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Energía Solar

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by

jonathan Parra

on 17 March 2015

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Transcript of Energía Solar

Datos Técnicos Energía Solar
Energía Solar Fotovoltaica
Para convertir la luz solar en electricidad utiliza celdas solares
Electricidad para uso común (viviendas, oficinas, industria)
Hace unos años sólo era rentable en lugares alejados de la red convencional, sin suministro eléctrico, (Bombear agua, electrificar cercas, aireación, etc)
Ventajas:
• Energía totalmente limpia
• No emite CO a la atmósfera
• No tienen más costo que la inversión inicial, Escaso mantenimiento
• Fuente de energía silenciosa y segura
• “Inagotable”
• Rentabilidad financiera en el tiempo
• Bajo impacto visual.
• No se altera el paisaje con postes y líneas eléctricas.

2
Comercio CO (Bonos)
2
Cumplir compromisos reducción CO (Kyoto)
Compra-Venta de emisiones
Países Industrializados promueven el descenso en emisiones de paises en via de desarrollo
2
Desventajas
Capacidad limitada de las baterías y costos elevados
Baja producción de paneles --> Altos costos
Solo rentables en sistemas aislados
Materiales de fabricación de paneles costosos
Alta inversión inicial
Limitación de uso por ausencia prolongada del sol

Potencia Pico:
--> Parámetro estandarizado para clasificar su potencia
--> Potencia máxima que el módulo puede entregar bajo condiciones estándar ( Rad: 1000 W/m², T: 25°C)

Evita sobrecarga y sobre descarga de la batería para alargar su vida útil:

--> Garantiza carga suficiente a la batería

--> Asegura suministro suficiente sin descarga excesiva de la batería
Sobre cargas se producirían debido a que tensión de los paneles es mayor que la de la batería
Energía Solar Termoeléctrica

Cilindros Parabólicos
95% de la energía termo solar instalada
Fluidos que no cambian de estado (Mezcla eutéctica: 26.5% Oxido de difenilo, 73.5% Bifenilo)--> Entrada = 290°C a Salida = 390°C.
No es posible mayores temperaturas
Vapor: Agua P=(50bar a 100bar), se vaporiza y sobrecalienta hasta 380°C, HTF se enfría hasta 290°C.
Intercambiadores calor tipo carcaza-tubo
Rendimiento turbina---> (27% a 40%) en función de la carga
Salida: Vapor muerto, T<50°C, P=(0.05bar a 0.08bar), 54kg/s a plena carga
Aprovecha agua y recircula
Presión en el condensador inferior a la atmosférica, incrementa potencia y rendimiento de turbina
Fresnel
Placas planas --> 30% más económicos
Espejos curvos--> 15% más eficientes

Precio por MW instalado --> €3.1millones
Alcanzar menor T--> No requiere cubierta de cristal ni vacío
Mayor aprovechamiento del terreno --> 40% menos campo que CCP 12000 m2/MWinstalado

Espacio de separación --> 4m a 5m
Limpieza mas fácil
Fluido: Agua directamente
Utiliza agua que sale a T=270°C y P=55bar
Se reduce P a 33bar en tanque de acumulación

Turbina: P entrada=33bar, P salida=4.3bar.
Vapor saturado --> Se forma alta cantidad de agua en turbinas por condensado
Presión: 55bar --> Menor rendimiento por presión en generador

Rendimiento global menor que CCP
Rendimiento ciclo agua vapor: CCP=39%, Fresnel=27%
Consumo agua: 500000m3/año
Aero condensadores: más caros, menos eficientes
Recalentamiento entre turbinas
Rendimiento ciclo agua vapor 39%
Espacios entre filas 15 a 18m--> 2/3 del terreno para evitar sombras y permitir reparación
3m2/m2superficie captadora
Turbina de alta P es pequeña--> regula hasta 3000rpm
2Ha/MW instalado
€4.5millones/MWinstalado
SEGS (Sistema de Generación de ES)
Desierto Mojave, California
354MW --> 662GWh/año
1986
Sunray Energy - NextEra Energy Resources
Agua Caliente
Condado Yuma, Arizona
290MW
Paneles Solares
250MW --> 626.2GWh/año
Capacidad por panel: 75 a 77W
400 inversores SMA 720CP
NRG Energy

Rancho Solar California Valley
San Luis Obispo California
250MW --> 550GWh/año --> Mas de 100.000 viviendas
795 hectáreas
88.000 paneles fotovoltaicos cristalinos
Junio 2013
Parque Solar Golmud
5.64 km2
393 millones de euros
317,2 GWh/año
2011
Andasol
Guadix, Andalucia
Primera planta cilindro parabólica Europa
150MW --> 540GWh
312 filas de colectores, 3 filas
28 Espejos, 3 tubos --> Sal fundida
Solar Millennium - ACS Cobra - Marquesado Solar
Torre Central
Agua o Sales
Sensibilidad al paso de nubes
Ratio de concentración: 200 a 1000
Radiación incidente en receptor: 650kW/m2
Terreno: 5m2 a 8m2/m2 superficie captadora--> Menos del 20% está ocupado por superficie captadora
Espejos planos
No hay fluidos circulando por el campo
No se utiliza fluido caloportador intermedio
Plantas de torre de generación directa de vapor utilizan vapor saturado--> Dificultad para conseguir vapor sobrecalentado
Sistemas alta tensión y auxiliares son similares a los otros tipos
€3000000/MW instalado --> 33% menos que CCP
Heliostatos


Reflectividad=92%
Área=100m2 a 150m2 por heliostato
Espejos planos de 4 a 6 mm de espesor
Soporte móvil--> Debe soportar peso de estructura, espejos, fuerza viento
Capaz de orientarse para reflejar rayos solares a la torre

Concentra el 97% de la radiación que le llega al receptor
Si campo solar aumenta --> Rendimiento óptico disminuye y espacio ocupado es mayor
Tamaño máximo óptimo de construcción de 20MW
Baterías
Capacidad: Cantidad de electricidad lograda en una descarga completa partiendo de carga total (Ah)
Capacidad--> C= t * I
Eficiencia de carga--> Relación entre energía entregada y energía realmente almacenada (próxima al 100%), si es baja necesita mas paneles
Auto descarga--> Tiempo de descarga no operativa
Profundidad de descarga--> %Energía retirada en un solo instante. A descargas menores mayor duración.

Características Deseables
Buena resistencia al ciclado
Bajo mantenimiento
Buen funcionamiento con corrientes bajas
Reserva amplia de electrolito
EL SOL
4,650,000,000 años <-- --> 5,500,000,000
700 millones toneladas H/s --> He
Produce aproximadamente 1,1X10 KWh/s
1 KWh--> Bombillo de 100 Watts durante 10h
Atmósfera exterior capta la mitad de una billonésima parte (1.7 trillones KWh/año)
Debido a reflexión, dispersión y absorción sólo 47% llega a la superficie ( 0.8 trillones kWh/año)
Calienta atmósfera, océanos y continentes, genera vientos, ciclo del agua, energía para plantas, produce los combustibles fósiles
Energía consumida: 85 billones kWh/año --> 1/7.000 de la energía solar
20
Energía Solar Térmica
Calentamiento de agua (Uso directo para calentar un fluido)
Temperaturas entre los 40 °C y 50 °C, siempre inferiores a los 60 °C
Almacenamiento de agua caliente consumo posterior, calefacción de espacio, calentamiento de piscinas, refrigeración
Ahorro en calentamiento del agua del 70 al 80%
Radiadores--> 70 °C
Suelo radiante--> Entre 30 y 40 °C
ALMACENAMIENTO
• Medio único: El fluido que circula por los colectores solares se encarga también de almacenar la energía térmica. Eficiencia superior al 90%
• Medio dual: El calor es almacenado en un medio diferente al fluido que se calienta en los colectores solares (placas de hierro, materiales cerámicos o el hormigón). Eficiencia aproximada de 70%

COLECTORES
• Colector de plástico: Económicos, para calentamiento de piscinas. No son aptos para agua caliente sanitaria y calefacción
• Colector plano: Calentamiento de piscinas, agua caliente sanitaria y calefacción. No son aptos para calefacción por radiadores.
• Colector de tubos de vacío: Mayor eficiencia. Tubos de cristal al vacío. Costo superior, pero funcionales para cualquier aplicación--> Calefacción por radiadores.

Generalmente en el tejado de la vivienda--> Libre de sombras, no ocupa espacio en el terreno
Obligatoria en España (Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria, 2007)
REFRIGERACIÓN SOLAR
Máxima producción coincide con máxima demanda
Bajo mantenimiento
Ahorro Energético
Uso de las instalaciones durante todo el año (Frío y Calor)
Absorción
Adsorción
Desecación
REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN
Aprovechamiento de la transferencia de calor cuando se produce un cambio de estado
Para que sea eficiente se necesitan compuestos de baja temperatura de ebullición--> gases refrigerantes

Aprovechamiento de la transferencia de calor cuando se produce un cambio de estado
Para que sea eficiente se necesitan compuestos de baja temperatura de ebullición--> gases refrigerantes
CICLO DE ABSORCIÓN
Utiliza agua como refrigerante
Paso de vapor a liquido se da por absorción de un compuesto en otro
Compuestos utilizados:
Agua y Bromuro de Litio
Agua y Amoniaco
En edificios habitables se prefiere emplear bromuro de litio, debido a la ausencia de olores.
• Bromuro de litio licua el vapor de agua absorbiéndolo (compresión térmica) Obtiene mezcla separable mediante energía térmica

Máquina de Simple Efecto
Dos zonas a baja presión (entre 0.05 y 0.01bar)--> Absorbedor y Evaporador
Dos zonas a 0.1bar--> Generador y Condensador
Evaporador:
Se evapora agua pulverizada entre 4 y 5°C tomando calor del intercambiador

Absorbedor:
Recibe el vapor. Se rocía con disolución concentrada de Bromuro de Litio, ayudado por un sistema de intercambio de calor para reducir T del vapor

Generador:
Se separa el Bromuro de Litio del agua mediante evaporación con energía solar que puede tener apoyo de otros tipos

Condensador:
Se enfría el vapor hasta pasar a fase liquida, eliminando el calor absorbido en el exterior. El ciclo se repite con la pulverización del agua.
Máquina de Doble Efecto
El evaporador y absorbedor son iguales que en el de Simple Efecto

Existen dos concentradores: uno de alta temperatura y otro de baja temperatura que aprovecha el calor residual del primer generador--> Mayor eficiencia energética

Mejora el balance energético y envía el refrigerante a 5°C menos que en el de Simple Efecto
Eficiencia de máquina de absorción
Utilizando combustibles
COP--> Extracción de calor
EER--> Concentración de calor
CICLO DE ADSORCIÓN
Dos subprocesos:
Adsorción: Medio solido adsorbe materia en estado gaseoso con transferencia de energía
Desorción: Separación de la materia gaseosa del cuerpo sólido entregando calor al cuerpo
SO2--> refrigerante
Silica gel--> Adsorbente
Silica gel disminuía capacidad de adsorción con el tiempo--> Disminuía el rendimiento
Zeolita - Agua
Carbón activado - Metanol
Bajo impacto ambiental por no incluir CFC’s (Clorofluorocarbonos)
ALMACENAMIENTO EN SALES
Acumulación por energía solar--> Desecación de sales
Dos depósitos separados--> Uno lleno de sal (LiCl), el otro contiene agua. A la misma temperatura, agua se une con más fuerza a la sal--> La sal comienza a absorber agua.
Calienta deposito para evaporar el agua de la sal
El agua se vuelve más fría
La energía se libera en la sal y se calienta
Máximo de diferencia de T está definido por las propiedades de la sal aplicada.
Almacenamiento de la energía:
Se conecta el depósito con sal a una fuente de energía térmica
Aprovechamiento para acumulación de energía solar térmica
Superficie total de espejos:
310.000 m2
Número de helióstatos:
2.650
Superficie del terreno:
185 Ha
Potencia nominal del receptor:
120 MW
Altura de la torre:
140 m
Capacidad de almacenamiento:
670 MWh (15 h)
Potencia nominal de la turbina:
19,9 MWe
Eficiencia del ciclo:
40%
Radiación normal directa anual:
2.172 KWh/m2
Producción anual:
110 GWh
Energía suficiente para abastecer a 27.500 hogares
Reduce en más de 30.000 toneladas al año las emisiones de CO2
Empresa de Energía del Pacífico (EPSA) --> 17/Marzo/2014
Inversión-->
1.200 millones de pesos
Numero de paneles solares-->
294
Ubicación-->
Autopista Cali-Yumbo
Producción-->
6.227 kW por hora

EPSA desarrolla proyecto similar: Urbanización Santa Bárbara de Palmira
Inversión-->
2.000 millones de pesos
Iluminación de zonas comunes
Beneficios para más de 16.000 viviendas

$192,709.17kWh <---> $1,400,000 --> 7 veces
Valle del Cauca--> Zona tropical
Cuenta todo el año con clima soleado--> Permite aprovechar la radiación para generar energía
Varias empresas están interesadas en adoptar este tipo de tecnologías
INCENTIVOS TRIBUTARIOS
(Artículo 158-2 del Estatuto Tributario)
Descuentos en la base de impuesto a la renta:
Es posible descontar el valor de la inversión en control y mejoramiento ambiental de la base de liquidación de renta hasta un monto que no supere el 20% de la renta liquida
(Artículos 424-5 numeral 4 y 428 literales “f” e “i” del Estatuto Tributario)
Equipos y elementos sin IVA (No causan IVA--> Ahorro del 16% del valor de los equipos):
Equipos y elementos necesarios para monitoreo y control ambiental
Importación de equipos para tratamiento y reciclaje de basuras y aguas residuales
Importación de equipos para proyectos que reduzcan las emisiones de Gases Efecto Invernadero
Equipos necesarios para reconvertir vehículos a Gas Natural
(Artículos 207-2 numerales 1 y 5 del Estatuto Tributario)
Ingresos Exentos de Renta:
Venta de energía eléctrica generada con base en los recursos eólicos, biomasa o residuos agrícolas, que a la vez vendan certificados de reducción de emisiones de dióxido de carbono, por un término de quince años
Ingresos obtenidos de los servicios de ecoturismo
Ley 223 de 1995-->
Las empresas que se constituyan a partir de la expedición de esta ley y generen energía eléctrica con base en carbón y energía solar como combustible primario--> Exenciones en impuesto de renta por 20 años
China--> $0,45 a $0,7/W

Colombia--> $2 a $2,5

Kyocera--> $2,14

Kyocera Colombia--> $3,20
Precio Paneles Solares Chinos
BNEF
Convocatoria locomotora de la innovación para las empresas 2014
Número: 648
OBJETIVO GENERAL:
Implementar procesos de innovación de producto, servicio o modelo de negocio basados en conocimiento científico o tecnología.
DIRIGIDO A:
Empresas, según la ley 905 de 2004, productoras de bienes y servicios y organizaciones de productores (asociaciones, cooperativas y/o fundaciones)
Deberán tener su casa matriz y sede principal en Colombia
Sólo se aceptará una empresa u organización por grupo empresarial
Se excluyen las empresas u organizaciones beneficiarias de las convocatorias 534-2011, 577-2012, 562-2012 y 638-2013 de COLCIENCIAS.
Fecha de Apertura:
Febrero 28, 2014

Fecha de Cierre:
Mayo 15, 2014 - 17:00
Fecha de publicación de resultados de evaluación:
8 Julio 2014

Fecha de publicación de adjudicación:
18 Julio 2014
REQUISITOS MÍNIMOS
Estar legalmente constituido con antigüedad mínima de tres años a la fecha de apertura de la convocatoria
Registrar ventas en el año 2013 inferiores a $150.000.000.000, lo cual se validará mediante la presentación de los estados financieros
Diligenciar el formulario de registro a “Locomotora de Innovación para empresas 2014” adjuntando toda la documentación solicitada
Carta de postulación y compromiso firmada por el representante legal
Estados financieros: Balance general y Estado de resultados con corte a diciembre 31 de 2011, 2012 y 2013
Autorización para el uso y almacenamiento de datos personales de todas las personas involucradas en el proyecto
Presentar un proyecto de innovación que genere valor a través de la incorporación
de conocimiento científico o tecnológico
DEFINICIÓN Y FINANCIACIÓN
El término de duración de los proyectos a financiar será de hasta 10 meses
Se cuenta con $ 5.000.000.000 para financiar proyectos, en esta convocatoria, los cuales corresponden a recursos asignados por COLCIENCIAS.
Las empresas u organizaciones deberán aportar una contrapartida en efectivo, definida y soportada
El proyecto presentado no podrá ser financiando simultáneamente por otra convocatoria o con recursos de COLCIENCIAS u otras entidades del Estado. En este caso los proyectos presentados no serán tenidos en cuenta
CONTENIDOS DEL PROYECTO
Debe contemplar como mínimo:
Descripción del problema, necesidad u oportunidad del mercado que da origen al proyecto
Valor agregado de la solución propuesta respecto a las existentes en el mercado
Antecedentes de la problemática y cómo se ha abordado el problema a la fecha.
Componente de base tecnológica o científica del proyecto
Mercado potencial de la innovación.
Cronograma.
Presupuesto estimado de inversión teniendo en cuenta las condiciones mencionadas y rubros no finaciables
No Financiables
Consultores internacionales para la convocatoria
Deudas, dividendos o recuperaciones de capital.
Adquisición de acciones, derechos de sociedades, bonos y otros valores mobiliarios
Compra de activos (vehículos, maquinaria, tierras, edificaciones u oficinas)
Adquisición de maquinaria, equipamiento o infraestructura para la producción corriente
Estudios que no estén asociados al desarrollo de proyecto
Servicios públicos y personal administrativo.
Adecuación infraestructura u obras civiles
Inversiones en otras empresas
Inversiones en plantas de producción a escala industrial.
Importaciones de bebidas alcohólicas, tabaco, materiales radioactivos y materiales afines, piedras preciosas o semipreciosas, joyas de oro, plata o platino con excepción de relojes y cajas de relojes

--> El dimensionamiento de instalación se realiza con las menores condiciones de radiación
--> Para atenuar caída de tensión por disminución de la temperatura y asegurar carga de la batería
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