UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS PETRÓLEOS Y AMBIENTA AMBIENTAL L TERMODINÁMICA Y FÍSICO-QUÍMICA
TEMA: CELDAS FOTOVOLTAICAS PROFESOR: Dr. Bolívar Enríquez SEMESTRE: CUARTO INTEGRANTES: Hartos Cristian an!"eno #er$ania %ila$un&a Fernan'o (uillu)an&ui *os+ Si$,a-a #ra!e FECHA: /012/32/4
INDICE 0.
%RO%5SITO....................................... ........................................................... ........................................ ........................................ .................... 3
. OB*ETIVOS............... OB*ETIVOS........................ .................. .................. .................. .................. ................. ................. ....................................6 ...........................6 .0 #E7ERAL............... #E7ERAL....................... ................. .................. .................. .................. ................. ................. .................. .................. ................6 .......6 . ES%EC8FICO ES%EC8FICO.... ........ ........ ........ ........ ........ ....... ....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ....... ....... ........ .......... ........... ........6 ...6 6. ARCO TE5RICO.............. TE5RICO...................... ................. .................. .................. .................. ................. ................. .................. ...................6 ..........6 4. ATERIALES ATERIALES 9 %ROCEDIIE7TO........... %ROCEDIIE7TO.................... .................. .................. .................. .......................... ....................: ...: ;. DATOS DATOS E<%ERIE7TALES.......... E<%ERIE7TALES.................. ................. .................. .................. .................. ................. ................. .................3 ........3 1. CO7CLUSIO7ES............... CO7CLUSIO7ES........................ ................. ................. .................. .................. ...........................................0/ ..................................0/ :. RECOE7DACIO7ES..... RECOE7DACIO7ES.............. .................. ................. ................. .................. .................. .................. ...........................0/ ..................0/ 3. BIBLIO#RAFIA.............. BIBLIO#RAFIA....................... ................. ................. .................. .................. .................. .......................................0/ ..............................0/
A7E
1. PROPÓSITO
Ela,orar un !ir!uito en )aralelo 'e !el'as =otovoltai!as )ara &enerar ener&ía el+!tri!a 'e ;v )artien'o 'e la ener&ía solar )ara "a!er =un!ionar un 're$el el+!tri!o !on un $otor 'e 6 voltios.
2. OBETIVOS 2.1
GENERAL
Trans=or$ar ener&ía solar a ener&ía el+!tri!a $e'iante !el'as =otovoltai!as )ara que =un!ione un 're$el el+!tri!o.
2.2
ESPECÍFICO
De$ostrar e>)eri$ental$ente !o$o in=lu?e el !ir!uito 'e !el'as =otovoltai!as en la &enera!i@n 'e )oten!ia !orriente el+!tri!a )ara el =un!iona$iento 'el 're$el.
!. MARCO TEÓRICO La Ener&ía solar es la que lle&a a la Tierra en =or$a 'e ra'ia!i@n ele!tro$a&n+ti!a luz !alor ? ra?os ultravioleta )rin!i)al$ente )ro!e'ente 'el Sol 'on'e "a si'o &enera'a )or un )ro!eso 'e =usi@n nu!lear. El a)rove!"a$iento 'e la ener&ía solar se )ue'e realizar 'e 'os =or$as )or !onversi@n t+r$i!a 'e alta te$)eratura siste$a =oto t+r$i!o ? )or !onversi@n =otovoltai!a siste$a =otovoltai!o.
C"#$%&'()# T*&+( La !onversi@n t+r$i!a 'e alta te$)eratura !onsiste en trans=or$ar la ener&ía solar en ener&ía t+r$i!a al$a!ena'a en un =lui'o. %ara !alentar el líqui'o se e$)lean unos 'is)ositivos lla$a'os !ole!tores.
C"#$%&'()# F""$"/(
La !onversi@n =otovoltai!a !onsiste en la trans=or$a!i@n 'ire!ta 'e la ener&ía lu$inosa en ener&ía el+!tri!a. Se utilizan )ara ello unas )la!as solares =or$a'as )or !+lulas =otovoltai!as 'e sili!io o 'e &er$anio. Los )aneles solares o ta$,i+n lla$a'os )la!as solares tienen la =un!i@n 'e !onvertir la ener&ía que nos )ro)or!iona el Sol en ele!tri!i'a'. Una !el'a solar o !+lula solar es una )eque-a )la!a que suele estar "e!"a 'e sili!io !ristalino que )or su !o$)osi!i@n !onvierte la luz 'el Sol en ele!tri!i'a'. Esta ener&ía &enera'a )or los )aneles solares es la que se !ono!e !o$o Ener&ía Solar Fotovoltai!a. Fotovoltai!o equivale a 'e!ir luz2ele!tri!i'a'.
C%/0' ""$"/(' Una !el'a =otovoltai!a es el !o$)onente que !a)ta la ener&ía !onteni'a en la ra'ia!i@n solar ? la trans=or$a en una !orriente el+!tri!a ,asa'o en el e=e!to =otovoltai!o que )ro'u!e una !orriente el+!tri!a !uan'o la luz in!i'e so,re al&unos $ateriales. Las !el'as =otovoltai!as son "e!"as )rin!i)al$ente 'e un &ru)o 'e $inerales se$i!on'u!tores 'elos !uales el sili!io es el $Gs usa'o. El sili!io se en!uentra a,un'ante$ente en to'o el $un'o )orque es un !o$)onente $ineral 'e la arena. Sin e$,ar&o tiene que ser 'e alta )ureza )ara lo&rar el e=e!to =otovoltai!o lo !ual en!are!e el )ro!eso 'e la )ro'u!!i@n 'e las !el'as =otovoltai!as. Una !el'a =otovoltai!a tiene un ta$a-o 'e 0/ )or 0/ !entí$etros ? )ro'u!e alre'e'or 'e un vatio a )lena luz 'el 'ía. 7or$al$ente las !el'as =otovoltai!as son !olor azul os!uro. La $a?oría 'e los )aneles =otovoltai!os !onsta 'e 61 !el'as =otovoltai!as.
M&" 0% $(0&(" /3+(#("
Este tiene la =un!i@n )rin!i)al 'e so)ortar $e!Gni!a$ente a las !el'as =otovoltai!as ? 'e )rote&erlas 'e los e=e!tos 'e&ra'antes 'e la inte$)erie )or ee$)lo "u$e'a' ? )olvo. To'o el !onunto 'e !el'as =otovoltai!as ? sus !one>iones internas se en!uentra !o$)leta$ente aisla'o 'el e>terior )or $e'io 'e 'os !u,iertas una =rontal 'e vi'rio 'e alta resisten!ia a los i$)a!tos ? una )osterior 'e )lGsti!o EVA a!etato 'e vinil etileno. El vi'rio =rontal es antire=leante )ara o)ti$izar la !a)ta!i@n 'e los ra?os solares. El $ar!o 'e alu$inio ta$,i+n tiene la =un!i@n 'e =a!ilitar la =ia!i@n a'e!ua'a 'e to'o el !onunto a una estru!tura 'e so)orte a trav+s 'e ori=i!ios !onveniente$ente u,i!a'os.
T(4"' 0% +)03/"' ""$"/("' E>iste en el $er!a'o =otovoltai!o una &ran varie'a' 'e =a,ri!antes ? $o'elos 'e $@'ulos solares. Se&n el ti)o 'e $aterial e$)lea'o )ara su =a,ri!a!i@n se !lasi=i!an en
@'ulos 'e sili!io $ono!ristalino son los $Gs utiliza'os 'e,i'o a su &ran !on=ia,ili'a' ? 'ura!i@n aunque su )re!io es li&era$ente $a?or que los otros ti)os.
@'ulos 'e sili!io )oli!ristalino son li&era$ente $Gs ,aratos que los $@'ulos 'e sili!io $ono!ristalino aunque su e=i!ien!ia es $enor.
@'ulos 'e sili!io a$or=o tienen $enor e=i!ien!ia que los anteriores )ero un )re!io $u!"o $enor. A'e$Gs son 'el&a'os ? li&eros "e!"os en =or$a =le>i,le )or lo que se )ue'en instalar !o$o )arte inte&ral 'e un te!"o o )are'.
P"%#( La !a)a!i'a' ener&+ti!a no$inal 'e los $@'ulos =otovoltai!os se in'i!a en vatios2 )i!o J) lo !ual in'i!a la !a)a!i'a' 'e &enerar ele!tri!i'a' en !on'i!iones @)ti$as 'e o)era!i@n. La !a)a!i'a' real 'e un $@'ulo =otovoltai!o 'i=iere !onsi'era,le$ente 'e su !a)a!i'a' no$inal 'e,i'o a que ,ao !on'i!iones reales 'e o)era!i@n la !anti'a' 'e ra'ia!i@n que in!i'e so,re las !el'as es $enor que ,ao !on'i!iones @)ti$as. %or ee$)lo un $@'ulo 'e ;; J) es !a)az 'e )ro'u!ir ;; J $Gs o $enos un0/ K 'e toleran!ia !uan'o re!i,e una ra'ia!i@n solar 'e 0./// vatios )or $etro !ua'ra'o J$ ? sus !el'as )oseen una te$)eratura 'e ; MC. En !on'i!iones reales este $is$o $@'ulo )ro'u!iría una )oten!ia $u!"o $enor que ;; J. En el $er!a'o se )ue'en en!ontrar $@'ulos =otovoltai!os 'e ,aa )oten!ia 'es'e ; J)N 'e )oten!ia $e'ia )or ee$)lo ;; J)N ? 'e alta )oten!ia "asta 01/ J). En a)li!a!iones 'e ele!tri=i!a!i@n rural suelen utilizarse )aneles =otovoltai!os !on !a)a!i'a'es !o$)ren'i'as entre los ;/ ? 0// J). La vi'a til 'e un )anel =otovoltai!o )ue'e lle&ar "asta 6/ a-os ? los =a,ri!antes &eneral$ente otor&an &arantías 'e / o $Gs a-os. El $anteni$iento 'el )anel sola$ente !onsiste 'e una li$)ieza 'el vi'rio )ara )revenir que las !el'as =otovoltai!as no )ue'an !a)turar la ra'ia!i@n solar. La ele!!i@n a)ro)ia'a 'el ti)o ? !a)a!i'a' 'el $@'ulo =otovoltai!o 'e)en'e 'e las !ara!terísti!as )ro)ias 'e la instala!i@n =otovoltai!a tales !o$o ra'ia!i@n solar e>istente ? !onsu$o 4. ATERIALES 9 %ROCEDIIE7TO %ara la ela,ora!i@n 'el !ir!uito )aralelo 'e !el'as =otovoltai!as se utiliz@ los si&uientes $ateriales
6 Cel'as solares 'e ; voltios !a'a una. LG$ina 'e !art@n )rensa'o
Suel'a 'e esta-o %a)el alu$inio $ 'e ala$,re 'e ti$,re Cinta aislante Cautín ultí$etro Baterías re!ar&a,les otor 620; V Cilin'ro 'e )lGsti!o Tieras Interru)tor
%ROCEDIIE7TO 0. Ela,orar !aas 'e =or$a re!tan&ular 'e 06 0; !$ que sirve 'e so)orte )ara las !el'as solares. . Forrar !on )a)el alu$inio las !aas re!tan&ulares. 6. Ela,orar el !ir!uito en )aralelo !on las 6 !el'as solares e$)lean'o el !autín )ara =iar los ala$,res en los ele!tro'os !on la suel'a 'e esta-o. 4. %oner !inta aislante a las !one>iones 'e los ala$,re )ara que no inter=iere el alu$inio en la &enera!i@n 'e ele!tri!i'a'. ;. A!o)lar el !ir!uito en la !aa re!tan&ular ela,ora'a. 1. Realizar )er=ora!iones !on el tala'ro en la )arte su)erior in=erior ? en la )arte lateral 'el !ilin'ro 'e )lGsti!o )ara )asar los ala$,res. :. Forrar el !ilin'ro 'e )lGsti!o !on !inta aislante 'e !olor roo. 3. A!o)lar el interru)tor en la )arte lateral 'el !ilin'ro 'e )lGsti!o. P. Realizar las !one>iones 'e los ala$,res al $otor. 0/.A!o)lar la "+li!e en el $otor. 00. Unir el $otor 're$el !on el !ir!uito realiza'o. 0.Trasla'ar la $aqueta a un sitio 'on'e e>ista ra'ia!i@n solar )ara visualizar !o$o el !ir!uito !a)ta la ener&ía ? )rovo!a el $ovi$iento 'e la "+li!e.
;. DATOS E<%ERIE7TALES
Voltae V
;.64
;.4/
;.6P
;.6P
;.63
;.6:
A$)erae A
03:.3
03;.0
034.:
03;./
03;.
034.P
Amperaje vs Voltaje
CQLCULOS %ROEDIO VOLTA*E
∑ V = 5.34 + 5.40 +5.39 +5.39 +5.38 + 5.37 =5.38 n
6
%ROEDIO A%ERA*E
∑ V = 187.8 + 185.1 + 184.7 + 185.0 + 185.2 + 184.9 = n
P=V × I
P= 5.38 V ×185.45 A
6
185.45
P= 997.721 VA
EFICIENCIA =
EFICIENCIA =
VOLTAJE TEORICO−VOLTAJE EXPERIMENTAL VOLTAJE TEORICO
5.38 −3 5.38
× 100= 44.2
1. CO7CLUSIO7ES
El voltae )ro$e'io o,teni'o 'el !ir!uito 'e !el'as en )aralelo =ue 'e ;.63 V. El a$)erae )ro$e'io o,teni'o 'el !ir!uito 'e !el'as en )aralelo =ue 'e 03;.4; A. La )oten!ia &enera'a )or el !ir!uito 'e !el'as en )aralelo =ue 'e PP:.:0 VA volta$)erios. La e=i!ien!ia o,teni'a =ue 'el 44.K lo que in'i!a que el =un!iona$iento 'el $otor es a'e!ua'o. De,i'o a la =uerte ra'ia!i@n solar o,teni'a )ara la realiza!i@n 'e las )rue,as se &ener@ la )oten!ia ne!esaria )ara a!!ionar el $otor ? )er$itir el $ovi$iento 'e la "+li!e. Un $otor ne!esita 6 ve!es su intensi'a' 'e !orriente )ara arran!ar. Los )aneles solares no &eneran un $a?or voltae !o$o lo "a!en las ,aterías )or lo !ual es ne!esario tener varias !el'as =otovoltai!as )ara )ro'u!ir una $a?or e=i!ien!ia Los )aneles solares =otovoltai!os 'e)en'en 'el !li$a. Si vivi$os en un !li$a es!aso 'e Sol los )aneles solares =otovoltai!os no serían $u? tiles. %or eso es $Gs "a,itual ver )aneles solares en zonas 'e !li$as se!os ? !Gli'os que =ríos ? "$e'os.
:. RECOE7DACIO7ES
Realizar el !ir!uito !orre!ta$ente !on el =in 'e que la !orriente el+!tri!a se trans$ita 'e una $anera a'e!ua'a ? )er$ita el $ovi$iento 'el $otor. E$)lear $a?or n$ero 'e !el'as solares )ara &enerar una $a?or )oten!ia ? )o'er a!!ionar otros ti)os 'e ele$entos al 're$el.
Utilizar una =uente 'e ener&ía que sirva )ara al$a!enar la ener&ía solar !a)ta'a )or las !el'as =otovoltai!as )ara que en el !aso 'e que 'is$inu?a la ra'ia!i@n solar el 're$el si&a en =un!iona$iento.
3. BIBLIO#RAFIA
neton.!ni!e.$e!.es$ateriales'i'a!ti!osener&iasolar."t$ "tt).renova2 ener&ia.!o$ener&iarenova,leener&iasolar=otovoltai!a."t$l "tt).!o'eso.!o$Ener&iaSolar0."t$l "tt).el!o$er!io.!o$.e!ten'en!iaste!nolo&ia)i$a$)iro2se2 trans=or$a2ener&ia2solar."t$l "tt).e'u!ar!"ile.!le!")roa))'etalleID0P163P "tt).solartroni!.!o$'onloa'ra'ia!ion.)'=
ANE5OS
