FACULTAD DE INGENIERAEscuela de Ingeniera IndustrialENERGA SOLARDOCENTE: Llontop Salcedo, Evans NielanderALUMNOS:Campos Vera, Illarec AnabeliLalup Purisaca, Carlos CsarPuican Olivos, Ana LauraSoto Alcntara, FtimaVera Cubas, Sharon

Informe para la Asignatura de Procesos IndustrialesChiclayo, 5 de abril de 2015

NDICEI.- Definicin4II. Funcionamiento de los paneles solares:4III. Ventajas de la energa solar:5IV. Desventajas de la energa solar:5V. Tipos de instalacin y Aplicaciones:55.1. Instalaciones aisladas de la red elctrica55.1.1 Energa Solar Fotovoltaica65.1.2 Elementos65.1.3 Aplicaciones:75.1.3.1 Sistemas de bombeo75.1.3.2 Telecomunicaciones y sealizacin75.1.3.3 Aplicaciones especiales:85.1.3.4. Dispositivos aislados85.2. Conectadas a la red elctrica85.2.1. Descripcin de los principales elementos de la instalacin con conexin a red:95.2.2. Aplicaciones:105.2.2.1. Electrificacin rural105.2.2.2. Sistemas hbridos solar-disel105.2.2.3. Plantas de produccin115.2.2.4. Transporte y navegacin martima11

INTRODUCCIN

Desde hace un tiempo el Per y el mundo est enfrentando problemas energticos, las causas envueltas en esta dificultad son muchas, como por ejemplo, el aumento del consumo de energa elctrica debido al constante crecimiento poblacional, tanto del sector residencial, como del sector industrial, los cuales demandan una gran cantidad de energa elctrica para el proceso productivo de sus plantas productoras.Los recursos naturales agotables como el agua y el petrleo tambin han ocasionado esto, por lo mismo el mundo se ha enfocado a buscar otras soluciones y otras formas de aprovechar las energas dadas por la misma naturaleza y buscar la manera de transformarlas en energa elctrica.Hay distintos tipos de energas naturales que cuentan con la ventaja de ser renovables, en este grupo tenemos: la energa solar, la energa elica, geotrmica, etc. Este trabajo est dirigido a aprovechar la energa proveniente del sol.Los sistemas de energa solar fotovoltaica en la actualidad han demostrado el gran potencial que tienen para generar energa elctrica, y debido a la crisis energtica que estamos atravesando ha surgido un gran inters por buscar otras alternativas a las convencionales, es por esto que desde hace un tiempo se ha venido instalando plantas solares fotovoltaicas en distintos puntos del pas los cuales cubren gran parte de la demanda de energa elctrica.

El sol como fuente de energa natural limpiaI.- DEFINICIN

La energa solar, es una fuente inagotable de flujo de radiaciones capturados por nuestro planeta, es el origen de la vida y permite la preservacin de esta y el cumplimiento de funciones muy importantes, adems de marcar el tiempo de ciclos biolgicos y de las estaciones. El hombre ha visto en el sol un recurso rico e indispensable para su sobrevivencia, teniendo como fuente de calor y de energa. La energa solar es la fuente ms abundante de la tierra, es limpia, renovable, disponible y gratuita.Figura N1: Energa SolarII. Funcionamiento de los paneles solares:

El funcionamiento de los paneles solares se basa en el efecto fotovoltaico, que se produce cuando, sobre materiales semiconductores convenientemente tratados, incide la radiacin solar produciendo electricidad.En el momento en que queda expuesto a la radiacin solar, los diferentes contenidos en la luz transmiten su energa a los electrones de los materiales semiconductores que, entonces, pueden romper la barrera de potencial, y salir as del semiconductor a travs de un circuito exterior.Estas clulas fotovoltaicas se combinan de muy diversas formas para lograr tanto el voltaje como la potencia deseados y de este modo poder conseguir que la energa solar se acabe convirtiendo en energa que poder consumir. III. Ventajas de la energa solar:

La energa solar es un recurso renovable prcticamente ilimitado. No contamina Es limpia Energa que llega a todos los lugares en donde no es posible un tendido elctrico. nica inversin, es la inicial. Opera con sistemas silenciosos.IV. Desventajas de la energa solar:

Para produccin de energa a escala comercial, se necesita gran cantidad de terreno. Inversin elevada, aunque la nica es la inicial, tiene un coste grande y puede ser un obstculo para varias personas. Nivel de radiacin flucta de un lugar a otro. V. Tipos de instalacin y Aplicaciones:

Hay dos formas de utilizar la energa elctrica generada a partir del efecto fotovoltaico: en instalaciones aisladas de la red elctrica. en instalaciones conectadas a la red elctrica convencional.En la primera la energa generada se almacena en bateras para as disponer de su uso cuando sea preciso, en la segunda toda la energa generada se enva a la red elctrica convencional para su distribucin donde sea demandada.5.1. Instalaciones aisladas de la red elctrica

Estos sistemas se emplean sobre todo en aquellos lugares en los que no se tiene acceso a la red elctrica y resulta ms econmico instalar un sistema fotovoltaico que tender una lnea entre la red y el punto de consumo. Como los paneles slo producen energa en las horas de Sol y la energa se necesita durante las 24 horas del da, es necesario un sistema de acumulacin. Durante las horas de luz solar hay que producir ms energa de la que se consume, para acumularla y posteriormente poder utilizarla cuando no se est generando.5.1.1 Energa Solar Fotovoltaica

La conversin de la energa solar se denomina efecto fotovoltaico el cual es un fenmeno fsico, que consiste en la conversin de la energa solar en energa elctrica. Cuando la luz solar choca contra los semiconductores, los fotones trasmiten energa de la luz a los electrones del semiconductor, permitiendo as el paso de la electricidad.Hay dos formas de alterar la composicin de los semiconductores:Calentndolos o aadiendo un cuerpo extrao.La electricidad proveniente de los paneles solares, no se pueden guardar; por ello se utilizan acumuladores para que estn siempre en disposicin de almacenar la corriente procedente del sol.

Figura N2: esquema bsico de un sistema solar fotovoltaico

5.1.2 Elementos

Generador fotovoltaico: Transforma la energa del Sol en energa elctrica y carga las bateras.

Regulador de carga: Controla la carga de la batera evitando que se produzcan sobrecargas o descargas excesivas, que disminuyen la vida til del acumulador.

Sistemas de acumulacin. Bateras: Acumulan la energa entregada por los paneles. Cuando hay consumo, la electricidad la proporciona directamente la batera y no los paneles.

Inversor-Ondulador: La corriente que entrega la batera es corriente continua y la mayora de los electrodomsticos que se comercializan, funcionan con corriente alterna. Por este motivo se utilizan onduladores que convierten la corriente continua en alterna.5.1.3 Aplicaciones:5.1.3.1 Sistemas de bombeo

Tambin se emplea la fotovoltaica para alimentar instalaciones debombeopara sistemas de riego,agua potableen reas rurales y abrevaderos para el ganado, o para sistemas dedesalinizacinde agua. Los sistemas de bombeo fotovoltaico son muy tiles all donde no es posible acceder a la red general de electricidad o bien supone un precio prohibitivo. Su coste es generalmente ms econmico debido a sus menores costes de operacin y mantenimiento, y presentan un menor impacto ambiental que los sistemas de bombeo alimentados mediantemotores de combustin interna, que tienen adems una menor fiabilidad. 5.1.3.2 Telecomunicaciones y sealizacin

La energa solar fotovoltaica es ideal para aplicaciones de telecomunicaciones, entre las que se encuentran por ejemplo las centrales locales detelefona,antenasderadioytelevisin, estaciones repetidoras demicroondasy otros tipos de enlaces de comunicacin electrnicos. Esto es debido a que, en la mayora de las aplicaciones de telecomunicaciones, se utilizan bateras de almacenamiento. En terrenos accidentados y montaosos, las seales de radio y televisin pueden verse interferidas o reflejadas debido al terreno ondulado. En estos emplazamientos, se instalan transmisores de baja potencia (LPT) para recibir y retransmitir la seal entre la poblacin local.Las clulas fotovoltaicas tambin se utilizan para alimentar sistemas de comunicaciones deemergencia, por ejemplo en los postes de SOS(Telfonos de emergencia) en carreteras,sealizacin ferroviaria,balizamientopara proteccinaeronutica, estaciones meteorolgicas o sistemas de vigilancia de datos ambientales y decalidad del agua. 5.1.3.3 Aplicaciones especiales:

Desde los orgenes de la aventura espacial los satlites y naves espaciales han utilizado paneles solares, fotovoltaicos para alimentar sus equipos.5.1.3.4. Dispositivos aislados

La reduccin en el consumo energtico de los circuitos integrados, hizo posible a finales de la dcada de 1970 el uso de clulas solares como fuente de electricidad encalculadoras, tales como la RoyalSolar 1, SharpEL-8026o TealPhoton.Tambin otros dispositivos fijos que utilizan la energa fotovoltaica han visto aumentar su uso en las ltimas dcadas, en lugares donde el coste de conexin a la red elctrica o el uso de pilas desechables son prohibitivamente caros. Estas aplicaciones incluyen por ejemplo las lmparas solares, bombas de agua,parqumetros,telfonos de emergencia, compactadores de basura,seales de trfico temporales o permanentes, estaciones de carga o sistemas remotos de vigilancia.5.2. Conectadas a la red elctrica

Una de las principales aplicaciones de la energa solar fotovoltaica ms desarrollada en los ltimos aos, consiste en las centrales conectadas a red para suministro elctrico.La conexin a la red de los sistemas fotovoltaicos es una solucin idnea para contribuir a la reduccin de emisiones de dixido de carbono (CO2) a la atmsfera. Esta aplicacin se ajusta muy bien a la curva de demanda de la electricidad.Para que estas instalaciones sean tcnicamente variables es necesario: La existencia de una lnea de distribucin elctrica cercana con capacidad para admitir la energa producida por la instalacin fotovoltaica La determinacin, con la compaa distribuidora, del punto de conexin.

Figura N3: esquema de la estructura de un sistema solar fotovoltaico conectado a la red

5.2.1. Descripcin de los principales elementos de la instalacin con conexin a red:

Mdulos fotovoltaicosLos mdulos fotovoltaicos estn formados por un conjunto de celdas que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos. La eleccin correcta de los mismos va a condicionar en gran medida la produccin final de la instalacin.Estos mdulos fotovoltaicos se dividen en:Cristalinas:Mono cristalinas: se componen de secciones de un nico cristal de silicioPoli cristalinas: cuando estn formadas por pequeas partculas cristalizadas.Amorfas: cuando el silicio no se ha cristalizado. Inversor.-Los inversores son los encargados de realizar la conversin DC/AC para poder conectar los generadores fotovoltaicos a la red elctrica. Lo conforman un sintetizador que accionando un conjunto de interruptores genera una onda de impulsos a partir de la tensin DC, procurando que la seal de salida sea lo ms senoidal posible. Contadores.- Un contador principal mide la energa producida (kWh) y enviada a la red para que pueda ser facturada a la compaa a los precios autorizados.

Un requerimiento primordial en los inversores, es que tengan un alto rendimiento, para cualquier valor que se presente en la seal de entrada.5.2.2. Aplicaciones: 5.2.2.1. Electrificacin rural

En entornos aislados, donde se requiere poca potencia elctrica y el acceso a la red es difcil, las placas fotovoltaicas se emplean como alternativaeconmicamente viabledesde hace dcadas. Para comprender la importancia de esta posibilidad, conviene tener en cuenta que aproximadamente una cuarta parte de la poblacin mundial todava no tiene acceso a la energa elctrica. En los pases en desarrollo, muchospueblosse encuentran situados en reas remotas, a varios kilmetros de la red elctrica ms prxima. Debido a ello, se est incorporando la energa fotovoltaica de forma creciente para proporcionar suministro elctrico a viviendas o instalaciones mdicas en reas rurales. Por ejemplo, en lugares remotos deIndiaun programa de iluminacin rural ha provisto iluminacin mediantelmparas LEDalimentadas con energa solar para sustituir a las lmparas de queroseno. El precio de las lmparas solares era aproximadamente el mismo que el coste del suministro de queroseno durante unos pocos meses. Figura N 4: Refugio de montaa alimentada con energa fotovoltaica

5.2.2.2. Sistemas hbridos solar-disel

Debido al descenso de costes de la energa solar fotovoltaica, se est extendiendo asimismo el uso de sistemas hbridos solar-disel, que combinan esta energa congeneradoresdiselpara producir electricidad de forma continua y estable. Este tipo de instalaciones estn equipadas normalmente con equipos auxiliares, tales como bateras y sistemas especiales de control para lograr en todo momento la estabilidad del suministro elctrico del sistema. Debido a su viabilidad econmica en muchos casos se sustituyen antiguos generadores por fotovoltaica, mientras que las nuevas instalaciones hbridas se disean de tal manera que permiten utilizar el recurso solar siempre que est disponible, minimizando el uso de los generadores, disminuyendo as el impacto ambiental de la generacin elctrica en comunidades remotas y en instalaciones que no estn conectadas a la red elctrica. Un ejemplo de ello lo constituyen las empresasmineras, cuyas explotaciones se encuentran normalmente en campo abierto, alejadas de los grandes ncleos de poblacin. En estos casos, el uso combinado de la fotovoltaica permite disminuir en gran medida la dependencia del combustible disel, permitiendo ahorros de hasta el 70% en el coste de la energa.

Figura N5: esquema de la estructura de un sistema solar fotovoltaico hibrido

5.2.2.3. Plantas de produccin

Existen algunos ejemplos de plantas de produccin, aunque la mayora han sido proyectos de demostracin. Las plantas de produccin de electricidad son aplicaciones de carcter industrial que pueden instalarse en zonas rurales no aprovechadas para otros usos o sobrepuestas en grandes cubiertas de reas urbanas (aparcamientos, zonas comerciales, reas deportivas, etc.). Para aumentar la capacidad de produccin de una planta fotovoltaica de produccin elctrica hasta en un 25% se suelen utilizar sistemas de seguimiento del Sol.

5.2.2.4. Transporte y navegacin martima

Aunque la fotovoltaica todava no se utiliza de forma generalizada para proporcionar traccin en el transporte, se est utilizando cada vez en mayor medida para proporcionar energa auxiliar enbarcosyautomviles. Algunos vehculos estn equipados conaire acondicionado alimentado mediante paneles fotovoltaicos para limitar la temperatura interior en los das calurosos,mientras que otros prototipos hbridoslos utilizan para recargar sus bateras sin necesidad de conectarse a la red elctrica. Se ha demostrado sobradamente la posibilidad prctica de disear y fabricar vehculos propulsados mediante energa solar, as como barcosy aviones,siendo considerado el transporte rodado el ms viable para la fotovoltaica. ElSolar Impulsees un proyecto dedicado al desarrollo de unavinpropulsado nicamente mediante energa solar fotovoltaica. El prototipo puede volar durante el da propulsado por lasclulas solaresque cubren sus alas, a la vez que carga las bateras que le permiten mantenerse en el aire durante la noche. Figura N6: Equipo delNuna 3,vehculo solar competidor en elWorld Solar Challenge

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