respuesta espectral -La caída de tensión al se sometida la potencia a una carga -Los transitorios. Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Pro actividad Liderazgo Iniciativa
Temas Saber Saber hacer Ser Generador
fotovoltaico. Describir los conceptos y características de: -Concentración
fotovoltaica -Sistemas de seguimiento solar a) Control del colector fotovoltaico b) Foto sensor de orientación c) Coordenadas calculadas d) Circuito de mando para el seguimiento de máxima potencia. Determinar: - La máxima concentración fotovoltaica - Los parámetros de corriente, voltaje, potencia de los sistemas de control de movimiento. Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Pro actividad Liderazgo Iniciativa
Proceso de evaluación
Resultado de aprendizaje Secuencia de aprendizaje Instrumentos y tipos de reactivos Construirá y demostrará el funcionamiento de un generador fotovoltaico, y lo documentará en un reporte que incluya: - Características principales de las células solares. - Justificación de las células solares seleccionadas en función de su material de construcción.
- Rendimiento de cada tipo de célula.
- Diagrama de flujo del procesado del silicio.
- Cantidad de radiación solar incidente.
-Vvoltaje y la corriente generadas
-La respuesta espectral -La caída de tensión al se sometida la potencia a una carga
-Los transitorios.
1.-Identificar las características, tipos y principios de operación de los componentes de las celdas fotovoltaicas.
2.-Analizar los diferentes tipos de módulos fotovoltaicos, mono cristalinos y poli cristalinos. 3. Calcular los componentes de la caracterización fotovoltaica. 4. Construir un generador fotovoltaico.
Proyecto Lista de cotejo
CELDAS FOTOVOLTAICAS
Proceso enseñanza aprendizaje
Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticos Equipos colaborativos
Solución de problemas
Aprendizaje basado en proyectos
Pizarrón Pintarrón Rota folios Cañón
PC con software relacionado a la asignatura Internet
Instrumentos de medición Equipo de laboratorio Herramientas mecánicas.
Materiales (espejos, fibra de vidrio,
poliuretano, pinturas, lupas, policarbonato).
Espacio Formativo
Aula Laboratorio / Taller Empresa X
UNIDADES TEMÁTICAS
1. Unidad Temática IV. Componentes del sistema 2. Horas Prácticas 15
3. Horas Teóricas 7 4. Horas Totales 22
5. Objetivo El alumno seleccionará los componentes de un sistema fotovoltaico, para su implementación en la industria.
Temas Saber Saber hacer Ser
Inversores y
acumuladores. Identificar los tipos y características de: - Convertidores de corriente CC/CA, filtros de entrada de CC, puente inversor con MOSFET de potencia - Transformadores y rectificadores, Generador triangular-senoidal, Ampliadores de ganancia variable, - Acumuladores de energía: a) Térmica, Mecánica (Volante de inicia), Hidráulica, Aire comprimido, elementos capacitivos, Inductivos, b) Electroquímica: baterías, hidrógeno y en sistemas redox c)Acumulador: Pb-Acido, d) Calculo de los acumuladores a partir de la corriente media diaria Calcular de acumuladores: - Balance anual de energía
-Capacidad límite del acumulador - Autonomía del sistema generación-acumulación - Número de paneles fotovoltaicos
-Evaluación anual del estado de Carga del acumulador Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Pro actividad Liderazgo Iniciativa
Temas Saber Saber hacer Ser Consideraciones
del diseño. Definir los conceptos: - Insolación media - Factor de corrección de insolación en función de la inclinación de la superficie y ubicación (latitud)
- Fiabilidad del sistema - Estudio Técnico-económico - Mantenimiento a sistemas fotovoltaicos. Calcular: - Balance de la insolación -Modelación del dimensionamiento de las instalaciones, - Rentabilidad del sistema fotovoltaico - Mantenimiento y fiabilidad del sistema.
Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Pro actividad Liderazgo Iniciativa
Proceso de evaluación
Resultado de aprendizaje Secuencia de aprendizaje Instrumentos y tipos de reactivos Elaborará, a partir de un
caso práctico una memoria técnica de un proyecto de construcción de un sistema fotovoltáico, que contenga: - memoria de cálculo de los parámetros fotoeléctricos, - Propuesta de componentes del sistema fotovoltaico e integración.
- Programa de mantenimiento.
1. Interpretar los conceptos relacionados con los sistemas fotovoltaicos
2. Comprender los procesos relacionados con la distribución de energía eléctrica
3. Identificar las características de los sistemas fotovoltaicos 4. Interpretar la fiabilidad del sistema
5. Determinar las actividades del mantenimiento.
Estudio de caso Lista de cotejo
CELDAS FOTOVOLTAICAS
Proceso enseñanza aprendizaje
Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticos Equipos colaborativos
Solución de problemas
Aprendizaje basado en proyectos
Pizarrón Pintarrón Rota folios Cañón
PC con software relacionado a la asignatura Internet
Instrumentos de medición Equipo de laboratorio
Espacio Formativo
Aula Laboratorio / Taller Empresa X
CAPACIDADES DERIVADAS DE LAS COMPETENCIAS PROFESIONALES A LAS QUE CONTRIBUYE LA ASIGNATURA
Capacidad Criterios de Desempeño Proponer acciones que conlleven a
eficientar el consumo energético
considerando los estándares de eficiencia, cumpliendo los requerimientos de la organización, de acuerdo a la
normatividad y políticas aplicables, así como los catálogos de fabricantes y especificaciones de tecnologías de celdas fotovoltaicas.
Elabora propuesta que incluya:
- Cuadro comparativo indicando las deficiencias energéticas a corregir
- Especificaciones técnicas del sistema fotovoltaico ,
- Análisis de costos,
- Condiciones de configuración y operación. - Recomendaciones para la eficiencia energética.
Determinar alternativas energéticas renovables con base en el diagnóstico de insumos energéticos, la normatividad oficial mexicana y políticas de la empresa, para realizar propuestas de sistemas fotovoltaicos con enfoque sustentable.
Emite un dictamen técnico de la selección del sistema fotovoltaico a utilizar con base en el análisis de:
* Información Geoestadística
* Resultados del diagnóstico de insumos energéticos
CELDAS FOTOVOLTAICAS
FUENTES BIBLIOGRÁFICAS
Autor Año Documento Título del Ciudad País Editorial Richard J.
Komp, (2002) Practical Photovoltaics: Electricity from Solar Cells.
Michigan USA AALEC
Almanza, R. (2003) Ingeniería de la Energía
Solar II. México México Universidad Nacional Autónoma de México
Miguel Pareja
Aparicio (2010) Energía Solar Fotovoltaica 2a Edición: Calculo de Una
Instalación Aislada.
Bogotá Colombia Marcombo ISBN-13: 978-8426715968 John A. Duffie William A. Beckman (2006) Solar Engineering of
