2-5-2014

Práctica 1

Evaluación de la Ciudad de Yakutsk para implementar Sistemas FV.

Ma. Fernanda García Barrera 2113012465Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctricaPROFRA. MIREYA RUIZ AMELIO

Universidad Autónoma Metropolitana

ObjetivoDeterminar si es posible utilizar tecnología fotovoltaica en la ciudad de Yakutsk, a pesar de

sus condiciones climatológicamente extremas, mediante un cálculo de su irradiación y comparándola con otros dos países: México, y la potencia actual en este tipo de tecnología: Alemania.

IntroducciónYakutsk, la capital de la República de Sajá o Yakutia, es considerada como la ciudad más

fría del mundo, alcanzando temperaturas en invierno de menos de -60 °C; su clima es tan extremoso que mientras que en el mes de enero se registra una temperatura terrestre promedio de -32.7 °C 1, en el mes de julio alcanza los 20.6 °C, llegando en ocasiones a los 30 °C. Las precipitaciones anuales son de 235 mm únicamente, lo cual no representa mucha posibilidad de nevadas, favoreciendo la vida en la ciudad.

En la siguiente tabla podemos observar las temperaturas medias para la ciudad de Yakutsk, así como las horas de Sol por mes. Tomando en cuenta que el total de horas por mes es de 720, y que aproximadamente la mitad de ellas corresponden a “horas de día”, se puede observar que para los meses de marzo a agosto se tiene un número alto de horas de Sol, aumentando con esto el recurso solar recibido. Asimismo, se observa que las temperaturas promedio durante los meses de abril a septiembre se encuentran arriba de los 0 °C, favoreciendo el posible uso de tecnología fotovoltaica.

Mes Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov DicTemperatura

máxima absoluta (°C)

-10.8 −2.2 8.3 21.1 31.1 35.1 38.4 35.4 27 20.5 3.1 −3.9

Temperatura máxima

media (°C)−36.1 −29.1 −13.2 1.2 13.2 22.1 25.1 21.3 11.4 −3.8 −24.4 −34.5

Temperatura media (°C)

−39.5 −34.2 −21.1 −5.7 7 15.5 18.6 14.9 6 −8.4 −28.7 −37.9

Temperatura mínima

media (°C)−42.8 −39.2 −28.9 −12.5 0.7 8.8 12 8.5 0.6 −13.0 −33.0 −41.3

Temperatura mínima

absoluta (°C)-63 −64.4 −54.9 −41.0 −18.1 −5.4 −1.5 −7.8 −14.2 −40.9 −54.5 −59.8

Horas de Sol 18.6 98 232.5 273303.

8 333347.

2 272.8 174105.

4 9 0Tabla 1.0. Temperaturas medias mensuales y horas de Sol para Yakutsk

1 Atmospheric Science Data Center. NASA Surface meteorology and Solar Energy: RETScreen Data.

Análisis de la Información y comparación Tomando como datos la latitud y longitud de las diferentes localidades, se realizó la siguiente comparación.

YAKUTSK

Latitud (ᵩ)= 62.01° N

Longitud= 129.43° E

Mes kWh/m2-d

Enero 0.28Febrero 1.16Marzo 2.81Abril 4.56Mayo 5.41Junio 6.32Julio 5.95

Agosto 4.57Septiembre 2.62

Octubre 1.36Noviembre 0.44Diciembre 0.12

Promedio 2.967Tabla 2.0 Radiación solar diaria promedio (datos Yakutsk)

Enero

FebreroMarzo Abril

MayoJunio

Julio

Agosto

Septiembre

Octubre

Noviembre

Diciembre

0246

YAKUTSKRadiación solar diaria promedio

mensual(horizontal)

Mes

Rad.

Sol

ar d

iaria

pro

med

io

(kW

h/m

2-d)

Gráfica 1.0 Correspondiente a la Tabla 2.0

Se puede observar que durante los meses de abril a septiembre tenemos un promedio de irradiación solar de 4.9 kWh/m2-d, el cual es elevado, incluso esa cifra es un poco mayor a la irradiación total promedio para nuestro país. Lo cual, lo hace viable para la implementación de sistemas fotovoltaicos. Evidentemente, estos meses coinciden con los meses de mayor número de horas de Sol mostrados en la tabla 1.0, por lo que durante estos meses, se podría aprovechar bien el recurso solar.

ALEMANIA

Latitud (ᵩ)= 52.52° N

Longitud= 13.24° E

Mes kWh/m2-dEnero 0.79

Febrero 1.48Marzo 2.41Abril 3.75Mayo 4.77Junio 4.8Julio 4.77

Agosto 4.18Septiembre 2.76

Octubre 1.61Noviembre 0.85Diciembre 0.61

Promedio anual

2.925

Tabla 3.0 Radiación solar diaria

promedio (datos Alemania)

0123456

ALEMANIARadiación solar diaria promedio mensual

(horizontal)

Mes

Rad.

sola

r dia

ria p

rom

edio

(kW

h/m

2-d)

Gráfica 2.0 Correspondiente a la tabla 3.0

En la gráfica 2.0 se puede apreciar que abril a septiembre se registran altos niveles de irradiación. Como sabemos, Alemania es el líder mundial actual en la implementación de tecnología fotovoltaica; sin embargo, si vemos las cifras del promedio de irradiación, para este país se tienen 2.925 kWh/m2-d, el cual es bueno, mas no excelente. Incluso es inferior al nivel registrado para Yakutsk, que es de 2.967 kWh/m2-d. Lo cual nos dice que el éxito de los sistemas fotovoltaicos en Alemania, no sólo depende de su recurso solar, sino de otros factores, como la falta de otros recursos energéticos, tales como combustibles fósiles.

MÉXICO

Latitud (ᵩ)= 19.26° N

Longitud= 99.08° O

Mes kWh/m2-dEnero 4.94

Febrero 5.67Marzo 6.04Abril 6.08Mayo 5.38Junio 4.57Julio 4.15

Agosto 4.11Septiembre 4.25

Octubre 4.27Noviembre 4.24Diciembre 4.43

Prmedio

anual4.844

Tabla 4.0 (Radiación solar diaria

promedio (datos México)

Enero

FebreroMarzo Abril

MayoJunio

Julio

Agosto

Septiembre

Octubre

Noviembre

Diciembre

01234567

MÉXICORadiación solar diaria promedio mensual

(horizontal)

Mes

Rad.

sola

r dia

ria p

rom

edio

(kW

h/m

2-d)

Gráfica 3.0 Correspondiente a la tabla 4.0

Finalmente, se hace el mismo análisis para México. Y se puede observar que de los tres países, este tiene el mayor promedio anual de irradiación. Sin embargo, no se encuentra dentro las potencias actuales de uso de sistemas fotovoltaicos. Nuestro país cuenta con excelente recurso solar todo el año, con cifras de más de 4 kWh/m2-d, y no sólo en verano, como los dos anteriores. Las razones por las cuales no figura dentro de los principales productores de energía limpia se deben a otros factores, como que es potencia en producción de electricidad a partir de hidrocarburos. Dichos factores, son razón de otra discusión, que en este momento no se hará, ya que no es de incumbencia para el objetivo final de esta práctica.

ConclusionesDespués de realizar un análisis y la respectiva comparación de los tres diferentes países, se puede concluir, que sí es posible implementar sistemas fotovoltaicos en la ciudad de Yakutsk, aunque estos sólo presenten un buen desempeño en los meses de abril a septiembre aproximadamente, meses durante los cuales, observamos de las gráficas y tablas que es cuando se tiene el mayor nivel de irradiación solar (4.9 kWh/m2-d).

Cabe destacar, que para hacer este caso práctico de alguna manera, se tomó en cuenta únicamente la irradiación en la horizontal. Al implementar sistemas fotovoltaicos, si se tomaran en cuenta cálculos para aprovechar mejor el recurso, se deberían acomodar de tal forma que fueran perpendiculares a la radiación, y así, aumenta el aprovechamiento del recurso hasta en un 50%, haciéndolos aún más efectivos, incluso en lugares de climas tan extremos como es la ciudad de Yakutsk.

Bibliografíahttps://eosweb.larc.nasa.gov/cgi-bin/sse/retscreen

http://es.wikipedia.org/wiki/Yakutsk