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Universidad Nacional Autónoma de MéxicoCentro de Investigación en Energía 1/31
Sistemas Fotovoltaicos de Concentración Solar
Nichos de Oportunidad en I&D+i
Dr. Claudio A. Estrada Gasca
Marzo 8, 2011
Dr. Aarón Sánchez Juárez
Marzo 8, 2011
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La energía solar recibida cada 10 días sobre la Tierra equivale a todas las reservas conocidas de petróleo, carbón y gas.
El 70% de la población del planeta vive dentro de la denominada “Franja Solar”.
40 N
35 S
Energía Solar, un recurso inagotable
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4,225 Km265 Km
65 Km
México recibe energía solar de alta calidad en más de la mitad de su territorio:
G = 1000 W/m2 promedio en estados de alta insolación
Potencia eléctrica instalada en México : 50 GWe (Sep 2008)
Potencial: Chihuahua: 18,873 GWe
Sonora: 14,030 GWe
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.
Potencia de una CSP/ área = 49 MWe / Km2
Energía Solar, un recurso inagotable
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La Celda Solar
ISC es directamente proporcional a G
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¿Porqué la Concentración Solar en Celdas Solares?
1: La corriente de corto circuito generada por un dispositivo FV esdirectamente proporcional a la irradiancia solar,2: Al incrementar la Potencia de la radiación solar en la misma área decaptación 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 efectoneto se observa en la reducción del costo de la y el aumento en la densidad depotencia.
OBJERTIVO: Reducir el costo de generación de potenciaeléctrica.
META: Crear sistemas de generación de potencia eléctricade mayor densidad energética y menor costo comparadoscon aquellos que no usan tales dispositivos.
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Comportamiento del rendimiento de una celda solar de GaAs en función de la concentración.
Efecto de la concentración en una Celda solare
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Referencias Históricas
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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
Nichos de Oportunidad en I&D+i
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Estructuras
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Sensores
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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.
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Lentes
FRESNELESPEJOS ESFÉRICOS
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Reflectores parabólicos
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Del orden de 20 soles
Diseños Ópticos
Más de 200 soles
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Acrílico Plano
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FLATCONTM Technology at Fraunhofer ISE;0.03 cm² triple junction cells, 500 x
Alta concentración >500 soles:Tandem: Ga0.65In0.35P/Ga0.83In0.17As; η=30%; A=0.13 cm2.
Celdas solares
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FLATCONTM Technology at Fraunhofer ISE;0.03 cm² triple junction cells, 500 x
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Celda: m-SiÁrea: 40 mmx 50mmC: 30 Soles
Baja concentración< 100 soles:Celdas de Silicio Monocristalino ZF; η=16%; A=0.125 cm2.
Celdas solares
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Plantas Fotovoltaicas
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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
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• Crear
infraestructura
para el
desarrollo,
modelación y
caracterización
de sistemas
fotovoltaicos con
concentración
solar aplicando
tecnología actual
y emergente.
Actividades en el CIE-UNAM
Laboratorio de Sistemas Fotovoltaicos con Concentración (LSFVC)
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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.
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Gracias