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Universidad Nacional Autónoma de México
Centro de Investigación en Energía
CURSO-TALLER SISTEMAS FOTOVOLTAICOS
AARÓN SÁNCHEZ JUÁREZ
Módulos y Arreglos
Fotovoltaicos
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Módulos fotovoltaicos
VCA = 0.6 V
JCC= 44 mA/cm2
VM=0.49 V
JM =30.5 mA/cm2
PM = 15 mW/cm2
Conexión Serie: La terminal negativa de una celda se conecta a la
terminal positiva de la siguiente.
Resultado: Incremento de voltaje
Conexión Paralelo: La terminal negativa de una celda se conecta a la
terminal negativa de la siguiente, la terminal positiva se conecta a la
positiva de la siguiente celda.
Resultado: Se Incrementa la corriente de salida.
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Efecto de conexión entre celdas
(+)V= V1+V2
(+)
(+) (+)
(-)
(-)(-)
C1 C2
IOP
(a)
RL
C2
C1
(-)
(-)
(+)
IOP
(b)
RL
VCA(S)=VCA1+VCA2
ICC2=ICC1
IOP
V1=V2
VCA1=V
CA2V = V1 + V2
1 / RL
(c)
(+)V= V1+V2
(+)
(+) (+)
(-)
(-)(-)
C1 C2
IOP
(a)
RL
(+)
(+) (+)
(-)
(-)(-)
C1 C2
IOP
(a)
RL
C2
C1
(-)
(-)
(+)
IOP
(b)
RL
VCA(S)=VCA1+VCA2
ICC2=ICC1
IOP
V1=V2
VCA1=V
CA2V = V1 + V2
1 / RL
(c)
VCA(S)=VCA1+VCA2
ICC2=ICC1
IOP
V1=V2
VCA1=V
CA2V = V1 + V2
1 / RL
(c)
TIPO SERIE, CELDAS IDÉNTICAS
Condición: características eléctricas Iguales
La conexión incrementa el voltaje a la misma corriente
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Icc=Icc1+Icc2
1 / RL
Icc1
I2 = I1
Vop VCA( P)=VCA1= VCA2
I (P )
(c)
Icc=Icc1+Icc2
1 / RL
Icc1
I2 = I1
Vop VCA( P)=VCA1= VCA2
I (P )
(c)
(-)(+)
(+)
(+)
(-)
(-)
RL
I1
IOP
I1
C2
C1
(a)
(-)(+)
(+)
(+)
(-)
(-)
RL
I1
IOP
I1
C2
C1
(a)
C1 C2
(-) (-)
(-)
(+)
(+)(+)
IOP=I1+I2
I1 I2
(b)
RLVop
C1 C2
(-) (-)
(-)
(+)
(+)(+)
IOP=I1+I2
I1 I2
(b)
RLVop
TIPO PARALELO, CELDAS IDÉNTICAS
La conexión incrementa la corriente al mismo voltaje
Efecto de conexión entre celdas
Condición: características eléctricas Iguales
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Celda 2I cc1
I cc (S)
I2 (A)
Icc2
Iop (C)
V2 (A)V2 (E)
V2 (C)
VCA2
Vop (A)
V1 (E)
Vop (B)
V1 (C)
VCA1
Vop (C)
VCA (S)
D
Circuito serie
C
Celda 1
1 / RL
(R<RL) 0
(R>RL) ?
A A’
B
E
TIPO SERIE
Efecto de conexión entre celdas NO IDÉNTICAS
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Circuito
paraleloI
Icc(P)
Iop(B)
Icc(1)
I1(B)
I1(E’)
Icc(2)
I2(B)Celda 1
Celda 2
I2(E’’)
Vop(B)VCA2
E’’
VCA(P)VCA1
A
B
C
D
EV
1 / RL
(R<RL) 0
(R>RL) ?
E’
TIPO PARALELO
Efecto de conexión entre celdas NO IDÉNTICAS
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Módulos fotovoltaicos
Conexión de las celdas IDÉNTICAS FV para formar un módulo
V1 V2 V3 V4
VT
I1 I2 I3 I4
V1 V2 V3 V4
I1 I2 I3 I4
VT = V1+V2+V3+V4
I = I1 = I2 = I3 = I4
VT = V1 = V2 = V3 =V4
I = I1 + I2 + I3 + I4
Conexión en serie
Conexión en paralelo
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Módulos fotovoltaicos
Celdas fotovoltaicas
Rayos Incidentes
Conexión de la celda
_
+
Módulo fotovoltaico
para instalarse!!!!
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Módulo Fotovoltaico
P > 40 W
Ensamble del marco
Laminado
Conexión entre celdas
Celda Solar P 1 .5 W
Construcción de un módulo Fotovoltaico
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Módulos fotovoltaicos
w
STC @ 1000 Wm2 - AM 1.5 - T CELL 25ºC
SERIES FUSE 5 A
MODEL TYPE MSX64 SERIAL NO. FW936099338801 MAX. SYS. OPER. VOLT. 600 V
MIN. BYPASS DIODE IF 5 A V PMAX 17.2 V
I SC 4.02 A
V OC 21.4 V
P MAX 64.5 W
I PMAX 3.75 A
AT 800 W/m2 - AM 1.5 - T CELL ; 49ºC
I PMAX= 3.06 A P PMAX= 46.7 W WILL PRODUCE:
630 Solarex Court
Frederick, MD,21701, USA
Approved for NEC
Class 1
Divición 2
Grupo C & D
Listed for
Electrical
And Class
“C”
Clase C
Los módulos FV comerciales incluyen Valores de placa y diagrama de conexiones
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Acoplamiento directo
15.8 3.0
VOLTÍMETRO volts
(-)
(+)
APERÍMETRO (Impedancia=0)
Iop =3.0 A Carga I
Sol
Modulo FV. SIMENS PCJ4
Voltaje, Corriente de operación y
Potencia Generada
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Curva de rendimiento (I VS V)
Define todos los puntos de operación
Voltaje Corriente Potencia
(V*) (I*) (P*)
[Volts] [Amp.] [Watts]
0 3.6 0
10 3.5 35
17 3.2 55
19 2.0 38
21 0.0 0
(*) Condiciones estándares
de prueba 0 5 10 15 20 25
0
1
2
3
4
Corr
ien
te (
Am
pe
res)
Voltaje (Volts)
MÓDULO DE 55 W-p; AM1.5 1000 W/m2; 25ºC.
Punto de máximo rendimiento
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Curva I-V y P-V del Módulo Fotovoltaico
Características eléctricas bajo condiciones NTC
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Vm Vca
Icc
Im Pmax
Corriente
Voltaje
Icc Corriente de Corto circuito (P = 0 watts): Es la corriente máxima que puede
generar el Módulo bajo una intencidad luminosa de 1000 W / m2
Vm Voltaje de Operación Im Corriente de Operación
Voltaje y corriente para los cuales el Módulo genera la maxima potencia
Vca Voltaje a circuito Abierto (P = 0 watts):
Voltaje maximo que puede generar el Módulo
Pmax potencia maxima
Parámetros eléctricos de un Módulo Fotovoltaico
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Pm
= ---------------- Pi x Aa
Eficiencia del Módulo
Donde
= Eficiencia del Módulo
Pi = potencia incidente
1000 W/m2
Aa = Superficie del Modulo,
Largo x Ancho m2
Pm = Potencia maxima
Ejemplos :
Módulo SIEMENS M55 Pi = 1000 W/m2
Pm = 53 W, Im = 3.05 A, Vm = 17.4 V , Area = 0.43m2 = 12.42 %
Módulo KIOCERA K55 Pi = 1000 W/m2
Pm = 51 W, Im = 3.02 A, Vm = 16.9 V , Area = 0.44m2 = 11.60 %
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Generación de
150 Watts
Superficie de 1m x 1 m
TIPO DE CRISTAL CELDAS
(100 cm2 de area)
MÓDULOS
MONOCRISTAL 18% Del 13 % al 16.8%
POLICRISTAL 17% Del 11% al 13%
AMORFO 13% Del 7.5% al 10%
Eficiencia en celdas y módulos comerciales de silicio
Eficiencia del 15 %
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M
Para el almacenamiento de Energía Eléctrica en
Sistemas Electroquímicos, los Módulos FV se
construyen con el número de celdas necesarias para
cargar acumuladores.
Necesidad de Almacenar Energía
MÉTODOS
Hidráulicos
Electroquímicos: Baterías
Para el caso de acumuladores de 12 V nominales, los
módulos se diseñan con 30, 33 y hasta 36 Celdas FV
conectadas en serie.
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Carga Batería
Módulos de c-Si: Treinta y seis celdas conectadas en serie con
dos diodos de paso para prevenir efectos de
puntos calientes
Tecnología Diseñada para Cargar Baterías de 12 V nominales
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Módulo Fotovoltaico
Modulo de Silicio Monocristalino
Modelo SP75 (PC-J4) Marca: SIEMENS
Características Eléctricas STC 1000 W/m2; 25ºC
Vca = 21.7 V Vm = 17 V
Icc = 4.8A Im = 4.4 A
Características Físicas
Nº de Celdas = 36
Largo 120.1 cm Ancho 52.8 cm
Espesor 3.4 cm peso 5.8 Kg
Pmax= 75 W
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Módulos fotovoltaicos
1000
*)(´
HSCTII cc
cc
1000
*)(´
HSCTII cc
cc
Efecto de la intensidad luminosa
El voltaje permanece casi invariante a diferentes intensidades luminosas, la corriente varía proporcionalmente a la irradiancia.
1000
*)(´
HSCTII cc
cc
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Módulos fotovoltaicos
Efecto de la temperatura
La corriente aumenta ligeramente mientras que el voltaje esta disminuyendo en una razón muy grande.
La temperatura de la celda en función de la irradiancia:
Tcell = Tamb + C1H,
C1 = 0.025 ºC m2/W.
En el voltaje: reducción de 2.2 mV/ºC/celda
En la potencia: reducción del 0.35%/ºC
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14.27 15.44 17 (V) Vm Voltaje a máxima
Potencia
18.9 20 21.6 (V) Voc Voltaje a circuito abierto
3.08 3.07 3.05 (A) Isc Corriente de corto circuito
2.82 2.81 2.8 (A) Im Corriente a máxima Potencia
40.2 43.4 47.5 (W) Pm Potencia máxima
(± 10%)
12 12 12 (V) Voltaje nominal de la batería
60 45 25 (°C) Tj Temperatura de la unión
Valores típicos de funcionamiento a 1kW/m2
Efecto de la Temperatura
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Efecto del sombreado
Celdas idénticas iluminadas con diferente intensidad luminosa producen corrientes de diferente magnitud.
Cuando una celda solar se sombrea, ésta deja de
generar electricidad. Las características eléctricas de una celda sombreada
son diferentes a las de una celda iluminada. Una celda solar sombreada en un módulo FV hacen que
éste disminuya la potencia eléctrica generada. Una celda solar sombreada en un panel FV hacen que
ésta se comporte como una resistencia y en ella se disipará potencia eléctrica en forma de calor.
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Actual
35 Celdas idénticas
Voltaje
Conjunto de 36 Celdas
Celda Sombreada
Energía disipada en la
Celda Sombreada
Actual
35 Celdas idénticas
Voltaje
Conjunto de 36 Celdas
Celda Sombreada
Energía disipada en la
Celda Sombreada
Efecto del sombreado en una celda
Energía que aparece en forma de calor creando los “puntos calientes” en un módulo.
Un módulo de 55 Wp de 36 celdas en serie puede disipar en una celda sombreda una potencia de 53 W, suficiente para incrementar la temperatura de la celda hasta 90°C.
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1 2 18 19 35 36
- +(a)
- +1 2 12 13 18 24 25 35 36
(b)
1 2 18 19 35 36
- +(a)
- +1 2 12 13 18 24 25 35 36
(b)
Diodos de Paso: Posición de diodos de paso para evitar la formación de puntos calientes
Protección contra los “puntos calientes”
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I amp
V 0 5 10 15 20 25
1. 0
2. 0
3. 0
Celda Fv sin Sombrear
Celda Fv 25 % Sombreada
Celda Fv 50 % Sombreada
Celda Fv 75 % Sombreada
Celda Fv 100 % Sombreada
Efecto del sombreado sobre Módulos FV
Módulo con una celda Sombreada
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I amp
V
0 5 10 15 20 25
1. 0
2. 0
3. 0
Celdas Fv sin Sombrear
Celdas Fv 25 % Sombreadas
Celdas Fv 50 % Sombreadas
Celdas Fv 75 % Sombreadas
Celdas Fv 100 % Sombreadas
Efecto de sombreado sobre Módulos FV
Módulo con tres celdas Sombreadas
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Efecto global
Atenuación en la
irradiancia
Temperatura
de operación
20% de reducción
en potencia
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Arreglos fotovoltaicos
Incrementando potencia: Los módulos se pueden conectar en serie ó en paralelo para incrementar la potencia de trabajo, y formar una nueva estructura llamada el arreglo fotovoltaico.
Incrementando Voltaje
Incrementando Corriente
9 amp 12 V 12 V 12 V
12 Volts
12 V
Diodo de
bloqueo
Diodo
de
bloque
o Diodo
de
paso
36 V
24 V
12 V
0 V
36 Volts
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Arreglos fotovoltaicos
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Celda Solar P 1 .5 W
Módulo FV.
Panel FV
Arreglo
Fotovoltaico
Términos empleados en Sistemas Fotovoltaicos
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Orientación óptima de un AFV
Seguidor solar un eje,
Ganancia 30 %
Seguidor solar, dos ejes
Ganancia 50 %
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Orientación óptima de un AFV
Para AFV montados en estructuras fijas, se debe tener en cuenta: el sur geográfico y la latitud del lugar. Si b es la inclinación del AFV, y L la latitud del lugar, la máxima potencia se obtendrá cuando :
b = L
Otras condiciones para maximizar la energía captada:
b = L – d, d es la declinación promedio en una época de año
b = L + 15 en invierno
b = L – 15 en verano
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FABRICANTES
Producto comercial en México
Shell/Solarex
BP Solar/Siemens/Arco Solar
Kyocera
Sharp
Isofoton
Atersa
ASE
Astro Power
First Solar Photowatt
Unisolar (USCC)
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ESTADO ACTUAL DE LA TECNOLOGÍA
Diseño en homounión Estatus
TIPO DE TECNOLOGÍA
*Silicio monocristalino (gruesa) *Silicio policristalino (gruesa) *Silicio amorfo (película delgada) Películas delgadas monocristalinas *Arsenuro de Galio (GaAs)
Disponible comercialmente
Bajo desarrollo
Diseño en Heterounión Estatus
TIPO DE
TECNOLOGÍA
Películas delgadas policristalinas: *Cobre-Indio-Diselenio *Telenuro de Cadmio
Próximamente Disponibles comercialmente
Diseño de unión múltiple Estatus
TIPO DE TECNOLOGÍA
a-SiC/a-Si a-Si/a-Si a-Si/a-SiGe a-Si/poli-Si a-Si/CuInSe 2
GaAs/GaSb
Bajo Desarrollo
CONFIGURACIÓN DE MÓDULOS
Módulos Planos
Módulos con concentrador
Disponible comercialmente
Disponible comercialmente
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ESTADO ACTUAL DE LA TECNOLOGÍA
Diseño en homounión Estatus
TIPO DE TECNOLOGÍA
*Silicio monocristalino (gruesa) *Silicio policristalino (gruesa) *Silicio amorfo (película delgada) Películas delgadas monocristalinas *Arsenuro de Galio (GaAs)
Disponible comercialmente
Bajo desarrollo
Diseño en Heterounión Estatus
TIPO DE
TECNOLOGÍA
Películas delgadas policristalinas: *Cobre-Indio-Diselenio *Telenuro de Cadmio
Próximamente Disponibles comercialmente
Diseño de unión múltiple Estatus
TIPO DE TECNOLOGÍA
a-SiC/a-Si a-Si/a-Si a-Si/a-SiGe a-Si/poli-Si a-Si/CuInSe 2
GaAs/GaSb
Bajo Desarrollo
CONFIGURACIÓN DE MÓDULOS
Módulos Planos
Módulos con concentrador
Disponible comercialmente
Disponible comercialmente
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CdTe m-Si a-Si p-Si
Módulos en película delgada y Tecnología de silicio cristalino
Tecnologías fotovoltaicas Comerciales
VOC =21.7 V VOC = 21 V
VOC = 23.8 V VOC = 95 V
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Propiedades eléctricas
Potencia Pico Típica 75 W
Voltaje Pmax [Vp] 17.0 V
Corriente Pmax [Ip] 4.4 A
Corriente de corto circuito [Isc] 4.8 A
Voltaje a circuito abierto [Voc] 21.7 V
Coeficientes de temperatura
Voc -0.077 Volts/°C
Isc +2.06 mA/°C
Garantía 25 años
Precio US$450.00
Dimensiones
Largo 1.20 mts
Ancho 52.7 cm
Profundidad 3.4 cm
Peso 7.6 kg
SIEMENS SP75
Modulo Fotovoltaico Silicio Monocristalino
Que es lo que se compra?
C
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Módulos Fotovoltaicos de Silicio
Monocristalino
SIEMENS SR-100 Propiedades eléctricas
Potencia Pico Típica 100 W
Voltaje Pmax [Vp] 17.7 V
Corriente Pmax [Ip] 5.6 A
Corriente de corto circuito [Isc] 6.3 A
Voltaje a circuito abierto [Voc] 22.0 V
Coeficientes de temperatura
Voc -0.079 Volts/°C
Isc +2.1 mA/°C
Garantía 25 años
Precio US$612.00
Dimensiones
Largo 1.49 mts
Ancho 59.4 cm
Profundidad 4.0 cm
Peso 10.9 kg
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224WATT
MULTI-PURPSE
MODULE NEC 2008 compllant
ND 224UC1
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Propiedades eléctricas
Potencia Pico Típica 20 W
Voltaje Pmax [Vp] 15.6 V
Corriente Pmax [Ip] 1.29 A
Corriente de corto circuito [Isc] 1.48 A
Voltaje a circuito abierto [Voc] 21.0 V
Coeficientes de temperatura
Voc -0.1 Volt/°C
Isc +0.26 mA/°C
Garantía 10 años
Precio US$240.00
SIEMENS ST20 DE PELICULA
DELGADA (CIS)
CARGADOR DE BATERÍAS
C
en
tro
de
In
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M
COBRE-INDIO-SELENIO2
Potencia Pico (Pp)(Watts) 40
Voltaje Máximo
Pico
Vp(Volts) 16.6
Corriente Máxima
Pico
Ip(Amp) 2.41
Voltaje a Circuito
Abierto
Voc(Volts) 22.2
Corriente a
CortoCircuito
Ip(Amp) 2.59
Voltaje a Circuito Abierto -0.1V/°C
Corriente de Corto Circuito +0.26mA/°C
Parámetros Térmicos
Parámetros Eléctricos
C
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M
Manufacturing Capacity
FS Series 2 PV
Modules
Electrical Specifications
Details FS-270 FS-272 FS-275 FS-277
Nominal
Power: 70W 72.5W 75W 77.5W
Voltage: 65.5V 66.6V 68.2V 69.9V
Current: 1.07A 1.09A 1.10A 1.11A
C
en
tro
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Módulo de CdTe
Que es lo que se compra?
C
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M
MODULO DE SILICIO AMORFO
Que es lo que se compra?
C
en
tro
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, U
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M
Propiedades eléctricas
Potencia Pico Típica 32 W
Voltaje Pmax [Vp] 16.5 V
Corriente Pmax [Ip] 1.94 A
Corriente de corto circuito [Isc] 2.4 A
Voltaje a circuito abierto [Voc] 23.8 V
Garantía 3 años
Dimensiones
Largo (56.3 in)
Ancho (16.7 in)
Profundidad (0.3 in)
Peso (4.7 lbr)
Módulos flexibles
Uni-Solar de silicio
amorfo
Aplicación:
Cargadores de
baterías de 12
Volts
C
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M
PRECIOS DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS (2008)
Fabricante Modelo Potencia
[Watts]
Precio (2002)
(Dls)
Preci
o por
Watt
(Dls )
Area del
Módulo (m2)
Precio
W/m2(Dls )
Solarex (p) SA-2 2.2 $47.00 $21.3
6
Unisolar (a) US-5 5.25 $53.00 $10.6
0
0.105 $504.7
Siemens
(cis)
ST-10 10 $104.00 $10.4
0
0.128 $812.5
Siemens (m) SM-20 20 $219.00 $10.9
5
0.186 $1177.4
Unisolar (a) US-32 32 $185.00 $5.78 0.527 $351
Kyocera (p) KC-35 35 $200.00 $5.71 0.307 $651.4
Solarex (p) SX-50M 50 $305.00 $6.10 0.514 $593.3
Kyocera (P) LA-51 51 $268.00 $5.25 0.438 $611.8
Siemens (m) SM 55 55 $319.00 $5.80 0.425 $705.5
Unisolar (a) US-64 64 $298.00 $4.66 1.01 $295
BP solar (m) BP75 75 $375.00 $5.00 0.646 $580.4
Solarex (p) MSX83 83 $479.00 $5.77 0.732 $654.3
Siemens (m) SR100 100 $485.00 $4.95 0.89 $544.9
Solarex (p) MSX120 120 $619.00 $4.99 1.098 $563.7
Kyocera (p) KC120 120 $585.00 $4.88 0.929 $629.7
m monocristal de silicio; p policristal de silicio; a silicio amorfo; cis cobre indio selenio
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Si no hay luz solar, No hay Generación.
Características de la Generación FV
El tipo de electricidad es Corriente Directa
No hay costos asociados a combustibles
El proceso es limpio sin ruido
Necesidad de almacenamiento de energía
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M
57 www.cie.unam.mx
Universidad Nacional Autónoma de México
Centro de Investigación en Energía
CURSO-TALLER SISTEMAS FOTOVOLTAICOS
AARÓN SÁNCHEZ JUÁREZ
SISTEMAS
FOTOVOLTAICOS:
APLICACIONES
CLASIFICACIÓN Y
COMPONENTES
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ENERGÍA SOLAR
Recurso solar:
5,000 W-h/m2
ELECTRICIDAD
¿CON QUÉ?
Tecnología FV:
Segura, de larga
vida, Confiable,
TECNOLOGÍA FOTOVOLTAICA
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Potencial de Generación
Recurso solar diario:
5.0 kW-hr/ m2 Eficiencia de Módulos FV’s:
10%
Cuadrado de 10 m de lado
Generación de Energía:
50.0 kW-hr al día
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Sonora Sn. Cristobal Tonalá Unidades
Hrs - Pico 8 3.8 5.5 Al Día
Pot. C/ Módulo 44 44 44 Watts
Energía 352 167.2 242 W - h
Arreglo FV 5 Módulos 220 220 220 Watts
Energía Total 1 760 836 1 210 W - h
Condiciones Standard
Módulo Fotovoltaico
Irradiancia : 1000 W/ m2; AM1.5;
Tm = 25ºC Pp = 55 W
Estimación de la energía generada
Condiciones NOCT
Módulo Fotovoltaico
Irradiancia : 800 W/ m2; AM1.5;
Tm = 50ºC Pp = 44 W
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ALGUNAS APLICACIONES
DE LOS SISTEMAS FV
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REEMPLAZANDO TECNOLOGÍA
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Recta de Carga
con pendiente
1/RL
Rectángulo de Área
Máxima
PM
= IM
xVM
ICC
IM
VM
VCA
Corr
iente
(A
)
Voltaje (V)
POSIBLES ACOPLAMIENTOS
Carga
DIRECTO
C
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Operación directa
15.8 3.0
VOLTÍMETRO volts
(-)
(+)
APERÍMETRO (Impedancia=0)
Iop =3.0 A Carga I
Sol
Modulo FV. SIMENS PCJ4
Voltaje, Corriente y Potencia de acoplamiento
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M
Recta de Carga
con pendiente
1/RL
Rectángulo de Área
Máxima
PM
= IM
xVM
ICC
IM
VM
VCA
Corr
iente
(A
)
Voltaje (V)
Acoplamiento
Sin SMP
Acoplamiento
con SMP
Posibles Acoplamientos : Con SMP
Carga SMP
C
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Posibles Acoplamientos
Baterías
Carga Batería Control
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Sistemas FV Autónomos
Tableros de
distribución
o carga de
Corriente
Directa (CD)
Arreglo
Fotovoltaico
Sistema de Generación
de Energía Eléctrica
Sol
Conexión Directa
C
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Sistemas FV Autónomos
Arreglo
Fotovoltaico
Sistema de Control de Energía
Sistema de Generación
de Energía Eléctrica
Sol
Seguidor de máxima
potencia
Carga en Corriente
Directa (CD)
Conexión con controlador de carga
C
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Sistemas FV Autónomos
Arreglo
Fotovoltaico
Sistema de Control de Energía
Sistema de Generación
de Energía Eléctrica
Sistema de Almacenamiento
de Energía
Carga en Corriente
Directa (CD)
Sol
Banco de Baterías
Controlador de Carga
Conexión con almacenamiento
C
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Sistemas FV Autónomos
Almacenamiento
de Energía
Carga en CA
Arreglo
Fotovoltaico
Sistema de Generación
de Energía Eléctrica
Sol
Banco
de
Baterías
CD/ CA
Acondicionamiento
de Energía
Inversor
Sistema de
Control de
Energía
Controlador
de Carga
Conexión típica
C
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Sistemas FV Autónomos
Arreglo
Fotovoltaico
DC =AC
Sistema de Control de Energía
Sistema de Generación
de Energía Eléctrica
Sistema de Almacenamiento
de Energía
Sistema de Acondicionamiento
De Energía
Sol
Banco
de Baterías Inversor
Controlador
de Carga
Tableros de distribución de
carga en Corriente Alterna (CA)
Tableros de distribución de
carga en Corriente Directa (CD)
Conexión con cargas CD y CA
C
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Configuración típica Sistema FV autónomo
Tecnología FV
Estructura: herrajes,
tornillos, cimentación
Acondicionamiento de Energía:
Controlador, inversor, SMP
Líneas de transmisión (cables),
seguridad y protección
Cargas eléctricas
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Funcionamiento de un sistema Fv conectado a la red
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ELECTRICIDAD ¿Para que?
Programas de
servicio público
Fomento de
proyectos
productivos
Incremento en el ingreso familiar
INCREMENTO DEL DESARROLLO SOCIAL
POR MEDIO DE:
Iluminación básica, agua potable,
servicios de salud, comunicación,
educación a distancia.
Instauración de polos
de
desarrollo económico
Mejora sustancial del nivel
de vida del productor
AGRONEGOCIOS
APLICACIONES
C
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Aplicaciones en el ámbito rural
SERVICIOS COMUNITARIOS
COMUNICACIÓN
ILUMINACIÓN BÁSICA
EDUCACIÓN A DISTANCIA
SERVICIOS DE SALUD
BOMBEO DE AGUA
AGRONEGOCIOS
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Agronegocios
Energía para invernaderos
Pasteurización de tierras
Picadoras de productos agrícolas
Lavado
Empaquetamiento
Refrigeración
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La energía solar es una opción para el bombeo de agua
El sistema de bombeo accionado por el Sol tiene como
características:
No usa combustible. Usa la energía del Sol.
Puede operar automáticamente.
Requiere poco mantenimiento.
En muchos casos (no en todos) es una opción económica.
Es confiable.
Se diseña adecuadamente a las necesidades del productor
Sistemas de bombeo fotovoltaico
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Bombeo de agua
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Los costos de generación de electricidad están entre
los $ 0.50 hasta $ 2.50 US dollar por kW-hr
Energía fotovoltaica
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Ejemplos a replicar
SERVICOS COMUNITARIOS EDUCACIÓN
AGUA PARA ABREVADEROS SERVICOS DOMÉSTICO
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Usos específicos
Proyectos de beneficio social en zonas marginadas
Generación propia de energía y
Aportación de electricidad a la red
Costo por Watt: $ 8.00 – 12.00 US dollar
Sistema instalado
Tasa de retorno: 9 años para 1 kW-p
al costo de la tarifa actual
Sistemas distribuídos
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Usos específicos
Proyectos productivos agropecuarios
Costo por Watt: $ 9.00 – 14.00 US dollar
Sistema instalado
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Aplicaciones productivas
Refrigeración
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Producción de forraje
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APLICACIONES
FUERA DE LA RED CON LA RED ?
Vialidad económica
Carga CD
Batería
Carga Acond.
Inversor
CD/CA
Carga CA
Inversor
CD/CA
Red CA
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86 www.cie.unam.mx 86 www.cie.unam.mx
Fomento en México
Mexicali, BC Veracruz, Ver
Generación propia de energía y
Aportación de electricidad a la red
Política actual Contrato de interconexión a la red bajo el esquema
de medición neta Deducciones fiscales Del orden de 21 MW instalados
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Notas finales tecnología FV
Los nichos de aplicación en el ámbito rural son amplios,
Es de larga duración (más de 20 años),
Aunque la inversión inicial es alta, los tiempos de
amortización en proyectos productivos son cortos,
No genera desechos contaminantes ni contribuye al
deterioro ambiental,
Son una alternativa tecnológica y económica para la
generación de electricidad, ..y..
Puede justificarse económicamente para agronegocios
en zonas urbanas
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EL costo inicial es sólo uno de los aspectos que se tiene que
considerar.
Los costos totales se deben estimar durante todo la vida útil
para tener una mejor perspectiva.
Ofrecen ahorros y costos competitivos a los consumidores.
Son altamente competitivos para localidades no electrificadas.
En el ámbito urbano, la tecnología ofrece una manera de
generar su propia electricidad con inversiones aceptables en
la modalidad de interconexión a la red
Notas finales tecnología FV
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Perspectivas para el futuro
Costo de los sistemas F V disminuye
Costo de combustibles aumenta
La perspectiva del uso de la tecnología FV tiende a
ser competitivo económicamente en el ámbito urbano
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Conclusiones:
La energía FV es una alternativa ecológica para la generación de electricidad debido a que no provoca desechos contaminantes ni contribuye al deterioro ambiental
Aunque presenta costos de inversión altos, los tiempos de vida de un AFV son largos, mayores a 20 años.
Existen diversidad de materiales para la fabricación de celdas solares, aunque en la actualidad la tecnología basada en silicio es la mas madura.
Las potencia generada por una celda solar es pequeña, pero se pueden hacer módulos fotovoltaicos y arreglos fotovoltaicos para incrementar la potencia requerida, conectando las celdas en serie o paralelo.
