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La Física y aspectos sociales de Energía Solar

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Este platica fue sobre energía solar para estudiantes de la escuela de verano del departamento de Optica de CICESE en el verano de 2013.

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  • 1. Óptica Escuela De Verano 2013 La Física Y Aspectos Sociales De Energía Solar DR. RODGER EVANS INVESTIGADOR PRINCIPAL DE LEARS (LABORATORIO DE ENERGÍA ALTERNA, RENOVABLE, SOSTENIBLE) DET, CICESE JULIO 30 2013 Thursday, August 22, 13
  • 2. Objectivo Thursday, August 22, 13
  • 3. 1. Aprender Fisica Básica 2. Intender Energía Solar 3. Saber Sobre LEARS Y CICESE Thursday, August 22, 13
  • 4. Temas • Termodinámica • Geometría esférica • Energia en sociedad Thursday, August 22, 13
  • 5. Leyes De Fisica • ¿Quien es el juez? Thursday, August 22, 13
  • 6. Termodinámica • Calor Q • Energía interno U* • Capacidad de calor Thursday, August 22, 13 notes pp. 45, internal energy, measure change Heat capacity, pp 46
  • 7. Intensivo : Extensivo • Intensivo • independiente de extenso de sistema (T, p, µ) (V/m=ν=1/𝜌 volumen especifica ) • Extensivo • aditivo para independente, no interactando subsistemas (m, V, G) Thursday, August 22, 13
  • 8. Termodinamica • Leyes • 0: A=B, B=C => A=C • 1: energía interna de sistema aislado es constante • 2: calor no puede mover de un lugar frío a caliente. Incremento de entropía, máximo a equilibrio • 3: cero absoluto, entropía mínimo, todo proceso dejan de funcionar Thursday, August 22, 13
  • 9. Motores De Calor • Conversion de calor a trabajo • e.g. ciclo Carnot Thursday, August 22, 13 draw pics from pp 48 Carnot cycle, pp 50
  • 10. Conceptos • fuerza • energía • acción • trabajo • entropia S = kB logW Apath ~ = S kB Thursday, August 22, 13 action is from Lecture 2 notes relation of action and entropy Condensed Matter Physics, 2005, Vol. 8, No. 4(44), pp. 655–664 , J. P. Badiali
  • 11. Energia En Sociedad Thursday, August 22, 13 switch presentations to E&SenenrgiaContempranio.key
  • 12. Geomotria Esferica • control de ángulo • 2 dimensiones Thursday, August 22, 13
  • 13. Geometría Esférica Thursday, August 22, 13
  • 14. Thursday, August 22, 13
  • 15. Thursday, August 22, 13
  • 16. cos a = cos b cos c + sin b sin c cos A• formula coseno • formula seno • formula analógica • formula de cuatro partes sinA sina = sinB sinb = sinC sinc sin a cos B = cos b sin c sin b cos c cos A cos a cos C = sin a cot b sin C cot B Thursday, August 22, 13
  • 17. EL SOL Thursday, August 22, 13
  • 18. El Sol • fuente de fotones • vacío • campo magnético del tierra • atmósfera Thursday, August 22, 13
  • 19. Radiación De Cuerpo Negro • Planck's law of black-body radiation • Wien's displacement law • Stefan–Boltzmann law I(⌫, T) = 2h⌫3 c2 1 e h⌫ kT 1 max = b T = 5.67 ⇥ 10 8 Wm 2 K 4 j⇤ = T4 Thursday, August 22, 13
  • 20. Thursday, August 22, 13
  • 21. Thursday, August 22, 13
  • 22. Irradiancia Solar • Distancia sol-tierra • órbita elíptica • atmósfera • latitud • fecha • actividad solar • años Thursday, August 22, 13
  • 23. El Sol Y Atmósfera Thursday, August 22, 13
  • 24. Mapa De Irradiación Thursday, August 22, 13
  • 25. Actividad Solar Thursday, August 22, 13
  • 26. Actividad Solar Thursday, August 22, 13
  • 27. Solar Thursday, August 22, 13
  • 28. Convertidores • Foto-térmico • Foto-voltaico • Foto-uso Thursday, August 22, 13
  • 29. Foto-termico • Cuerpo negro • transmisión, absorción, reflexión • absorción, emisividad Thursday, August 22, 13
  • 30. VISIBLE Y INFRAROJO usando la frecuencia de luz cuerpo gris j⇤ = ✏ T4 Thursday, August 22, 13
  • 31. Temperatura Maximo • equilibrio entre energía entrando y saliendo • E.g. colector plano Thursday, August 22, 13
  • 32. Temperatura Maximo • equilibrio entre energía entrando y saliendo • E.g. colector plano q = kA @T @x Thursday, August 22, 13
  • 33. Temperatura Maximo • equilibrio entre energía entrando y saliendo • E.g. colector plano q = kA @T @x q = A(T4 1 T4 2 ) Thursday, August 22, 13
  • 34. Temperatura Maximo • equilibrio entre energía entrando y saliendo • E.g. colector plano q = kA @T @x q = hA(T1 T2) q = A(T4 1 T4 2 ) Thursday, August 22, 13
  • 35. Temperatura Maximo • equilibrio entre energía entrando y saliendo • E.g. colector plano q = kA @T @x q = hA(T1 T2) q = A(T4 1 T4 2 ) conducción Thursday, August 22, 13
  • 36. Temperatura Maximo • equilibrio entre energía entrando y saliendo • E.g. colector plano q = kA @T @x q = hA(T1 T2) q = A(T4 1 T4 2 ) conducción radiación Thursday, August 22, 13
  • 37. Temperatura Maximo • equilibrio entre energía entrando y saliendo • E.g. colector plano q = kA @T @x q = hA(T1 T2) q = A(T4 1 T4 2 ) conducción radiación convección Thursday, August 22, 13
  • 38. Usos De Calor Thursday, August 22, 13
  • 39. ful for olar pes , or made well, good SOLAR COOKER BASICS cook food. Collecting more sunlight provides more power; this is bal- Figure 1 Panel Cooker The “Cookit” panel cooker is simple but effective SOURCE:JUDYPEARSON conversión Thursday, August 22, 13
  • 40. COOKING WITH THE SUN! P.2 A h ly Parabolic designs, illustrated in fig- ure 3, have a dish reflector with a parabolic shape that reflects sunlight As you can see from these examples, solar cooker designers have been Figure 3 Parabolic Cooker Parabolic solar cookers produce concen- trated heat conversión Thursday, August 22, 13
  • 41. many kinds of solar cookers. Perhaps the simplest solar cooker is the “Cookit” shown in Figure 1. It con- absorption. Box cookers behave much like conventional ovens oper- ating at medium temperatures. into a focal region vessel, usually dar placed. Dependin reflector, very hig be reached. Such large solar collecti fore high power; b do not have an in chamber, so they to a conventional Some cooker desi high concentratio cooker with an in chamber. Such de centrator ovens, c tional oven in per shows one such u RENEWABLE ENERGY THE INFINITE POWER OF TEXAS Figure 2 Box cooker Box cookers are excellent for slow cooking SOURCE:JUDYPEARSON conversión Thursday, August 22, 13
  • 42. El Paso solar pond 70 kW Organic Rankin cycle Thursday, August 22, 13 El Paso solar pond; 70 kW Organic Rankin cycle Isreal; Ormat, 150 kW
  • 43. El Paso solar pond 70 kW Organic Rankin cycle Isreal; Ormat, 150 kW Organic Rankin cycle Thursday, August 22, 13 El Paso solar pond; 70 kW Organic Rankin cycle Isreal; Ormat, 150 kW
  • 44. conversión Thursday, August 22, 13
  • 45. conversión Thursday, August 22, 13
  • 46. conversión Thursday, August 22, 13
  • 47. !"#$%&'(#)%"*+%#)*,)-"#!% ./0)*+%#)*,)-"#!% #1/23%"*+%#)*,)-"#!% +-)'(#)%"*+%#)*,)-"#!% <.''+%+()&9+$9"($#&*+$)&9)"%$0+&)+:*("#"0.+9 conversión Thursday, August 22, 13
  • 48. Motor Stirling Convertador termal- mechanica alta eficiencia Dificil a fabricar Alta pression conversión Thursday, August 22, 13
  • 49. Sandia Nation Labs stirling engine conversión Thursday, August 22, 13
  • 50. conversión Thursday, August 22, 13
  • 51. Foto-voltaico • semiconductor tipo N y P • Circuito equivalente • Corriente • Potencia maximo Thursday, August 22, 13
  • 52. EFECTO DE TEMPERATURA Thursday, August 22, 13
  • 53. Foto-voltaico • usos • directo, bombas de agua • pilas, PPPT • inversor interconectado a red (Grid-Tie) Thursday, August 22, 13
  • 54. PRAESENT COMMODO CURSUS MAGNA. Thursday, August 22, 13
  • 55. PRAESENT COMMODO CURSUS MAGNA. Thursday, August 22, 13
  • 56. RASTREADOR SOLAR Thursday, August 22, 13
  • 57. SEGUIMIENTO SOLAR: POSICIÓN Thursday, August 22, 13
  • 58. Óptica Thursday, August 22, 13
  • 59. Concentración Óptica ópticia Thursday, August 22, 13
  • 60. Concentración Óptica ópticia Thursday, August 22, 13
  • 61. Thursday, August 22, 13
  • 62. Scheffler Reflector; off-axis parábola Thursday, August 22, 13 2D optical concentration
  • 63. Thursday, August 22, 13
  • 64. Thursday, August 22, 13
  • 65. Thursday, August 22, 13
  • 66. Thursday, August 22, 13
  • 67. Thursday, August 22, 13
  • 68. Thursday, August 22, 13
  • 69. Thursday, August 22, 13
  • 70. HORNO SOLAR Thursday, August 22, 13
  • 71. HORNO SOLAR Thursday, August 22, 13

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