SISTEMAS ELECTRICOS CON CELDAS SOLARES COMPLEMENTARIOS
RAMON ELIAS RAMIREZ CARRASCAL – 1161872
NELSON GEORDANI HERNANDEZ RODRIGUEZ – 1161855
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
20 DE DICIEMBRE 2020, CUCUTA
pág. 1
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Orientación Universidad
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Busca documentos
Prepara tus exámenes con los documentos que comparten otros estudiantes como tú en Docsity
Busca tu universidad
Encuentra los documentos específicos para los exámenes de tu universidad
Video Cursos
Estudia con lecciones y exámenes resueltos basados en los programas académicos de las mejores universidades
Quiz
Responde a preguntas de exámenes reales y pon a prueba tu preparación
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Comunidad
Pregúntale a la comunidad
Pide ayuda a la comunidad y resuelve tus dudas de estudio
Ebooks gratuitos
¡Nuestros e-books salva-estudiantes!
Descarga nuestras guías gratuitas sobre técnicas de estudio, métodos para controlar la ansiedad y consejos para la tesis preparadas por los tutores de Docsity
Sector Solar: Potenciales, Conceptos Clave y Diferencias en Celdas Fotovoltaicas, Guías, Proyectos, Investigaciones de Metodología de Investigación
Una introducción al sector de los sistemas eléctricos con celdas solares complementarias, su avance tecnológico y capacidad para satisfacer necesidades diarias. Se resaltan conceptos clave, como la abundancia de la energía solar y su potencial para implementar nuevos sistemas tecnológicos beneficiando el entorno social y global. Se comparan diferencias en celdas solares mono-cristalinas y otros tipos, incluyendo su eficiencia, densidad de energía, rendimiento y ciclo de vida.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
2019/2020
1 / 26
Esta página no es visible en la vista previa
¡No te pierdas las partes importantes!
Documentos relacionados
Vista previa parcial del texto
¡Descarga Sector Solar: Potenciales, Conceptos Clave y Diferencias en Celdas Fotovoltaicas y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Metodología de Investigación solo en Docsity!
SISTEMAS ELECTRICOS CON CELDAS SOLARES COMPLEMENTARIOS
RAMON ELIAS RAMIREZ CARRASCAL – 1161872
NELSON GEORDANI HERNANDEZ RODRIGUEZ – 1161855
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
20 DE DICIEMBRE 2020, CUCUTA
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCION
El sector de los sistemas eléctricos con celdas solares complementarios es uno de los sectores que con el transcurrir del tiempo ha venido avanzando con respecto a su tecnología y capacidad de poder emprender una solución efectiva a ciertas necesidades que se pueden evidenciar en un diario vivir de cotidianidad. Los sistemas fotovoltaicos convierten la radiación solar en potencial eléctrico, y son en la actualidad ampliamente utilizados como generadores de electricidad de modo sustentable, todo esto juntamente con la disminución de costos en la tecnología, el apoyo de los gobiernos y demás factores han sido característica fundamental de estos sistemas eléctricos con celdas solares complementarios. Nuestro interés basado en un indicio sostenible nos dice que la quinta parte de la población a nivel mundial no tiene acceso a una fuente de electricidad confiable. Este hecho reduce sus posibilidades de recibir una educación adecuada y ganarse la vida. A medida que el precio de la energía aumenta, los pobres del mundo seguirán siendo excluidos. Esta investigación aplicada utiliza el modelo matemático basado en la ecuación de Shockley de la celda fotovoltaico, para estimar el comportamiento bajo condiciones de irradiación y temperatura variables. Una de las fuentes de energías renovables más abundante es la solar, se estima que el planeta recibe cerca de 174,423 TW de potencia instantánea (AIE, 2009). Esto mismo nos puede indicar que las fuentes de energía renovable ofrecen el potencial para implementar nuevos sistemas tecnológicos beneficiando a un entorno social y global, transformando la calidad de vida y mejorando las perspectivas económicas de miles de millones de personas. De acuerdo a lo establecido en la investigación podemos observar lo siguiente:
- El reconocimiento de la temática y del problema relacionado en con el proceso a desarrollar durante la investigación.
- Los componentes fundamentales con relación al planteamiento del tema propuesto en una pieza clave de la investigación.
- Efectos en el entorno y conceptos claves a la hora de poder profundizar en el sistema del desarrollo planteado con anterioridad.
1. OBJETIVOS
1.1 OBJETIVO GENERAL
Analizar la problemática en general que se puede evidenciar en nuestro entorno social o global, enfatizando en la implementación de estos nuevos sistemas eléctricos con celdas solares complementarios. 1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS Determinar y analizar los componentes y efectos del entorno durante el proceso de investigación. Comprender las bases o teorías necesarias para poder comprender de cierta manera el marco teórico implementado. Resaltar ciertos conceptos necesarios o fundamentales que son de gran importancia en la implementación de los sistemas eléctricos con celdas solares complementarios.
necesario este modelo de sistemas eléctricos en celdas solares complementarios, dándole una gran utilidad a estas mismas fuentes de energía renovable que son de gran potencial para la transformación de una mejor calidad de vida con el medio ambiente y entorno social. Sirviendo de una manera muy especial para estar relacionados o tener una idea clara acerca de la implementación, funcionamiento, efectos e implicaciones, objetivos y beneficios de estos sistemas eléctricos con celdas solares complementarios. Figura 1 Energía generada mediante paneles solares fotovoltaicos (2010 – 2018) Fuente: (Snapshot of photovoltaics - February 2018)
3. MARCO TEORICO
3.1 CELDAS SOLARES
Los paneles o módulos fotovoltaicos (placas fotovoltaicas) —llamados comúnmente paneles solares, o placas solares, aunque estas denominaciones abarcan además otros dispositivos— están formados por un conjunto de células fotovoltaicas que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos mediante el efecto fotoeléctrico. Los paneles fotovoltaicos, en función del tipo de célula que los forman, se dividen en: Mono-cristalinas: se componen de secciones de un único cristal de silicio (Si) (reconocibles por su forma circular u octogonal, donde los 4 lados cortos, si se puede apreciar en la imagen, se aprecia que son curvos, debido a que es una célula circular recortada). Poli-cristalinas: cuando están formadas por pequeñas partículas cristalizadas. Amorfas: cuando el silicio no se ha cristalizado. Su efectividad es mayor cuanto mayor son los cristales, pero también su peso, grosor y costo. El rendimiento de las primeras puede alcanzar el 22 %mientras que el de las últimas puede no llegar al 10 %, sin embargo su costo y peso es muy inferior. El costo de los paneles fotovoltaicos se ha reducido de forma constante desde que se fabricaron las primeras células solares comerciales y su coste medio de generación eléctrica ya es competitivo con las fuentes de energía convencionales en un creciente número de regiones geográficas, alcanzando la paridad de red.
4. COMPONENTES ELECTRICOS
4.1 BATERIA
las baterías de ión-litio están compuestas por un cátodo construido por óxido metálico de litio (lixcoo2, linio2, limno4) y por un ánodo construido por material de carbono (lixc6), donde el electrolito está formado por sustancias que contienen también litio tal y como lipf6, liasf6. Durante el proceso de carga, los átomos de litio existentes en el cátodo se transforman en iones que son conducidos hasta el ánodo de carbono a través del electrolito, donde se combinan con los electrones externos hasta quedar depositados como átomos de litio en el interior de las capas del ánodo carbono. Durante la descarga, el proceso que ocurre es el inverso. la figura 7.1[26] muestra el esquema de funcionamiento de esta tecnología. Las características principales que presentan este tipo de baterías son las que se indican a continuación:
- alta densidad de energía: 300-400 kwh/m
- alto rendimiento: 94%
- largo ciclo de vida: 4500 ciclos
- mínimo estado de carga: 10%
4.2 CAJA PROGRAMABLE
Sistema Embebido: Un sistema que consta de uno o más componentes, diseñados para proporcionar funciones autónomas. Estos sistemas pueden ser integrados en un producto en este caso en la caja programable. Software Embebido: Los componentes intangibles de un ordenador integrado en un sistema o producto electrónico. Microprocesador: Un pequeño ordenador integrado en un dispositivo electrónico que se puede programar con software integrado para llevar a cabo determinadas funciones autónomas. Microcontrolador: Es un tipo de microprocesador especializado que incluye la capacidad de procesar señales así como los datos. Las señales son procesadas por bloques de silicio en el microcontrolador. Bloques que convierten señales analógicas en datos digitales (convertidores AD).
5.2 EFECTO
El cambio climático global ya tiene efectos que se pueden observar en el medio ambiente. ... Los efectos que los científicos predijeron en el pasado que surgirían del cambio climático global están sucediendo ahora: pérdida del hielo marino, aumento acelerado del nivel del mar y olas de calor más intensas.
5.3 CAUSAS
Las fuentes antropogénicas que generan mayor contaminación ambiental son las siguientes: Tala excesiva de árboles. Emisiones y vertidos industriales a la atmósfera y a la hidrosfera. Extracción, procesamiento y refinamiento de combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas natural). Producción de energía con combustibles fósiles y otras fuentes no renovables. Uso excesivo de automóviles y otros medios de transporte impulsados por gasolina o diésel. Uso indiscriminado de plásticos y otros materiales derivados del petróleo. Liberación de plásticos y objetos no biodegradables en espacios naturales.
6.3 AMPERIOS
El amperio-hora (símbolo Ah) expresa cuánta energía puede circular por un determinado circuito durante una hora. Se usa para medir la capacidad de las baterías eléctricas. Por ejemplo: una batería de 10 Ah puede proporcionar un máximo de 10 amperios durante una hora. Cuantos más amperios, más electrones circularán (o más balones caerán por la cuesta). Todos los dispositivos eléctricos utilizan voltaje y corriente para operar dicho dispositivo. El producto de estas dos características eléctricas claramente diferentes son los vatios. La fórmula matemática de este producto son los voltios (v) por amperios (i) es igual a vatios (w) o (v * i = w). Aplicar álgebra a esta fórmula para encontrar el amperaje es igual a dividir vatios entre el voltaje o (i = w / v). Otra característica de un circuito eléctrico es la resistencia. La resistencia de un circuito tiene una relación directa sobre la cantidad de consumo de corriente o amperaje que tendrá el circuito. Otra fórmula eléctrica llamada ley de Ohm fue desarrollada para describir esta relación. Una fórmula básica de la ley de Ohm que representa la resistencia al amperaje se da como que el voltaje es igual a la resistencia, por la corriente (r) o (v = I * r). Aplicando álgebra a esta fórmula, el amperaje es igual al voltaje dividido entre la resistencia o (i = v / r). Encuentra el amperaje de una bombilla de 100 vatios suministrada por un aparato eléctrico con un voltaje de 120 voltios. Usa la fórmula anterior de i = w / v, donde 100 vatios o 120 voltios es igual a 0,83 amperios.
7. MARCO CONCEPTUAL
7.1 Sistemas Eléctricos
Un concepto básico pero muy fundamental es que los sistemas eléctricos son aquellos recorridos que la electricidad realiza a través de un conductor, desde la fuente de energía hasta su lugar de consumo. Todo este circuito eléctrico requiere, para su funcionamiento, de una fuente de energía, en este caso, de una corriente eléctrica. Ampliando este concepto podemos definir que la finalidad del diseño de un sistema eléctrico es que la energía eléctrica llegue a los lugares a donde se necesite sean los hogares, calles, parques, instituciones, esto es para que puedan ser de utilidad todos los instrumentos necesarios que requieran dicha energía. Por lo tanto este medio se usa para distribuir la energía generada en grandes centrales eléctricas, y es transportada por líneas interconectadas entre sí con una estructura de malla. Estas líneas se construyen habitualmente sobre torres metálicas que superan una tensión de 66.000 voltios y de allí pasa por subestaciones hasta llegar a distribuirse. Ahora bien durante la investigación puede estar direccionada ante el concepto de que los sistemas eléctricos son series de elementos o componentes eléctricos o electrónicos, tales como resistencias, inductancias, condensadores, fuentes, y/o dispositivos electrónicos semiconductores, conectados eléctricamente entre sí con el propósito de generar, transportar o modificar señales electrónicas o eléctricas.
7.2 Celdas Solares Complementarias
Los paneles o módulos fotovoltaicos (placas fotovoltaicas) también son llamados comúnmente sistemas solares, paneles solares, o placas solares, aunque estas denominaciones abarcan además otros dispositivos están formados por cierto conjunto de células fotovoltaicas que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos mediante el efecto fotoeléctrico. Profundizando más en el tema de los sistemas solares, panel solar o módulo solar los cuales se definen como aquel dispositivo que capta la energía de la radiación solar para su aprovechamiento y funcionamiento energético. Este mismo término puede comprender a los paneles fotovoltaicos, utilizados para generar electricidad mediante energía solar fotovoltaica. Alrededor de cierto porcentaje tan alto como el del 90% en el que la tecnología fotovoltaica se basa en el uso de alguna variación del silicio. En ciertos casos como en función de un uso doméstico a los paneles solares por lo cual este porcentaje es todavía aún mayor.
8. MARCO METODOLOGICO
El enfoque investigativo mixto se concentrara en poder describir el proyecto en el cual se abarcan distintos procesos y que a su vez este viene enlazado con extensa información científica para complementar la teoría, para ello debemos comenzar viendo el entorno en el que se va a implementar, observando lo que viene siendo el cambio climático, ya que en cierto tiempo del día está sujeto a una parte del proceso, y en otro tiempo correspondiente se produce otro; ya que las celdas fotovoltaicas transforman la luz solar en energía y por eso es necesario ubicar el objetivo en una zona donde el sol se pueda aprovechar al 100%. A su vez para sustentar el otro proceso se le otorgara una batería que va como una de las partes del mecanismo de la investigación, y acumulara energía de unos 500 amperios; cuando la celda deja de recibir energía. Pero para que el proyecto esté completo este debe tener una caja inteligente o programable, que contabilizará y supervisará los cambios que ocurren en el entorno tales como: se inicia, con ciertos datos los cuales debemos tener para que la caja programable funcione, durante el día se estima que entre las 6 y 7 de la mañana el sol comienza a salir y que se empieza a ir a las 5 de la tarde, por lo cual todo esto va a que mientras sea de 5:00 de la mañana a 4:59 de la tarde, la cabina trabajara con corriente continua y a su vez se cargará o acumulara energía en la batería industrial, y esta misma estará en funcionamiento después de ausencia del sol, pero cuando se deja de recibir energía fotovoltaica la caja programable transforma la corriente continua en corriente alterna y la batería funcionara de 5:00 de la tarde a 4:59 de la mañana. Esto reducirá parcialmente los cambios de contaminación que está dando, pero para ello la población debe llevar a cabo su uso, por consiguiente la relevancia será grande, ya que no solo será en un solo lugar sino estará distribuido por las mejores zonas del área local de la ciudad, y se le aportará electricidad directamente de la luz solar, esto ayudará a cargar cualquier dispositivo electrónico para ser utilizado directamente y que las personas podrán beneficiarse de este proyecto. El muestreo del proyecto va más enfocado a estudiantes promedio en las universidades y escuelas, así que su uso es extenso y relativo.
9. CRONOGRAMA DE INVESTIGACION
Actividades 2020 Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Elección del tema X Planteamiento del problema X Justificación X Objetivos X Marco Teórico X Marco Conceptual X Marco Metodológico X Referencia y Bibliografía X Anexos X