• Save
Modulo  1  las energias renovables
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Like this? Share it with your network

Share

Modulo 1 las energias renovables

on

  • 370 views

 

Statistics

Views

Total Views
370
Views on SlideShare
289
Embed Views
81

Actions

Likes
0
Downloads
1
Comments
0

4 Embeds 81

http://solarnenergysistems.blogspot.com.es 59
http://solarnenergysistems.blogspot.com 15
http://solarnenergysistems.blogspot.mx 6
http://solarnenergysistems.blogspot.com.ar 1

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

Modulo 1 las energias renovables Document Transcript

  • 1. MANUAL TECNICO MOD_1 LAS ENERGIAS RENOVABLES SOLAR ENERGY SYSTEMS/3.0
  • 2. PROLOGO La nueva conciencia global en cuestiones de Medio Ambiente en general, y en particular en cuanto a la necesidad de potenciar, a todos los niveles, el uso de energías limpias o renovables, hacen prever importantes cambios tecnológicos para los primeros años del nuevo milenio. La electricidad de origen fotovoltaico se presenta, a escala mundial, como uno de las alternativas más importantes para satisfacer las necesidades energéticas en aquellos casos en los que se requiere disponer de energía de calidad, limpia, segura y compatible con un desarrollo sostenible. Durante muchos millones de años, el clima de la Tierra se ha mantenido a una temperatura media relativamente estable, lo que ha permitido el desarrollo de la vida. Los gases invernadero han conservado su equilibrio gracias, fundamentalmente, a la acción de la lluvia y de los árboles, que regulan las cantidades de dióxido de carbono en la atmósfera. Sin embargo, en los últimos 50 años, las concentraciones de gases invernadero están creciendo rápidamente como consecuenciade la acción humana. El uso generalizado de los combustibles fósiles, el debilitamiento de la capa de ozono y la destrucción de las masas forestales están favoreciendo el aumento de la temperatura de la Tierra, provocando cambios drásticos en el clima mundial y haciéndolo cada vez más impredecible. Ante esta perspectiva, los gobiernos acordaron en 1997 el Protocolo de Kioto del Convenio Marco sobre Cambio Climático de la ONU (UNFCCC), que marca objetivos legalmente obligatorios para que, durante el periodo 2008-2012, los países industrializados reduzcamos un 5,2 % –sobre los niveles de 1990– las emisiones de los principales gases de efecto invernadero. Y cada uno de nosotros podemos contribuir en alcanzar esta meta, utilizando energías renovables y fomentando el ahorro energético. (Eficiencia Energética) SOLAR ENERGY SISTEMS 3.0 (SES 3.0), esta comprometido con el Medio Ambiente, se complace en prestar este “Curso de la Energía Solar Fotovoltaica” que, de una forma útil y práctica, esperamos responda todas las preguntas de las personas interesadas en incorporar progresivamente eluso de energías limpias en sus hogares. Los cursos son muy didácticos y no requieren de una formación técnica exhaustiva, sino más bien del interés por la ciencia y sus aplicaciones. Adquirir la capacidad de actuar de manera orientada a la práctica y a los proyectos Por ello, están destinados al público en general: Personascon una formación técnica básica (Colegios e Institutos) Estudiantes de las carreras de ingeniería Ingenieros de las diversas áreas del conocimiento científico y tecnológico. Empresarios y profesionales del sector público o Privado -ONG interesadas en la aplicación de la tecnología a sus proyectos de desarrollo comunitario Resumiendo, esta recopilación es una obra en donde se han incluido los aspectos generales de uso, elección y diseño de instalaciones solares fotovoltaicas Encuéntranosen SOLAR ENERGY SYSTEMS/3.0
  • 3. MODULO_1 LAS ENERGÍAS RENOVABLES LAENERGIA Formasde energía Manifestacionesy Fuentes Electricidad Perdidas,Voltaje e intensidad EnergíaPotencia eléctrica y consumo Magnitudesrelacionadas Transformación dela energía Unidadesde medida de energía Magnitudesfundamentalesde un circuito eléctrico Componentesdeun circuito eléctrico. CONTENIDOSY ESTRUCTURA MODULO_2 LA RADIACION SOLAR Energíasolar Elsol como fuente de energía Ciclo de Vida del Sol La Fotosfera-Espectro Luminoso La Constante Solar La Atmósfera y sus Efectos Tiposde Radiación Solar Instrumentosde Medida Parámetros Sol-Tierra Irradiación-Calculo Superficie - calculo Irradiancia– calculo Angulode incidencia – calculo velocidad máxima del viento Softwarey Toma de datos on line Absorción térmica directa Conversión a Energía Eléctrica ElEfecto Fotovoltaico ElSilicio Características y usos MODULO_3 PRINCIPIOS Y COMPONENTES SFV AISLADA Componentes básicosSFV y sus Aplicaciones Células y Módulos SFV Reguladores de Carga Baterias_Acumuladores Inversores Cargas de Consumo Cables Circuitos y protecciones Estructuray Soportes Practicas de Conexión y Medidas MODULO_4 DIMENSIONADO Y CALCULO SFV AISLADA Estimación de la demanda energética o necesidadesque se han de cubrir. Evaluación de la energía solar disponible. Cálculo y elección de los componentesde la instalación Cálculo y elección del sistema de acumulación Cálculode la potencia del campo generador Dimensionado del resto de elementos de una instalación fotovoltaica: Regulador Inversor cableado  Protecciones  Caso Practico de Una instalación aislada a red SOLAR ENERGY SYSTEMS/3.0
  • 4. MODULO_1 LAS ENERGÍAS RENOVABLES La Energía En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía, «energía» se refiere a un recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico. Formas de energía La energía se tiene que entender como una capacidad. Por ejemplo, se dice que la corriente Eléctrica tiene energía porque tiene la capacidad de encender una bombilla, o de hacer funcionar un electrodoméstico. El gas tiene energía porque cuando quema tiene la capacidad de calentar agua, aire y otros cuerpos. Manifestacionesde la energía La Energía se puede manifestar de distintas formas está involucrada en todos los procesos de cambio de estado físico, se transforma y se transmite todo cuerpo es capaz de poseer energía en función de su movimiento, posición, temperatura, masa, composición química, y otras propiedades. En las diversas disciplinas de la física y la ciencia, se dan varias definiciones de energía, todas coherentes y complementarias entre sí, y todas ellas siempre relacionadas con el concepto de trabajo. En la mecánica se encuentran: Energía cinética: relativa al movimiento Energía potencial: la asociada a la posición dentro de un campo de fuerzas conservativo En electromagnetismo se tiene a la: Energía electromagnética: Energía radiante: la energía que poseen las ondas electromagnéticas. Energía calórica: la cantidad de energía que la unidad de masa de materia puede desprender al producirse una reacción química de oxidación. Energía Lumínica Energía de la luz. La luz del Sol Energía eléctrica: resultado de la existencia de una diferenciade potencial entre dos puntos En la termodinámica están: Energía interna, que es la suma de la energía mecánica de las partículas constituyentes de un sistema. Energía térmica, que es la energía liberada en forma de calor, obtenida de la naturaleza (energía geotérmica) mediante la combustión. Fuentes de energía La energía que se utiliza en la vida cotidiana se obtiene de diferentes formas. En algunas Centrales se utilizan combustibles derivados del petróleo, en los parques eólicos se utiliza el viento, etc. Combustibles fósiles provienen de materia orgánica vegetal y animal que han sufrido un proceso de fosilización. Se trata del petróleo (y sus derivados), el carbón y el gas Primarias y secundarias Las fuentes de energía se clasifican en primarias y secundarias:
  • 5. MODULO_1 LAS ENERGÍAS RENOVABLES Las fuentes de energía primarias Se encuentran en la naturaleza: Sol, viento, carbón, petróleo, gas, olas, calor de la Tierra, mareas, leña, uranio. Las fuentes de energía secundarias: No se encuentran en la naturaleza, se obtienen a partir de las primarias, mediante un proceso tecnológico: gasolina, electricidad, hidrógeno. Renovablesy no renovables Dependen del ritmo de dos factores, Ritmo de consumo, Ritmo de generación Sabiendo esto, se pueden clasificar las fuentes de energía en renovables y no renovables de la forma siguiente: Renovables Fuentes en las que el ritmo de consumo es menor al ritmo de producción de energía: Sol, viento, olas, mareas, biomasa, agua, calor de la Tierra. No renovables Fuentes en las que el ritmo de consumo es más alto que el ritmo de producción deenergía: Uranio, carbón,gas, petróleo. Origen de las fuentes de energía Leña, petróleo, carbón, gas, sol, viento, olas, agua, mareas, calor de la tierra. Energíasrenovables: • Energía eólica • Energía geotérmica • Energía hidráulica • Energía mareomotriz • Energía solar • Energía cinética • Biomasa • Gradiente térmico oceánico • Energía azul • Energía termoeléctrica generada por termopares • Energía nuclear de fusión Fuentes de Energías no renovables (o nuclear-fósil): • Carbón • Centrales nucleares • Gas Natural • Petróleo Clicken la imagen para ampliarel tema
  • 6. MODULO_1 LAS ENERGÍAS RENOVABLES
  • 7. MODULO_1 LAS ENERGÍAS RENOVABLES La Electricidad En términos generales, la producción de electricidad se basa en combustibles fósiles. La energía nuclear y las fuentes de energía renovables juegan un papel similar. Como se han utilizado desde hace más tiempo, los combustibles fósiles, el uranio y el agua se acostumbran a denominar fuentes de energía convencional o tradicional. Las pérdidas El problema principal que comporta tener que transportar la electricidad hasta puntos de consumo lejanos es que durante el trayecto se producen pérdidas de energía. La corriente eléctrica no es más que electrones que se mueven por el interior de materiales Conductores. Durante este movimiento, los electrones chocan contra los átomos del conductor y pierden parte de su energía en forma de calor. Este efecto se puede comprobar todos los días. Sólo hay que hacer funcionar cualquier aparato eléctrico y, al cabo de un rato, tocar el cable que lo alimenta. Se puede comprobar Que éste está caliente. El proceso mediante el cual una corriente eléctrica que circula por un conductor pierde energía en forma de calor se denomina efecto Joule Voltajee Intensidad La corriente eléctrica se caracteriza por dos magnitudes: El voltaje (V), que se mide en voltios (V) en el S.I, (Sistema Internacional). La intensidad (I), que se mide en amperes (A) en el S.I. (Sistema Internacional). Las pérdidas de energía en forma de calor de la corriente eléctrica dependen de la intensidad. A mayor intensidad, más pérdida de energía. Por lo tanto, la solución para disminuir las pérdidas en el transporte de electricidad consiste en disminuir la intensidad de la corriente. Pero si sólo se hace esto, también se reduce la energía de la corriente que se transporta. La solución consiste en aumentar el voltaje de la corriente transportada.El voltaje también se denomina tensión, diferencia de potencial o, simplemente, potencial. Energía y Potencia eléctrica. Energía es la cantidad de trabajo que un sistema es capaz de producir. La energía ni se crea ni se destruye, se transforma. Los aparatos eléctricos consumen energía eléctrica y la transforman en energía luminosa (bombilla, lámpara, diodo LED), en calor (calentador de resistencia) ó en energía mecánica (motores) por ejemplo. Energía ó Trabajo = Potencia · Tiempo
  • 8. MODULO_1 LAS ENERGÍAS RENOVABLES Potencia La potencia de la corriente eléctrica, es decir, la energía transportada por unidad de tiempo, se puede calcular así: Potencia = V·I = Tensión · Intensidad P = VI Por lo tanto, si se disminuye la intensidad para reducir las pérdidas, pero no se quiere reducir la cantidad de energía transportada, hay que aumentar el voltaje. Pero un voltaje muy alto es peligroso. Por lo tanto, cerca de los puntos de consumo hay que disminuir nuevamente el voltaje para garantizar la seguridad de las personas. Consumo El término de consumo depende de la energía eléctrica que se utilice. Cuantos más aparatos se conecten y más tiempo se hagan funcionar, más electricidad se utilizará y, por lo tanto, se tendrá que pagar más. El consumo de energía eléctrica de un aparato se puede calcular multiplicando la potencia que necesita para funcionar por el tiempo que está funcionando: E = P · t Como la potencia se acostumbra a expresar en vatios (W) o kilovatios (Kw) y el tiempo de consumo en horas (h), el consumo de un aparato eléctrico se suele expresar en vatios hora (Wh) o en kilovatios hora (kWh). Un kWh es una unidad de energía que equivale a 3,6 J. Magnitudes relacionadas La energía se define como la capacidad de realizar un trabajo. Energía y trabajo son equivalentes y, por tanto, se expresan en las mismas unidades. El calor es una forma de energía, por lo que también hay una equivalencia entre unidades de energía y de calor. La capacidad de realizar un trabajo en una determinada cantidad de tiempo es la potencia. Transformación dela energía La energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma. De este modo, la cantidad de energía inicial es igual a la final. La energía se degrada continuamente hacia una forma de energía de menor calidad (energía térmica).Dicho de otro modo, ninguna transformación se realiza con un 100% de rendimiento, ya que siempre se producen unas pérdidas de energía térmica no recuperable. El rendimiento de un sistema energético es la relación entre la energía obtenida y la que suministramos al sistema
  • 9. MODULO_1 LAS ENERGÍAS RENOVABLES Unidades de medida de energía La unidad de energía definida por el Sistema Internacional de Unidades es el julio, que se define como el trabajo realizado por una fuerza de un newton en un desplazamiento de un metro en la dirección de la fuerza, es decir, equivale a multiplicar un Newton por un metro. Existen muchas otras unidades de energía, algunas de ellas en desuso. 1 W/h es una unidad de energía que equivale a 3.600 Julios Magnitudes fundamentales de un circuito eléctrico Voltaje,Tensión ó Diferencia de potencial (ddp): Es la energía que debemos suministrar al Circuito para provocar el movimiento de electrones a través de él. Se expresa en voltios (V). Intensidad de corriente I: cantidad de carga (electrones) que atraviesan una sección de Conductor por unidad de tiempo. Se expresa en amperios (A). Resistencia eléctrica R: es la oposición que presenta un material a ser atravesado por la Electricidad. Se expresaen Ohmios (O). Definición del Ohmio: 1 Ohmio=1 Voltio / 1 Amperio (Ω=V/A) Convenio: supondremos por tradición que el flujo de corriente es debido al movimiento de las cargas positivas (del polo + al polo -), aunque en realidad es debido al movimiento de los electrones.
  • 10. MODULO_1 LAS ENERGÍAS RENOVABLES Componentesde un circuitoeléctrico. En general podemos clasificar los componentes de los circuitos eléctricos en: Elementos activos: suministran energía eléctrica (tensión) al circuito. Son los generadores eléctricos, más conocidos como pilas y baterías. Elementos pasivos: consumen energía eléctrica del circuito. Son los receptores, que pueden ser resistencias, bombillas, motores, timbres, etc. conductores: son los cables que conectan los diferentes elementos de un circuito. Elementos de maniobra: activan y desactivan los circuitos a voluntad. Son los interruptores, pulsadores, conmutadores, etc. Elementos de protección: empleados para proteger a determinados elementos de un circuito de elevadas tensiones e intensidades. Los fusibles son un ejemplo. Conclusiones Tal como acabamos de ver, las fuentes de energía renovables pueden resolver algunas de las deficiencias del sistema energético actual. En primer lugar, al tratarse de fuentes renovables, el suministro está garantizado indefinidamente, al contrario de lo que sucede con los combustibles fósiles y nucleares. En segundo lugar, como no están basadas en combustibles fósiles ni nucleares, ahorran contaminación atmosférica y no generan residuos peligrosos. Además, muchos de los sistemas de aprovechamiento (como los solares y los eólicos) pueden ser tan pequeños como instalaciones individuales. Esto hace posible que con estas fuentes se pueda construir un sistema energético descentralizado, es decir, con muchos puntos de consumo de pequeña potencia interconectados por la red eléctrica. En primer lugar, esta descentralización ahorraría pérdidas durante el transporte de la electricidad, porque los puntos de consumo estarían más cerca de los puntos de generación. Además de esto, el sistema eléctrico sería más sólido, ya que una avería en uno o diferentes puntos de generación no afectaría a tantos usuarios. De todas formas, las fuentes de energía renovables también tienen limitaciones. No siempre hace sol, no siempre sopla el viento, no siempre hay olas, etc. La ventaja es que existen tantas fuentes diferentes que se pueden combinar y hacer unas que suplan las limitaciones de las otras. En resumen, para alcanzar un sistema energético más limpio, seguro y sostenible (es decir, que se pueda perpetuar en el tiempo), hay que apostar por las fuentes de energía renovables, la descentralización, el ahorro y la eficiencia en los puntos de consumo.