Paneles Fot Fotov ovoltaicos: oltaicos: Su uso us o en casa habitación Merino García Román Gabriel Ing. Briceño Chan Didier Eduardo Instituto Tecnológico de Cancún
10 / 06 / 2012
INDICE Resumen Introducción Obj. Gral. Antecedentes Antec edentes Marco jurídico y legal Justificación Análisis de la situación Desarrollo Conclusiones Bibliografía Anexos
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RESUMEN Analizar y dar a cono conocer cer el funcionamiento funcionamiento de un panel panel FV asi como también generar una idea de la importancia de la posición geográfica del lugar, conocer como se crea esta energía solar, al igual que la importancia de la inclinación y posición del panel FV con respect respecto o a la horizon horizontal tal así como un breve estudio de la radiacion solar en México.
INTRODUCCION Se brindara una idea de cuanto costaría un sistema de paneles solares en la cuidad de Playa del Carmen, Q. roo con una capacidad de 3 días de autonomía para una casa habitación, así como también se dará una pequeña explicación en términos de costo y como es que a lo largo del tiempo este costo ira ira incrementándose in crementándose cada vez mas
OBJETIVO GENERAL
Realizar una exposición donde se de a conocer la fuente de la energía de los paneles fotovoltaicos de manera muy general, así como describir el principio de funcionamiento de una cela solar y comprender comprender su aplicación. apl icación.
El sol es una estrella que tiene un radio de unos 700,000 Km de diámetro, con una temperatura de 6,000°C y 4,000°C en las manchas, en su centro es de 15,000,000°C
La fuente de toda la energía del Sol se encuentra en el núcleo de este, aquí se dan reacciones nucleares de fusión: 4 átomos de hidrogeno 1 átomo de helio La masa del átomo de He es 7% menor que la masa de los 4 átomos de H.
Se llama constante solar a la radiación solar recogida fuera de la atmosfera sobre una superficie perpendicular a los rayos solares. Alemania 1353W/m2 + 3%
En México la radiación solar promedio es de de: 5000W/m2 al día, haciendo al país uno de los 5 primeros países con mayor potencia para la explotación solar. (ANES) China Singapur México Australia India
México tiene una gran oportunidad de explotación solar, los techos de las viviendas en reciben tal cantidad de energía solar como para producir hasta 200 veces la cantidad que consumen
Conductor en estos materiales los electrones de los átomos tienen mucha movilidad Aislantes Caso contrario al conductor
Semiconductor El silicio en estado puro no es conductor, si se logra incorporar átomos de otras sustancias (impurezas) la conductividad de este elemento cambiara drásticamente.
Si al silicio se le agregan impurezas que en su Capa de valencia tengan 5 electrones se les denomina semiconductor tipo n por tener en su mayoría electrones libres
Si al silicio se le agregan impurezas que en su Capa de valencia tengan 3 electrones se les denomina semiconductor tipo p por tener en su mayoría huecos libres (se dice que los huecos tienen carga +)
PRINCIPIO FOTOVOLTAICO Los semiconductores se usan para la construcción de celdas solares Cuando la radiación luminosa en forma de fotones es absorbida, se generan pares de portadores de carga eléctrica (electrones y huecos)
Estos deben ser separados para podes usar la energía que cada uno representa Viajan bajo un gradiente de concentración hacia la unión donde son separados por efecto del campo eléctrico
Esta separación envía electrones foto generados a la capa n y huecos foto generados a la capa p, creándose una diferencia de potencial entre la superficie superior e inferior de las capas
La acumulación de capas en la superficie del dispositivo da como resultado un voltaje eléctrico que se puede medir externamente; este voltaje generado se conoce como efecto fotovoltaico.
Para aprovechar la radiación solar en forma de energía eléctrica, se emplean unos dispositivos llamados paneles solares
Una célula solar es un diodo con una superficie muy amplia siendo del silicio el material con el que se comercializa. Una célula fotovoltaica tiene un grosor entre los 25 a los 35mm con una forma usualmente cuadrada con una superficie de 100cm2.
El voltaje depende del arreglo y el tipo de paneles a utilizar La vida útil es de 25-30 años
Las celdas solares de silicio pueden constituirse de cristales mono cristalinos, poli cristalinos y amorfos.
Cristales mono cristalinos Se componen de secciones de un único cristal de silicio Estructura atómica muy ordenada Difícil construcción, alto precio Rendimiento entre el 15% y 18%
Cristales poli cristalinas: Cuando están formadas por pequeñas partículas cristalizadas Estructura no tan ordenada como el anterior Rendimiento entre el 12% y 15%
Cristales amorfos: Estructura atómica bastante desordenada Rendimiento menor al 10% Fabricación sencilla, mas barato
Eficiencia y costo de paneles solares
ipo de pane onocristalin policristalino amorfo
eficiencia % maxima comercial
costo $/W
25
16
135
20
14
118.13
13
8
101.25
Eficiencia de la celda solar Se define con la siguiente relación:
MARCO LEGAL Y JURIDICO NOM-001 SEDE-2005,
articulo 690.- Sistemas Solares
Fotovoltaicos: A. Disposiciones generales. B. Requisitos para los circuitos. C. Medios de desconexión. D. Métodos de alambrado. E. Puesta a tierra. F. Marcado. G. Interconexión a otras fuentes de energía. H. Baterías de acumuladores.
MARCO LEGAL Y JURIDICO LEY PARA EL APROVECHAMIENTO DE ENERGIAS RENOVABLES Y EL FINANCIAMIENTO DE LA TRANSICION ELECTRICA (LAERFTE) Y SU REGLAMENTO (RLAERFTE)
JUSTIFICACION En la actualidad los gobiernos desarrollados se encuentran con la preocupación de desarrollar sistemas que generen corriente eléctrica de una manera que contaminen menos o que no emitan ningún tipo de contaminación entre estos sistemas se encuentran los paneles fotovoltaicos. Nuestro país no es de primer mundo pero cuenta con una capacidad increíble de poder explotar este tipo de sistema ya que es el tercer país mejor ubicado en términos de radiación solar quedando únicamente por debajo de China y Singapur.
ANALISIS DE LA SITUACION La cuidad de Playa del Carmen existen casas que gastan mucho dinero al momento de pagar su recibo de CFE . Al momento de tomar la decisión de optar por un sistema “alternativo” tendremos que tener en cuenta que sistemas como este, es relativamente novedoso y que además tiene un costo muy elevado en comparación con la energía de origen fósil. En comparación a la energía proveniente de combustibles fósiles, a este si se le puede llamar energía limpia
DESARROLLO
DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA FV Se requieren de algunos pasos para calcular las dimensiones del equipo a utilizar 1 identificación del consumo energético real 2 localización de la radiación solar de la región 3 dimensionamiento del numero de paneles solares
4 sistema de almacenamiento 5 dimensionamiento del regulador 6 dimensionamiento del inversor
Para el siguiente calculo se entenderá que: E = consumo energético real (wh/d) Kwh/m2/d = horas de radiación solar al día HPS = horas de pico solar Rb = radiación solar corregida respecto al ángulo b Np = numero de paneles Wp = potencia del panel Fotovoltaico (w) C = capacidad necesaria (Ah) N = días de autonomía V = tensión de operación del sistema Pd = profundidad de descarga
Para el siguiente calculo se entenderá que: Nb = numero de baterías Qbat = capacidad de la batería (Ah)
INDENTIFICACION DEL CONSUMO ENERGETICO REAL TENEMOS QUE: E = 20,207.13 W/d
LOCALIZACION DE LA RADIACION SOLAR EN PLAYA DEL CARMEN
DIMENSIONAMIENTO DE PANELES SOLARES Numero de paneles necesarios para satisfacer la demanda E Np = E /(0.9)(Wp)(HPS) Np= 20207.13W/d/(0.9)(.230)(4490Wh/m2/d) Np = 22 paneles
REGULADORES DE CARGA Como se tiene un sistema de 48 V se tiene un arreglo de 4 grupos de 6 paneles conectados en serie Se escogen 4 reguladores de 55/46 A a 48V
SISTEMA DE ALMACENAMIENTO C = EN/VPd C = (20207.13)(3)/(48)(60) C = 21.04 KAh Nb = c / Qbat = 21.04/.250= 84 baterias
INVERSOR Las principales características que deben considerarse para el dimensionamiento del inversor son: · La tensión de entrada. · Máxima potencia que puede manejar. · Margen de sobrecarga permisible. · Frecuencia de trabajo y máximo error de frecuencia. · Eficiencia de transformación (generalmente cercana al 85%)
COSTOS
costo de la energia 2012 4.8
4.7
4.6
4.5
4.4 o i c e r p
fuera verano 4.3
verano
4.2
4.1
4
3.9 Dec-11
Jan-12
Feb-12
Mar-12
Apr-12
May-12
Jun-12
Jul-12
Aug-12
Sep-12
Oct-12
Nov-12
Dec-12
CONCLUSIONES Este tipo de sistema es my recomendado para lugares rurales donde difícilmente CFE pueda tener acceso Debido a su alto costo inicial de inversión es poco recomendable para casas habitación tengan una demanda mínima, pues el costo es muy elevado
CONCLUSIONES Si bien el sistema FV es caro, la idea es dejar de consumir fuentes de energía fósiles, pues como todos sabemos se esta agotando y contamina el ambiente Otra opción es optar por sistemas híbridos que al momento de la ausencia de un sistema entre otro en funcionamiento para suplir este
BIBLIOGRAFIA www.google.com Obtenido en: http://www.cleanergysolar.com/2011/09/15/tutorial-tablas-factor-decorreccion-de-k/ www.google.com Obtenido en: http://www.earthtools.org/ www.google.com Obtenido en: http://www.ecotec2000.de/espanol/sun7.htm www.google.com Obtenido en: http://eosweb.larc.nasa.gov/cgibin/sse/retscreen.cgi?email=rets%40nrcan.gc.ca&step=1&lat=20.64& lon=-87.07&submit=Submit www.google.com Obtenido en: http://www.geckologicmex.com/productos/
