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Solar Fotovoltaica Haití

Aunque lenta, la recuperación económica y social de Haití parece haberse iniciado y dar un impulso fuerte a las fuentes de energía renovables, en particular a la fotovoltaica, ha sido una decisión acertada.

La primera señal importante ha llegado a través de una organización humanitaria, cuya misión es modernizar la sanidad en el mundo, que ha inaugurado junto al Ministerio de Salud Haitiano, el hospital más grande del mundo que funciona a energía solar.

Las instalaciones reciben el aporte de 1.800 módulos fotovoltaicos instalados en el tejado que posibilitan la atención médica de más de 60.000 personas.

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La segunda señal se llama Klere Ayiti o Light Up Haití.

Se trata de un proyecto conjunto entre una compañía de transferencia de dinero y Arc Finance en el que también colaboran la Agencia para el Desarrollo Internacional (USAID), y el Banco de Desarrollo Interamericano (IDB).

Es un servicio mediante el que las personas pueden comprar y mandar kits fotovoltaicos a sus familiares en la isla.

Cada kit solar incluye 2 o 3 luces LED, el cargador del módulo solar, y varios enchufes con los que también se pueden cargar los teléfonos celulares.

Las luces pueden ser usadas como linternas o colgadas del techo y los kits tienen un costo de U$D 140 y de U$D 180, respectivamente.

Los organizadores del proyecto escogieron el modelo del kit de entre 25 diferentes fabricantes que estudiaron durante un periodo de 2 años.

Es un producto que brinda a las familias la posibilidad de tener luz en la noche, algo que damos por sentado en el mundo desarrollado y que implica un progreso radical para estas personas.

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La tercera señal se materializó en febrero de 2016 en la mítica plaza Champ de Mars de Puerto Príncipe, la capital de Haití, donde se encuentra el Palacio Presidencial.

La plaza dispone desde entonces de un sistema de almacenamiento energético de litio-ion alimentado por 110 kW de módulos solares para proporcionar luz y Wi-fi en esta área pública.

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La cuarta señal se llama proyecto “Triumphe” y es la primera planta fotovoltaica de Haití.

El sistema cuenta con una capacidad instalada de 100 kW configurados para que el aporte coincida con la demanda diaria de 200 kWh.

El proyecto ‘Triumphe’ evaluará el potencial de aplicaciones similares de apoyo a las energías renovables en Haití.

Este proyecto se puso en marcha gracias a la financiación de la Oficina de Energía del Gobierno de Haití y del Banco Mundial y supone todo un símbolo en la generación de energía renovable.

Pero sobre todo representa los continuos esfuerzos de Haití para recuperarse del terremoto de 2010 que destruyó una gran franja de la capital y sus alrededores, y que afectó a unos 3 millones de personas.

Las instalaciones de energía renovable como Triumphe representan un medio sostenible para hacer frente a la pobreza persistente y la falta de servicios públicos básicos del país, incluyendo el acceso a la energía, al agua y el apoyo a las herramientas de desarrollo socioeconómicos, como el acceso inalámbrico a Internet.

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Haití, con una población de 10.123.787 habitantes y una tasa de pobreza del 77%, está considerado uno de los países más pobres del planeta.

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La Batería Solar

Sin las baterías las instalaciones fotovoltaicas aisladas (excepto algunos casos como el de bombeo de agua) carecerían de sentido, porque su funcionalidad depende del almacenamiento de la energía eléctrica.

La batería es un dispositivo electroquímico que transforma energía química en energía eléctrica, cuya presencia es necesaria porque los módulos solares solo generan energía en los momentos en que incide sobre ellos la luz.

Además la batería suministra una potencia instantánea a veces superior a la de los módulos (p.e.: para el arranque de motores) y proporciona un voltaje estable y constante independientemente de la incidencia luminosa.

La batería determina el voltaje de funcionamiento de los módulos. Por lo tanto es necesario un margen de seguridad que supondrá una pequeña pérdida (alrededor del 10%) respecto de la potencia máxima que el módulo podría proporcionar a voltajes mayores.

No existe la batería ideal. La elección es un compromiso entre economía e idoneidad partiendo de una calidad mínima que brinde fiabilidad y larga vida a la instalación.

En una batería hay que tener en cuenta 3 consideraciones técnicas:

1º La capacidad de descarga

Es la cantidad máxima de energía eléctrica que puede llegar a suministrar desde su carga plena a su descarga completa. La unidad de medida es el amperio hora.

El ratio de carga y descarga y la temperatura de la batería y la de su ambiente son factores que pueden hacer variar su capacidad.

Resultado de imagen de capacidad batería solar

2º La profundidad de descarga

En las instalaciones de energía renovable solamente se utilizan las baterías de descarga profunda (nos referimos al tanto por ciento que se utiliza de su capacidad en un ciclo de carga y descarga).

Las baterías de descarga profunda tienen una descarga media de un 25%, pudiendo llegar al 90%.

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3º Ciclos de una batería

Es el tiempo transcurrido desde una carga completa hasta una descarga.

La vida útil de una batería se mide en cantidad de ciclos que puede llegar a soportar.

Resultado de imagen de capacidad batería solar

También debe considerarse la autodescarga como un consumo adicional que demanda diariamente un cierto porcentaje de la energía almacenada.

Tan perjudicial como una excesiva descarga es para una batería estar sometida a una carga demasiado intensa.
La manera de prevenir esto es introduciendo un regulador de carga.

Cada vez que se produce la recarga de la batería no se regenera totalmente, se va produciendo una degradación que determinará la vida útil de la misma.

Si se respetan las profundidades de descarga y el mantenimiento es correcto, la vida útil debería ser de aproximadamente 10 años.

Para instalaciones fotovoltaicas se utilizan baterías de:

1. Plomo-ácido: Caracterizadas por su bajo coste y el mantenimiento que requieren (necesitan estar en un lugar fresco y que se revise la cantidad de electrolito periódicamente).

Las de plomo-antimonio son las más utilizadas en instalaciones medianas y grandes y las de plomo-calcio se utilizan principalmente en pequeñas instalaciones.

También hay baterías de plomo selladas de 2 tipos: Gelificadas (incorporan un electrolito tipo gel) y de Electrolito Absorbido (el electrolito se encuentra absorbido en una fibra de vidrio microporosa o en un entramado de fibra polimérica).

Estas baterías no necesitan mantenimiento en forma de agregado de agua ni desarrollan gases, pero ambas requieren descargas menos profundas durante su vida de servicio.

Resultado de imagen de batería solar de plomo - ácido

2. Níquel-cadmio: ofrecen mejor rendimiento, pero tienen un precio más elevado.

El electrolito que utilizan es un alcalino, tienen un bajo coeficiente de autodescarga, un buen rendimiento con temperaturas extremas y la descarga que admiten está alrededor del 90% de su capacidad nominal.

Son recomendables para lugares aislados o de acceso peligroso.

No pueden probarse con la misma fiabilidad que las de Plomo-ácido. Por tanto, si es necesario controlar el estado de carga, no son la mejor opción.

Resultado de imagen de batería solar de níquel - cadmio

3. Litio: ocupan poco espacio, pesan poco, no emiten gases, se pueden poner en cualquier sitio, el tiempo de carga es el más rápido, se pueden realizar descargas totales sin afectar su vida útil de forma relevante.

Cuál es la desventaja ? Su elevadísimo precio.

El fabricante que las pueda optimizar habrá encontrado el Santo Grial del sector solar.

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Este es un extracto de los contenidos incluídos en el Manual Técnico-Comercial de Energía Solar Fotovoltaica y en la formación e-learning de Sopelia.

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El Módulo Solar

Las células son de silicio en los módulos más utilizados, elemento que es el principal componente de la sílice, el material de la arena.

La distribución regional de la capacidad de producción difiere significativamente en función del tipo de producto y su posición en la cadena de valor.

La capacidad de producción de silicio de grado solar está encabezada por EEUU; seguido por Europa, China, Japón y el resto de Asia.

La capacidad de producción de células de silicio y módulos está dominada por fabricantes chinos y taiwaneses; seguidos de europeos, japoneses y de EEUU.

Los fabricantes de capa delgada todavía deben optimizar la producción para llegar a la estructura de costes óptimos para ser competitivos.

Tarea difícil con precios mucho más bajos del polisilicio, que redundan en un importante descenso de los precios de los módulos de silicio.

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Con el fin de evitar los casos de escasez o exceso de oferta, es de suma importancia para garantizar el suministro, una estabilidad en la demanda, basada en un mercado sostenible para que la industria pueda prever el crecimiento del mismo y planificar sus capacidades.

La demanda de sistemas fotovoltaicos depende en gran medida del clima económico general y, lo más importante, de las políticas de apoyo a su desarrollo por parte de los gobiernos.

Las tarifas, junto con la simplificación de los procedimientos administrativos y de conexión a red, así como el acceso prioritario a la red son políticas tendientes a garantizar una demanda sostenible.

Una célula de silicio proporciona una tensión de aproximadamente 0,5 V y una potencia máxima de entre 1 y 2 W.

En el proceso de fabricación de un módulo es preciso conectar entre sí un determinado número de células en serie para producir tensiones de 6, 12 o 24 V indicadas para la mayoría de las aplicaciones.

Para producir un módulo de 12 V se necesitan entre 30 y 40 células.

El proceso de conexión de las células se realiza mediante una soldadura especial que une el dorso de una célula con la cara frontal de la adyacente.

Terminadas las interconexiones eléctricas, las células son encapsuladas en una estructura tipo sándwich (lamina de vidrio templado- EVA – células-EVA – polímeros).

La estructura varía según el fabricante.

Se procede posteriormente a un sellado al vacío, introduciéndolo en un horno especial para su laminación, haciendo estanco el conjunto.

Si cuentan con un marco soporte metálico, se rodea antes el perímetro del módulo con neopreno o algún otro material que lo proteja.

Resultado de imagen de silicio solar

Una vez montadas las conexiones positiva y negativa, se efectúan los siguientes controles con el fin de garantizar una vida útil de 20 años con niveles aceptables de rendimiento:

– Ciclos térmicos (-40º a 90º C)
– Ciclos de humedad.
– Ciclos de congelación.
– Resistencia al viento.
– Resistencia mecánica.
– Resistencia a descargas eléctricas altas.
– Ensayo de atmósfera salina (para ambientes marinos).

La fabricación, comportamiento, características eléctricas y mecánicas del módulo fotovoltaico, vienen determinadas en la ficha técnica del producto que proporciona el fabricante.

Al Igual que en la célula solar son importantes los siguientes parámetros:

– Potencia máxima o potencia pico del módulo PmaxG.
– IPmax: Intensidad cuando la potencia es máxima o corriente en el punto de máxima potencia.
– VPmax: la tensión cuando la potencia también es máxima o tensión en el punto de máxima potencia.

Otros parámetros son:

– Corriente de cortocircuito IscG.
– Tensión de circuito abierto VocG.

Estos parámetros se obtienen en unas condiciones estándar de medida de uso universal según la norma EN61215. Establecidas como sigue y que el fabricante debe especificar:

* Irradiancia: 1000 W/m2 (1 Kw/m2)
* Distribución espectral de la radiación incidente: AM 1,5 (masa de aire)
* Incidencia normal
* Temperatura de la célula: 25ºC.

Las condiciones de trabajo reales de los módulos una vez instalados pueden ser muy diferentes, por lo que conviene conocer las variaciones que pueden producirse, a fin de efectuar las correcciones pertinentes en los cálculos.

En la práctica, la potencia del módulo disminuye aproximadamente un 0,5% por cada grado de aumento de la temperatura de la célula por encima de los 25º C.

Para evitar tener que calcular intensidades medias de radiación, podemos suponer que la temperatura media de trabajo de la célula es 20º superior a la del ambiente.

Por este concepto, el rendimiento baja a un 90%. En las tecnologías que no se basan en silicio cristalino la baja en el rendimiento es menor.

Este es un extracto de los contenidos incluídos en el Manual Técnico-Comercial de Energía Solar Fotovoltaica y en la formación e-learning de Sopelia.

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Solar Fotovoltaica Guatemala

Desde fines de la década de los 90 el gobierno de Guatemala ha promovido inversiones en electrificación mediante el Plan de Electrificación Rural (PER).

La llegada de los sistemas fotovoltaicos a zonas rurales está dando un vuelco al desarrollo de las comunidades, así como en los hogares particulares.

También en comercios y empresas, cuyo ahorro energético las vuelve más competitivas y en la actividad agraria en la que se están utilizando aplicaciones como las bombas de riego fotovoltaicas.

Aunque estas iniciativas tienen numerosos apoyos por parte de instituciones y organizaciones sin ánimo de lucro, el costo inicial para la adquisición de los equipos sigue siendo una barrera.

El Banco Interamericano de Desarrollo (BID) aprobó en 2015 un préstamo de 55 millones de dólares para ayudar a Guatemala a mejorar y expandir la cobertura de su servicio nacional de electricidad.

El organismo ejecutor es el Instituto Nacional de Electrificación (INDE).

En 2015 se puso en funcionamiento la planta de energía solar más grande de Centroamérica y el Caribe con 50 MW de potencia instalada.

En su segunda fase alcanzó los 85 MW, acercándose a los 2 proyectos más grandes de Latinoamérica que se encuentran en Chile y Honduras (100 MW cada uno).

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La planta Horus I de 50 MW se localiza en la zona de Santa Rosa, cerca de la aldea de Chiquimulilla, está equipada con seguidor a un eje este-oeste y ocupa una parcela de 175 hectáreas.

En su construcción participaron 30 empresas guatemaltecas y su producción representa aproximadamente el 1.25% de la energía producida anualmente en el país.

La segunda fase, Horus II, aporta 35 MW más.

Los nuevos contratos de suministro de las distribuidoras (a 15 años), que comenzaron a regir el 1 de mayo de 2015 y suponen la sustitución de tecnologías fósiles por hidroeléctricas, solar y eólica; han propiciado una baja en las tarifas.

En noviembre 2016 la Comisión Nacional de Energía Eléctrica (CNEE) publicó información acerca de la composición de la matriz energética con un 66.8% de generación renovable y 33.2% con recursos no renovables.

El 37% es generación hidráulica, el 21.6% carbón y el 24.2% biomasa. El resto es energía solar, geotérmica, eólica, gas natural, biogás, diésel y búnker; según la información publicada por la CNEE.

La cobertura eléctrica alcanza al 90% de la población y en la generación de energía eléctrica se produce un excedente de 1000 MW que se exporta hacia Centroamérica. Esto se traduce en ingresos anuales de 100 millones de dólares.

De acuerdo con el reporte del Subsector Eléctrico en Guatemala publicado por el Ministerio de Energía y Minas (MEM), hasta junio de 2016 hay instaladas 3 centrales fotovoltaicas conectadas al sistema nacional con una potencia de algo más de 85 MW.

En 2015 el aporte de las centrales solares fue de 149.6 GWh, incluyendo la operación de Sibo en el municipio de Estanzuela, Zacapa, y de Horus I y II en Chiquimulilla, Santa Rosa.

Resultado de imagen de energía solar guatemala

En la futura agenda de las autoridades del sector eléctrico existen al menos 6 proyectos de generación solar:

* La Avellana, Taxisco El Jobo (entre 1 y 1.5 MW) y Medax Solar (1.7 MW); que se localizarán en el municipio de Taxisco, Santa Rosa

* Buena Vista (entre 1 y 1.5 MW) y Solaris I (2.5 MW); que operarán en Jutiapa.

Todo lo que necesitas es Sol. Todo lo que necesitas es Sopelia.

Solar Layout (Fotovoltaica)

Solar Layout es la App para posicionamiento de colectores y módulos solares in situ.

Se trata de la App solar más intuitiva del mercado.

Para utilizarla sobre el terreno no es necesario contar con conexión a Internet porque funciona a partir de la latitud del lugar, obtenida a través de GPS.

Hoy veremos la parte correspondiente a energía solar fotovoltaica.

Para comenzar pulsamos el comando de la derecha representado en la figura de la pantalla inicial por la vivienda con el módulo solar y el cable con el enchufe.

Si no está activado el GPS de nuestro Smartphone, la App nos pedirá que lo activemos para localizar nuestra ubicación.
Inmediatamente aparecerá la imagen de un planeta tierra intermitente con la leyenda “Localizando”.

Cuando el GPS de nuestro dispositivo haya localizado nuestra ubicación aparecerá la siguiente pantalla para que la confirmemos.

Al confirmar nuestra ubicación se desplegará el Menú Uso Equipo Solar.

En el mismo encontramos 4 aplicaciones:

1- Uso invierno: representada por la imagen de la nieve
2- Uso todo el año: representado por las imágenes flor, sol, hoja y nieve
3- Uso primavera / verano: representada por las imágenes flor y sol
4- Conexión a red: representada por la imagen del enchufe

Al seleccionar alguna de las 3 aplicaciones, se desplegará el Menú Opciones.

En el mismo encontramos 3 variables:

1- Inclinación: representada por la figura del colector y un ángulo
2- Orientación: representada por la figura del colector y los puntos cardinales
3- Separación: representada por la figura de 3 filas de colectores

Pulsando la opción Inclinación, obtenemos el valor recomendado de inclinación para la ubicación y aplicación solar seleccionada, acompañado de unos Tips respecto de las pérdidas a considerar.

Pulsando la opción Orientación, obtenemos la descripción del procedimiento para fijar la orientación de los módulos y el acceso a la descarga de App brújula recomendada en caso de que aún no contemos con ella.

Pulsando la opción Separación, se despliega el Menú Tipo de Superficie para que seleccionemos la opción correspondiente (Horizontal / No horizontal). Si la superficie en la que se situarán los módulos es horizontal, debemos introducir el dato Altura del colector en cm.

Si la superficie en la que se situarán los módulos es no horizontal, además del dato Altura del Colector en cm, debemos ingresar el dato Ángulo Inclinación Cubierta. Lo ingresaremos con valor positivo si coincide con el sentido de la inclinación de los módulos y con valor negativo si no coincide.

De esta manera obtenemos la distancia de Separación entre filas de módulos expresada en metros.

Pulsando el botón i se despliegan Tips relacionados con sombreado y localizaciones singulares (zonas de nieve, desérticas y lluviosas).

Descarga Solar Layout y posiciona módulos solares fotovoltaicos sobre el terreno de la manera más intuitiva con Sopelia.

10 Semanas Solares Fotovoltaicas

Este cronograma representa la dosificación recomendada de dedicación para una correcta asimilación de conocimientos durante el curso e-learning de Técnico – Comercial en Energía Solar Fotovoltaica impartido por Sopelia.

Puedes recibir esta formación íntegramente desde tu PC, smartphone o dispositivo móvil.

Supone dedicar entre 1 y 2 horas diarias entre lunes y viernes de cada semana.

* Semana 1: Introducción a la Energía Solar
1.1) El futuro de la energía solar
1.2) El Sol
1.3) Nociones básicas de Física

* Semana 2: Introducción a la Energía Solar
1.4) Nociones básicas de Electricidad
1.5) Nociones básicas de Energía
1.6) Energía del sol
1.7) Tablas
– Resolución Test 1 y 2 y Ejercicio 1

* Semana 3: Energía Solar Fotovoltaica – Equipos
2.1.1) Módulos solares

* Semana 4: Energía Solar Fotovoltaica – Equipos
2.1.2) Acumuladores
2.1.3) Reguladores

* Semana 5: Energía Solar Fotovoltaica – Equipos
2.1.4) Convertidores
2.1.5) Otros elementos

* Semana 6: Energía Solar Fotovoltaica – Equipos
– Resolución Test 3 y Ejercicio 2

* Semana 7: Energía Solar Fotovoltaica – Instalaciones
2.2.1) Dimensionado de un sistema
2.2.2) Cálculo de otros componentes de la instalación

* Semana 8: Energía Solar Fotovoltaica – Instalaciones
2.2.3) Presentación de un proyecto
2.2.4) Ejecución y mantenimiento de una instalación

* Semana 9: Energía Solar Fotovoltaica – Instalaciones
2.2.5) Estudio económico

* Semana 10: Energía Solar Fotovoltaica – Instalaciones
– Resolución Test 4 y 5 y Trabajo Práctico final

Se trata de la formación en Energía Solar con la mejor relación calidad-precio del mercado.

Puede recibirse donde quiera que estés.

Solamente se necesita una computadora, smartphone o dispositivo móvil y conexión a Internet.

Esta acción de formación brinda capacitación técnico – comercial en aplicaciones domésticas de energía solar con el objetivo de difundir la tecnología y desarrollar recursos humanos para su incorporación al mundo laboral y empresarial.

La 1ra edición 2017 comienza el día 18 de abril y finaliza el día 30 de junio.

El plazo de inscripción es hasta el día 15 de abril inclusive en www.energiasrenovables.lat

Ya no tienes excusas, energía solar donde quiera que estés con
Sopelia.

Herramientas Solares Gratuitas (IV)

En Internet podemos encontrar herramientas de libre uso para el dimensionado de instalaciones solares básicas o de baja complejidad y para la estimación de determinados componentes o accesorios.

El equipo de investigación de Sopelia ha realizado una búsqueda y testeo exhaustivos a partir del cual se ha creado una nueva sección en la web corporativa, denominada Herramientas Gratuitas.

Las herramientas seleccionadas fueron clasificadas en 4 categorías.

Hoy analizaremos la cuarta de ellas: Solar Fotovoltaica.

En la primera categoría ya analizamos herramientas para obtener datos acerca del recurso solar y de las demás variables a considerar en la estimación de la potencia que proporcionará la instalación solar en nuestra localización.

En la segunda categoría hemos analizado herramientas para calcular la “carga”, es decir, la demanda energética a satisfacer.

En la tercera categoría hemos analizado herramientas para dimensionar un sistema solar térmico y estimar accesorios del sistema.

Ahora vamos a analizar herramientas para dimensionar un sistema solar fotovoltaico y otras para estimar componentes individuales de un sistema.

El orden de las herramientas no es aleatorio. Hemos dado prioridad a las más intuitivas, las más universales y las que se pueden utilizar online sin necesidad de descarga.

Para esta cuarta categoría nuestra selección es la siguiente:

1) Calculadora Solar

Herramienta de cálculo aproximado a partir de la que se obtiene automáticamente el presupuesto, datos de producción y estudio de rendimiento de la instalación.

A pie de página se puede encontrar una Guía de Navegación y los Manuales.

Resultado de imagen de calculadora solar fotovoltaica

2) Calculadora Solar Instalaciones Aisladas

Aplicación online gratuita para el cálculo de instalaciones solares aisladas.

Permite a los usuarios introducir nuevos componentes de cualquier fabricante y fichas técnicas de productos para ser considerados en el cálculo.

Resultado de imagen de fotovoltaica aislada

3) Calculadora para Dimensionar Sistemas Aislados

Calculadora solar para estimación básica de instalación aislada.

Calcula la capacidad de los paneles solares, de las baterías, del regulador y del inversor.

Resultado de imagen de fotovoltaica aislada

4) Calculadora para Bombeo Solar de Agua

Calculadora para obtener cifras aproximadas de las necesidades de energía para el bombeo solar de agua.

Resultado de imagen de bombeo solar de agua

5) Cálculo de Instalaciones Solares y Eólicas

Herramienta que determina los requerimientos para satisfacer las necesidades de electrificación y bombeo con aporte solar y/o eólico.

Resultado de imagen de eólico solar

6) Simulación Online de Sistema Conectado a Red

Aplicación online para estimar producción e ingreso monetario de un sistema conectado a red.

Resultado de imagen de fotovoltaica conecatada a red

7) Calculadora Capacidad Banco de Baterías

Calculadora para estimar el tamaño del banco de baterías necesario para mantener en funcionamiento consumos con aporte solar.

Resultado de imagen de baterías solares

8) Calculadora Sección de Cables

Herramienta en formato JavaScript para cálculo de cableado de cobre y aluminio en corriente continua.

Resultado de imagen de cable solar fotovoltaica

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Células Solares En El Mercado

La comercialización de células fotovoltaicas comenzó con las de silicio monocristalino.

Basadas en secciones de silicio perfectamente cristalizado, han alcanzado rendimientos de entre el 16% y el 20% (24,7% en laboratorio).

Más tarde aparecieron las de silicio policristalino, de fabricación más económica aunque menor rendimiento, pero que presentan la ventaja de poder fabricarse en forma cuadrada y así poder aprovechar mejor la superficie rectangular disponible en un módulo.

Se basan en secciones de una barra de silicio estructurado desordenadamente en forma de pequeños cristales.

Tienen un rendimiento inferior respecto de las monocristalinas (en laboratorio del 19,8% y en módulos comerciales del 14%) siendo su precio generalmente más bajo.

Resultado de imagen de células solares de silicio

Luego aparecieron las tecnologías de lámina delgada que proporcionan rendimientos similares a los de módulos de silicio con temperaturas altas o en condiciones de radiación difusa.

A continuación se detallan módulos de capa fina de distintos materiales semiconductores:

Silicio amorfo (TFS): basados también en silicio, que no sigue en este caso estructura cristalina alguna.

Habitualmente empleado para pequeños dispositivos electrónicos (calculadoras, relojes, etc.) y en pequeños módulos portátiles.

Su rendimiento máximo en laboratorio ha sido del 13% siendo en módulos comerciales del 8%.

Arseniuro de Galio (GaAs): células altamente eficientes para ser utilizadas en aplicaciones especiales como satélites, vehículos de exploración espacial, etc.

Las células Tándem de GaAs son las células solares más eficientes, alcanzando valores de hasta un 39%.

Teluro de cadmio (CdTe): rendimiento en laboratorio 16% y en módulos comerciales 10%.

El inconveniente es que el teluro de cadmio es una sustancia tóxica. Por eso las empresas fabricantes están trabajando en el proceso de reciclaje de sus módulos.

El siguiente escalón en esta evolución está representado por las llamadas células Tándem que combinan dos o más semiconductores distintos.

Debido a que cada tipo de material aprovecha sólo una parte del espectro electromagnético de la radiación solar, mediante la combinación de dos o más materiales es posible aprovechar una mayor parte del mismo.

La primera vertiente de células solares Tándem son las CIGS (cobre-indio-galio-selenio).

En este caso la unión no es del tipo p-n como la del silicio, sino una heterounión compleja con la que se obtienen rendimientos del 11%.

La segunda variante de células solares Tándem son las CIS (cobre-indio-selenio). Con rendimientos del 11% en módulos comerciales.

Otra vertiente de las células solares Tándem son las CZTS (cobre-zinc-estaño-azufre-selenio) con rendimientos del 9,6%.

Resultado de imagen de células solares CIGS

Por último encontramos las células solares plásticas basadas en polímeros.

Son un tipo de célula solar flexible que puede presentarse en muchas formas incluyendo células solares orgánicas.

Son ligeras, potencialmente desechables, baratas de fabricar (a veces utilizando la electrónica impresa), personalizables a nivel molecular y su fabricación tiene un menor impacto en el medio ambiente.

Tienen un rendimiento aproximado del 5% y son relativamente inestables ante la degradación fotoquímica.

Por esta razón, la gran mayoría de las células solares se basan en materiales inorgánicos.

Las células solares de polímeros, no requieren una orientación óptima al sol ya que el plástico recoge energía de hasta 70° del eje de sol a sol al aire libre (y en cualquier orientación en el interior).

Su campo de aplicación es principalmente teléfonos móviles y ordenadores portátiles.

Resultado de imagen de células solares polímeros

Las pruebas que actualmente se están realizando para producir células solares con nuevos materiales incluyen los puntos cuánticos coloidales y las perovskitas de haluro.

Los avances en energía solar son imparables y su utilización a nivel masivo depende mucho de éstos, ya que se disminuirá el espacio necesario para captar una determinada cantidad de energía y se aumentará el rendimiento de los sistemas.

Este es un extracto de los contenidos incluídos en el Manual Técnico-Comercial de Energía Solar Fotovoltaica y en la formación e-learning de Sopelia.

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Efecto Fotovoltaico

La conversión directa de energía solar en energía eléctrica utiliza el fenómeno físico denominado efecto fotovoltaico de interacción de la radiación luminosa con los electrones de valencia en medios semiconductores.

En el caso de una célula convencional de silicio cristalino, 4 de los normalmente 14 electrones que posee un átomo de silicio son de valencia y por lo tanto pueden participar en interacciones con otros átomos (tanto de silicio como de otros elementos).

Dos átomos adyacentes de silicio puro tienen en común un par de electrones.

Hay un fuerte enlace electrostático entre un electrón y los dos átomos que contribuye a mantener unidos.

Ese enlace puede ser separado por una cierta cantidad de energía.

Si la energía suministrada es suficiente, el electrón es llevado a un nivel energético superior (banda de conducción), donde es libre de desplazarse.

Cuando pasa a la banda de conducción, el electrón deja detrás de sí un “hueco”, es decir un vacío donde falta un electrón. Un electrón cercano puede llenar fácilmente el hueco, intercambiándose así de lugar con éste.

Para aprovechar la electricidad es necesario crear un movimiento coherente de electrones (y de huecos) mediante un campo eléctrico dentro de la célula.

El campo se forma con tratamientos físicos y químicos que crean un exceso de átomos cargados positivamente en una parte del semiconductor y un exceso de átomos cargados negativamente en el otro.

Esto se obtiene introduciendo pequeñas cantidades de átomos de boro (cargados positivamente) y de fósforo (cargados negativamente) en la estructura cristalina del silicio, es decir dopando el semiconductor.

La atracción electrostática entre las dos especies atómicas crea un campo eléctrico fijo que da a la célula la estructura llamada de diodo, en la que el paso de corriente está obstaculizado en una dirección y facilitado en la contraria.

En la capa dopada con fósforo, que tiene 5 electrones exteriores contra los 4 de silicio, está presente una carga negativa formada por un electrón de valencia para cada átomo de fósforo.

En la capa dopada con boro, que tiene 3 electrones exteriores, se crea una carga positiva formada por los huecos presentes en los átomos de boro cuando se combinan con el silicio.

Resultado de imagen de electrones silicio cristalino

La primera capa, de carga negativa, se indica con N; la otra, de carga positiva, con P; la zona de separación se llama unión P-N.

Al acercar las dos capas se activa un flujo electrónico desde la zona N hasta la zona P, que al conseguir el punto de equilibrio electrostático, determina un exceso de carga positiva en la zona N y un exceso de carga negativa en la zona P.

El resultado es un campo eléctrico interno al dispositivo que separa los electrones en exceso generados por la absorción de la luz en los huecos correspondientes, empujándolos hacia direcciones opuestas (los electrones hacia la zona N y los huecos hacia la zona P) de manera que un circuito exterior pueda recoger la corriente generada.

Por eso, cuando la luz incide en la célula fotovoltaica, las cargas positivas son empujadas en número creciente hacia la parte superior de la célula y las cargas negativas hacia la inferior, o viceversa, según el tipo de célula.

Resultado de imagen de efecto fotovoltaico

Si la parte inferior y la superior están conectadas por un conductor, las cargas libres lo atraviesan y se obtiene una corriente eléctrica.

Mientras la célula permanece expuesta a la luz, la electricidad fluye con regularidad como corriente continua.

La eficiencia de conversión en células comerciales de silicio normalmente está comprendida entre el 13% y el 20%.

La típica célula fotovoltaica tiene un espesor total de entre 0,25 y 0,35 mm.

Generalmente es de forma cuadrada, tiene una superficie comprendida entre 100 y 225 mm² y produce (con una radiación de 1 kW/m² a una temperatura de 25°C) una corriente comprendida entre 3 y 4 A, una tensión de aproximadamente 0,5 V y una potencia correspondiente de 1,5 – 2 Wp.

Este es un extracto de los contenidos incluídos en el Manual Técnico-Comercial de Energía Solar Fotovoltaica y en la formación e-learning de Sopelia.

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Solar Layout (Fotovoltaica)

Solar Layout es la App para posicionamiento de colectores y módulos solares in situ.

Se trata de la App solar más intuitiva del mercado.

Para utilizarla sobre el terreno no es necesario contar con conexión a Internet porque funciona a partir de la latitud del lugar, obtenida a través de GPS.

Hoy veremos la parte correspondiente a energía solar fotovoltaica.

Para comenzar pulsamos el comando de la derecha representado en la figura de la pantalla inicial por la vivienda con el módulo solar y el cable con el enchufe.

fig-1

Si no está activado el GPS de nuestro Smartphone, la App nos pedirá que lo activemos para localizar nuestra ubicación.

Inmediatamente aparecerá la imagen de un planeta tierra intermitente con la leyenda “Localizando”.

Cuando el GPS de nuestro dispositivo haya localizado nuestra ubicación aparecerá la siguiente pantalla para que la confirmemos.

fig-2

Al confirmar nuestra ubicación se desplegará el Menú Uso Equipo Solar.

En el mismo encontramos 4 aplicaciones:

1- Uso invierno: representada por la imagen de la nieve
2- Uso todo el año: representado por las imágenes flor, sol, hoja y nieve
3- Uso primavera / verano: representada por las imágenes flor y sol
4- Conexión a red: representada por la imagen del enchufe.

fig-3

Al seleccionar alguna de las 3 aplicaciones, se desplegará el Menú Opciones.

En el mismo encontramos 3 variables:

1- Inclinación: representada por la figura del colector y un ángulo
2- Orientación: representada por la figura del colector y los puntos cardinales
3- Separación: representada por la figura de 3 filas de colectores.

fig-4

Pulsando la opción Inclinación, obtenemos el valor recomendado de inclinación para la ubicación y aplicación solar seleccionada, acompañado de unos Tips respecto de las pérdidas a considerar.

fig-5

Pulsando la opción Orientación, obtenemos la descripción del procedimiento para fijar la orientación de los módulos y el acceso a la descarga de App brújula recomendada en caso de que aún no contemos con ella.

fig-6

Pulsando la opción Separación, se despliega el Menú Tipo de Superficie para que seleccionemos la opción correspondiente (Horizontal / No horizontal). Si la superficie en la que se situarán los módulos es horizontal, debemos introducir el dato Altura del colector en cm.

fig-7

Si la superficie en la que se situarán los módulos es no horizontal, además del dato Altura del Colector en cm, debemos ingresar el dato Ángulo Inclinación Cubierta.

Lo ingresaremos con valor positivo si coincide con el sentido de la inclinación de los módulos y con valor negativo si no coincide.

fig-8

De esta manera obtenemos la distancia de Separación entre filas de módulos expresada en metros.

fig-9

Pulsando el botón i se despliegan Tips relacionados con sombreado y localizaciones singulares (zonas de nieve, desérticas y lluviosas).

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