Energía Solar: Beneficios, Tecnologías y Aplicaciones

Energía solar:

Es una fuente de energía infinita. Además, es energía nacional no hay necesidad de exportarla, se puede utilizar siempre, también es una energía limpia no contamina.

El sol:

4500 años de vida, expectativa de vida 5500 millones de años más.

Radiación solar en Chile (norte):

El norte del país es una de las 6 zonas consideradas con alta radiación solar, destacan la solar aledañas al desierto, ya que son muy propicias para generar energía renovable.

Índice a masa aérea:

AM: grosor de la capa aérea terrestre que es atravesada por la radiación solar.

Resumen:

• La energía solar se puede utilizar en todo el país
• Chile tiene un gran potencial para generar energía solar sobre todo en el norte del país
• La radiación solar y su aprovechamiento se determina mediante promedios anuales.
• La inclinación y orientación de los captadores influyen en la cantidad de energía que puede generar

Energía solar fotovoltaica: diferencias con otras tecnologías.

Tecnologías para utilizar la energía solar:

Fotovoltaica: conversión de luz en electricidad mediante semiconductores.

CSP (concentrated solar power): generación de energía térmica alta para luego generar electricidad

Solar térmica: captación de calor solar (baja temperatura) para agua caliente(ACS) o calefacción temperado de piscinas etc.

Otros: cocinas solares, secadores solares, eólico solar, etc.

El origen de la fotovoltaica:

En 1839, el físico francés Alexandre-edmond, observó el efecto fotovoltaico. Ya que al irradiar dos electrodos de platino que estaban en una solución y observó una pequeña corriente.

Fue Albert Einstein el que en 1904 explicó el efecto fotovoltaico.

Tipos de celdas fotovoltaicas:

Celda de silicio mono cristalino: proviene de un solo cristal, posee un alto rendimiento (20%), su proceso de fabricación es lento y caro.

Celda de silicio poli cristalino: fracciones de cristales, rinde un hasta un 17% y es el más común

Celda amorfa: capa muy delgada de silicio sobre vidrio, rinde de 6 a 10%.

Características de las celdas o módulos de fv:

• Generan corriente continua cuando están expuestos a la luz, no se pueden encender o apagar, no genera ruidos.

Definición: condiciones estándar de prueba (STC) STANDARD TEST CONDITIONS

Condiciones de prueba estandarizadas para poder comparar celdas y módulos.

Términos importantes:

Irradiancia: intensidad de la radiación sobre una superficie.

Radiación global horizontal: energía solar que en promedio llega a 1 m2 durante un año.

Masa área AM: la masa de aire que atraviesa la luz para llegar a la tierra e influye en la radiación.

STC: condiciones de ensayo estándar: 1000 w/m2, 25º, AM 1,5

Potencia: potencia del módulo FV bajo condiciones STC

Tensión de circuito abierto, UOC: tensión de módulo sin conexión de consumidores.

Corriente de corto circuito, ISC: corriente del módulo cortocircuitado.

Punto de máxima potencia, MMP: punto de trabajo en el cual producto de tensión y corriente máxima potencia que puede generar el módulo en las condiciones dadas.

Energía solar fotovoltaica: prejuicios

• Se requiere más energía para producir módulos FV que lo que pueden generar.
• Son muy caros.
• En muchos países y aplicaciones, hoy en día los sistemas fotovoltaicos ya son competitivos.

Sistemas FV: instalaciones FV.

Instalaciones aisladas

• sin baterías.
• Con baterías: aplicaciones de aparatos, con circuito de corriente alterna.
• Instalaciones mixtas: con turbina eólica, con grupo diésel.

Instalaciones de conexión a red:

• conexión directa a red pública,
• mediante red doméstica conexión a red pública.

DEFINICIÓN: SISTEMA FV CONECTADOS A RED.

• El SFV forma parte de un sistema superior. Conexión a través de inversor que tiene que cumplir los requerimientos técnicos.
• Debe cumplir cumplir con la normativa.
• Un SFV conectado a red es simplemente una planta de generación eléctrica dentro del sistema eléctrico.

TIPOS DE SISTEMAS:

Se distinguen por:

Su tecnología: capa fina, cristalino

Tamaño: 1 kwp…..100kwp…1Mwp

Tipo de conexión monofásica tensión: conexión a baja tensión, conexión a media.

Forma de uso de la energía: solo venta, autoconsumo, venta de excedentes

Tipo de montaje: en suelo, en techo, en fachada

Funciones adicionales: sistema backup o híbrido.

COMPONENTES DE UN SISTEMA FV CONECTADO A RED:

• Módulos FV
• Inversores
• Estructura de montaje
• Cableado
• Protecciones.
• Medidor/contador
• Documentación
• Sistema de monitoreo(opcional)

Propiedades de módulos estándar:

• Son de producción masiva, con características determinadas dimensiones.

Limitadas posibilidades de configuración:

• Pocos tipos de celdas.
• Configuración típica vidrio-celda-folio
• Marco aluminio

Especificaciones para módulos especiales:

• Tecnología: celdas, cristalinas, capa fina.
• Grado de transparencia: opaco, % de transparencia.
• Características de la celda: tipo, tamaño, color, eficiencia, distribución.
• Composición del elemento: vidrio-folio, vidrio-vidrio, termopanel
• Dimensiones: casi limitadas y hasta aprox 2000x3000mm
• Marco: material, forma, color.
• Tipo y grosor de vidrio: flotado, templado, laminado
• Forma: rectangular, cuadrado, curvado, triangular.
• Caja de conexión: trasera, sin caja, con o sin conectores.

Integración arquitectónica de módulos FV:

• Se busca un modelo atractivo no con el mejor rendimiento, se buscan módulos a medida que cumplan varias funciones y que puedan sustituir materiales. así estos nuevos elementos de construcción generan electricidad.

Producción de energía según orientación y la inclinación:

• Edificios disponen superficies aptas para la producción de energía FV. La orientación e inclinación pueden considerar en función de las carac. Del edificio.