Energía solar fotovoltaica - B

Transcripción

1 Práctica Nº 4 Energía solar fotovoltaica - B OBJETIVO: Comprobar la producción de energía eléctrica a partir de energía solar. FUNDAMENTO TEÓRICO El Sol es nuestra principal fuente de energía. A pesar de la distancia (150 mill de km) la cantidad de energía que nos llega a la Tierra es muy alta. La potencia de radiación depende de la distancia hasta la fuente y en nuestro caso también de las condiciones atmosféricas. Una célula solar es un dispositivo capaz de convertir la energía proveniente de la radiación solar en energía eléctrica. La gran mayoría de las células solares que actualmente están disponibles comercialmente son de Silicio mono o policristalino. El primer tipo se encuentra más generalizado y aunque su proceso de elaboración es más complicado, suele presentar mejores resultados en cuanto a su eficiencia. Las aplicaciones de la energía solar fotovoltaica están basadas en el aprovechamiento del efecto fotoeléctrico. De forma muy resumida este efecto se produce al chocar un fotón de radiación solar sobre los electrones del material. En el choque, los electrones absorben el fotón con su energía (que es función de su longitud de onda) y si esta es mayor que el trabajo de extracción el electrón pasará a la banda de conducción y se producirá corriente eléctrica. Por tanto, para que se produzca el efecto fotovoltaico debe cumplirse que: En un circuito eléctrico la Ley de Ohm relaciona el potencial, la corriente y la resistencia del circuito: V = I R. La potencia eléctrica se calcula como: Pot = I V = I 2 R = V 2 / R = Energía / tiempo. 1

2 PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS 1.- Mida la con el sensor la intensidad de la radiación luminosa en diferentes situaciones de iluminación y para varias posiciones. La medición se realiza con el voltímetro en la posición DCV 2000 mv y el resultado será directamente watios/m 2. El sensor reacciona a partir de 15 W/m 2. Fuente de luz Reflector Grado 10 Bombilla Iluminación exterior Sol Nublado Intensidad radiación (W/m 2 ) Distancia 1 Distancia 2 Distancia Medición de la tensión de salida y de la corriente en cortocircuito de la célula en función de la superficie iluminada. Utilice los paneles disponibles para ir sombreando partes de la célula en posición 90º respecto a la iluminación. Represente los resultados en la gráfica de la página siguiente. 2

3 3.- Medición de la tensión de salida y de la corriente en cortocircuito de la célula en función de la intensidad de radiación. Con la célula en posición 90º respecto a la iluminación vaya regulando la lámpara (0-10). Mida la tensión e intensidad que suministre la célula y con el sensor la intensidad luminosa. I. radiación (w/m 2 ) Tensión (mv) I cortocircuito (ma) 4.- Medición de la corriente en cortocircuito de la célula en función del ángulo de incidencia de la intensidad de radiación. Con la lámpara en posición 10 vaya regulando el ángulo de la lámpara (0-90º). Mida la tensión e intensidad que suministre la célula con los polímetros. Ángulo º I (ma) V (volt)

4 5.- Medición de la potencia y del rendimiento de una célula fotovoltaica. Monte el circuito indicado en la figura con la fuente de radiación a máxima potencia y variando el potenciómetro complete la tabla. La potencia es el producto de tensión e intensidad. Tensión (v) Intensidad (ma) Potencia (mw) Represente gráficamente en la página siguiente la corriente y la potencia frente a la tensión. Señale el punto de potencia máxima. 4

5 Determinación del rendimiento de la célula solar: = Pot. producida / Pot. recibida. La potencia producida es la máxima que se acaba de calcular. La potencia recibida será el valor de la intensidad de radiación (medida con el sensor), multiplicada por la superficie total de las cuatro células. Cada célula solar mide 5 x 10 cm. Rendimiento = 6.- Proceso de carga de un condensador mediante una célula fotovoltaica y uso combinado de ambos para el funcionamiento de un motor. 5

6 Antes de comenzar cortocircuite el condensador para descargarlo, conectando sus dos bornes con un cable. Monte el circuito de la figura. En el instante inicial conecte el reflector al máximo y vaya anotando las lecturas de tensión y corriente en el condensador en el transcurso del tiempo. Cuál es la máxima tensión alcanzada?. Tiempo (seg.) Tensión (v) I (ma) Monte los elementos según el esquema de la figura para comprobar el funcionamiento combinado de la célula y el condensador (inicialmente cargado): a) Con el reflector apagado conecte el motor, la bombilla o ambos durante poco tiempo y observe lo que sucede. Cuánto tarda en descargarse?. b) Conecte el reflector y observe los polímetros, qué sucede?. Estudie cual es la mejor intensidad de radiación o de carga del condensador para el funcionamiento óptimo del circuito. 6

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