Desarrollo de sistemas de energia solar

Nodos de los diagramas

• Desarrollo de sistemas de energia solar

• Componentes del Sistema Fotovoltaico

• Unidad I

• Unidad II

• Unidad III

• Unidad IV

• Unidad V

• Unidad VI

• Sistemas Fotovoltaicos Autónomas

• Sistemas Fotovoltaicos Interconectados a la Red

• Centrales solares Térmicas mediana temperatura

• Centrales solares térmicas de alta temperatura

• Aplicaciones de la energía solar

• Sistemas de Captación

• La transformación directa de la energía solar en energía eléctrica se realiza en un equipo llamado módulo o panel fotovoltaico

• Celdas fotovoltaicas

• El panel solar

• Modulo Solar

• Sistema de Almacenamiento

• Baterías fotovoltaicas

• Son un componente muy importante de todo el sistema pues realizan tres funciones esenciales

• Almacenan energía eléctrica

• Proveen la energía

• Se dimesionan con base a los Amper-Hora Ah

• Sistema de Regulación

• El control del proceso de carga y descarga lo realiza un dispositivo denominado regulador de carga 

• Protege contra sobrecarga o descraga profunda 

• Desconecta el circuito de utilización

• Fases en la carga de una batería.

• - Carga Profunda - Igualación o ecualización - Flotación alta - Flotación baja - Modo noche.

• Sistema de Conversión

• El inversor Convierte la energía en DC a CA

• Los módulos fotovoltaicos proveen corriente directa a 12 ó 24 Voltios

• Existe una amplia variedad de inversores para aplicaciones domésticas y usos productivos en sitios aislados, tanto en calidad como en capacidad

• Dimensionamiento de un Sistema Fotovoltaico Autónomo

• El propósito del dimensionado del sistema FV es el cálculo de los elementos del sistema (básicamente potencia del generador FV, capacidad de la batería y cableado) para suministrar de modo fiable un determinado consumo eléctrico.

• El correcto dimensionado de un sistema FV autónomo implica una armonía entre los tamaños del generador FV y batería de acumulación

• Los pasos fundamentales en el proceso de dimensionado son

• • Determinación de los consumos. • Cálculo de la radiación solar disponible sobre superficies en diferentes orientaciones (acimut, α, o ángulo que mide la desviación respecto del sur, y la inclinación, β, o ángulo formado por la superficie de los módulos y el plano horizontal). • Cálculo de la capacidad de batería. • Cálculo de la potencia necesaria del generador FV. • Selección del regulador de carga • Selección del inversor, si se utiliza. • Dimensionado del cableado

• Aplicaciones

• Los sistemas aislados cobran especial importancia en aquellos países en los que la red eléctrica no está muy extendida, convirtiéndose, para muchos, en la única posibilidad de acceder a la electricidad.

• Comunicaciones

• Iluminación:

• Electricidad para zonas remotas:

• Relevación de desastre:

• Experimentos científicos

• Sistemas de alarma:

• Dimensionamiento

• Un Sistema FotoVoltaico Interconectado a la red (SFVI) es un equipo que aprovecha la radiación solar, la convierte en electricidad y continua interactuando con la red eléctrica de la CFE

• Paso1. Analizar las cargas eléctricas que se desean abastecer mediante el sistema fotovoltaico.

• Paso 2 Determinar la energía consumida diariamente

• Paso 3. Analizar la ubicación geográfica del lugar(Recursos Solares)

• Paso 4. Realizar un estudio sobre la insolación presente

• Paso5. Realización del cálculo de paneles necesarios para el abastecimiento, considerando los datos anteriores

• Aplicaciones

• Los sistemas fotovoltaicos interconectados a la red (SFVI) tienen un sinfín de aplicaciones, como viviendas, inmuebles comerciales, escuelas, edificios públicos, etc

• Los sistemas fotovoltaicos interconectados deben cumplir con las siguintes normas

• NOM-001-SEDE-2005

• NOM-008-SCFI-2002

• IEC 61173-1992

• Componentes de un sistema Solar Térmico de Temperatura Media

• Se usa un medodor bidireccional en este tipo de sistemas

• El reflector cilindro-parabólico

• Su misión es reflejar y concentrar sobre el tubo absorbente la radiación solar directa que incide sobre su superficie.

• El tubo absorbente

• El tubo absorbente es uno de los elementos fundamentales de todo CCP, de él depende en gran medida el rendimiento global del colector; puede constar de un tubo o, más frecuentemente, de dos tubos concéntricos.

• El sistema de seguimiento del sol

• El sistema de seguimiento solar más común consiste en un dispositivo que gira los reflectores cilindro parabólicos del colector alrededor de un eje.

• La estructura metálica

• La misión de la estructura del colector es la de dar rigidez al conjunto de elementos que lo componen, a la vez que actúa de interfase con la cimentación del colector.

• Configuración del Campo de Colectores

• Configuración del campo de colectores

• Retorno directo

• Retorno indirecto

• Alimetación Central

• Balance Energético en Colectores Cilindro Parabólicos

• La razón de concentración y el ángulo de aceptación son dos parámetros básicos de un colector cilindro-parabólico.

• Pérdidas en un CCP

• Pérdidas geométricas

• Pérdidas térmicas desde el tubo receptor al ambiente

• Pérdidas ópticas

• Rendimiento de un CCP

• Rendimiento óptico,

• Rendimiento térmico

• Rendimiento global

• Modificador por ángulo de incidencia

• Recepción Central

• Chimenea Solar

• Construcción que trata de aprovechar la energía solar mediante la convección de aire.

• Una sola chimenea con una superficie de colector de 7000 metros de diámetro, 

• conjuntos básicos de opciones tecnológicas disponibles

• Sistemas de sales fundidas en receptor y almacenamiento,

• Sistemas de agua-vapor en receptor

• Sistemas de receptor volumétrico de aire abierto

• Discos Parabólicos

• Los inicios de la tecnología de Disco Parabólico se remontan a 1800 cuando varias compañías demostraron el potencial de los sistemas basados en el ciclo Rankine de vapor y el ciclo Stirling.

• Los discos parabólicos han evolucionado tanto en Estados Unidos como en Europa hacia la construcción de unidades autónomas conectadas a motores Stirling situados en el foco, con potencias de 7-25 kW.

• Disco Stirling

• Disco Parabólico Vanguard

• Disco Parabólico McDonnell Douglas Aerospace

• Disco EURODISH

• Disco Parabólico SunCatcher  

• DISTAL II

• Componentes

• La torre

• El receptor

• Disco parabólico 

• Concentrador

• Estructura y sistema de seguimiento

• Sistema generador

• Balance Energético

• P érdidas en la captación

• P érdidas en la transmisión a través de la atmósfera

• P érdidas en la captación de la radiación solar concentrada por el receptor

• P érdidas en la conversión fototérmica

• P érdidas en la parte convencional

• El sector transporte y la industria, con un 42% y un 31% del consumo de la energía final, requieren de combustibles y calor.

• Estas necesidades energéticas, fundamentalmente en los rangos de temperatura media (< 400°C) y alta (>600°C)

• La producción de hidrógeno como vector energético limpio está siendo una de las prioridades de investigación en el ámbito mundial.

• Electrólisis a alta temperatura

• Ciclos termoquímicos 

• Par Rédox

• Costos del uso de la energía solar térmica

• Los costos de la energía solar térmica de baja temperatura están íntimamente relacionados con la dimensión de la instalación. 

• el caso de instalaciones para uso unifamiliar (3-8 usuarios), en el que se utilicen equipos compactos para calentamiento de agua (2 m2-4 m2), la inversión aproximada oscila entre 7000 pesos y 25000 pesos

• En cuanto a media y alta temperatura, la previsible producción en masa de los componentes y la aparición de un mayor número de suministradores, podrían permitir reducir los costos de generación a mitad de precio.

• Impacto Ambiental

• La incidencia que las instalaciones de aprovechamiento de la energía solar pueden tener sobre el medio ambiente hay que analizarlas desde dos vertientes. Desde el punto de vista de los beneficios que supone la reducción de la emisión de contaminantes a la atmósfera y por otro desde el punto de vista de la afectación al medio ambiente.

• El impacto ambiental negativo en este tipo de centrales se debe a que requieren unas grandes superficies de terreno para captar la radiación solar disponible