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Tecnología Solar Fotovoltaica

Santiago HoyosAgosto de 2017

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Agenda

• Aplicaciones de la tecnología fotovoltaica

• Mercado

• Tecnología de paneles

• Tecnología de inversores

• Instalaciones Solares Fotovoltaicos

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Fuente: https://www.nasa.gov/mission_pages/sdo/science/solar-irradiance.html

A coronal mass ejection as captured by SOHO.Credits: ESA&NASA/SOHO

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APLICACIONES

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SistemasFotovoltaicos

• Avión Solar

• Barco Solar

• Carro Solar

• Carretera Solar

• Bicicleta Solar

• Sistema Ferreo Solar

• Fuente: http://ecovive.com/energia-solar-fotovoltaica/

• http://www.suelosolar.com/guiasolares/aplicaciones_uso.asp

• https://www.whaleorgone.com/2015/10/28/solar-energy/

• https://www.barinas.net.ve/index.php?p=news&id=3052&titulo=Aplicaciones_de_la_Energia_Solar

• http://www.eafit.edu.co/sitionoticias/2015/nuevo-vehiculo-solar-colombiano-listo-para-australia

• http://noticias.masverdedigital.com/la-primera-linea-ferroviaria-impulsada-por-energia-solar-se-encuentra-en-belgica/

http://ecovive.com/energia-solar-fotovoltaica/
https://www.whaleorgone.com/2015/10/28/solar-energy/
https://www.barinas.net.ve/index.php?p=news&id=3052&titulo=Aplicaciones_de_la_Energia_Solar
http://www.eafit.edu.co/sitionoticias/2015/nuevo-vehiculo-solar-colombiano-listo-para-australia
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Carros Solares

Fuente: https://www.lightyear.one/https://www.tesla.com/models/designhttp://tesla.stractest.org/tesla-solar-car/https://www.sonomotors.com/sion.html#st-battery

Empresa: LightyearPropietarios: estudiantes de la Universidad de Tecnología de Eindhoven.Vehículo: Lightyear oneCosto: 119.00 EurosAutonomía: 850 kmServiría para suministro eléctricoPaís: Holanda

Empresa: Sono Sion Autonomía: 250 km con las baterías N Celdas: 330 celdasCapacidad de las celdas: 30 km Velocidad max: > 150 km/hSistema: viSonoMotor: 80 kWSuministro: 2.7 kW hasta 7.6 kWCosto: 16000 Euros + 4000 Euros de BateríaPaís: Alemania

Empresa: TeslaModelo: Tesla model s 75 carCargador: 110v y 240v – de 11 kW hasta 120 kWTiempo de carga: < 2 min / 40 Millas o 64 kmVelocidad max: 225 km/hCosto: 132.300 USDRendimiento: 75 kWhAutonomía: 900 kmPaís: USA

https://www.lightyear.one/
https://www.tesla.com/models/design
http://tesla.stractest.org/tesla-solar-car/
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Bicicletas Solares

• Fuente: https://www.treehugger.com/bikes/its-solar-powered-electric-bicycle-now-were-talking-again.html/

• http://bikes-as-transportation.com/tag/tiny-cars/

• http://www.motorwavegroup.com/Motorgym/solarbike.html

• http://mojtaba-raeisi.com/?page_id=46

Costo: 300 USDMotor de 250 WVel Max: 25 km/hBaterías de Lithium Ion de 12 AhPaneles de 45 Wp de 30 V x 4p = 140WpConexiones USB: 2Sensores

https://www.treehugger.com/bikes/its-solar-powered-electric-bicycle-now-were-talking-again.html/
http://bikes-as-transportation.com/tag/tiny-cars/
http://www.motorwavegroup.com/Motorgym/solarbike.html
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Trenes solares

Fuente: http://www.estudiosolar.es/el-metro-de-santiago-de-chile-funcionara-principalmente-con-energia-solar/

CHILE INDIA

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Otras Aplicaciones

• Comunicaciones

• Ventanas y Fachadas

• Techos

• Boyas y Faros

• Chaquetas y Vestidos

• Cargadores - accesorios

• Bolsos y Maletas

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Plantas Fotovoltaicas a Gran Escala 2016

1. Kurnool Ultra Mega Solar Park. 1.000 MW. India2. Longyangxia Hydro- Solar PV Station. 850 MW. China3. Planta fotovoltaica de Kamuthi. 648 MW. India4. Solar Star Solar Farm I y II. 597 MW. Estados Unidos5. Copper Mountain . 552 MW. Estados Unidos6. Desert Sunlightg Solar Farm. 550 MW. Estados Unidos7. Topaz Solar Farm. 550 MW. Estados Unidos8. Mesquite Solar Project. 400 MW. Estados Unidos9. Quaid-e-Azam Solar Park. 400 MW. Pakistán10. Planta fotovoltaica Ningxia Yanchi Fase I 380 MW. China

Fuente: http://elperiodicodelaenergia.com/las-10-mayores-plantas-fotovoltaicas-del-mundo/

1648; 28%

2649; 44%

1230; 21%

400; 7%

Participación

INDIA USA CHINA PAKISTÁN

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Kurnool Ultra Mega Solar Park. 1.000 MW. India

Fuente: http://elperiodicodelaenergia.com/las-10-mayores-plantas-fotovoltaicas-del-mundo/

https://en.wikipedia.org/wiki/Kurnool_Ultra_Mega_Solar_Park

Lugar:Panyam mandal of Kurnool district, Andhra Pradesh. En INDIA.Proyecto a cargo de Andhra Pradesh Solar Power Corporation Private Limited (APSPCL)En Joint Venture: Solar Energy Corporation of India, Andhra Pradesh Power Generation Corporation and the New & Renewable Energy Development Corporation of Andhra Pradesh Ltd

Área: 24 km2Inversión: 1.1 Billion USD, desarrolladores del proyecto 85% y el Gobierno 15%Sistema agrupado en 4 estaciones de 250 MW a 220/33kVCada Estación se conecta a a una subestación 400/ 220 kV2000 km de cable en circuitos.Generación en día de pleno sol = 8 GWh/d.Demanda satisfecha = 100% de la demanda del Kurnool districtAsignación por subasta descendente en dos fasesEn la subasta de diciembre de 2015 se adjudicaron los siguientes contratos: 500 MW Sun Edison; 350 MW a SoftBank Energy ambos aun precio de INR 4.63 kWh; 100 MW Azufre Power a 5,12 kWh; 50 MW a Adani Power a 5.13 kWhUn vendaval en mayo de 2017 causó daños a los paneles y en general al Sistema por aprox 310.000 USD

http://elperiodicodelaenergia.com/las-10-mayores-plantas-fotovoltaicas-del-mundo/
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Otras Plantas

Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/NP_Kunta_Ultra_Mega_Solar_Parkhttp://www.bbc.com/news/world-asia-india-34421419

Cochin International AirportPaneles: 46,000 de 265 WpCapacidad: 12 MWp

https://en.wikipedia.org/wiki/NP_Kunta_Ultra_Mega_Solar_Park
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Plantas Fotovoltaicas a Gran Escala

Fuente: https://www.ecologiaverde.com/la-mayor-granja-solar-flotante-del-mundo-empieza-funcionar-china/

http://spectrum.ieee.org/energywise/energy/renewables/japan-building-worlds-largest-floating-solar-power-plant

China 40 MW

Japón 13.7 MW

https://www.ecologiaverde.com/la-mayor-granja-solar-flotante-del-mundo-empieza-funcionar-china/
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Plantas Fotovoltaicas a Gran Escala

Fuente: http://www.efeverde.com/tematica/renovables-energia/

https://www.taringa.net/posts/ecologia/19966635/Inauguran-planta-solar-con-forma-de-panda-en-China.html

Ciuda : Datong en China100 MW de capacidadPanda Green Energy GroupPNUD Costo: 52 Millones de dólares

http://www.efeverde.com/tematica/renovables-energia/
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Planta Fotovoltaica más Grande• Fuente: https://www.pv-magazine.com/2017/05/24/financing-agreed-for-sweihan-mega-projectin-abu-dhabi/http://www.efeverde.com/tematica/renovables-energia/

Emiratos Árabes

1170 MW

Abril de 2019

Venderá energía a la red a 0,0242 USD /kWh = 73 COP /kWh

Esquema PPA

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Plantas Termosolar

Fuente: http://elperiodicodelaenergia.com/las-10-plantas-termosolares-mas-grandes-del-mundo-eeuu-y-espana-se-reparten-el-90-del-pastel/

Ivanpah.Propiedad de NRG Energy, BrightSourceEnergy y Google, 392 MW. Estados UnidosDesierto de Mojave entre Nevada y CaliforniaUn área de 13 km 2 a 60 km al sur de las VegasTorres de 139 m de altura300.000 espejos538 grados de temperaturaReduce 400.000 Tn de CO2 o eliminar 72000 vehículos de circulaciónProporciona el 30% de la energía solar de USAEste desierto recibe luz solar durante 330/360 días

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MERCADO

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Inversión en Renovables

Fuente: http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2016/06/GSR_2016_KeyFindings_SPANISH.pdf

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Países Líderes

Fuente: http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2016/06/GSR_2016_KeyFindings_SPANISH.pdf

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Renovables en la producción de Electricidad

Fuente: http://www.ren21.net/

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Solar Fotovoltaica

Fuente: http://www.ren21.net/

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Solar Fotovoltaica

Fuente: http://www.ren21.net/

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Generación de Energía ELéctrica

Fuente: https://www.eia.gov/outlooks/aeo/pdf/0383(2017).pdf

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Adición de Capacidad

Fuente: https://www.eia.gov/outlooks/aeo/pdf/0383(2017).pdf

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Generación Renovable

Fuente: https://www.eia.gov/outlooks/aeo/pdf/0383(2017).pdf

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Generación Solar

Fuente: https://www.eia.gov/outlooks/aeo/pdf/0383(2017).pdf

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Eficiencia

Fuente: https://www.nrel.gov/pv/assets/images/efficiency-chart.png/

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Costos

Fuente: https://www.lazard.com/

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Costos

Fuente: https://www.lazard.com/

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Mecanismos de Integración

OFERTA

• Tarifas Garantizadas• Medición Neta• Incentivos Financieros y Fiscales• Estándares de Energía Renovable

• Subastas • Certificados

• Contratos • Contratos de Corto, Mediano y

Largo Plazo• Contratos por diferencia

DEMANDA

• Contratos de Corto, Mediano y Largo Plazo

• Venta de los excedentes • Créditos de energía verde

Fuente: http://www.ren21.net/

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Casos de Éxito

Fuente: https://environment.google/projects/announcement-100/

https://environment.google/projects/announcement-100/
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Casos de Éxito

Fuente: https://environment.google/

https://environment.google/
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TECNOLOGÍA PANELES

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Fuente: Curso Energía Solar IEB, 2016

Define la energía transportada por los fotones

𝜆 − 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑜𝑛𝑑𝑎ℎ − 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑃𝑙𝑎𝑛𝑘𝑐 − 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙𝑢𝑧

La radiación solar global es compuesta por:– Radiación solar directa (directamente del sol)

– Radiación solar difusa (dispersada por la atmosferay las nubes)

– Radiación reflejada del suelo

Radiación Solar

La radiación del sol y del cielo combinadas, incidente sobre unasuperficie horizontal es conocida como Radiación Global.

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Tecnología – Efecto Fotoeléctrico

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_fotoel%C3%A9ctrica

Es aquel fenómeno físico que permite generar electricidad apartir de la energía solar. Físicamente los fotones de luzimprimen una energía en los electrones de un materialsemiconductor desprendiéndolos de su órbita para generaruna corriente eléctrica.

Conductores.• Son materiales con electrones libres• Un átomo tiene electrones que se distribuyen en capas.• Los electrones libres sólo se encuentran en la última capa.• Se llaman electrones de valencia.

Semiconductores. Bajo condiciones normales es aislante pero bajo modificación molecular se vuelve conductorSI – Ge - Se

La Energía de un fotón absorbido = Energía necesaria para liberar 1 electrón + energía cinética del electrón emitido

hf = hf0 + ½ mv2

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Tecnología – Paneles - Celdas

Fuente: http://deltavolt.pe/energia-renovable/energia-solar/paneles-solares

Película delgadaSilicio

PolicristalinoSilicio

Monocristalino

Eficiencia. Mono > PoliCostos. Mono > Poli

Menor EficienciaMenor CostoMayor Flexibilidad Corriente más bajaTensión más alta

Flexibilidad para incorporar en ropa, maletas y sombrillas

Celdas Flexibles

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Fuente: Curso Energía Solar IEB, 2016

Un Panel o Modulo es compuesto por varias celdas fotovoltaicas individuales conectadas y encapsuladas en fabrica (unidad comercial).

TECNOLOGÍA - CONEXIÓN DE PÁNELES

Un Arreglo consiste en uno o maspanales en serie o paraleloagrupados juntos

Una Cadena ?

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Tecnología – Paneles

Fuente: http://deltavolt.pe/energia-renovable/energia-solar/paneles-solares

Tipo Monicristalino Policristalino

número de celdas por módulo 60 cell 60 cell

Capacidad 270 W 265 W

Eficiencia 16.5% 16.19%

Peso 18.5 kg 19 kg

Dimensión 1,7 * 1 m 1,7 * 1 m

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TECNOLOGÍA INVERSORES

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Tipos de Inversores

Microinversor Inversor de Cadena Inversor Centralizado

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Microinversores

Fuente: https://enphase.com/en-us https://www.tmsmx.com/productos/inversores-interconexion/microinversores/fabricante/fabricante-connera

Mitigan el impacto negativo del sombreado parcial o totalPermiten monitorear el rendimiento individual de cada panelRequieren muy poco cableado en DC, están en el mismo panel o muy cerca.Compatible con módulos de 60 y 72 celdas por panel de 210 Wphasta 350WpTensión máxima de entrada en DC: 48 VDC y 60 VDCTensión mínima de arranque: 22 VDCCorriente de Cortocircuito: 15 APotencia de salida: 240 Wp nominal y máxima de 250 WpCorriente de salida: 1,15 A a 208 VAC y 1 A a 240 VACFrecuencia nominal: 60 Hz / 57 – 61 HzFactor de Potencia: > 0,95Rendimiento: 96,5%Consumo de energía nocturno: 65 mWProtección a tierra: integradaTransformador: de alta frecuencia

Microinversor Enphase M250

https://enphase.com/en-us
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Fuente: Curso Energía Solar IEB, 2016

Potencia entregada por el generador fotovoltaico:

Ppv es nulo cuando: Vpv = 0 (condición de cortocircuito)

Ipv = 0 (condición de circuito abierto)

El punto de máxima potencia se encuentra en el intervaloentre:

0< Vpv < Voc

Ppv = Vpv Ipv

Los valores de corriente y tensión a los quese da el máximo punto de potencia sonconocidos como: MPP (Maximum PowerPoint)

PMPP = VMPP IMPP

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Inversores de Cadena

Fuente: fronius.com

Muy utilizados en el sector residencial, industrial y comercialFronius Symo: trifásico y compactoRango de potencia: 3 kW a 20 kWNo tiene transformadorVisualización de consumoMáxima corriente de entrada: 16 AIcc: 24 AVmin de arranque: 200 VDCV nominal a la entrada: 595 VDCV máx: 1000 VDCNo seguidores MPP: 1No input in DC: 3Potencia Máx salida del Generador PV: 6 kWpPotencia de salida: 3 kW máxima de 3 MVAI máx: 4,3 AAcople a la red: 400V/ 230VFrecuencia: 50 Hz / 60 Hz (45 – 65)Coeficiente de distorsión: < 3%Factor de Potencia: 0,7 inductivo y 1 capacitivo.Consumo nocturno: < 1 WRendimiento: 98%

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Inversores de Cadena

Inversor de Alta Frecuencia

Inversor sin TRFInversor 60 Hz

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Inversor Centralizado

Fuente: SMA, Frounius

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Inversor Centralizado

Fuente: ABB

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INTALACIONES FOTOVOLTAICAS

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Sistema Fotovoltaico Residencial

Fuente: https://www.tesla.com/energy

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Sistemas Fotovoltaicos Residenciales

Fuente: http://elperiodicodelaenergia.com/las-10-mayores-plantas-fotovoltaicas-del-mundo/

http://www.gaia-ti.com/index.phphttp://www.autoconsumamos.com/dimensionado-instalacion-fotovoltaica-aislada-metodo-del-mes-mas-desfavorable/

https://www.emaze.com/@ATQZWLCW/Criterio-Sustentable-copy1

https://www.las2orillas.co/el-choco-estrena-centro-de-energia-renovable-el-mas-moderno-del-pais/

http://elperiodicodelaenergia.com/las-10-mayores-plantas-fotovoltaicas-del-mundo/
http://www.gaia-ti.com/index.phphttp:/www.autoconsumamos.com/dimensionado-instalacion-fotovoltaica-aislada-metodo-del-mes-mas-desfavorable/
https://www.emaze.com/@ATQZWLCW/Criterio-Sustentable-copy1
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Instalación Residencial - Diagramas

Fuente: ABB Solución Solar

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Sistemas FotovoltaicosIndustriales

• Comercial – grandessuperficies

• Oficial – Universidades

• Industrial – sectores de la economía.

Fuente: http://www.gaia-ti.com/index.php

http://blog.celsia.com/sala-de-prensa/primer-techo-solar-celsia-con-beneficios-ley-de-energias-no-convencionales

https://energialimpiaparatodos.com/2017/07/12/celsia-lleva-energia-solar-a-universidad-autonoma-de-occidente/

http://elperiodicodelaenergia.com/las-10-mayores-plantas-fotovoltaicas-del-mundo/
http://www.gaia-ti.com/index.php
http://blog.celsia.com/sala-de-prensa/primer-techo-solar-celsia-con-beneficios-ley-de-energias-no-convencionales
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Instalación Industrial – Diagrama Unifilar

Fuente: http://pvshop.eu/diagrams.html

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Bajo Juicio_Orhan Pamuk

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BAJO 2014 CATALOGUE

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