Guia 4 Ingenieria Ambiental Energias Renovables

7/25/2019 Guia 4 Ingenieria Ambiental Energias Renovables

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Gua de prcticas/Energas renovables/2016 - N 4 Ing. Juan Manuel Jara Gonzales U.N.S.A.1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN

FACULTAD DE INGENIERA PROCESOS

Escuela Profesional de Ingeniera Ambiental

Gua de Practicas

Energas Renovables (E)

Practica N 4

Eficiencia de un panel solarFotovoltaico

2016


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Eficiencia de un panel solar fotovoltaico

1. Objetivos:

Experimentar como un panel fotovoltaico convierte la energa solar en energa decorriente continua, adems de poder darle uso en diferentes actividades humanas.

2. Introduccin:

Los Paneles fotovoltaicos se pueden producir de muchos elementos, con mejorados ynuevos mtodos de produccin y el uso de nuevos elementos incluyendo materiales

orgnicos, existe hoy una gran variedad de productos.

Paneles Solares de Celdas de SilicioLas celdas fabricadas de bloques de silicio son las ms comunes. La experiencia comprobuna vida til con frecuentemente ms de 30 aos sin ningn mantenimiento.

Paneles monocristalinos versus paneles policristalinosEn la prctica la diferencia entre ambos es mnima. La mayor eficiencia de lasmonocristalinas puede tener importancia cuando el espacio disponible es reducido, perocon paneles policristalinas se puede conseguir ms energa por el mismo precio. Ademscon temperaturas elevadas, la prdida de eficiencia en mdulos de celdas policristalinosen general es menor que en paneles de celdas monocristalinas. Este tiene el efecto quepaneles policristalinos pueden ser ms eficiente en climas clidas.Para la seleccin hay otras consideraciones importantes sobre el rendimiento de panelessolares cristalinos.Los paneles solares fotovoltaicos son elementos clave en la conversin de la energa solara elctrica, los paneles fotovoltaicos experimentan desde hace varios aos una aceleradareduccin en sus costos que permitirn que, en poco tiempo, estos puedan liderar larevolucin energtica que se aproxima.

Cmo funciona un panel solar fotovoltaico?

El funcionamiento de los paneles se basa en el efecto fotovoltaico. Este efecto se producecuando sobre materiales semiconductores convenientemente tratados incide la radiacinsolar producindose electricidad.

Proceso bsico de fabricacin:En una lmina de material semiconductor puro se introducen elementos qumicosllamados dopantes que hacen que esta tenga un exceso de electrones y aunque no existaen realidad desequilibrio elctrico (existir el mismo nmero de electrones que deneutrones en el total de la plancha del semiconductor) convencionalmente se entiende queesta plancha tiene una carga negativa y se la denomina N.Por otro lado en otra lmina de material semiconductor se hace el mismo proceso pero en

esta ocasin con otra sustancia dopante que provoca que haya una falta de electrones.

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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL


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Por esta razn se entiende convencionalmente que la plancha tiene una carga positiva yse le denomina P.Es en este punto donde se procede a realizar la unin P-N en la cual el exceso deelectrones de N pasa al otro cristal y ocupa los espacios libres en P. Con este proceso lazona inmediata a la unin queda cargada positivamente en N y negativamente en P

crendose un campo elctrico cuya barrera de potencial impide que contine el procesode trasvase de electrones de una plancha a la otra.

Bases del funcionamiento de las clulas fotovoltaicasCuando el conjunto queda expuesto a la radiacin solar, los fotones contenidos en la luztransmiten su energa a los electrones de los materiales semiconductores que puedenentonces romper la barrera de potencial de la unin P-N y salir del semiconductor atravs de un circuito exterior, producindose as corriente elctrica.

El modulo ms pequeo de material semiconductor con unin P-N y por lo tanto concapacidad de producir electricidad, es denominado clula fotovoltaica. Estas clulasfotovoltaicas se combinan de determinadas maneras para lograr la potencia y el voltajedeseados. Este conjunto de clulas sobre el soporte adecuado y con los recubrimientos quele protejan convenientemente de agentes atmosfricos es lo que se denomina panelfotovoltaico.

Usos y aplicaciones de los paneles solaresEl uso de las energas renovables no es exclusivo de las empresas o de grandesinstalaciones, sino que muchas de sus aplicaciones pueden tener lugar en la propiavivienda, de una forma sencilla y rentable.De entre todas ellas, es sin lugar a dudas la energa solar la que tiene una aplicacin ms

clara a nivel domstico, ya que combina rentabilidad con una elevada reduccin delimpacto medioambiental.

Figura N 1Usos de la energa solar en sistemas autonomos en mdulos de vivienda.


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3. Materiales:

Para demostrar que la energa solar es aprovechable y convertible en energa elctrica,necesitamos demostrarlo con el uso de los paneles solares. Para ello necesitamos lossiguientes materiales:

Equipos y materiales:Panel solar Fotovoltaico poli cristalinoMultitesterDiodo rectificadorTerminal USBSoldadura blanda (estao)

CautnPasta de soldaduraComplementariosConductores elctricos

Epps:Lentes oscurosSombreroDelantal o mandil

4.

Desarrollo experimental:A.-Primeramente deber identificar las especificaciones del panel solar con el que se estartrabajando. Luego de ello verificar su polaridad, para posteriormente medir su tensinelctrica conforme al cuadro N 1.

Cuadro N 1La medida de tensin elctrica del panel solar deber tomarlo con un ngulo referido a la

mayor intensidad de radiacin solar y la otra con un ngulo opuesto para ver su diferencia.

B.- Para demostrar el uso de la energa solar en elctrica y su posterior utilidad en lasdiferentes actividades se construir un circuito elctrico para construir un cargador solar

para celulares de acuerdo al circuito descrito en la figura N 2.

Figura N 2Circuito elctrico para construccin de cargador solar.

Caractersticas Modelo Tensin (Voltios) Potencia elctrica(W)

Seccin (cm2) Marca Tipo (Mono-poli-Amorfo) Rendimiento (8%)

Diodo rectificador

Terminal USB

Panel Fotovoltaico


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Para la construccin de este circuito elctrico donde se demostrar la utilidad de la energasolar deber de usar cables elctricos como conductor, un cautn, soldadura blanda, pasta ylos componentes elctricos descritos en el circuido elctrico de la figura N2.Terminado de construir el circuito elctrico deber de comprobar su eficiencia probando elcargador solar con un celular.

Recordar que para que este circuito pueda funcionar es necesario unir los accesorios consoldadura blanda de estao como lo muestra la figura N 3.

Figura N 3Circuito elctrico Unin de accesorios.

Recordar que los celulares que utilizamos en la actualidad utilizan bateras con corrienteelctrica continua que normalmente esta entre 3 y 5 voltios, y es necesario utilizar un diodorectificador de corriente a 5 voltios para garantizar que la energa elctrica que estamosentregando al celular es de 5v y no es mayor porque podra daar el equipo celular si esque el panel solar es de mayor capacidad.

C.- Una de las pruebas principales de eficiencia de los paneles solares, para ello esnecesario conectar dos o ms paneles solares en serie y en paralelo para ver su diferencia

en su potencia elctrica y determinar cuntos de los paneles solares son necesarios parapoder utilizarlo en un equipo electrodomstico.

Figura N 4Circuito elctrico en serie


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Figura N 5Circuito elctrico en paralelo.

Una vez conectado los paneles solares en circuito elctrico en serie y en paralelo conformeindica la figura 4 y 5 deber de llenar el cuadro N 2 y evaluar sus resultados.Para el caso del circuito en serie la tensin en vaco es:Circuito en Serie

Tensin en vaco= Voc1+Voc2

Intensidad = Isc= Isc1= Isc2

Como se comprobara en la prctica de laboratorio, las tensiones se suman y la intensidad decorriente se mantiene conforme uno de los paneles solares de mayor intensidad lo representa.Circuito en Paralelo

Tensin en vaco= Voc1=Voc2

Intensidad = Isc= Isc1+ Isc2

Como se comprobara en la prctica de laboratorio, las intensidades se suman y la tensin decorriente se mantiene. Cuadro N 2

Tipo de circuito N de paneles Voltaje (V) Intensidad (Amp)

Circuito en SerieCircuito en paralelo

Cuadro N 2


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D.- Para cada circuito elctrico (en serie y en paralelo) proponga el uso de la energatransformada en un artefacto (radio, taladro etc.) para poder verificar su utilidad.

De acuerdo a lo experimentado en esta prctica de laboratorio responda usted el siguientecuestionario:

5.

Cuestionario1. Indique usted la diferencia entre la tensin elctrica producida por el panel solar en

posicin de mayor radiacin solar y en posicin opuesta, Qu % de eficiencia tienecuando este est en posicin opuesta considerando que su eficiencia es 100% en posicinde mayor radiacin?

Posicin angular Voltaje (V) Eficiencia (%)

Mayor intensidad 100Menor intensidad

2. Qu funcin cumple el diodo rectificador en el circuito del cargador solar para celulares?3.

Indique usted cual es la diferencia de un circuito en paralelo y en serie de panelessolares?

4. Un panel solar fotovoltaico solamente produce energa elctrica con radiacin solar?Compruebe con un foco convencional elctrico e indique usted su eficiencia comparadacon la radiacin solar.

5. Por qu la intensidad elctrica en un circuito elctrico en paralelo se suman?6.

Cundo el panel solar est expuesto a un clima nublado produce energa elctricacontinua? Simule en un ambiente cerrado. Verifique su eficiencia.

7. Cree usted que es viable utilizar paneles solares como sistemas autnomos en neutrolaboratorio?

8.

Sugerencias de la prctica. (Comente y siguiera)

6. Bibliografa.MORANTE, F., ZILLES, R., ESPINOZA, R. y HORN M. (2003), Consumo de energa elctricaen sistemas :fotovoltaicos domiciliares de las comunidades de Los Uros, Taquile,Amantan y Huancho Lima de la regin de Puno, :Per, Sometido a la revista EnergasRenovables y Medio Ambiente, ASADES, Argentina.MORANTE, F., ZILLES, R., ESPINOZA, R. y HORN M. (2005), Anlisis del consumo deenerga elctrica en :Sistemas fotovoltaicos domiciliares intalados en cuatrocomunidades aisladas de la regin de Puno, Per, Energa y :desarrollo, 26, pp. 9-17.NIEUWENHOUT, F. et al., (2000), Monitoring and evaluation of Solar Home Systems.PEA VIVANCO, J. (2000), Estudio Socio Econmico del Proyecto de Electrificacin ruralen las islas del lagoTiticaca. Informe Final: Actividades realizadas bajo el marco del contrato suscrito entreel Ministerio de Energa y :Minas y la Universidad Nacional de Ingeniera, Lima Per.PNUD (2003), Informe sobre Desarrollo Humano 2003: Un pacto entre las Nacionespara eliminar la pobreza. PNUD(Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo), Ed. MundiPrensa, Madrid.PNUD-Per (2002), Informe Sobre Desarrollo Humano, Per 2002: Aprovechando laspotencialidades. PNUD-Per,Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), Oficina Per, Lima.

CAMPEN, B. VAN, GUIDI, D. y BEST G. (2000), Energa solar fotovoltaica para laagricultura y desarrollo rural sostenibles, FAO, Roma.


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VEGA SALAS, P. (2003), Estudio Social del Proyecto de Electrificacin Rural con EnergaFotovoltaica en La Isla :De Taquile Puno IV Simposio peruano de Energa Solar, Cuzco.http://deltavolt.pe/energia-renovable/energia-solar/paneles-solares

http://instalacionesyeficienciaenergetica.com/paneles-solares-fotovoltaicos-cual-elegimos/

7. Anexos

Buques transocenicos o catamaranes tursticos que utilizan la energa solar.

Automviles de Peugeot, Seat, Koenigsegg y Toyota han sido presentados alrededor delmundo utilizando energia solar.
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