Sistemas Fotovoltaicos de Concentración Solar Nichos de Oportunidad en I&D+i

Transcripción

1 Sistemas Fotovoltaicos de Concentración Solar Nichos de Oportunidad en I&D+i Dr. Aarón Sánchez Juárez Marzo 8, 2011 Dr. Claudio A. Estrada Gasca Marzo 8, 2011 Centro de Investigación en Energía 1/31

2 Energía Solar, un recurso inagotable La energía solar recibida cada 10 días sobre la Tierra equivale a todas las reservas conocidas de petróleo, carbón y gas. 40 N El 70% de la población del planeta vive dentro de la denominada Franja Solar. 35 S Centro de Investigación en Energía 2/31

3 Energía Solar, un recurso inagotable Potencial: Chihuahua: 18,873 GW e Sonora: 14,030 GW e Con la energía solar que llega a 0.14% de la superficie de estos estados, toda la energía eléctrica consumida en el país podría ser satisfecha. 65 Km 4,225 Km 2 65 Km México recibe energía solar de alta calidad en más de la mitad de su territorio: G = 1000 W/m 2 promedio en estados de alta insolación Potencia eléctrica instalada en México : 50 GWe (Sep 2008) Potencia de una CSP/ área = 49 MWe / Km 2 Centro de Investigación en Energía 3/31

4 La Celda Solar I SC es directamente proporcional a G Centro de Investigación en Energía 4/31

5 Porqué la Concentración Solar en Celdas Solares? OBJERTIVO: Reducir el costo de generación de potencia eléctrica. 1: La corriente de corto circuito generada por un dispositivo FV es directamente proporcional a la irradiancia solar, 2: Al incrementar la Potencia de la radiación solar en la misma área de captación se incrementa la corriente generada. 3: Al incrementar al corriente se incrementa la potencia. 4: Al incrementar la potencia en la misma área se incrementa la eficiencia. Si se traslada estos beneficios sobre el costo de la electricidad, el efecto neto se observa en la reducción del costo de la y el aumento en la densidad de potencia. META: Crear sistemas de generación de potencia eléctrica de mayor densidad energética y menor costo comparados con aquellos que no usan tales dispositivos. Centro de Investigación en Energía 5/31

6 Efecto de la concentración en una Celda solare Comportamiento del rendimiento de una celda solar de GaAs en función de la concentración. Centro de Investigación en Energía 6/31

7 Referencias Históricas Centro de Investigación en Energía 7/31

8 Nichos de Oportunidad en I&D+i Diseño de estructuras Sensores de posicionamiento Electrónica de control Y Diseño de sistemas de seguimiento Lentes de concentración Y Diseño de geometría de concentración Celdas solares Diseño de plantas Centro de Investigación en Energía 8/31

9 Estructuras Centro de Investigación en Energía 9/31

10 Sensores Centro de Investigación en Energía 10/31

11 Lentes para Concentración solar Sustitución de área por lentes de concentración. Incremento en la eficiencia. Seguimiento solar implica más kwh por kwp instalado. Aplicaciones en sitios con Recurso Solar cuya componente directa sea predominante. Centro de Investigación en Energía 11/31

12 Lentes FRESNEL ESPEJOS ESFÉRICOS Centro de Investigación en Energía 12/31

13 Reflectores parabólicos Centro de Investigación en Energía 13/31

14 Diseños Ópticos Del orden de 20 soles Más de 200 soles Centro de Investigación en Energía 14/31

15 Acrílico Plano Centro de Investigación en Energía 15/31

16 Celdas solares Alta concentración >500 soles: Tandem: Ga0.65In0.35P/Ga0.83In0.17As; η=30%; A=0.13 cm2. FLATCONTM Technology at Fraunhofer ISE; 0.03 cm² triple junction cells, 500 x Centro de Investigación en Energía 16/31

17 FLATCONTM Technology at Fraunhofer ISE; 0.03 cm² triple junction cells, 500 x Centro de Investigación en Energía 17/31

18 Celdas solares Baja concentración< 100 soles: Celdas de Silicio Monocristalino ZF; η=16%; A=0.125 cm 2. Celda: m-si Área: 40 mmx 50mm C: 30 Soles Centro de Investigación en Energía 18/31

19 Plantas Fotovoltaicas Centro de Investigación en Energía 19/31

20 Objetivos: Científico, Académico y Tecnológico de Proyectos de CSFV Objetivo Científico Realizar investigación científica y tecnológica para el aprovechamiento de la energía solar con concentración aplicada a SFV. Generar conocimientos científicos y tecnológicos en áreas como óptica, mecánica, electrónica de control, ciencia de materiales, economía e impactos ambientales de la energía, entre otros. Objetivo Académico Consolidar la red de grupos de investigación que se logren integrar en el área Formar recursos humanos de alto nivel y especialización Objetivo Tecnológico Desarrollar tecnología para el aprovechamiento de la energía solar con concentración y transferirla a la industria Poner a prueba sistemas de concentración solar FV con conceptos novedosos Impulsar el desarrollo de una industria nacional de tecnologías de concentración solar Centro de Investigación en Energía 20/31

21 Actividades en el CIE-UNAM Laboratorio de Sistemas Fotovoltaicos con Concentración (LSFVC) Crear infraestructura para el desarrollo, modelación y caracterización de sistemas fotovoltaicos con concentración solar aplicando tecnología actual y emergente. Centro de Investigación en Energía 21/31

22 Laboratorio de Sistemas Fotovoltaicos con Concentración (LSFVC) Diseñar y fabricar un sistema fotovoltaico de concentración que cuenten con sistemas de recuperación del calor. Diseñar un planta piloto de paneles FV con concentración conectad a la red eléctrica. Centro de Investigación en Energía 22/31

23 Gracias Centro de Investigación en Energía 23/31