UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PUEBLA Organismo Pblico Descentralizado del Gobierno del Estado de Puebla

- Ingeniera en Tecnologas para la Automatizacin -

Proyecto: Fotoceldas Solares

Ing. Guillermina Snchez Lpez

MateriaAplicacin de Ecuaciones Diferenciales

Alumno:Steven Paredes RiveraLeonardo Portilla RonquilloMiguel ngel Valdez Saavedra

-8vo Cuatrimestre-Grupo A

ndice paginaObjetivo 2Introduccin 2 Marco terico 3Metodologa 5 Planeamiento matemtico 9 Referencias 12

ObjetivoPretendemos obtener unamedicinde la cantidad de energa radiante incidente absorbida por unidad de longitud o por unidad de masa de un medio absorbente para obtener una cantidad mayor de energa.

IntroduccinNosotros Siempre hemos escuchado sobre produccin de energa elctrica y el uso de esta en prcticamente todas las actividades que realizamos al da.Poco a poco se han ido tomando las medidas que apuntan a una mejor utilizacin de los recursos energticos existentes, mediante la aplicacin de polticas de eficiencia energtica para equipos elctricos, las cuales se irn masificando gradualmente hacia equipos que demanden ms energa.Por ellos apostar por las tecnologas renovables es un gran paso para la conservacin de nuestro medio ambiente y una utilizacin ptima de los recursos que se encuentran a nuestro alrededor para poder generar energa elctrica.Con este proyecto pretendemos encontrar la correcta adquisicin de fotones transmitida por medio de irradiacin solar con respecto a nuestra fotocelda solar y as tener el mejor aprovechamiento de energa anual.Teniendo en cuenta las diferentes variaciones que nos podemos encontrar en el medio ambiente, necesitamos saber los requerimientos mnimos de nuestro entorno como seria la cantidad de irradiacin solar que se tienen en determinado lugar y las diferentes intervenciones que nos dan el entorno para lograr dicho objetivo.Porque a lo largo de la implementacin de esta tecnologa se necesitan saber ciertos parmetros para poder aprovechar a lo mximo su potencial, con ello nosotros buscamos mejorar o dar a conocer los parmetros necesarios para obtener una mayor cantidad de energa y de eficiencia de los paneles dndoles el uso adecuado de los mismos.

Marco Terico Irradiacin solar circunglobal:

Es lairradiacinsolar directa y difusa ms la irradiacin reflejada del entorno, interceptada por una superficie esfrica. Es aquella que incide sobre un cuerpo libremente expuesto, es decir, est formada por la radiacin incidente procedente del sol (directo y difuso) y por aquella radiacin solar que es reflejada por la superficie terrestre y otros cuerpos aledaos, sin modificar su longitud de onda.Recuperado de http://www.bibliografioas.com/pricipio-de-funcionamiento-de-una-celdasolar

El Sol provee alrededor del 99.71% de la energa calorfica requerida para los procesos fsicos que se presentan en la atmsfera, cada minuto es radiada una cantidad de caloras de energa denominada constante solar.

La constante solar es normalmente conocida como el flujo de la radiacin solar en la alta atmsfera recibida sobre una superficie en forma perpendicular a la distancia media Tierra-Sol.La constante solar para el estado de Puebla podemos denominarla por S:

Siendo:56 x 1026 cal/min la energa que el Sol irradia en su superficie, debida a su temperatura que es alrededor de 5750 C.1.5 x 1013 cm es la distancia media Tierra-Sol.1 Langley = ly = 1 cal/cm2 Recuperado de http://www.Bilbiografias.com/temas/temas-docs/nfnotas428.pdf

ngulo de inclinacin . ngulo que forma la superficie de los mdulos con el plano horizontal. Su valor es 0 para mdulos horizontales y 90 para verticales.

ngulo de azimut . ngulo entre la proyeccin sobre el plano horizontal de la normal a la superficie del mdulo y el meridiano del lugar (figura 2). Valores tpicos son 0 para mdulos orientados al sur, 90 para mdulos orientados al este y +90 para mdulos orientados al oeste.

Gdm (0). Valor medio mensual o anual de la irradiacin diaria sobre superficie horizontal en kWh/ (m2 * da).

Gdm (opt, opt). Valor medio mensual o anual de la irradiacin diaria sobre el plano del generador orientado de forma ptima (opt, opt), en kWh/(m2 Ada). Se considera orientacin ptima aquella que hace que la energa colectada sea mxima en un perodo.

Gdm (, ). Valor medio mensual de la irradiacin diaria sobre el plano del generador en kWh/ (m2 Ada) y en el que se hayan descontado las prdidas por sombreado.

Factor de irradiacin (FI). Porcentaje de radiacin incidente para un generador de orientacin e inclinacin (, ) respecto a la correspondiente para una orientacin e inclinacin ptimas ( = 0, opt). Las prdidas de radiacin respecto a la orientacin e inclinacin ptimas vienen dadas por (1 FI)

Factor de sombreado (FS). Porcentaje de radiacin incidente sobre el generador respecto al caso de ausencia total de sombras. Las prdidas por sombreado vienen dadas por (1 FS).Posicionamiento y orientacin de los PFV y condiciones ptimas para un mejor aprovechamiento de la energa solar

Condiciones de la ciudad de PueblaEstado De: Puebla Estacin: 00021035 Puebla (Dge) Latitud: 1900'45" N. Longitud: 09811'35" W. Altura: 2,122.0 Msnm.(Metros Sobre el Nivel del Mar)

CLCULO DE LA INSTALACIN FOTOVOLTAICAIradiacion Global solar al da para puebla (KWh/)EstadoCiudadEneFebMarAbrMayJunJulAgoSepOctNovDicMinMaxMed

PuePuebla4.95.56.26.46.15.75.85.85.254.74.44.46.45.5

Antes de realizar los clculos, es necesario indicar algunos datos mnimos para realizar el diseo en el posicionamiento de nuestra fotocelda solar, estos son:

- Latitud (F): 1900 Norte- Longitud: 9811 Oeste- Elevacin: 2 metrosRecuperado de: http://smn.cna.gob.mx/climatologia/Normales8110/NORMAL21035.TXT

Clculo de Prdidas por Orientacin e Inclinacin

La elevacin de los paneles puede ser de +/- 10 la latitud del lugar donde se realizar la instalacin, mientras que la orientacin para el hemisferio sur, es apuntando hacia el norte. Es de acuerdo a estas recomendaciones que los valores estimados son los siguientes:

Orientacin e inclinacin ptimas. Prdidas por orientacin e inclinacin

Se determinar la orientacin e inclinacin ptimas (= 0, opt) para el perodo de diseo elegido se presentan perodos de diseo habituales y la correspondiente inclinacin () del generador que hace que la coleccin de energa sea mxima.

Irradiacin sobre el generadorDebern presentarse los siguientes datos:Gdm (0) = 6.2 KWh/

Gdm (, ) = Gdm (0) * K A * FI * FSDonde:

El dimensionado mnimo del generador, en primera instancia, se realizar de acuerdo con los datos anteriores, segn la expresin:

GCEM = 1 kW/m2 ED: Consumo expresado en kWh/da.

El campo fotovoltaico estar dispuesto con las siguientes caractersticas: - Inclinacin: 45 - Desorientacin respecto al Sur: 0

Para determinar si la inclinacin y orientacin estimadas se encuentran dentro de los lmites aceptables, los distintos anillos de color indican distintos niveles de prdidas, as el primer anillo de color blanco corresponde a una prdida del 0%, el segundo indica prdidas entre el 0 y 5%, el siguiente entre 5 y 10%, el cual corresponde al anillo de nuestro inters. Estos valores deben ser corregidos de acuerdo a la siguiente ecuacin, en funcin de la diferencia entre la latitud del lugar y la de 19. (1)

Inclinacin mxima = Inclinacin lmite mx. (= 19) (39 latitud del lugar)

Inclinacin mnima = Inclinacin lmite mn. (= 19) (19 latitud del lugar), siendo 0 su valor mnimo.

Planteamiento matemticoFotoceldaVoltaje de salida 0.9VccCorriente de salida 400mA maxDimensiones 9.5 x 6.5

La temperatura mxima se determina para un nivel de Irradiacin de 1000W/m2 y la mxima temperatura alcanzable en Puebla, 27C. La temperatura mxima del panel ser:

T max, panel= Tamb + * I =27+ *1000=38.25

La temperatura mnima que puede alcanzar el panel se determina para un nivel de Irradiancia de 100 W/m2 y para la mnima temperatura diurna alcanzable en Puebla, 5C.Esta ser:T max, panel= Tamb + * I =0+ * 100=0.625

Nota: para el clculo de ambas temperaturas se ha tomado como valor de NOTC = 29C para Tmax,panel y de 25C para Tmin,panel. Corresponden a los 27C una tolerancia definida por el fabricante de 2C

Valores de tensin mxima y mnima que puede alcanzar el panel

A partir de las temperaturas mxima y mnima alcanzables por el panel fotovoltaico, calculamos los valores de tensiones mxima y mnima que puede alcanzar el panel, en condiciones normales de funcionamiento, estas son:

V max, panel= Vamb + * (T min, panel -25) = 54, 7-0.1766*(2,875-25) = 58.607VV max, panel= Vamb + * (T min, panel -25) = 54, 7-0.1766*(78.75-25) =45.208V

En condiciones de circuito abierto, la tensin mxima que alcanzara el panel es:V max, pane, ocl= Voc + * (T min, panel -25) = 65.3-0.1766*(2..875-25)=65.207V

Valores de corriente mximas alcanzables por el panel

Estos valores crecen con la temperatura, segn el fabricante. La mxima corriente en el punto de mxima potencia que puede alcanzar el panel se dar en condiciones de mxima temperatura, entonces:I mpp,maxl= Impp + * (T max, panel -25)=6,09+0,0035*(78,75-25)=6,2076A

Anlogamente, la intensidad mxima de cortocircuito vale;I sc,maxl= Impp + * (T max, panel -25)=6,46+0,0035*(78,75-25)=6,648A

Referencias

Celdas solares. (15 Julio 2017). SIMEC CHILLE SRL, de Panasonic Sitio web: 1)Recuperado de https://www.unglobalcompact.org/system/attachments/8146/original/Proyecto_Simec_Chile.pdf?1287789602 el da 25 de Febrero del 2015

Climatologa de Puebla, puebla, de Climatologa de Puebla 2) Recuperado de http://smn.cna.gob.mx/climatologia/Normales8110/NORMAL21035.TXT El da 25 de Febrero del 2015

IMAGENES https://www.google.com/imagenes