Propuesta De Implementación De Un Sistema Fotovoltaico Mediante El Uso De Tejas Solares

PROYECTO TECNOUPSA

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Propuesta De Implementación De Un Sistema Fotovoltaico Mediante El Uso De Tejas Solares

Estudiantes:

• Horacio Morales
• Carlos Eduardo Suárez Bort
• Osman Alejandro Velarde Gutiérrez
• Bruno Iván Zárate Fernández

Universidad Privada de Santa Cruz de la Sierra.

Facultad de Ingeniería.

Termodinámica FI312 - A.

Mayo de 2020.

Contenido

Introducción        1

Objetivos        2

Objetivos específicos.        2

Marco Teórico        3

Material        3

Tejas solares        3

Célula solar de alta eficiencia:        3

Batería de almacenamiento:        5

Condiciones locales        6

Uso de superficies        7

Requerimientos que cubrir        9

Cálculo de las dimensiones del sistema        10

Formulas        10

Cálculo de las baterías        11

Cálculo de paneles        11

Resultados        12

Funcionamiento del sistema        13

Esquema        13

Comparación de tejas de grafeno, con tejas de aleaciones de silicio        15

Grafeno        15

Silicio        15

Ventajas del Grafeno sobre el tradicional uso del silicio en células solares        17

Conclusión        18

Bibliografía        19

Introducción

Los sistemas fotovoltaicos, debido a la tendencia a la baja de los costos, ha ocasionado que la energía solar sea la opción más conveniente para implementar soluciones de energía alternativa. Con esta implementación de tecnologías de nanotecnología en paneles solares tenemos sistemas más simples, versátiles y confiables para uso corporativo, industrial e inclusive en domicilios y propiedades particulares.

La utilización de sistemas fotovoltaicos de autoconsumo o también llamados “On Grid”, en la actualidad es una opción para una mayor sostenibilidad e independencia del sistema eléctrico, lo cual nos permite protección de fallas en el sistema y/o alza de precios entre otros.

Hoy en día existen diferentes empresas de diseño, importación e instalación de estos servicios lo cual permite un mercado más competitivo con beneficios para el cliente.

A continuación se presentará una propuesta, enfocada en la implementación de tejas solares, como fuente de energía renovable, además de las condiciones, beneficios, y posibles mejoras a los sistemas actuales.

Objetivos

Proponer un sistema fotovoltaico de auto consumo basado en tejas solares utilizando grafeno, para su implementación en la Facultad de Ingeniería de la UPSA

Objetivos específicos.
• Calcular la eficiencia de tejas solares fotovoltaicas y su aplicación para iluminación y reducción de costos eléctricos

• Realizar cálculos de la mayor eficiencia de las tejas solares fotovoltaicas en Santa Cruz, teniendo en cuenta datos meteorológicos

• Presentar el dimensionamiento requerido para brindar sustento eléctrico a la Facultad de Ingeniería.
• Comparar el uso del grafeno como material de células fotovoltaicas en contraposición al silicio o arseniuro.

Marco Teórico

Para realizar una la presente propuesta, sobre la instalación de un sistema fotovoltaico basado en tejas eléctricas, se ha seleccionado el siguiente material:

Material

Tejas solares

Para la presente propuesta, el sistema estará formado por; tejas solares fotovoltaicas, las cuales en la actualidad presentan la siguiente estructura:

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Célula solar de alta eficiencia:

Para alcanzar la cantidad máxima de energía eléctrica producida, se recomienda implementar el modelo de célula solar de 6 uniones, cada una fabricada con aleaciones de aluminio, arseniuro y galio, cada una de las seis capas, captura la luz de una parte específica del espectro solar. Este dispositivo es capaz de alcanzar una eficiencia de 23% a condiciones estándares de iluminación solar.

Este dispositivo es capaz de alcanzar una eficiencia de 40% a condiciones estándares de iluminación solar.

Para un promedio de 0,73746  , se podría producir un total 0,289.[pic 9][pic 10]

Sin embargo para nuestra propuesta se utilizarán celulares solares basadas en grafeno

El grafeno es en la actualidad uno de los materiales más innovadores, en todos los campos, es una sustancia compuesta por carbono puro, con átomos organizados en un patrón regular hexagonal, la cual ha sido modificado para alcanzar una estructura de panal, a nivel microscópico

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Representación Gráfica del Grafeno

En cuanto al sistema de captación solar de las tejas tenemos los siguientes puntos de comparación:

Rejilla laminar del espectro de color:

Tiene la función de eliminar el brillo producido por la intensidad lumínica, dejando pasar únicamente la radiación solar hacia el dispositivo ubicado debajo de él.

Vidrio Templado de alta resistencia:

Fabricado con material de gran resistencia a las inclemencias del tiempo, ya que, su única función es proteger la integridad del resto de la estructura de recolección de energía solar.

Batería de almacenamiento:

Al existir la posibilidad de que se pueda generar mayor energía de la que sea requerida por la infraestructura, se sugiere la implementación de una batería, en la cual se almacenara el excedente, hasta que sea necesario recurrir a este suministro. Para la presente propuesta se empleará el modelo PowerWall 2 de la compañía Tesla. La batería incluirá en su interior un inversor eléctrico: