Energía Solar Térmica y Fotovoltaica para Hogares

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1 INSTITUTO COSTARRICENSE DE ELECTRICIDAD C. S. INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO ÁREA DE INVESTIGACIÓN EN ENERGÍAS ALTERNATIVAS Energía Solar Térmica y Fotovoltaica para Hogares Conceptos básicos Ing. Fernando Lizana M. Octubre 2014

2 Conceptos básicos ENERGÍA SOLAR

3 Radiación solar como fuente energética Viento Hidráulica Energía solar Biomasa Fósil

4 Radiación solar en la superficie terrestre Radiación fuera de la atmósfera: 1367 W/m2 Radiación en la superficie terrestre: 1000 W/m2

5 Declinación solar Ángulo de inclinación de eje de rotación de la tierra: 23,5º

6 Trayectorias solares Varía en 23,5º según época del año Para caso de Costa Rica, debe agregarse efecto de latitud Debe analizarse para estudio de sombras en equipos solares

7 Caracterización de emplazamientos Se debe cuantificar el recurso tomando en cuenta: - Radiación solar - Temperatura ambiental - Sombreamientos

8 Sistemas solares de agua caliente ENERGÍA SOLAR TÉRMICA

9 Sistemas solares de Agua Caliente Sanitaria - Producción de energía térmica - Aplicaciones en el hogar: - Duchas - Cocina - Lavado de ropa

10 Tecnologías de colectores solares Placa plana

11 Tecnologías de colectores solares Tubos al vacío

12 Tecnologías de colectores solares Colectores sin cubierta transparente

13 Caracterización de colectores solares Caracterización: necesaria para diseño de sistemas Normas costarricenses: INTE :2013 INTE ISO :2013 INTE ISO :2013 INTE ISO :2013 Etc. Ejemplo: colector Isotherm Plus, Isofotón

14 Instalaciones solares de Agua Caliente Sanitaria Diagrama básico de un sistema solar de ACS

15 Dimensionamiento de sistemas solares de ACS Metodologías de dimensionamiento y evaluación de sistemas de ACS Datos de partida Datos de equipos

16 Dimensionamiento de sistemas solares de ACS Metodologías de dimensionamiento y evaluación de sistemas de ACS Fracción solar Análisis financiero Método recomendado: F-Chart

17 Sistemas solares domésticos para producción eléctrica ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

18 Sistemas fotovoltaicos para el sector residencial - Producción de energía eléctrica - Aplicaciones en el hogar: - Alimentación de cargas específicas - Sistemas aislados - Generación distribuida (neteo)

19 Tecnologías de paneles fotovoltaicos Silicio Monocristalino Policristalino Amorfo Capa delgada Híbridos Tecnologías emergentes Tintes sensibilizados Panel policristalino, Sharp Panel silicio amorfo, Sharp Panel monocristalino, Yingli Panel capa delgada, First Solar

20 Funcionamiento de paneles fotovoltaicos Efecto fotovoltaico Fuente:

21 Vida útil Desempeño de paneles fotovoltaicos Fuente: hoja de datos, Panel fotovoltaico Yingli, YGE-U72

22 Caracterización de paneles fotovoltaicos Curva de corriente vs voltaje, para diferentes condiciones de radiación y temperatura Normas costarricenses: INTE IEC 61215:2013 INTE IEC 61646:2013 Fuente: hoja de datos, Panel fotovoltaico Canadian Solar, CS6P-255P

23 Componentes de una instalación fotovoltaica Fuente:

24 Posibles esquemas de funcionamiento Operación en Isla: - Requiere batería y regulador Operación en conexión a red: -Requiere inversor especial (UL 1741, IEEE 1547) Fuente:

25 Dimensionamiento de sistemas fotovoltaicos Datos de partida Radiación Temperatura Consumo Curvas de equipos Metodología de dimensionamiento Mes peor (isla) Modelos en computadora (PV Syst, SAM, Homer, Solar GIS, etc) Estimación de producción Diseño Análisis financiero

26 Gracias por su atención! Ing. Fernando Lizana Moreno Instituto Costarricense de Electricidad, UEN PySA, C. S. I+D Área de Investigación en Energías Alternativas Tel:

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