Tecnologías emergentes en dispositivos fotovoltaicos y en baterías como almacenamiento de energía renovable: investigaciones realizadas
en el CELEQ
M.Sc. Andrea Soto
BQ. Mario Molina
Fuentes• Tradicionales• Renovables
Soluciona • Variabilidad• Aislamiento
http://www.latribuna.cl/noticia.php?id=NzExMA
Energía
Consumo
AlmacenamientoGeneración
https://www.energias-renovables.com/panorama/el-almacenamiento-de-energia-podria-evitar-derroches-20180122
Energías renovables como fuente de generación
Dispositivos fotovoltaicos más conocidos
Paneles de silicio cristalino (primera generación)
Lynn, P. A. (2010). Electricity from Sunlight: An Introduction to Photovoltaics. Singapore: Wiley.
Celdas solares de capa fina (segunda generación)
• Silicio multicristalino (poli)
• Silicio amorfo
• Telurio/Sulfuro de cadmio (CdTe, CdS)
• Diselenuro de cobre-indio (CIS)
• Diselenuro de cobre,indio-galio (CIGS)
http://soralitepower.in/entries/solar-e--learning-program/basic-of-solar-panels
https://renewablesnow.com/news/update-midsummer-clix-steel-offer-solar-roof-in-europe-566407/
Lynn, P. A. (2010). Electricity from Sunlight: An Introduction to Photovoltaics. Singapore: Wiley.
• Celdas orgánicas (OPV)
• Celdas sensibilizadas con tintes
(DSSCs)
• Celdas con puntos cuánticos
(QDSCs)
• Celdas de perovskitas (PSCs)
Tecnologías emergentes en dispositivos fotovoltaicos (tercera generación)
https://www.nature.com/news/make-perovskite-solar-cells-stable-1.21807
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285516303226
https://www.engie.com/en/journalists/press-releases/world-first-inauguration-organic-photovoltaic-roof/
http://www.merck-performance-materials.jp/en/solar_and_energy/photovoltaics/dssc/dssc.html
Celdas solares sensibilizadas con tintes (DSSCs)
Fakharuddin, A., Rajan, J., Brown, T., Fabregat-Santiago, F., Bisquert, J. (2014). A perspectiveon the production of dye-sensitized solar modules. Energy and Enviromental Science, 7, 3952.
Componentes de una DSSCComponentes de un panel de silicio
https://www.sunlux.com/como-funciona-la-energia-solar/
https://solar-energia.net/energia-solar-fotovoltaica/celula-fotovoltaica Materiales a partir de procesos menos costosos
DSSCs de manera diferente al de las celdas solares de silicio
Fundamento de generación de energía en el material
https://www.cheetah-exchange.eu/pv_technologies.asp?i=16&t=DSSC-_Dye_Sensitized_Solar_Cells
Funcionamiento de una celda solar sensibilizada con tintes (DSSC)
BC
Eregen
Eredox
Voc
Vidrio conductor
TiO2
I3-
3I-
Pt
Ru(II/III)*LUMO
Ru(II/III)HOMO
12
345
6
-1
Contra Electrodo
Electrodo de Trabajo
TrabajoEléctrico
EF
Vinyecℎ𝑣
𝑒−
Diagrama cortesía del M.Sc. Felipe Vinocour Pacheco
Características de interés
• Peso ligero
• Posible aplicación en sustratos flexibles
• Transparencia, colores
• Facilidad de montaje
• Buen desempeño a bajas intensidades de luz y condiciones no ideales de ángulo incidente
• Aprovechan de muy buena manera la luz difusa
Excelentes condiciones como opción para su incorporación en el diseño de Fotovoltaicos Integrados en Edificios (BIFV)
DSSCs en la fachada del Swiss Tech ConventionCenter, Lausana, Suiza
https://cen.acs.org/articles/94/i18/future-low-cost-solar-cells.html
Caso de estudio en el CELEQ:Evaluación y exhibición de un pequeño sistema DSSC
Caso de estudio en el CELEQ:Evaluación y exhibición de un pequeño sistema DSSC
En condiciones climáticas propias de nuestra región centroamericana
En condiciones y posiciones no comunes para los sistemas tradicionales comúnmente instalados:
• Fachada del edificio• En posición vertical
Comparación con el sistema tradicional en montaje en el techo, bajo registro de condiciones de intensidad de luz en cada sitio
• Divulgación y exhibición de sistemas emergentes
Caso de estudio en el CELEQ:Evaluación y exhibición de un pequeño sistema DSSC
Tecnología emergente más reciente
Celdas solares de perovskita
https://www.perovskite-info.com/greatcell-shares-updates-its-perovskite-solar-technology-and-future-plans
https://www.nature.com/news/make-perovskite-solar-cells-stable-1.21807
https://compoundsemiconductor.net/article/104078/Saule_Opens_Up_Licence_For_Perovskite_Solar_Windows
Tecnología emergente más reciente
Celdas solares de perovskita
Fuentes• Tradicionales• Renovables
Soluciona • Variabilidad• Aislamiento
http://www.latribuna.cl/noticia.php?id=NzExMA
Energía
Consumo
AlmacenamientoGeneración
https://www.energias-renovables.com/panorama/el-almacenamiento-de-energia-podria-evitar-derroches-20180122
Almacenamiento de energía eléctrica
National Renewable Energy Laboratory, USA
Almacenamiento de energía eléctrica
Andy Kyung-Yong Yoon1, Heung Sik Noh2, Yong Soo Yoon3. Analysis of Vanadium Redox Flow Battery Cell with Superconducting Charging System for Solar Energy
Almacenamiento de energía eléctrica
http://css.umich.edu/factsheets/us-grid-energy-storage-factsheet 2018
Establecidas Demostración Etapa temprana
Hidroelectrica por bombeo Baterías avanzadas de PbBaterías de flujo
Sistemas de aire comprimido adiabático
Aire comprimido Almacenamiento electromagnético Hidrógeno
Baterías Pb y Li Capacitores electroquímicos Gas natural sintético
Volantes de inercia
Almacenamiento de energía eléctrica
Almacenamiento electroquímico
•Un acumulador o batería secundaria es un dispositivo de almacenamiento de energía que recibe electricidad que se ha producido en algún lugar, utiliza esa electricidad para impulsar una reacción química en dos electrodos y es capaz de volver a liberar esa energía de forma espontánea.
Batería de plomo
http://labateriadeplomo.blogspot.com/2009/08/
Batería de plomo
• Descarga:Pb + PbO2 + 2 H2SO4 --> 2 PbSO4 + 2 H2O
Carga:2 PbSO4 + 2H2O --> Pb + PbO2 + 2 H2SO4
Batería de litio
Ran Liu,a Jonathon Duaya and Sang Bok Lee*ab Heterogeneous nanostructured electrode materials for electrochemical energy storage
Batería de Li-ion
Batería de flujo
https://www.solarpowerworldonline.com/2017/12/what-is-a-flow-battery/
Batería de Vanadio
Batería de vanadio
Batería de Vanadio
<http://www.mdpi.com/2073-4360/10/5/473/htm>
Batería de Vanadio
<http://galaxy01.com/english/redoxflow/vrfb.htm>
Batería de Vanadio
<http://galaxy01.com/english/redoxflow/vrfb.htm>
Batería en el CELEQ
Batería en el CELEQ
Batería en el CELEQ
Batería de Vanadio
Batería de Vanadio
Batería de Vanadio
Almacenamiento de energía eléctrica
Almacenamiento de energía eléctrica
Batería de Vanadio