Energía Solar Fotovoltaica IE Informe Práctica #2: LA CELDA SOLAR COMO TRANSFORMADOR DE ENERGIA

Transcripción

1 Energía Solar Fotovoltaica IE-1117 Informe Práctica #2: LA CELDA SOLAR COMO TRANSFORMADOR DE ENERGIA Enrique García Mainieri B12711 Resumen: En esta práctica se utiliza una celda solar como un transformador de energía, se transformó la energía luminosa que estaba almacenada en radiación solar a energía eléctrica en forma de corriente directa y finalmente se convertía en energía mecánica con un motor DC. Se montó el equipo así como lo indica la práctica y se observó como respondía el motor a variaciones de intensidades de radiación. Resultados y Análisis: Qué sucede si los cables de conexión se cambian de polaridad en la celda solar? Explique las razones. Si se cambian los cables de polaridad en la celda solar el motor DC empieza a girar al sentido contrario debido a que la corriente circula en sentido contrario manteniendo los polos del campo electromagnético del motor DC pero haciendo girar el rotor al sentido contrario. Qué le sucede al motor DC al ajustar el regulador de claridad con diferentes intensidades? Explique las razones. Al ajustar el regulador de claridad el motor DC disminuye su velocidad o revoluciones cuando disminuye la intensidad de radiación y aumentan las revoluciones cuando aumenta la intensidad. Esto debido que al aumentar la intensidad de radiación se aumenta la corriente del motor provocando que se incremente la densidad de campo electromagnético que causa una mayor fuerza en el rotor en cada giro que resulta en un giro mas rápido del motor DC. Cuál es la transformación de energía que se presenta en la celda solar y en el motor DC? Se transformó la energía luminosa que estaba almacenada en radiación solar a energía eléctrica en forma de corriente directa y finalmente se convertía en energía mecánica con un motor DC.

2 Conclusiones: La Celda solar funciona como un transformador de energía luminosa a energía eléctrica La Intensidad de la energía luminosa esta relacionada directamente con la intensidad de energía eléctrica que genera la celda solar La celda solar produce un diferencial de tensión n que puede alimentar un motor DC y polarizarlo en ambos sentidos Bibliografía: Fitzgerald, A. Kingsley, C. Umans, S. (2004). Máquinas Eléctricas. McGraw Hill, México.

3 Energía Solar Fotovoltaica IE-1117 Informe Práctica #3: LA CELDA SOLAR: FUNCIONAMIENTO COMO DIODO Enrique García Mainieri B12711 Resumen: En esta práctica se utiliza una celda solar como diodo, si una celda solar no recibe radiación suficiente pierde sus propiedades de generador de energía y se comporta como un diodo rectificador común unión p-n, esto porque las celdas al igual que los diodos son construidos con base al efecto fotoeléctrico. Con esto se procedió a armar con el equipo el circuito indicado en la práctica y se tomaron los datos respectivos. Resultados y Análisis: Se procedió a obtener los siguientes datos realizando los experimentos respectivos así como lo muestra la siguiente tabla: Práctica #3 Configuración Corriente / ma Sin chapa de sombrado montaje A 12 Sin chapa de sombrado montaje B 13,9 Con chapa de sombreado, sin radiación y montaje A 12,2 Con chapa de sombreado, sin radiación y montaje B 5,3 Para el montaje A sin chapa de sombreado: qué observaciones puede hacer? Explique las razones de lo ocurrido. Para este montaje se tiene que la corriente fue de 12mA lo que indica que la celda solar está generando 12mA de corriente directa a partir de la intensidad de radiación que incide sobre ella. Para el montaje B sin chapa de sombreado: qué observaciones puede hacer? Explique las razones de lo ocurrido. Para este montaje se tiene que la corriente fue de 13.9mA que es un valor de corriente más alto que la del primer experimento con las mismas condiciones pero solo se invirtió la polaridad de la celda, esto se explica con la teoría de semiconductores que en donde hay una unión p-n se tiene que existe una tensión de brecha por ende la corriente es más alta al polarizar la celda de esta forma.

4 Para el montaje A con chapa de sombreado: qué observaciones puede hacer? Explique las razones de lo ocurrido. Para este montaje se obtuvo que la corriente fue de 12mA lo que debe ser un error, que nos hace suponer que el dato fue mal tomado y la corriente leída fue de 1,2mA. Debido a que se tiene una chapa de bronceado que absorbe y refleja la radiación que incide sobre la celda produciendo que se reduzca la generación de energía eléctrica. Para el montaje B con chapa de sombreado: qué observaciones puede hacer? Explique las razones de lo ocurrido. Para este montaje se obtuvo que la corriente fue de 5.3mA en corriente directa, que comparando con los resultados del mismo montaje pero sin chapa de bronceado se tienen como resultado que se reduce la intensidad de radiación que incide sobre la celda por ende se reduce la corriente directa generada en un 62% técnicamente en esta configuración la celda funciona como un diodo simple con una tensión de brecha. Qué observación puede hacer sobre el funcionamiento del motor con o sin chapa y en las dos posiciones de celda? Sobre el funcionamiento del motor podemos observar que con la chapa de bronceado disminuye sus revoluciones considerablemente comparándolo con cuando no se tiene una chapa de bronceado. Al invertir las posiciones de celda se tiene que el motor gira al lado contrario de cual estaba girando antes y cuando se polariza la celda directamente el motor aumenta su velocidad comparándolo con cunado se polariza inversamente la celda. Conclusiones: La celda solar fue construida bajo las teorías del efecto fotoeléctrico por lo que puede funcionar como un simple diodo de unión p-n. Una chapa de bronceado disminuye la intensidad de radiación que incide sobre la celda solar reduciendo la generación de energía eléctrica. La celda solar al ser formada por materiales semiconductores tiene una tensión de brecha por lo cual se puede polarizar inversa o directamente variando los valores de corriente directa generada para cada conexión. Bibliografía: Fitzgerald, A. Kingsley, C. Umans, S. (2004). Máquinas Eléctricas. McGraw Hill, México.

5 Energía Solar Fotovoltaica IE-1117 Informe Práctica # 4: LA TENSION EN VACIO DE UNA CELDA SOLAR Enrique García Mainieri B12711 Resumen: En este experimento se usó la celda solar en vacío, por lo que no existió flujo de electrones. Se buscó determinar que tanto depende la tensión en vacío de la superficie de la celda irradiada. Se utilizó una celda solar, una lámpara que simula la radiación solar, unas chapas de sombreado y un multímetro. Se procedió a montar las conexiones mostradas en la práctica para obtener los resultados. Resultados y Análisis: Se procedió a obtener los siguientes datos realizando los experimentos respectivos así como lo muestra la siguiente tabla:

6 Superficie irradiada de la celda solar 0 ½ ¾ 1 Tensión en vacío / mv 0, Graficando los resultados se obtuvieron la gráfica que se muestra en la Figura 2. Hasta qué punto depende la tensión de vacío con el grado de exposición de la superficie de la celda solar? Explique ampliamente El grado de exposición de la superficie de la celda está relacionada con la tensión de vació hasta el punto que se alcanzan los valores máximos de tensión de la celda solar como se puede observar en a grafica el comportamiento de la curva indica que llega un punto en donde la tensión del vació es asintótica un valor resultando en que no lo pueda superar Conclusiones: El grado de exposición de la celda solar está directamente relacionado con la tensión en vació de la celda, entre mayor exposición la radiación mayor será la tensión en vació.

7 Energía Solar Fotovoltaica IE-1117 Informe Práctica # 5: LA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO DE UNA CELDA SOLAR Enrique García Mainieri B12711 Resumen: En esta práctica se estudia las capacidades de la celda solar en condiciones de corto circuito, al tener la celda en corto circuito, la tensión en terminales es casi cero = 0.7V aproximadamente por lo que la corriente sería máxima. Se montaron los diagramas con los respectivos equipos así como lo muestra la práctica. Resultados y Análisis: Se procedió a obtener los siguientes datos realizando los experimentos respectivos así como lo muestra la siguiente tabla: Práctica #5 Superficie irradiada de la celda solar 0 ½ ¾ 1 Corriente de cortocircuito /ma 0,2 19,5 27,7 36,1 Se graficaron los resultados obteniendo la siguiente figura:

8 Hasta qué punto depende la corriente de cortocircuito con el grado de exposición de la superficie de la celda solar? Explique ampliamente Como se muestra en la Figura la corriente de cortocircuito está relacionada directamente con la superficie relativa de una celda solar de una forma lineal debido a que más fotones inciden sobre los semiconductores energizando estos electrones y huecos de electrones venciendo la tensión de brecha de la unión p-n entonces entre mas exposición más fotones inciden por lo que la corriente de corto circuito incrementa. Conclusiones: El grado de exposición de las celdas solare está relacionado directamente con la magnitud de la corriente de corto circuito. Al tener un menor grado de exposición las celdas solares tienen una menor corriente de corto circuito.

9 Energía Solar Fotovoltaica IE-1117 Informe Práctica # 6: LA TENSION EN VACIO Y LA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO Enrique García Mainieri B12711 Resumen: CON DISTINTA INTENSIDAD DE RADIACION En esta práctica se estudia las capacidades y comportamiento de las celdas solares al variar la intensidad de radiación, para monitorear el comportamiento se midió la corriente de corto circuito así como la tensión en vació y también se verificó la intensidad de radiación por medio de un sensor. Se montó el equipo así como lo indican los diagramas de la práctica para tomar los datos experimentales. Resultados y Análisis: Luces apagadas 1mV=1 W/m2 Grado del regulador de claridad Irradiancia / (W/m2) 31,2 21,9 76,2 23 2,2 0,1 0,1 0,2 0,1 Tensión en vacío / mv ,6 2,3 5,9 Corriente de cortocircuito /ma 67,2 47, ,1 0,3 0,09 0,13 0,12 Con los resulatos se procedió a graficar la siguiente figura:

10 Hasta qué punto depende la tensión en vacío y la corriente de cortocircuito de la intensidad de la radiación? Explique ampliamente La intensidad de radiación está directamente relacionada con la tensión en vació y la corriente en vació ya que la energía es transmitida en forma de potencia de radicación en donde al transformarse por medio de los semiconductores de la celda se convierte en potencia eléctrica que tiene la formula P=I*V indicando una relación entre la corriente de corto circuito y la tensión de corto circuito. Conclusiones: La corriente de corto circuito está relacionada proporcionalmente a la tensión de corto circuito. La fórmula P=V*I se cumple al utilizar las relaciones de corto circuito En intensidades bajas de radiación no se vence la tensión de brecha por lo que la