XX Simposio Peruano Energía
Solar – Tacna, Noviembre 2013

Daniel Ocupa Florián
CER-UNI
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1. Introducción
2. Relaciones astronómicas Sol-Tierra
3. Bóveda celeste
4. Medición de la radiación solar
5. ...
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Flujo radiantes
• Su flujo radiante es de
3,8x1026W equivalente a
una densidad de 62,5MW
por cada metro cuadrado
de superf...
• Es la fuente de vida y el origen de la mayoría de las
demás formas de energía
(eólica, hidrológica, biomasa, fósil, etc....
• Directa. Es la que llega
directamente sin
reflexiones o
refracciones
intermedias.
• Difusa. Es la generada
por los efect...
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• La Tierra gira alrededor del sol en una órbita elíptica
con el Sol en uno de sus focos.
• 1 U.A = 149 497 890 ± 500 km =...
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• Se considera las 12 hora solar cuando el Sol pasa por el
meridiano de Greenwich.
• Día legal. Cuando gira 24 horas respe...
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LATITUD DEL LUGAR ( ): Es la
complementaria del ángulo formado por la
recta que une el zenit y el nadir c...
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• Para el estudio de
soleamiento terrestre se
considera que el Sol
realiza su recorrido por
una esfera o bóveda
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Sensores calorimétricos
Sensores termomecánicos
Sensores termoeléctricos
Sensores fotoeléctricos
• Son dos los propósitos fundamentales en el uso de un
instrumento: medición de la cantidad de energía
asociada a la irrad...
• Son instrumentos que
miden la irradiación directa
de sol en un superficie
perpendicular al rayo solar.
El receptor se en...
• Un pirheliómetro patrón primario o absoluto puede definir la
escala de irradiancia total sin recurrir a referencias. Usa...
• Miden la radiación global en un plano
horizontal. El elemento receptor debe
estar horizontal y libremente expuesto al
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Piranómetro con una banda de sombra
• Puede ser determinado de una manera muy
simple como la proporción entre la medida de
piranómetros idénticos colocados
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• El Heliógrafo mide la cantidad de
horas de sol (total en horas y
décimos) durante el día en un
lugar determinado.
• Es e...
Promedio anual de energía
solar incidente diaria

• Zona de mayor potencial:
Arequipa, Moquegua y
Tacna (6,0 a 6,5 kWh/m2)...
Información meteorológica y
cartográfica

• Red de medición de
irradiación solar
• 10 estaciones con registros
piranométri...
Información meteorológica y
cartográfica

• Red de estaciones
meteorológicas
• 197 estaciones
meteorológicas.
• Periodo pa...
Procesamiento y validación
de la información

Modelos de estimación de la
irradiación solar

• Recopilación, digitación y
...
• Agencia internacional
para la Energía
Renovable.
• Mapas de alta calidad
de los recursos de
institutos técnicos.
• Categ...
Muchas gracias por su
atención

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2. energía solar

  1. 1. XX Simposio Peruano Energía Solar – Tacna, Noviembre 2013 Daniel Ocupa Florián CER-UNI
  2. 2. • • • • • • 1. Introducción 2. Relaciones astronómicas Sol-Tierra 3. Bóveda celeste 4. Medición de la radiación solar 5. Energía solar en el Perú y el mundo 6. Formas de aprovechamiento de radiación solar
  3. 3.
  4. 4. Flujo radiantes • Su flujo radiante es de 3,8x1026W equivalente a una densidad de 62,5MW por cada metro cuadrado de superficie solar. De toda ella solo una pequeña parte, 1,37KW por metro cuadrado aproximadamente, llega a la superficie de la tierra como consecuencia de la distancia que los separa. Constante solar • Es la radiación sobre una superficie orientada normalmente a la dirección de los rayos solares y situada fuera de la atmósfera terrestre a la distancia astronómica unidad igual a 1.495x1011m que es la distancia media Sol-Tierra. No es una verdadera constante pues varía ligeramente, 0.1% a 0.2%, respecto de su valor central. CS=1370 W/m2.
  5. 5. • Es la fuente de vida y el origen de la mayoría de las demás formas de energía (eólica, hidrológica, biomasa, fósil, etc.). • Cada año la radiación solar aporta a la Tierra varias miles de veces la cantidad de energía que consume la humanidad anualmente. • La radiación solar se transforma en otras formas de energía: • Con empleo de paneles fotovoltaicos en energía eléctrica. • Mediante colectores solares en energía térmica, que su vez puede transformarse en energía eléctrica. • Se distinguen tres formas de radiación solar incidente sobre la superficie terrestre: directa, difusa y de albedo.
  6. 6. • Directa. Es la que llega directamente sin reflexiones o refracciones intermedias. • Difusa. Es la generada por los efectos de difracción de las moléculas de aire y aerosoles. • Albedo. Es la radiación reflejada de la superficie de un material.
  7. 7.
  8. 8. • La Tierra gira alrededor del sol en una órbita elíptica con el Sol en uno de sus focos. • 1 U.A = 149 497 890 ± 500 km = r0
  9. 9.
  10. 10.
  11. 11. • Se considera las 12 hora solar cuando el Sol pasa por el meridiano de Greenwich. • Día legal. Cuando gira 24 horas respecto a un sistema inercial. • Día solar. Cuando el sol pasa dos veces por un meridiano. Es tiempo se considera 24 horas (promedio anual). • Día sideral. Cuando una estrella gira un ángulo de 360°.
  12. 12. • • • • • • LATITUD DEL LUGAR ( ): Es la complementaria del ángulo formado por la recta que une el zenit y el nadir con el eje polar. Es positivo hacia el Norte y negativo hacia el Sur. MERIDIANO DEL LUGAR: Circulo máximo de la esfera terrestre que pasa por el lugar, por el zenit y por el nadir. DISTANCIA ZENITAL( zs): Es el ángulo formado por el radio vector punto-Tierra y la vertical del lugar. Es positivo a partir del zenit. ALTURA SOLAR ( s): Ángulo que forman los rayos solares sobre la superficie horizontal. Ángulo complementario de la distancia zenital. ÁNGULO ACIMUTAL ( s): Ángulo formado por la proyección del Sol sobre el plano del horizonte con la dirección Sur. Positivo 0º a 180º hacia el Oeste y negativo hacia el Este 0º a -180º. HORIZONTE: Lugar geométrico de los puntos con altura 0.
  13. 13.
  14. 14. • Para el estudio de soleamiento terrestre se considera que el Sol realiza su recorrido por una esfera o bóveda celeste, de la cual somos el centro. • El gráfico representa la esfera celeste desde un punto de observación definido por la longitud y latitud.
  15. 15. • • • • Sensores calorimétricos Sensores termomecánicos Sensores termoeléctricos Sensores fotoeléctricos
  16. 16. • Son dos los propósitos fundamentales en el uso de un instrumento: medición de la cantidad de energía asociada a la irradiación solar sobre un plano orientado, información acerca de la distribución espectral y espacial de la energía. • Debido a que la irradiación solar llega al suelo terrestre en diferentes formas (directa, difusa y albedo) y estos pueden ser medidos individualmente o en conjunto podemos clasificar los instrumentos de medición de acuerdo a este criterio. • Existen otros criterios para clasificar instrumentos como estandarización, grado de calidad, etc.
  17. 17. • Son instrumentos que miden la irradiación directa de sol en un superficie perpendicular al rayo solar. El receptor se encuentra protegido de la irradiación indirecta y está ubicado en el fondo de un tubo. Diferentes formas de receptor y tubo derivan en diferentes tipos. • Se puede clasificar en patrones primarios, secundarios y de campo. Pirheliómetro de compensación Angström
  18. 18. • Un pirheliómetro patrón primario o absoluto puede definir la escala de irradiancia total sin recurrir a referencias. Usan receptores de cavidad y como sensores medidores diferenciales de flujo calorífico calibrados eléctricamente. Alta precisión • El pirheliómetro patrón secundario es similar al absoluto solo que no cumple todas las especificaciones o no esta plenamente caracterizado. Puede usarse si es calibrado por comparación (WSG). Pirheliómetro de compensación Angström. • Los pirheliómetros de campo sin usados para registro continuo de la irradiación solar y se montan sobre un sistema de seguimiento automático. • Otros tipos: Pirheliómetro de flujo de agua, agua agitada y disco plateado Abbot, radiómetro de cavidad activa.
  19. 19. • Miden la radiación global en un plano horizontal. El elemento receptor debe estar horizontal y libremente expuesto al hemisferio celeste. • Al encontrarse expuesto a todo tipo de condiciones ambientales, el piranómetro debe ser robusto en su estructura. Su elemento receptor debe encontrarse debidamente aislado) por un domo de vidrio y ser de fácil desmonte. • Sus propiedades en relación a su precisión y confiabilidad: sensibilidad, estabilidad, tiempo de respuesta, respuesta azimutal, respuesta cosenoidal, linealidad, respuesta de temperatura y espectral. • Usan sensores termoeléctricos, fotoeléctricos, piroelétrico s , bimetálicos y se pueden clasificar de acuerdo a esta característica.
  20. 20. Piranómetro con una banda de sombra
  21. 21. • Puede ser determinado de una manera muy simple como la proporción entre la medida de piranómetros idénticos colocados horizontalmente. • Un piranómetro mira hacia el cielo y el otro mira al suelo. Se suele colocar ambos piranómetros unidos por detrás y sujetos a un soporte. • Los piranómetros son puesto algunos metros por encima de la superficie del suelo.
  22. 22. • El Heliógrafo mide la cantidad de horas de sol (total en horas y décimos) durante el día en un lugar determinado. • Es esencialmente una esfera de vidrio sólido pulido con un eje montado paralelo al de la tierra. Es necesario orientar el plano vertical que pasa por el eje e inclinar un ángulo igual a la latitud del lugar. • La esfera actúa como un lente y la imagen focalizada se mueve a lo largo de una banda de papel especialmente preparada con escala de tiempo. • La quemadura de la banda ocurre cuando la irradiación solar directa supera el límite variable de 120 a 210 W/m2.
  23. 23. Promedio anual de energía solar incidente diaria • Zona de mayor potencial: Arequipa, Moquegua y Tacna (6,0 a 6,5 kWh/m2) • Zona alta disponibilidad: Piura, Tumbes y Zona sierra por encima 2500 msnm (5,5 a 6,0 kWh/m2) • Zona de menor energía solar: Loreto, Ucayali y Madre de Dios (4,5 a 5,0 kWh/m2)
  24. 24. Información meteorológica y cartográfica • Red de medición de irradiación solar • 10 estaciones con registros piranométricos. • 5 estaciones con registros actinográficos. Estaciones de irradiación solar
  25. 25. Información meteorológica y cartográfica • Red de estaciones meteorológicas • 197 estaciones meteorológicas. • Periodo para cuantificación y tabulación: 1975 - 1990. • Sistema de información geográfica • 500 cartas nacionales del IGN, escala 1 : 100 000. Distribución de estaciones en la región Tacna
  26. 26. Procesamiento y validación de la información Modelos de estimación de la irradiación solar • Recopilación, digitación y control de calidad de los datos • Modelo digital de elevación • Modelo AngströmPrescott. Basado en las horas de sol relativas. • Modelo Bristow Campbell. En función de la diferencia de temperatura máxima y mínima de un día. • Modelos de interpolación.
  27. 27. • Agencia internacional para la Energía Renovable. • Mapas de alta calidad de los recursos de institutos técnicos. • Categorías: Irradiancia directa normal, irradiancia global horizontal, viento, elev ación, etc.
  28. 28. Muchas gracias por su atención docupaf@gmail.com RPM: #956572607

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