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Tecnologa Fotovoltaica: Presente y Futuro Curso de Energas Renovables Santander, 21 al 24 de Febrero de 2005

Javier de la Lastra Olano Director General SunTechnics Cantabria Energa Solar, S.L.

Iker San Sebastin Ingeniero de Proyectos SunTechnics Tcnicas Solares, S.L.

SunTechnics como parte del Grupo Conergy (Alemania) Desarrollo de Proyectos Integracin de Sistemas Mayoristas Productos

Emplazamientos Mod. de participacin Fondos de Inversin Administracin Proyectos ncieros Fotovoltaica Elica

Planificacin Desarrollo Realizacin Venta directa Franquicia Fotovoltaica T

Compras Logstica Almacenaje Distribucin Comercializacin Fotovoltaica Siste s

Desarrollo Produccin Investigacin OEM Logstica Sistemas de soporte Com otovoltaica Trmica

Tecnologa Fotovoltaica. Presente y Futuro Curso Energas Renovables Santander, 21 al de febrero de 2005

Instalaciones para todas las necesidades Soluciones Soluciones Arquitectnicas Arquitectnicas Pequeas Instalaciones Pequeas Instalaciones Proyectos para PYMES Proyectos para PYMES Parques Solares Parques Solares 3 20 kWp Diseadas a medida 20 kWp - 1MWp Grandes superfcies de tejado Granjas Polgonos Industriales Tejados y Fachadas Obra nueva / reformas 100 kW - 4 MWp Superfcies Grandes Viviendas Unifamiliares Edificios de uso general Instituciones Pblicas Accionistas e inversores


SunTechnics: Red de Distribucin Internacional SunTechnics Alemania SunTechnics Alemania Centralen Hamburgo Central en Hamburgo Desde 1996 Desde 1996 80 Asociados 80 Asociados SunTechnics Portugal SunTechnics Portugal Centralen Lisboa Central en Lisboa Ape rtura 2005 Apertura 2005 Red de Asociados: 127 distribuidos en Alemania, Luxemburgo, Suiza, Austria, Espaa y Portugal SunTechnics Espaa SunTechnics Espaa Central en Madrid Central en Madrid Desde el 2 000 Desde el 2000 33 Asociados 33 Asociados SunTechnics Austria SunTechnics Austria Centralen Viena Central en Viena Desde 1 996 Desde 1996 66 Asoiciados Asoiciados SunTechnics Suiza SunTechnics Suiza Cent ral en Ksnacht Central en Ksnacht Desde 1998 Desde 1998 88 Asociados Asociados


SunTechnics: Lder del Mercado Europeo en Distribucin de Soluciones Globales para E nerga Solar Fotovoltaica 350 35 300 250 200 150 100 50 0 1 5 10 10 SunTechnics Resto del mercado 270 140 41 2000 72 70 en MWp 2003 2004 2001 2002


ndice Energa Solar Fotovoltaica: Situacin y Perspectivas Qu es la Energa Solar Fotovoltaica ? Definicin Tipos de sistemas: aislados y conectados a red La Tecnologa fotovoltai ca Principios bsicos, funcionamiento y componentes La Produccin de la clula y los md ulos La tecnologa del futuro La clula A-300 Mdulos STM 200/210 F Aplicaciones e ins talaciones de referencia


PREVISIN DE EMISIONES CO2 HASTA 2050 Escenario mundial Toneladas de carbn per capita 2000 2010 2020 2030 2040 2050 1,1 27 1,159 1,206 1,305 1,238 1,148 HABITANTE S (MM) 6.130 6.830 7.540 8.130 8.600 8.918 (IEA) IEA, escenario optimista Toneladas de carbn (MM) 6.908 7.915 9.093 10.609 10.646 10.237 GtC anuales 6,91 7,92 9,09 10,61 10,65 10,24 GtC acumulados 6,91 81,87 167,40 267,50 376,76 484,27


El futuro de la energa solar Exajoules* 1600 Energas renovables 1400 1200 Energa solar Por definir Energa geotrmica 1000 800 600 400 200 + 230 % Nueva biomasa Energa elica Energa hidrulica Biomasa trad. Energa nuclear Gas natural Petrleo 0 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 Carbn




Qu es la Energa Solar Fotovoltaica? Definicin: Energia Solar es la energa radiante producida en el Sol como resultado de reacciones nucleares de fusin. Llega a la Tierra a travs del espacio en cuantos de energa llamados fotones, que interactan con la atmsfera y la superficie terrest res. Tipos de sistemas: Sietemas aislados Sistemas conectados a red


Sistema fotovoltaico aislado Los sistemas aislados permiten el abastecimiento autnomo de electricidad y se con figuran de acuerdo con su aplicacin Regulador de carga = ~

( ~230V Tecnologa Fotovoltaica. Presente y Futuro Curso Energas Renovables Santander, 21 al de febrero de 2005 Composicin de un sistema fotovoltaico aislado

Sistema Fotovoltaico conectado a red 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Campo Solar formado por mdulos solares Bastidor de montaje Lneas de conexin de mdulo s Caja de conexin Linea principal de corriente continua Interruptor DC Inversor L inea de Red Contador de inyeccin Caja de protecciones de la finca Red pblica Conta dor de consumo Conexin equipotencial Los tamaos de los distintos elementos no son proporcionales a la realidad 11 10 9 8 = 1 3 4 2 Consumidores X 12 5 7 6 13 PAS




Principios bsicos, funcionamiento y componentes La clula solar, el panel o mdulo solar, y el generador solar Clula solar Panel o mdulo Generador solar


Las clulas solares de silicio cristalino: El presente Visin global de la tecnologa de clulas solares Tecnologa Silicio monocristalino Silicio policristalino Silicio amorfo GaAs Telur uro de cadmio (CdTe) CIS Rendimiento Laboratorio / Serie 24% 13 18% 18% 12% 25% 16% 18% Estatus Precio 35 Euro/Wp 35 Euro/Wp 2,5 6 Euro/Wp Series reducidas Produc cin piloto Produccin piloto ? ? ? Comentario Aplicacin de potencia acreditada 12 16% Produccin industrial 8% 17% 9% 11% Potencia poco estable Slo en la astronutica Gran potencial de reduccin de costes


Grados mximos de eficiencia de las clulas Grados de eficiencia actuales Si Cristalino 15% - 20% CIS 12% a-Si tripple 9%


Estructura de una clula solar de silicio est compuesta por una capa de electrodos negativos y una capa de electrodos posit ivos. La energa luminosa se transforma directamente en corriente elctrica. Electrodo negativo Silicio con dotacin n Capa lmite Electrodo positivo Silicio con dotacin p


El mdulo: Optimizacin de la potencia alcanzada Un panel alcanza su nivel de potencia mxima, cuando se opera en el punto de corri ente mxima (MPP) y mediante la adaptacin de la carga Intensidad, potencia Corrient e de cortocircuito (Isc) Corriente nominal (IMPP) Diagrama de corriente Maximum Power Point Diagrama de potencia

Tensin elctrica Tensin nominal (UMPP) Tensin a circuito abierto (Uoc) Tecnologa Fotovoltaica. Presente y Futuro Curso Energas Renovables Santander, 21 al de febrero de 2005

Curvas caractersticas reales Corriente Corriente 100% 75% 50% Grado de luminosidad MPP -10C 70C 25% Tensin Tensin Cuanto ms alta sea la temperatura, menor ser la tensin. Cuanta ms luminosidad, mayor corriente.


La curva I-V como curva inversa de diodo STC Standard Test Condition 25C Temperatura de Clula 1000 W/m2 2 m/sec Velocidad d el viento Air Mass (AM) 1,5 MPP Maximum Power Point cuando VxI = maxima El inversor define el punto MPP en Grado de eficiencia esttico Grado de eficienci a dinmico


El inversor: Funciones y tipos Los inversores convierten la corriente continua generada en corriente alterna ap ta para ser inyectada a la red Funciones: Conversin e inyeccin de la corriente elct rica solar Funcionamiento de los mdulos en el punto ptimo Comprobacin de contactos a tierra o cortocircuitos en la instalacin Control de la red de generacin Eventual mente, registro de la energa generada Modelos bsicos: Inversor central (todos los paneles estn conectados a un inversor) Inversor de conexin en serie (hasta 40 pane les se conectan en serie al inversor)


Perfil de potencia del inversor Adaptacin ptima para el aprovechamiento de toda la energa diaria 100 90 80 Rendimiento en % 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 00 Potencia en % de la potencia nominal AC C o n trib u ci n e n e rg tic a e n % 7 6 5 4 3 2 1 0 50 150 250 350 450 550 650 750 850 950 mbito de potencia en W/m Curva de rendimiento del inversor Distribucin de la energa irradiada segn areas de potencia


El sistema fotovoltaico 1 kWp necesita aproximadamente 8 m2 1000 Wp producen de media al ao 1350 kWh Sur de Espaa 1500 kWh Irradiacin 1700 kWh/m2 Norte de Espaa 1100 kWh Irradiacin 1300 kWh /m2 Inclinacin 28 Inclinacin 90 ptima aprox. 30% menos produccin


Produccin en funcin de la Orientacin e Inclinacin Para obtener un 95% de la produccin mxima la orientacin y la inclinacin pueden varia r de SurEste a SurOeste y de 10 a 40 respectivamente.




Clulas monocristalinas


Corte


Superficie antes de la corrosin


Clulas monocristalinas Luz Clula monocristalina tratada


Clulas con contacto Clulas con contacto frontal


Soldadura de cadenas de clulas Contacto posterior


Conexin Mesa de conexin


Laminacin El laminador posee 2 cmaras de vaco Calentamiento Vaco Prensado


Medicin de potencia Flasheado Fogonazo de 1000 W/m2 Recorrido de la curva I-V en 10 mseg


Colores de la clula Clulas de color azul y negro poseen el grado de eficiencia ms alto


Layout del mdulo b zb rb ra za a Ancho: Largo: Distancia Distancia Distancia Distancia 1500 mm 2500 mm 1.5 10 mm 1 .5 x mm > 15 mm > 20 mm cadenas clulas al marco al marco za zb rb ra


Tamaos de clulas 103 x 103 mm 90 Wp 125 x 125 mm 80 Wp 203 x 203 mm 75 Wp Tecnologa Fotovoltaica. Presente y Futuro Curso Energas Renovables Santander, 21 al 25 de febrero de 2005



Nuevos mdulos SunTechnics: Tecnologa espacial STM 200 F STM 210 F


Clula solar A-300


Produccin en serie de la clula A-300 Superficie tratada grosor 250 de no de onocristali icio m blea de sil O P P N P N + ors s al d to ontac C + + o


La clula de los records Eficiencia: > 20 % Tamao Voc Jsc FF 148.9 cm2 678 mV 39.5 mA/cm2 0.803


N 1 entre los mdulos 16,8% mdulo


Caractersticas del STM 210 F STM 210 F

el mdulo para aplicaciones de potencia mxima Potencia 210Wp (-0%/+3%) Isc5,7A Uoc47,8V Imp5,3A Ump40,0V Las clula e eficiencia 25 aos garanta del rendimiento (80%) 10 aos garanta de producto Marco d e aluminio anodizado Cristal de 4mm Film de TEDLAR en blanco Enchufes MC, cable Radox, Caja de Tyco Medidas: 1560 x 800 x 42 mm Fabricado en Alemania


Caractersticas del STM 200 F STM 200 F

el mdulo para aplicaciones estticas Potencia 200Wp (-0%/+3%) Isc5,7A Uoc47,8V Imp5,0A Ump40,0V Las clula e eficiencia 25 aos garanta del rendimiento (80%) 10 aos garanta de producto Marco d e aluminio anodizado Cristal de 4mm Film de TEDLAR negro Enchufes MC, cable Rado x, Caja de Tyco Medidas: 1560 x 800 x 42 mm Fabricado en Alemania


Comparacin de eficiencias Vista general de eficiencias de mdulos 225 220 215 210 Rated Power (watts) 205 200 195 190 185 180 175 170 14.0 14.5 15 .0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 IBC (Q-cells) Sanyo SunTechnics STM 210 F Sharp STM 200 F BP Solar RWE Gross Module Efficiency (%)


Coeficente de temperatura Reduccin de rendimiento: -0.38 %/C (en funcin de la temperatura) 0.700 Open Circuit Voltage (V) 0.650 0.600 0.550 0.500 0.450 0 20 40 Tem peratur e ( C) 60 80 SunPower cell -1.87 mV/ C Conventional cell -2.2 mV/


C

SPECTRAL RESPONSE Clula SunPower External Quantum Efficiency, % 100 80 60 40 Conventional Cell 20 AM 1.5 global spectrum 0 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2


Caractersticas del producto

Eficiencia ms alta: + Watios/ m - gastos de estructura y mano de obra Coeficente e temperatura ms bajo Excelentes prestaciones con baja radiacin (rpida activacin de la clula) Aprovechamiento de un espectro de luz ms amplio Tecnologa Fotovoltaica. Presente y Futuro Curso Energas Renovables Santander, 21 al de febrero de 2005

Instalacin piloto en la NASA (5 kWp)


Sistema piloto de SunTechnics Instalacin de un sistema piloto de SunTechnics en el sur de Alemania con mdulos ST M 200 F En Landshut (Alemania) para comprobar la produccin adicional por: Coeficiente de temperatura bajo Prestaciones excelentes con baja radiacin Espectr o de luz til ms amplio Comparacin directa entre mdulos STM 210 y mdulos policristalinos comunes Medicin y s eguimiento de los datos por sistema de monitorizacin


La tecnologa del futuro




Aplicaciones e instalaciones de referencia


Trmica y fotovoltaica combinados


Mdulos que sustituyen a tejas de pizarra


Tejas solares


Instalacin SunTechnics AlterSun, Barcelona: 94 kWp 588 mdulos C160 P Inversor Solarmax 100 Soporte para tejado plano


Instalacin SunTechnics ENERSOL, Alicante: 94 kWp 588 mdulos C160 P Inversor Solarmax 100 Soporte STG 65 para tejado inclinado


Instalaciones de Referencia: Proyectos Especiales


Instalacin SunTechnics: Clulas Verdes en Tbingen (Alemania)


SunTechnics AlterSun, 60 kWp: Integracin en fachada (Barcelona) 400 mdulos C160 P Inversores STW4600 Integracin en fachada


Casa de la Juventud de San Sebastin de los Reyes, Madrid: 61,5 kWp Mdulos Conergy C 123 P Inversores SMA SWR 2500 Integracin en fachada


Centro de Innovacin Fennel, Alemania: 302 kWp Mdulos SF115 Inversores Solarmax 100 Soporte: desarrollo especial


Simulador de vuelo, Suiza: 120 kWp Soporte invisible: desarrollo SunTechnics


Instalaciones de Referencia: Grandes Proyectos


Parque Solar SunTechnics: 4 MW Hemau (Alemania) Municipio Hemau, Alemania 40 instalaciones: un total de 4 MWp Puesta en marcha: diciembre 2002 Rendimiento anual: 3.786 MWh Ahorro CO2: 71.000 t


Gracias por su atencin


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