UNIVERSIDAD DE SONORA Unidad Regional Centro División de Ingeniería Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia Asignatura: Solar Fotovoltaica II

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1 UNIVERSIDAD DE SONORA Unidad Regional Centro División de Ingeniería Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia Asignatura: Solar Fotovoltaica II Antecedente: Solar Fotovoltaica Créditos: 8 (3h de teoría y 2 de taller) Modalidad enseñanza-aprendizaje: Curso / Taller Clave: Consecuente: Ninguna Modalidad: Presencial Horas Semana: 5 Horas curso: 80 Departamento de Servicio: Ingeniería Química y Metalurgia Carácter: Optativa Eje de formación: Tecnologías de Energías Renovables Autor(es): Dr. Jesús Fernando Hinojosa Palafox Dr. Gabriel Cuevas Figueroa Competencias genéricas que fortalecer: Sustentabilidad Competencia Digital Capacidad para realizar investigación básica y aplicada Capacidad para la toma de decisiones Competencias específicas a desarrollar del docente: Capacidad de análisis y síntesis Comunicación oral y escrita Habilidades básicas de manejo de la computadora Habilidad para buscar y analizar información Capacidad crítica y autocrítica Trabajo en equipo Habilidades interpersonales Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica Introducción: La Energía Solar Fotovoltaica ha alcanzado notable actualidad en Sonora y México, tanto por su importante protagonismo industrial como por la adopción de medidas específicas que favorecen un considerable desarrollo del mercado. Propósito: Conocer las características de la energía solar para interpretar la distribución de las zonas térmicas del planeta y del país. Identificar el potencial del recurso energético solar en el país y en la región del estudiante para apreciar las posibilidades de aplicación de tecnologías para su aprovechamiento. Objetivo General: Proporcionar los elementos necesarios para que el profesionista se relacione con la tecnología fotovoltaica; y se capacite en el dimensionamiento y diseño de sistemas fotovoltaicos de baja y alta potencia. Objetivos Específicos: Cuantificará y evaluará el recurso solar de una región dada. Identificará los diferentes componentes y tipos de tecnologías fotovoltaicas. Analizará y propondrá el sistema fotovoltaico adecuado a una necesidad específica. Dimensionará y diseñará un sistema fotovoltaico para aplicaciones específicas. Operará y mantendrá sistemas fotovoltaicos específicos. Seleccionará y propondrá las partes y componentes adecuadas de un sistema fotovoltaico. Unidades de Competencias Unidad de Competencia 1. El recurso solar 6

2 1.1. El Sol y su espectro de radiación Energía, Potencia e Intensidad luminosa El Concepto de Hora-Pico. 1.. Aparatos de Medición del Recurso Solar Estimación del Recurso Solar en México Efecto de la Orientación del Captador Módulos fotovoltaicos de silício cristalino Arreglos fotovoltaicos. Unidad de Competencia 2. Clasificación de sistemas fotovoltaicos 2.1. Componentes de un Sistema Fotovoltaico: estructuras, controladores, seguidores de potencia; almacenamiento de energía; inversores Sistemas simples en DC: Acoplamiento directo, con seguidor de potencia y autorregulados Sistemas en DC con almacenamiento de energía: Controladores y baterías. 2.. Sistemas en AC: Inversores Sistemas Híbridos Sistemas acoplados a la red. Unidad de Competencia 3. Dimensionamiento básico de sistemas fotovoltaicos 3.1. Requerimientos básicos: necesidades energéticas y el Recurso solar local Métodos básicos de Dimensionamiento para Sistemas autónomos Sistemas en DC: Iluminación básica; Radio comunicación; El bombeo de agua. 3.. Sistema básico en AC: Electricidad para fines domésticos Diseño y elección de partes y componentes para sistemas fotovoltaicos. Unidad de Competencia. Sistemas de potencia.1. Métodos avanzados de dimensionamiento..2. Sistemas de mediana potencia..3. Sistemas de alta potencia... Sistemas Híbridos..5. Sistemas conectados a la red. Unidad de Competencia 5. Mantenimiento y localización de fallas en sistemas fotovoltaicos 5.1. Programa de mantenimiento Rutina de mantenimiento Mantenimiento en los arreglos fotovoltaico, cables y controladores. 5.. Mantenimiento en inversores Mantenimiento en baterías Chequeo del Sistema Localización de fallas en el arreglo Localización de fallas en cables, controladores e inversores Localización de fallas en bancos de baterías. Unidad de Competencia 6. Estimación de costos y perspectivas de mercado 6.1. Evolución de la tecnología fotovoltaica y su impacto en el costo del producto Costos de componentes en un sistema fotovoltaico Costo de instalación para un sistema fotovoltaico. 6.. Costo del ciclo de vida útil. 7

3 6.5. Perspectivas de mercado. Bibliografía: Tipo (básica o complementaria) Markvart T., 199. Editor Solar Electricity, Editorial John Wiley & Sons. Sayigh A.A.M., Solar Energy Engineering; New York academic Press. Rapp D., Solar energy, Prentice-Hall, Inc. Freider J. F., Hoogendoorn C.J., Kreith F., Solar Design: Components, Systems Economics, Hemisphere Publishing Co I. Galindo E. y M. Valdés B, El Atlas de Radiación Solar, editado por la UNAM Estrada-Cajigal R.V., 199. Internal Report, LES I02, Laboratorio de Energía Solar-UNAM (Actualmente Centro de Investigación en Energía) Chopra K. L.and Das S. R., Thin Film Solar Cells, New York Edit. Plenum Press. Fahrenbruch A. L. and Bube R.H., Fundamentals of Solar Cells, New York, Edit. Academic Press. Rapp D., S, Prentice-Hall, Inc Freider J. F., Hoogendoorn C. J., Kreith F., Solar Design: Components, Systems, Economics, Hemisphere Publishing Co. van Overstraeten R.J., Mertens R.P., 1986, Physics, Technology and Use of Photovoltaics, Adam Hilger Ltd. David L. P, Photovoltaic Power Generation, Van Nostrand Reinhold Company. Bube R. H, Photovoltaic Materials, Imperial College Press. Fernández Salgado, J.M., Compendio de energía solar: fotovoltaica, térmica y termoeléctrica (2ª edición), AMV Ediciones, España. Complementaria Méndez Muñiz, J., Energía solar fotovoltaica, 3ª edición, Fundación ConfeMetal Editorial, España Complementaria Desarrollo de las competencias Resultados del aprendizaje El Recurso Solar El Sol y su espectro de radiación Estimación del Recurso Solar en México Clasificación de Sistemas Volumen de trabajo del Actividades educativas estudiante calculado en horas SEMANA 1 SEMANA 2 SEMANA 3 SEMANA SEMANA 5 Evaluación 8

4 Componentes de un Sistema Fotovoltaico: estructuras, controladores, seguidores de potencia; almacenamiento de energía; inversores. Dimensionamiento Básico de Sistemas Requerimientos básicos: necesidades energéticas y el Recurso solar local Diseño y elección de partes y componentes para sistemas fotovoltaicos Sistemas de Potencia Métodos avanzados de dimensionamiento Sistemas conectados a la red Mantenimiento y Localización de Fallas en Sistemas Programa de mantenimiento Estimación de Costos y Perspectivas de Mercado Evolución de la tecnología SEMANA 6 SEMANA 7 SEMANA 8 SEMANA 9 SEMANA 10 SEMANA 11 SEMANA 12 SEMANA 13 SEMANA 1 SEMANA 15 Primer examen Parcial Segundo examen Parcial 9

5 fotovoltaica y su impacto en el costo del producto Costos de componentes e instalación en un sistema fotovoltaico SEMANA 16 Revisión bibliográfica que incluya los puntos previamente señalados. Tercer examen Parcial Recursos necesarios para el o los ambientes de aprendizaje Recursos didácticos Recursos tecnológicos Pizarrón Internet Plumones Hojas Rotafolio Proyector Computadora Evaluación de las Competencias Cantidad Evidencia a evaluar examen escrito. resumen de la unidad. presentación de trabajo de investigación aplicada a un proyecto. Criterios de entrega o desempeño y responsable de la evaluación (especificaciones de forma; tipo de evaluación: coevaluación, heteroevaluación, autoevaluación, evaluación externa) Examen escrito en hoja tamaño carta, con reactivos de opción múltiple, preguntas abiertas y resolución de problemas. Elaboración de resumen de los temas cubiertos en la evaluación, presentados en tamaño carta con introducción, desarrollo de temas y conclusiones. Elaboración y presentación oral de proyecto de investigación donde apliquen los temas descritos a lo largo del semestre, desarrollando un proyecto de energía solar fotovoltaica. Instrumento de Evaluación Valor % Examen escrito 70% Resumen de la unidad didáctica Presentación oral por equipos 20% 10% TOTAL 100% PERFIL ACADÉMICO DESEABLE DEL RESPONSABLE DE IMPARTIR LA ASIGNATURA Se recomienda que el profesor tenga las siguientes características: Licenciatura en Física, Química, Ing. Química, Eléctrica o Electrónica y Ciencia de Materiales, y otros que están involucrados en el desarrollo de materiales y dispositivos fotovoltaicos, así como y tecnologías fotovoltaicas. 50