Sistemas no convencionales de Energía

CUESTIONARIO

Alumno: Dueñas porras Kevin Jeyson

Huancayo-2014

1. ¿Cuál es el fundamento de la conversión de energía luminosa a energía eléctrica? Explique.

- Las células fotovoltaicas funcionan según un fenómeno físico básico denominado “efecto fotoeléctrico”.

- Cuando un número suficiente de fotones impacta en una placa semiconductora, como el silicio, pueden ser absorbidos por los electrones que se encuentran en la superficie de ésta.

- La absorción de energía adicional permite a los electrones (cargados negativamente) liberarse de sus átomos. Los electrones se empiezan a mover y el espacio que dejan libre lo ocupa otro electrón de una parte más profunda del semiconductor.

- Como resultado, una parte de la lámina tiene una mayor concentración de electrones que la otra, lo que origina voltaje entre ambos lados. Al unir ambos lados con un cable eléctrico se permite que los electrones fluyan de un lado al otro de la lámina, lo que se conoce como corriente eléctrica.

2. ¿Qué porcentaje total de radiación llega a la tierra y que intensidad de la radiación llega a la superficie terrestre?La parte superior de la atmósfera recibe una cantidad de energía solar equivalente a 1,367 W/m2, parámetro que se conoce como insolación o constante solar. Sin embargo, debido a que en un momento dado solo la mitad de la esfera terrestre se encuentra expuesta a la radiación solar, ese valor suele dividirse entre 4 para obtener una radiación incidente promedio de 342 W/m2. Esa energía se distribuye de la siguiente manera, también en valores promedio:

77 W/m2 (22%) es reflejada de nuevo al espacio por la atmósfera.

67 W/m2 (20%) es absorbida por la atmósfera.

198 W/m2 (58%) atraviesa la atmósfera y llega a la superficie terrestre, aproximadamente la mitad (29%) como radiación difusa (por efecto de la

misma atmósfera) y la otra mitad (29%) como radiación directa (que atraviesa la atmósfera prácticamente sin interferencia).

Ahora bien, de los 198 W/m2 que llegan a la superficie terrestre, tanto en forma de radiación difusa como directa, 30 W/m2 (9%) son reflejados y 168 W/m2 (49%) son absorbidos por la misma.

3. ¿Qué espectro de la radiación solar son importantes para el efecto fotovoltaico?Los rayos X y otras radiaciones de onda muy corta del espectro solar son absorbidos en gran medida en la ionosfera por el nitrógeno, el oxígeno y otros componentes atmosféricos. La mayor parte de los rayos ultravioleta, por su parte, son absorbidos por el ozono. Para longitudes de onda superiores a 2,5 ?m se produce una fuerte absorción debida al dióxido de carbono y al agua presentes en la atmósfera, por lo que llega muy poca radiación de este tipo hasta la superficie terrestre. En lo que respecta a las aplicaciones terrestres de la energía solar, las radiaciones más importantes tienen longitudes de onda comprendidas entre 0,29 ?m y 2,5 ?m. Estas radiaciones también son las que más variaciones sufren debido a la difusión y la absorción.

4. Diferencia entre radiación e irradiación Radiación es cada una de las distintas longitudes de onda(o frecuencias) del espectro electromagnético. Irradiación significa proporcionar radiación a un cuerpo, con una fuente de radiación.

5. ¿Qué instrumento mide la radiación solar?Un piranómetro (también llamado solarímetro y actinómetro) es un instrumento meteorológico utilizado para medir de manera muy precisa la radiación solar incidente sobre la superficie de la tierra. Se trata de un sensor diseñado para medir la densidad del flujo de radiación solar (kilovatios por metro cuadrado) en un campo de 180 grados.

6. Para determinar el ángulo de inclinación e incidencia en un panel fotovoltaico se necesita conocer la latitud y las horas solares pico. ¿Cuál es la latitud y hora solar pico en Huancayo?

Ciudad Latitud

Enero

Febrero

Marzo

Abril

Mayo

Junio

Julio

Agosto

Setiembre

Octubre

Noviembre

Diciembre

Huancayo

12.0 S

7.2 5.8 6.7 6.6 6.3 6.4 6.8 7.1 7.1 7.2 6.9 6.7

7. ¿De cuantas células está formado el panel fotovoltaico utilizado y cuanto genera de tensión y corriente una célula fotovoltaica?

El panel utilizado en el experimento cuenta con 72 celulas fotovoltaicas, generando un voltaje de 12 V de CC.

8. ¿Cómo están arreglados las células en el panel fotovoltaico (filas y columnas) y como están instaladas la células para producir esa tensión medida?

Están arreglados de 6 columnas y 12 filas, las células están instaladas 12 en serie, y estos forman 6 grupos a la vez en paralelo.

9. ¿Con que tensión y corriente ingresa al regulador y luego con qué valor sale al acumulador.

Ingresa al regulador con una tensión que fluctúan valores comprendidos entre 10-15V (12.5V en promedio) y 0.08A, e ingresa al acumulador con un valor estabilizado constante de 12V y 0.05A

10. ¿explique qué accesorios se requieren para que funcione un sistema fotovoltaico para que funcione una carga de consumo de 150 W de tensión de corriente alterna?

Características de cada uno de los equipos del sistema de instalación fotovoltaica

- Paneles fotovoltaicos: Los dos paneles generan la energía solar en energía eléctrica, esté tipo de corriente tiene características de continua CC.

- Interruptor general: Este elemento sirve para controlar la salida de corriente continua de los paneles.

- Base de enchufe: Sirve para las conexiones.- Voltímetro paneles: Mide la tensión que ingresa de los paneles en voltios.- Amperímetro paneles: Mide la corriente que ingresa de los paneles en amperios.- Regulador: Dispositivo encargado de proteger a la batería frente a sobrecargas y sobre

descargas profundas. Él regulador de tensión controla constantemente el estado de carga de las baterías y regula la intensidad de carga de las mismas para alargar su vida útil. También genera alarmas en función del estado de dicha carga.

- Batería: La función prioritaria de las baterías en un sistema de generación fotovoltaico es la de acumular la energía que se produce durante las horas de luminosidad para poder ser utilizada en la noche o durante periodos prolongados de mal tiempo. Otra importante función de las baterías es la de proveer una intensidad de corriente superior a la que el dispositivo fotovoltaico puede entregar.

- Inversor: El inversor tiene como función elevar la tensión y convertir la corriente continua en corriente alterna, esté tipo de inversor requiere 24 V en CC, para elevar la tensión a 220 V en corriente alterna con una onda sinodal pura y corriente de salida de 12 A.

11. Explique cómo se haría la instalación del sistema fotovoltaico de la pregunta anterior.

La pregunta indica que el consumo es en corriente alterna para una potencia de 150W entonces el inversor es el adecuado, porque consume 24V de corriente continua y lo convierte en alterna y además la potencia de consumo está dentro de los parámetros que puede generar el inversor y es de 400W.

12. En todo proceso electroquímico que tipo de tensión y corriente se requiere ¿Por qué?Es esencial disponer de corriente continua por el mismo hecho de que tiene polos específicos (negativo y positivo). Y es muy útil en la electroquímica ya sea para procesos electrolíticos. Los sistemas electrolíticos, donde la reacción química está provocada por una corriente eléctrica continua, son la base de procesos importantes como la electrolisis de la sal, obtención del aluminio, metalotécnia, etc. Emplean la energía más cara y equipos complejos, pero como contrapartida el rendimiento es muy grande y, por otra parte, es factible rentabilizar reacciones difíciles de realizar de otro modo.

13. Si se tiene un consumo de 3500 W de potencia al día. ¿Cómo diseñaría un sistema de paneles fotovoltaicos?El panel fotovoltaico cuenta con 72 celulas fotovoltaicas:Calculamos la potencia del panelLa tensión y amperaje que ingresan al regulador son: 12.6V y 0.08A

P=V . IPotencia pico=120WEl panel tiene una eficiencia de 90%La potencia consumida es 3500W

Calculamos potencia generadaPg=Fs∗consumo totalW /B

Pg: potencia generalFs: Factor de seguridad=1.3B: Ganancia=2.55

consumo total=potenciaconsumida /eficienciaconsumo total=3500W /0.9consumo total=3888.8W

Entonces:

Pg=1.3∗3888.82.55

=1982.567W

Calculando el número de paneles a usar:

N ° paneles=Pg℘

N ° paneles=1982.567W12W

=16.5213

Por tanto el número de paneles será de 17

3500=220. I

I=15.9 A

14. Comente sobre otras formas de obtener energía eléctrica en nuestra zona.

BIOMASA

La palabra biomasa describe los materiales provenientes de seres vivos animales o vegetales. Es decir, toda la materia orgánica (materia viva) procedente del reino animal y vegetal obtenida de manera natural o procedente de las transformaciones artificiales.

Toda esta materia se convierte en energía si le aplicamos procesamientos químicos.

La energía de la biomasa proviene en última instancia del Sol. Los vegetales absorben y almacenan una parte de la energía solar que llega a la tierra y a los animales en forma de alimento y energía. Cuando la materia orgánica almacena la energía solar, también crea subproductos que no sirven para los animales ni para fabricar alimentos pero sí para hacer energía de ellos.

La biomasa era la fuente energética más importante para la humanidad hasta el inicio de la revolución industrial, pero su uso fue disminuyendo al ser sustituido por el uso masivo de combustibles fósiles.

La electricidad se puede producir por combustión o gasificación y se pueden obtener potencias de hasta 50MW.

DESPOLIMERIZACION CATALITICA PROCESO KDV

Este proceso se basa en las reacciones de craking catalítico e hidrogenación, que se producen gracias a una temperatura por debajo de los 300ºC, fregamiento y presión con unas condiciones que lo hacen termodinámicamente viable. Esta reacción depende en gran parte de los procesos limitantes asociados a la transferencia de masas, y por ello requiere de un reactor especial tipo turbina -Turbina de Fricción-, donde los materiales son mezclados y puestos en contacto de forma extrema.

Tras el tratamiento previo de la materia orgánica, este subproducto se compone de fracción biomasa y plásticos. Los productos que se generan tras este proceso son:

Diesel Materias inertes (cenizas) Vapor de agua Emisiones muy reducidas de CO2

Como resultado, por cada tonelada producida de Diesel se ahorran 3,14 toneladas de CO2.

 El proceso KROMS® es capaz de procesar materia orgánica residual, es decir, todo subproducto cuya composición está basada en átomos de C, H y O. Por tanto, quedan excluidos los materiales inorgánicos como los minerales, el vidrio y los metales. 

Rechazos de residuos sólidos urbanos Biomasa forestal Subproductos de la Industria Cárnica Subproductos de la Industria Agroalimentaria

Cultivos energéticos Plásticos Aceites