Investigacion Angulo de Incidencia

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Instituto Tecnolgico de Durango

Metal-Mecnica

Mecatrnica

Taller de investigacin

Angulo de incidencia de radiacin solar en DurangoProfesor:Ing. Dustin Atzael Muoz BayonaElaborado por:Lpez Vargas Juan CarlosValenzuela Gurrola Jos AlbertoSantillano Amaya Edgar UbaldoReyes Hernndez Heber Alan

Fecha de entrega: 29/05/2013ndiceIntroduccin...1Antecedentes.2Justificacin.3Objetivo general ...4Objetivos especficos......5Marco terico..5Conceptos importantes......6Angulo de incidencia y refraccin solar de abordado de forma terica13Sistemas para determinar la radiacin solar...17Caractersticas de la planta solar de Durango...23Resultados...27Conclusiones..29Bibliografa..29

IntroduccinEn la actualidad el uso de clulas solares de mejor eciencia es todo un avance ya que a iguales sistemas de concentracin permiten convertir una zona del espectro ms amplia debido, por ejemplo, a las clulas solares multiunin compuestas por varios materiales. En todas estas tecnologas el diseo de los sistemas pticos de captacin y concentracin para primarios y secundarios por distintos mtodos de clculo normalmente basados en la ptica geomtrica, como el rayo limite, las lneas de campo, las supercies freeform, tiene una importancia primordial ya que el sistema ptico es el que consigue que la radiacin llegue con el mximo ujo posible y en la distribucin de irradiacin adecuada a cada uso.El sector de la energa est actualmente en un periodo de cambio y reexin. Las fuentes de energa convencionales son contaminantes y limitadas, por ello se hace imprescindible el rpido desarrollo de sistemas limpios y sostenibles. Desde las instituciones, la CE, los gobiernos centrales, regionales y locales se est legislando para incentivar en algunos casos este tipo de energas renovables. Este esfuerzo inversor, cuando est bien canalizado, lleva a las empresas a recurrir a la investigacin en sistemas alternativos que hagan viable econmicamente el uso de estas nuevas tecnologas. La radiacin solar proviene de una fuente de energa renovable e inagotable como es el Sol.La energa solar fotovoltaica est en auge y en proceso de cambio ya que hay una clara tendencia a una adecuacin de tecnologa en cuanto a concentracin de luz as como en empleo de clulas que acepten rangos espectrales ms elevados que lo que es capaz de usar el silicio. MoverLas supercies receptoras (seguimiento solar) es una forma de maximizar la radiacin recibida a lo largo de un periodo temporal con el objetivo de reducir el coste por kW. El seguimiento solar permite el uso de sistemas pticos de concentracin consiguiendo con ello reducir el rea de la clula fotovoltaica con el objetivo bsico de incrementar el rendimiento sin incrementarLos costes.La radiacin solar proviene de una fuente de energa renovable e inagotable como es el Sol. Dependiendo de su uso la energa solar se puede subdividir en tres categoras en la que las tecnologas de captacin, concentracin y guiado de luz son bsicas:

Energa solar pasiva o directa

Energa solar trmica

Energa solar fotovoltaica

Los problemas tcnicos que ha habido a lo largo de la historia se han subsanado parcialmente debido a mejoras en la fabricacin, mejoras en los diseos, etc. pero hay un problema comn que sigue dicultando el aprovechamiento de este tipo de energa:

Variacin temporal y espacial de la radiacin solar

Para un correcto aprovechamiento de esta radiacin es necesario profundizarEn los siguientes conceptos con el n de mejorar la eciencia:

Captacin de la radiacin solar

Concentracin de la radiacin solar

Guiado de la energa

Almacenamiento y transformacin de la energa

En esta investigacin se dar un enfoque a las primeras 2 caractersticas que abordaran temas como el seguimiento de la radiacin solar y el Angulo de incidencia de la energa solar.AntecedentesFechas y hechos importantes en el desarrollo de la energa solar:1839 Edmund Bacquerel, descubre el efecto Fotovoltaico: en una celda electroltica compuesta de 2 electrodos metlicos sumergidos en una solucin conductora, la generacin de energa aumentaba el exponer la solucin a la luz.1873 Willoughby Smith descubre la fotoconductividad de selenio.Fotoconductividad: es el incremento de la conductividad elctrica de la materia o en diodos propiciado por la luz.1877 W.G. Adams y R.E. Day observan el efecto fotovoltaico en selenio slido. Construyen la primera celda de selenio.1904 Albert Einstein publica su trabajo acerca del efecto fotovoltaico.1954 Los investigadores de los Laboratorios Bell (Murray Hill, NJ) D.M. Chapin, C.S. Fuller, y G.L. Pearson publican los resultados de su descubrimiento celdas solares de silicio con una eficiencia del 4,5%.1955 Se comercializa el primer producto fotovoltaico, con una eficiencia del 2% al precio de $25 cada celda de 14 mW.1958 El 17 de marzo se lanza el Vanguard I, el primer satlite artificial alimentado parcialmente con energa fotovoltaica. El sistema FV de 0,1 W dur 8 aos.1963 En Japn se instala un sistema fotovoltaico de 242 W en un faro.1973 La Universidad de Delaware construye "Solar One", una de las primeras viviendas con EFV. Las placas fotovoltaicas instaladas en el techo tienen un doble efecto: generar energa elctrica y actuar de colector solar (calentado el aire bajo ellas, el aire era llevado a un intercambiador de calor para acumularlo).1974-1977 Se fundan las primeras compaas de energa solar. El Lewis Research Center (LeRC) de la NASA coloca las primeras aplicaciones en lugares aislados. La potencia instalada de EFV supera los 500 kW.1978 El NASA LeRC instala un sistema FV de 3.5-kWp en la reserva india Papago (Arizona). Es utilizado para bombear agua y abastecer 15 casas (iluminacin, bombeo de agua, refrigeracin, lavadora,...). Es utilizado hasta la llegada de las lneas elctricas en 1983, y partir de entonces se dedica exclusivamente al bombeo de agua.1980 La empresa ARCO Solar es la primera en producir ms de 1 MW en mdulos Fotovoltaicos en un ao.1981 Se instala en Jeddah, Arabia Saudita, una planta desalinizadora por smosis-inversa abastecida por un sistema Fotovoltaico de 8-kW.1982 La produccin mundial de EFV supera los 9.3 MW. Entra en funcionamiento la planta ARCO Solar Hisperia en California de 1-MW.1983 La produccin mundial de EFV supera los 21.3 MW, y las ventas superan los 250 millones de dlares. El Solar Trek, un vehculo alimentado por EFV con 1 kW atraviesa Australia; 4000 km en menos de 27 das. La velocidad mx. es 72 km/h, y la media 24 km/h. ARCO Solar construye una planta de EFV de 6-MW en California, en una extensin de 120 acres; conectado a la red elctrica general suministra energa para 2000-2500 casas.JustificacinEn esta investigacin se estudiara en ngulo de incidencia solar en el estado de Durango, ya que se ha observado que durante el da la mayor parte de incidencia solar varia en el transcurso del da y la mayor parte de la incidencia solarse desperdicia en los cuerpos fijos. al igual que en las diferentes estaciones del ao el ngulo de incidencia es mayor o menor, esta incidencia se pretende aprovechar y buscar alguna manera de que la mayor parte de la incidencia solar que se desperdicia durante el transcurso del da y de las diferentes estaciones de ao se aprovechen su totalidad para poder convertir energa solar en energa elctrica, y por medio de la granja de energa solar de Durango ver la energa que se poda generar con el mayor aprovechamiento posible en beneficio de la comunidad. En la actualidad y con los niveles de contaminacin producidos por la generacin de energa con combustibles fsiles es necesario de una bsqueda de las llamadas energas renovables o verdes que no contaminan siendo la energa solar una de las importantes y de las ms accesibles en el estado de Durango esta energa puede en su momento remplazar las antiguas formas de generacin, esta energa tiene grandes ventajas como, que es muy accesible realmente no necesita de mucho mantenimiento, a comparacin de otras requiere muy poco espacio,La necesidad de investigar el Angulo de refraccin conlleva a la necesidad de conocer la radiacin solar y como llega un campo de radiacin es una regin en la que la energa radiante se a una velocidad caracterstica del medio. Es posible analizar de manera bastante amplia la radiometra como un campo, que se puede llamar campo de luz, tratando las unidades bsicas de la radiometra como unidades del campo. En esta investigacin el tratamiento del campo va a implicar que estamos en un medio sin absorcin, sin difusin e isotrpico en todas las direcciones. El tratamiento vectorial de la radiometra es directamente aplicable a la fotometra mediante los correspondientes factores de conversin entre las distintas unidades.Uno de los aspectos ms para realizar esta investigacin es encontrar o conocer la forma de hacer que una investigacin tenga la mayor eficiencia posible por medio del Angulo de incidencia y esto es debido al comportamiento de los rayos de sol que llegan a la tierra y la posicin relativa de los paneles solares respecto de estaEn el aspecto econmico esta investigacin ayudara en la mayor produccin que generara una planta con inversiones mnimas como el seguimiento de la radiacin solar y otro aspecto importante sera la reduccin de espacio y la de costos gracias a implementos como son los espejos cncavos que se utilizan para redirigir a los rayos solares a una rea mucho ms pequea con celdas solares ms eficientes. Como aspecto de medicin de la radiacin del Angulo de refraccin se investigaran software de control y medicin de radiacin solar as como de seguimiento.Objetivo GeneralEl objetivo que persigue esta investigacin es conocer aplicacin del Angulo de incidencia en la captacin de energa solarEsto implica de manera general la eficiencia que puede llegar a alcanzar el sistema con el correcto aprovechamiento del Angulo de refraccin Este objetivo se aborda desde perspectivas tanto tericas como prcticas. Desde el punt