La Física y aspectos sociales de Energía Solar

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

Objectivo

1. Aprender Fisica Básica
2. Intender Energía Solar
3. Saber Sobre LEARS Y CICESE

Temas
• Termodinámica
• Geometría esférica
• Energia en sociedad

Leyes De Fisica
• ¿Quien es el juez?

Termodinámica
• Calor Q
• Energía interno U*
• Capacidad de calor
notes pp. 45, internal energy, measure change
Heat capacity, pp 46

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)

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

Motores De Calor
• Conversion de calor a trabajo
• e.g. ciclo Carnot
draw pics from pp 48
Carnot cycle, pp 50

Conceptos
• fuerza
• energía
• acción
• trabajo
• entropia S = kB logW
Apath
~
=
S
kB
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

Energia En Sociedad
switch presentations to E&SenenrgiaContempranio.key

Geomotria Esferica
• control de ángulo
• 2 dimensiones

Geometría Esférica

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

EL SOL

El Sol
• fuente de fotones
• vacío
• campo magnético del tierra
• atmósfera

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

Irradiancia Solar
• Distancia sol-tierra
• órbita elíptica
• atmósfera
• latitud
• fecha
• actividad solar
• años

El Sol Y Atmósfera

Mapa De Irradiación

Actividad Solar

Convertidores
• Foto-térmico
• Foto-voltaico
• Foto-uso

Foto-termico
• Cuerpo negro
• transmisión, absorción, reﬂexión
• absorción, emisividad

VISIBLE Y INFRAROJO
usando la frecuencia de luz
cuerpo gris j⇤
= ✏ T4

Temperatura Maximo
• equilibrio entre energía entrando y saliendo
• E.g. colector plano

Temperatura Maximo
q = kA
@T
@x

Temperatura Maximo
q = kA
@T
@x
q = A(T4
1 T4
2 )

Temperatura Maximo
q = kA
@T
@x
q = hA(T1 T2)
q = A(T4
1 T4
2 )

Temperatura Maximo
q = kA
@T
@x
q = hA(T1 T2)
q = A(T4
1 T4
2 )
conducción

Temperatura Maximo
q = kA
@T
@x
q = hA(T1 T2)
q = A(T4
1 T4
2 )
conducción
radiación

Temperatura Maximo
q = kA
@T
@x
q = hA(T1 T2)
q = A(T4
1 T4
2 )
conducción
radiación
convección

Usos De Calor

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

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

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

El Paso solar
pond
70 kW
Organic Rankin
cycle
El Paso solar pond; 70 kW Organic Rankin cycle
Isreal; Ormat, 150 kW

El Paso solar
pond
70 kW
Organic Rankin
cycle
Isreal;
Ormat, 150 kW
Organic
Rankin
cycle
El Paso solar pond; 70 kW Organic Rankin cycle
Isreal; Ormat, 150 kW

conversión

!"#$%&'(#)%"*+%#)*,)-"#!%
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+-)'(#)%"*+%#)*,)-"#!%
<.''+%+()&9+$9"($#&*+$)&9)"%$0+&)+:*("#"0.+9
conversión

Motor Stirling
Convertador
termal-
mechanica
alta eﬁciencia
Diﬁcil a
fabricar
Alta pression
conversión

Sandia Nation Labs
stirling engine
conversión

Foto-voltaico
• semiconductor tipo N y P
• Circuito equivalente
• Corriente
• Potencia maximo

EFECTO DE TEMPERATURA

Foto-voltaico
• usos
• directo, bombas de agua
• pilas, PPPT
• inversor interconectado a red (Grid-Tie)

PRAESENT COMMODO CURSUS MAGNA.

RASTREADOR SOLAR

SEGUIMIENTO SOLAR: POSICIÓN

Óptica

Concentración
Óptica
ópticia

Schefﬂer Reﬂector; off-axis parábola
2D optical concentration

HORNO SOLAR

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