Curso de actualización pt 3

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Curso dictado por Roberto Valer en el XVII Simposio Peruano de Energía Solar

Curso dictado por Roberto Valer en el XVII Simposio Peruano de Energía Solar

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  • 1. Curso de actualización: APLICACIONES PRODUCTIVAS DE LA ENERGIA SOLAR Parte 3: La energía solar fotovoltaica L. Roberto Valer M. LSF - IEE – USP Email: robvaler@usp.br Programa de Pós-Graduação em Energia PPGE (EP / FEA / IEE / IF) Cusco, 02 de noviembre de 2010
  • 2. Sumario de la Presentación
    • Parte I: Contextualización del tema
    • Parte II: Usos productivos de la energía
    • Parte III: La energía solar fotovoltaica
    • Parte IV: Aplicaciones productivas de la energía solar fotovoltaica
  • 3. La energía solar fotovoltaica Panorama de la producción de energía eléctrica a nivel mundial Fuente: IEA - Key World Energy Statistics, 2010 Matriz energética mundial Desarrollo histórico de la producción de electricidad segun el tipo de fuente Fuente: IEA - Key World Energy Statistics, 2010 2008 20181 TWh * Otros: energía solar, eólica, geotérmica, biomasa moderna, etc.
  • 4. La energía solar fotovoltaica Panorama de la producción de energía eléctrica a nivel mundial Capacidad eléctrica instalada con energías renovables* hasta el año 2009 Fuente: REN21 (2010) 21 GW *No incluye la capacidad instalada de hidroeléctricas de grande porte
  • 5. La energía solar fotovoltaica Panorama de la energía fotovoltaica a nivel mundial Fuente: Archivo gráfico del CER UNI.
  • 6. La energía solar fotovoltaica Ventajas y desventajas
    • Ventajas
    • Utilizan una energía gratuita y renovable
    • No producen polución ni contaminación ambiental
    • No requieren el uso de combustibles, aminorando gastos en suministro, transporte y almacenamiento de los mismos.
    • No producen contaminación sonora (silenciosa)
    • Bajo mantenimiento
    • Permite aumentar la potencia instalada mediante la incorporación de nuevos módulos. (Es modular).
    • Desventajas
    • Los rendimientos del sistema aun son bajos, básicamente por las bajas eficiencias de las células solares (15 – 20 %).
    • Altos costos iníciales, al no ser un producto masivo aun.
    • Dependencia de factores externos como condiciones climáticas
  • 7. La energía solar fotovoltaica Panorama de la energía fotovoltaica a nivel mundial Fuente: Archivo gráfico del CER UNI. CARGAS Energía solar Energía eléctrica SFV SOL
  • 8. La energía solar fotovoltaica Panorama de la energía fotovoltaica a nivel mundial Fuente: Archivo gráfico del CER UNI.
  • 9. La energía solar fotovoltaica Generador Fotovoltaico Fuente: Archivo gráfico del LES IEE USP
  • 10. La energía solar fotovoltaica Generador Fotovoltaico Fuente: Archivo gráfico del LES IEE USP
  • 11. La energía solar fotovoltaica Generador Fotovoltaico Foto: Valer, 2010
    • Sistema fijo
    • Facilidad de instalación
    • Poco mantenimiento
    • Sistema con seguimento
    • Mayor eficiencia en la captación -> reducción del número de módulos necesarios -> reducción de costos.
    • Aumento de la complejidad del sistema
    • Reducción de la confiabilidad.
    • Problemas con condiciones climáticas (vientos e baja radiación)
    Referencias Bibliográficas : - Vilela (2004) - Wenham (2007) - Foster (2010) - Argaw (2003) Foto: solarsystem.pk, 2010
  • 12. La energía solar fotovoltaica Sistemas de control
    • Controlador : Permite el acoplamiento entre el generador FV, las cargas y la batería
            • Protege las baterías de cargas y sobredescargas.
    • Conversor CC – CC : Reductor o elevador de tensión.
    • Inversor CC – CA : Transformador CC – CA
    Controladores Inversores
  • 13. Sistema fotovoltaico de bombeo Sistema de almacenamiento Baterías - Permiten el uso del SFVR en cualquier momento - Vida útil limitada ↑ Complejidad, ↑Mantenimiento, ↓ Eficiencia , ↑ Costo de ciclo de vida Foto: Valer, 2008 Referencias Bibliográficas : - Wenham (2007) - Foster (2010) - Argaw (2003) Fuente:
  • 14. La energía solar fotovoltaica Panorama de la energía fotovoltaica a nivel mundial Producción mundial de módulos y células fotovoltaicas en el mundo Photon International, 3, 2010; Market survey on global solar cell and module production 2009. 42% 40% 40% 34% 68% 45% 40% 69% 82% 52%
  • 15. La energía solar fotovoltaica Panorama de la energía fotovoltaica a nivel mundial Producción mundial de módulos y células fotovoltaicas en el mundo Fuente: REN21 (2010)
  • 16. La energía solar fotovoltaica Panorama de la energía fotovoltaica a nivel mundial Producción mundial de módulos y células fotovoltaicas en el mundo Kautto, N . and A. Jäger-Waldau, 2009: Renewable Energy Snapshots 2009, European Commission, Euro-Report EUR 23819 EN, ISBN 978-92-79-12397-9
  • 17. La energía solar fotovoltaica Panorama de la energía fotovoltaica a nivel mundial Producción mundial de módulos y células fotovoltaicas en el mundo Fuente: Solarbuzz.com (2010)
  • 18. La energía solar fotovoltaica Panorama de la energía fotovoltaica a nivel mundial Estado actual de las eficiencias y costos de las células fotovoltaicas para cada tipo de tecnología Fuente: REN21 (2010) Silicio cristalino (c-Si) Mono-cristalino (sc-Si) Poli-cristalino (mc-Si). Películas delgadas Amorfas (a-Si) Micro amorfas (aµ-Si) Telureto de Cádmio (Cd-Te) Disseleneto de Cobre-Índio (CIS) Disseleneto de Cobre-Índio-Galio (CIGS).
  • 19. La energía solar fotovoltaica Panorama de la energía fotovoltaica a nivel mundial Fuente: Prometheus Institute, 2008 Silicio cristalino (c-Si) Mono-cristalino (sc-Si) Poli-cristalino (mc-Si). Películas delgadas Amorfas (a-Si) Micro amorfas (aµ-Si) Telureto de Cádmio (Cd-Te) Disseleneto de Cobre-Índio (CIS) Disseleneto de Cobre-Índio-Galio (CIGS). Potencia fabricada 3,7 GW (2007) Silicio poli-cristalino 2,18 GW Silicio mono-cristalino 1,1 GW Estado actual de la producción de celulas por tipo de tecnología
  • 20. La energía solar fotovoltaica Panorama de la energía fotovoltaica a nivel mundial Fuente: SUREK, T. Crystal growth and materials research in photovoltaics: progress and challenges. Journal of Crystal , 2005 “ Learning curve” para la energía solar fotovoltaica
  • 21. La energía solar fotovoltaica Panorama de la energía fotovoltaica a nivel mundial Fuente: http://pvresources.com/en/economics.php Costos indicativos de sistemas fotovoltaicos en el 2009
  • 22. La energía solar fotovoltaica Panorama de la energía fotovoltaica a nivel mundial Costos estimados de sistemas fotovoltaicos para los próximos años Fuente: EPIA – EUROPEAN PHOTOVOLTAIC INDUSTRY ASSOCIATION. Disponível em: < www.epia.org > Costo de la generación eléctrica (€ct/kWh) 2005 2030 2050 Combustibles Fósiles (carbón, gás) 4,0 – 4,5 6,0 – 7,0 6,5 – 9,0 Nuclear 4,0 – 6,0 3,5 – 7,0 3,6 – 6,0 Eólica 7,5 - 9.0 5,0 – 6,0 3,0 – 4,0 Solar Térmica 17,0 6,0 3,0 Solar FV 20,0 – 40,0 5,0 – 10,0 3,0 – 6,0
  • 23. La energía solar fotovoltaica Panorama de la energía fotovoltaica a nivel mundial Costos indicativos de sistemas fotovoltaicos *Considerando uma taxa de desconto anual de 12% e período de análise igual 20 anos. Fuente: LES IEE USP
  • 24. La energía solar fotovoltaica Panorama de la energía fotovoltaica a nivel mundial Costos indicativos de sistemas fotovoltaicos en el Perú Fuente: Horn (2010)
    • Paneles FV : 0,5 - 100 W. Tipo cristalino y amorfo. 3- 4 $/Wp
    • Ejemplo: Modulo amorfo 100 Wp (300$), Modulo cristalino 15Wp (45$)
    • Reguladores de carga (Stecca, Phocos, chinos) 10 – 45 A
    • Baterías Pb acido, Baterías de Ni MH y de Li -Ion
    • Ejemplo
    • Batería sellada “solar” 150 Ah, 12V,($ 120,0)
  • 25. Laboratório de Sistemas Fotovoltaicos Instituto de Eletrotécnica e Energia - USP Agradecimientos especiales: Gracias! Consultas: [email_address] [email_address] Blog: solucionessolares.blogspot.com