CLULA FOTOVOLTAICA DE SILICIO

SISTEMAS ELCTRICOS DE ENERGA SOLAR EN AREQUIPA

Los sistemas elctricos son una de las creaciones humanas ms complejas de nuestra era. Las redes elctricas inteligentes son un complejo sistema, compuesto de mltiples subsistemas de energa interconectados e interrelacionados entre s a travs de mltiples tecnologas. La generacin, transmisin y consumo de energa de manera eficiente es uno de los retos por alcanzar de los sistemas elctricos y mas aun si son sistemas elctricos de energa solar.

Un sistema elctrico de energa solar tiene como base el sistema fotoelctrico. La energa solar fotovoltaica es un tipo de electricidad renovable, obtenida directamente a partir de la radiacin solar mediante un dispositivo semiconductor denominado clula fotovoltaica.Este tipo de energa se usa para alimentar innumerables aparatos autnomos, abastecer refugios o casas aisladas de la red elctrica.

Es la energa obtenida a partir del aprovechamiento de la radiacin electromagntica obtenida del SolLa energa Solar.

Denominamos energa solar directa a aquella energa obtenida del Sol sin transformar, que calienta e ilumina las superficies que alcanza. Su generacin, est condicionada a las reacciones interiores que experimenta la estrella solar a 5 500C, lo cual ocasiona una prdida de masa que se transforma posteriormente en la energa conocida como radiacin solar. Tipos de energa solar:

Semiconductores tipo p y n

Los tomos de silicio forman una red cristalina con otros tomos de silicio a travs de sus 4 electrones en su orbital. Los tomos comparten uno de sus cuatro electrones con los dems tomos que los rodean, formando enlaces que mantienen unida la estructura. Al compartir dichos electrones con sus tomos vecinos toma la configuracin de gas noble.La aportacin de energa externa a la red provoca que estos electrones se rompan o se liberen del enlace, entonces el electrn puede moverse libremente en la red cristalina, entonces deja un hueco en ella. La libertad de movimiento se conoce como conductividad intrnsecaLa conductividad no produce electricidad sino cuando se introducen impurezas a la red cristalina, la introduccin de atomos de impurezas se denomiina dopado.Si se introduce fosforo, nos encontramos con un dopado de tipo N y si se introduce boro tenemos un dopado de tipo P. En un semiconductor de tipo N, existe exceso de electrones, en un tipo P, exceso de huecos.

ATOMO

Efecto Fotoelctrico

El efecto fotoelctrico es la base de la produccin de energa elctrica por radiacin solar y del aprovechamiento energtico de la energa solar.La union PN esta expuesta a la luz del sol. Los electrones de la red absorben los fotones. La energa que aportan estos fotones rompen enlaces y forman nuevos pares electrn-hueco, el campo elctrico de la union hace que los electrones migren hacia la regin N y los huecos hacia la regin P Si en el borde de la regin N y de la P situamos sendas de conexiones elctricas y la conectamos a travs de una resistencia , por dicho circuito corre una corriente elctrica El efecto fotoelctrico se utiliza tambin para la fabricacin de clulas utilizadas en los detectores de llama de las calderas de las grandes centrales termoelctricas. Este efecto es tambin el principio de funcionamiento de los sensores utilizados en las cmaras digitales. Tambin se utiliza en diodos fotosensibles tales como los que se utilizan en las clulas fotovoltaicas y en electroscopios o electrmetros. En la actualidad los materiales fotosensibles ms utilizados son, aparte de los derivados del cobre (ahora en menor uso), el silicio, que produce corrientes elctricas mayores

CLULA FOTOVOLTAICA DE SILICIO

El efectofotovoltaica es un tipo de efecto de la luz sobre las superficies metlicas que es capaz de crear fuerza electromotriz.

Debido a la crisis energtica sufrida por los pases industrializados se ha despertado recientemente un especial inters en la tecnologa de estos dispositivos

En 1954 se invent la celda fotovoltica de silicio, en la que los electrones que se liberan en el interior de una juntura semiconductora N-P iluminada dan lugar a una fuerza electromotriz en la misma.

CARACTERSTICAS DE LAS CLULAS FOTOVOLTAICAS DE SILICIOSe presenta en tres formas:MonocristalinoPolicristalinoAmorfoEs el ms utilizado por ser el ms abundante y barato de obtenerTiene un buen rendimiento

PRDIDAS Y RENDIMIENTOLa clula fotovoltaica tiene una serie de prdidas que limitan su rendimiento:Sombra causada por la conexin elctrica y reflexin de parte de la radiacin solar: 3%Energa de los fotones demasiado baja como para romper el enlace del silicio y generar un par electrn-hueco: 22%Energa de los fotones demasiado elevada para romper el enlace del silicio: 30%Perdidas de energa debido a la recombinacin de electrones y hueco: 8.5%Perdida por tensin de la clula: 20%Perdidas por las resistencias: 0.5%Todo ello limita el rendimiento global de la clula foto elctrica a aproximadamente 16%

TIPOS DE CLULAS FOTOVOLTAICAS DE SILICIOClulas de silicio monocristalino

Celulas de silicio policristalino

Clulas de silicio amorfo

Si MonocristalinoSi PolicristalinoSi AmorfoRendimiento15%-18%13%-16%6%Ventajas Alto y estable rendimientoTecnologa fiableNmero de fabricantes elevado.Costo de fabricacin menorFabricacin ms sencillaMejor ocupacin del espacioCosto de fabricacin ms bajoNecesidad de material y energa en la fabricacin Buen rendimiento con baja radiacin FlexibleDesventajasCosto elevadoCantidad de material necesaria a la fabricacin. ComplejidadComplejidad Sensibilidad a las impurezasBajo rendimiento en condiciones de iluminacin baja.Bajo rendimientoDeterioro inicial

ARSENICO DE GALIOBuenos rendimientos con pequeos espesoresMantiene sus caractersticas a elevadas temperaturasPresenta tolerancia a radiaciones ionizantesOfrece casi el doble de eficiencia que el silicioEn recientes investigaciones se logr conseguir una eficiencia de 33.9% y de forma econmicamente viable. La gran desventaja, debido a que entre otros el material es raro y poco abundante, es el precio.

Sistemas fotovoltaicos de ubicacin remota

Para proporcionar electricidad a los usuarios con consumos de energa muy bajos para los cuales no compensa pagar el coste de la conexin a la red.

Posicin poco accesible.

Tienen distinta estructura en funcin de los elementos que los componen

TIPOSDirectamente conectados a una carga

Sistemas con regulador y batera

Sistemas con regulador, batera e inversor

Sistemas FV conectados a la Red Elctrica (Grid Tied)

Estos sistemas estn compuestos por un generador fotovoltaico que se encuentra conectado a la red elctrica convencional a travs de un inversor, producindose un intercambio energtico entre sta y el sistema fotovoltaico, caracterstico de este tipo de instalaciones. As, el sistema inyecta energa en la red cuando su produccin supera al consumo local, y extrae energa de ella en caso contrario.

Grandes centrales FV de energa conectada a la Red Elctrica.

Central solarLas centrales solares son instalaciones destinadas a aprovechar la radiacin del Sol para generar energa elctrica.

Las instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a la red son aquellas instalaciones que producen energa elctrica con el objeto de ser vertidas a la red elctrica existente y obtener un beneficio econmico.

Componentes de una instalacin:

GeneradorInversor de conexin a la RedCableado y elementos de proteccin y medidaCentros de transformacin,Red elctrica

Pequeos Sistemas FV conectados a la red Este tipo de sistemas puede intercambiar energa elctrica con la red cuando la generacin excede las necesidades de energa del usuario y tomar energa de la red cuando la demanda es mayor a la energa generada por el arreglo fotovoltaico

4.3. Normativa de grandes centrales FV en el Per

Poltica Energtica Del MEM. (Valer, 2011)Diversificar la Matriz Energtica, en especial promoviendo el uso de fuentes de energas renovables MARCO LEGAL Promocin de inversiones en generacin elctrica con energas renovablesLey de promocin de la inversin para la generacin de electricidad con el uso de energas renovables, Decreto Legislativo 1002 (mayo 2008).Reglamento de la generacin de electricidad con energas renovables, Decreto Supremo 050-2008-EM (Octubre 2008).

5. Costes de la Energa5.1. Diferencias econmico-financieras entre las centrales de generacin de corriente elctricaEl monto de inversin promedio requerido por MW es de alrededor de US$ 4 millones para una planta nuclear, de US$ 1.5 a 2 millones para una hidroelctrica y de algo ms de medio milln de dlares en una central trmica. Para un sistema solar el costo estimado es de 3 a 4 millones por MW. En la siguiente tabla se puede ver una estimacin de los costos por KW para un proyecto llave en mano.

6 CAPITULO VI EN AREQUIPA

6.1. Radiacin solar en Arequipa

Radiacin solar es el conjunto de radiaciones electromagnticas emitidas por el Sol. La radiacin solar se distribuye desde el infrarrojo hasta el ultravioleta. No toda la radiacin alcanza la superficie de la Tierra.La radiacin solar llega alcanzar hasta los 14 puntos, cuando el lmite a nivel mundial es de 15 y sumado al clima seco ocasionan problemas a la poblacin.

RADIACION SOLAR EN AREQUIPAMonth Air temperature Relative humidity Daily solar radiation - horizontal Atmospheric pressure Wind speed Earth temperature Heating degree-days Cooling degree-days C%kWh/m2/dkPam/sCC-dC-dJanuary25.974.1%5.16101.36.927.00491February25.674.4%5.93101.36.626.60440March25.475.9%6.78101.26.326.60478April25.779.0%7.24101.15.827.00470May26.480.7%6.95101.15.827.60507June26.980.3%7.03101.26.628.10507July26.979.8%6.94101.36.828.20523August27.180.5%6.88101.26.328.60527September27.081.0%6.28101.05.628.90510October26.981.0%5.71101.05.028.80523November26.977.6%5.12101.06.028.40505December26.474.3%4.83101.26.727.60509Annual26.478.2%6.24101.26.227.805990

6.2. Centrales solares instaladas en Arequipa (La joya y majes)

GRUPO T-SOLAREl Grupo T-Solar, filial de Isolux Infrastructure, lidera el mercado en Espaa y es uno de los principales productores independientes de energa de origen solar fotovoltaico a nivel mundial. Dispone de una capacidad instalada en produccin de 173 MWp, en 43 plantas, repartidas en Italia, Espaa, Francia, India a las que se suma Per.

Sus centrales solares fotovoltaicas en funcionamiento generan ms de 250 GWh al ao, equivalente al consumo anual medio de electricidad de una poblacin de 51,000 hogares.

T-SOLAR EN AREQUIPA

Paneles fotovoltaicos de la Central Solar Reparticin

CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS

Es un proyecto que no genera impacto negativo ni emisiones contaminantes, no requiere de agua y su mantenimiento no es costoso, contar con tecnologa moderna.Solo requiere aprovechar la insolacin que surge a raz de una intensa radiacin en solar, que tambin ocurre en Moquegua, Tacna y Puno, por ser parte del desierto de Atacama (Chile).Anualmente la planta de Majes genera 37 mil giga watts de energa.

El Per necesita energa para sostener su crecimiento. El 40% del abastecimiento depende del gas de Camisea. Lo dems se reparte entre la generacin con agua y combustibles contaminantes. En el pas se generan 5,000 Mw. Si la economa peruana pretende mantener sus altas tasas, esta cantidad ser insuficiente. Para desarrollar los grandes proyectos mineros e industriales en cartera, se requiere incorporar 500 Mw a la bolsa del sistema interconectado.

Si queremos seguir creciendo a 7% anual, debemos duplicar la oferta elctrica en los prximos diez aos.

GraciasINTEGRANTES

Daniza Karla Rodriguez Palacios David Jonathan Pantigoso RojasPercy Gonzalo Lozada Medrano Karen Farfan Valencia