Energía Solar Fotovoltaica

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Energía Solar Fotovoltaica

Física 3

Año 2018 PROFESORES RICARDO KORPYS ALDO BENITEZ ROBERTO CARBALLO ADSCRIPTOS LUDMILA SIRUK

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1. Introducción

2. Recurso solar

3. Tecnología fotovoltaica

4. LEY 27.424 - Alguno Precios

Índice

Energía Solar Fotovoltaica

benitezaldojavier@gmail.com Asignatura Física 3, año 2018

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Introducción

Historia

James Clerk Maxwell (1831-1879), físico Escocés, explicaba que el

comportamiento y la naturaleza de la luz era la de una onda electromagnética

1873 "...por lo que tenemos poderosas razones para

asegurar que la luz es una perturbación

electromagnética"

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Introducción

Historia

Heinrich Hertz (1857-1894), físico Alemán, había descubierto el efecto

fotoeléctrico. En 1887, al observar que el arco que salta entre dos electrodos

conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad.

si hago incidir una onda electromagnética (luz La luz

de una energía y frecuencia determinada) sobre un

metal, este desprende electrones.

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Introducción

Historia

Alexandre Edmond Bequerel (1820 – 1891), físico francés , descubre el

efecto fotovoltaico al experimentar con una pila electrolítica con electrodos de platino, en la que observó el incremento de corriente que causaba la exposición a la luz de uno de los electrodos.

La energía solar fotovoltaica consiste en aprovechar

la radiación solar transformándola directamente en energía eléctrica mediante el efecto fotoeléctrico.

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Introducción

Historia

Albert Einstein ( 1879-1955), físico Alemán, la luz tiene naturaleza dual. Se propaga como una onda pero a veces se comporta como un partícula, es las dos cosas.

El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material cuando se le ilumina con radiación electromagnética. La obtención de energía eléctrica se realiza a través de células

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Historia – Explicación teórica y 1ª célula moderna

En 1920 Albert Einstein explica el efecto fotoeléctrico, hablando de electrones que absorben cuantos de energía de la luz (fotones) de forma linealmente proporcional a la frecuencia de la fuente lumínica. Por esta explicación del efecto fotoelectrico recibiría el Premio Nobel de Física en 1921.

Los Laboratorios Bell producen la primera célula de silicio con un 6% de rendimiento en 1954. El costo estimado era de 3.000 $/W

benitezaldojavier@gmail.com

Introducción

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Introducción

_{Energía Solar Fotovoltaica}

Historia – Primeras producciones industriales

En 1955 la administración norteamericana solicita a su industria la producción de elementos solares fotovoltaicos para aplicaciones espaciales.

Se lanza, en 1962, el primer satélite comercial de telecomunicaciones, el Telstar, con una potencia fotovoltaica de 14 W.

La producción mundial de células es de 100 kW en 1973, el satélite Skylab lleva 20 kW de paneles.

 En 1975 las aplicaciones terrestres

superan las aplicaciones fotovoltaicas.

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Introducción

Historia – Desarrollo acelerado en los últimos años

 En 1985 la Universidad de New South Wales crea células con el 20% de rendimiento.

 Se alcanza en 1998 un total de 1.000 MWp de sistemas fotovoltaicos

instalados.

En el año 2002 se producen más de 500 MW

de módulos fotovoltaicos en ese año, 1.000 MW

en el año 2004 y 2.000 MW en el año 2007.

En el año 2010, la potencia mundial

instalada fue de 40.000 MW y la producción

de células fotovoltaicas en ese año fue de

27.200 MW.

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Recurso solar

Generación neta de energía solar mundial mundial

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Master profesional en Ingeniería y Gestión Medioambiental 2011

Carlos Montoya Rasero www.eoi.es

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Recurso solar

El Sol

 Radio = 696.000 km (=109 radios terrestres)  Distancia media Tierra-Sol: 149.500.000 km  Masa = 1,99x1030 _{kg (=333.000 la de la tierra)}

 Densidad media: 1,41 g/cm3 (=0,26 la de la tierra)  Temperatura superficie: 6.000 K

 Irradiancia desde la superficie del sol 63.500 kW/m²  Irradiancia que alcanza la Tierra: 1,37 kW/m²

El sol produce energía en forma de radiación electromagnética, comportándose como un reactor nuclear, debido a las reacciones de fusión de átomos de su interior.

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Recurso solar

Unidades de radiación solar

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Recurso solar

La radiación solar a su llegada a la Tierra – Pérdidas

La atmósfera terrestre atenúa la radiación solar debido a:  Reflexión.

 Absorción  Difusión

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Recurso solar

Potencial físico de las EE.RR. en el mundo

ILIMITADO

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Recurso solar

Potencial de Energía solar en Misiones, Cinturón

solar ± 40° Latitud.

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Recurso solar

Irradiación directa normal mundial

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Recurso solar

La energía solar, nuestra energía

La energía solar es fiable, inagotable, limpia, segura y casi no genera residuos.

El campo de actuación de la energía solar, es muy amplio y presenta una gran versatilidad en múltiples aplicaciones:

• Generación de energía eléctrica. • Desalinización.

• Producción de calor o frío.

En el mundo existen unas enormes posibilidades de crecimiento del mercado solar. Las nuevas tecnologías solares están mejorando considerablemente la relación entre costos y eficiencia, y pueden permitir en breve alcanzar economías de escala que mejoren su competitividad.

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Master profesional en Ingeniería y Gestión Medioambiental 2011

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3 Tecnología

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Tecnología fotovoltaica – Principio de Funcionamiento

Un fotón de energía arranca un electrón, creando a la vez un «hueco» en el átomo excitado. Normalmente, el electrón encuentra

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Tecnología fotovoltaica – Principio de Funcionamiento

Una célula fotovoltaica es el equivalente de un generador de energía a la que se ha añadido un diodo

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Tecnología fotovoltaica

Tecnologías de energía solar fotovoltaica

 Tecnología de vanguardia, sustentada en una industria puntera.  Instalaciones con periodo de vida útil entre 20 y 30 años.

 Paneles fotovoltaicos: • Silicio

- Tecnología cristalina: Monocristalino: Policristalino:

- Capa delgada de silicio. aSi, μSi:

16%-20% de eficiencia. 12%-14% de eficiencia. 8%-12% de eficiencia. • Capas delgadas de nuevos materiales

- Teluro de Cadmio (CdTe).

- Diseleniuro de indio-cobre (CIS). Eficiencias elevadas (~18%). • Otros: Células Multiunión (Arseniuros de Indio-Galio) y Orgánicas.

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Tecnología fotovoltaica

Energía Solar Fotovoltaica _{Energía Solar Fotovoltaica}

De National Renewable Energy Laboratory (NREL) - National Renewable Energy Laboratory (NREL), Golden, CO − United States Department of Energywebsiteimageexplanatory notes, Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20498904

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Tecnología fotovoltaica

Tecnologías fotovoltaicas – Dopados

Para que el silicio funcione como productor de energía, se introducen “impurezas” (átomos) en el silicio. Se denomina proceso de dopado.

Estos átomos son de dos tipos:

-Los que tienen un electrón más que el silicio en su capa de valencia externa (fósforo), forman la zona tipo n.

-Los que tienen un electrón menos que el silicio en su capa de valencia externa (boro), forman la zona tipo p.

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Tecnología fotovoltaica

Silicio monocristalino

Se obtiene por proceso Czochralski.

Se toma una semilla de silicio monocristalino con una determinada orientación y se introduce en el crisol.

Cuando toca la superficie de la masa fundida de silicio que se encuentra en el crisol (punto de fusión 1.420 ºC) se extrae hacia arriba girando muy lentamente sobre el eje de la varilla.

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Tecnología fotovoltaica

Silicio policristalino

Silicio policristalino se elabora por procedimiento de fusión en bloques.

Se toma sílice al vacío y se calienta 1.500 ºC. Por el procedimiento

de fusión en bloques se forman cristales con diferentes orientaciones.

Los bloques de silicio que se cortan con una sierra en lingotes primero y posteriormente en obleas.

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Industria metalúrgica Industria electrónica Industria mecánica

Silicio Lingotes/Obleas Células Módulos

>

> >

>

Industria química

>

Tecnología fotovoltaica

Cadena de valor del silicio

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Tecnología fotovoltaica

Estructuras de seguimiento

 Estructuras Fijas

• Sobre el techo o terreno (poste, mesa inclinada). • Bajo costo, alta fiabilidad.

 Estructuras con Seguimiento

• Mayor producción.

• Mayor coste de inversión y mantenimiento.

Aumento de la producción

Seguimiento E-O, eje horizontal N-S ... + 15 %

Seguimiento acimutal ...+ 30 %

Seguimiento solar tipo polar ...+ 35 %

Seguimiento en dos ejes ...+ 40 %

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TOPOLOGÍAS

 Conectadas a la red (ON GRID) de distribución de energía eléctrica.  Aisladas de red (OFF GRID) (con y sin acumulación).

La radiación solar llega a los

módulos, que producen energía eléctrica por el efecto fotovoltaico

en forma de corriente continua.

Esta corriente continua se puede

almacenar o inyectar en la red eléctrica, directamente para aprovecharse como _CC _{o bien} transformarse en CA.

Tecnología fotovoltaica

Aplicaciones de la energía solar FV

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Tecnología fotovoltaica

_{Energía Solar Fotovoltaica} Señalización, comunicación, bombeos Electrificación doméstica y servicios

Aplicaciones de la energía solar FV

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA Aplicaciones CONECTADAS a red Aplicaciones AISLADAS de red Instalaciones en EDIFICIOS Instalaciones en SUELO

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Tecnología fotovoltaica

Instalación aislada de red - Bombeo

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Instalación conectada a red - Vivienda

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Instalación conectada a red - Suelo

Tecnología fotovoltaica

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Instalación conectada a red – Baja concentración

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Instalación conectada a red – Alta concentración

Tecnología fotovoltaica

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Integración arquitectónica

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Tecnología fotovoltaica

Integración arquitectónica

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Ley de generación distribuida

con energías renovables

http://www.energiaestrategica.com/se-publico-la-reglamentacion-de-la-ley-de-generacion-distribuida-con-energias-renovables-el-oficialismo-apura-adhesion-formal-de-las-provincias/

Ley 27.424

27/12/2017

Reglamentación

2/11/2018

El Capítulo I de la Ley N° 27.424 establece las disposiciones generales, a saber: su objeto, el cual es fijar las políticas y condiciones jurídicas y contractuales para la generación de

energía eléctrica de origen renovable por parte de los usuarios de la red de distribución, para su autoconsumo con eventual inyección de excedentes a la red.

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Kit solar para vivienda - precio

• 4 Paneles de 270W QCELLS policristalinos (Vida útil de 25 a 30 años) Tecnologia

Alemana.

Medidas en milímetros (1640 x 992).

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• 1 Inversor / Cargador 24V a 220V - 3 KW / 50A PWM Inteligente.

-Todos los cables y bornes para su conexión. -Soporte para los paneles para colocar sobre losa o techo de chapa (Podes elegir el que más te conviene)

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Características

Marca Kit Solar Modelo3S

Potencia máxima1080 W Ancho99.2 cm

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Kit solar para vivienda – precio – on grid

Características Marca ADNSolar Modelo KEI-2240-11K Ancho99 cm Largo164 cm

Tipo de panel solar Policristalino

CONTENIDO DEL KIT:

8 x Paneles Solares Policristalinos de 280w 1 x Inversor Solar On Grid SolarRiver TL 2300W 550V WIFI

1 x Par de conectores Mc4 macho y hembra 1 × Cable Fotovoltaico 6.0mm2 x 10m Par Rojo/Negro

1 × Interruptor Térmico DC 2P 16A 440V 1 × Protector Contra Descargas Atmosfericas SPD DC 2P 20/40KA 600V

1 × Protector Contra Descargas Atmosfericas SPD AC 275V 2P 30/60KA

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