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Energa Solar: Visin general del recurso
en el Norte Grande de Chile y aspectos
tcnicos para el diseo y operacin de
grandes plantas
Eduardo Soto Seplveda
julio 2011
Contenidos
1. El recurso solar: estado del arte de la prospeccin del recurso solar en
Chile y el mundo
2. El recurso solar en el Norte Grande. Importancia de la medicin en la
operacin y control.
3. Plantas fotovoltaicas. Aspectos generales de un sistema fotovoltaico y
del estudio avanzado de la produccin de energa elctrica.
4. Plantas de concentracin solar. Aspectos generales de una planta CSP
y del estudio avanzado de la produccin de energa trmica y
elctrica.
5. Comentarios y aportes para el caso chileno desde Fundacin Chile.
Energa Solar: Visin general del recurso en el
Norte Grande de Chile y aspectos tcnicos para
el diseo y operacin de grandes plantas
Fuente: http://www.3tier.com/en/support/resource-maps/
1. El recurso solar: estado del arte de la prospeccin del
recurso solar en Chile y el mundo
Trpico de Capricornio
Trpico de Cncer
Fuente: http://www.3tier.com/en/support/resource-maps/
Radiacin Solar en el Mundo
LA RADIACIN SOLAR: DOS CONCEPTOS BSICOS PERO IMPORTANTES
Fuente: PVSyst - Solarbeam
Fuente: Archivo Nacional de Datos Solarimtricos UTFSM - 2008
2. El recurso solar en el Norte Grande. Importancia de la
medicin en la operacin y control
Alemania
Radiacin Solar en Chile
Fuente: Archivo Nacional de Datos Solarimtricos UTFSM - 2008
Radiacin Solar en Chile
Fuente: ECOFYSVALGESTA.INFORME FINAL ESTUDIO: Antecedentes para la Especificacin de Requerimientos Tcnicos para el Desarrollo de los Colectores
Radiacin Solar en Chile
Fuente: ECOFYSVALGESTA.INFORME FINAL ESTUDIO: Antecedentes para la Especificacin de Requerimientos Tcnicos para el Desarrollo de los Colectores
Comuna kWh/m2 ao
Calama 2506San Pedro de Atacama 2466Diego de Almagro 2429
Antofagasta 2360Arica 2342
Copiap 2174
Iquique 2067Chaaral 2055
Santiago 1843La Serena 1814
Ovalle 1749Los Andes 1706Coquimbo 1701San Fernando 1657Curic 1615
Rancagua 1602Linares 1563
Chilln 1534Talca 1509
Comuna kWh/m2 ao
Los Angeles 1498Concepcin 1497Juan Fernndez 1475
Valparaso 1431Via del Mar 1429
Coyhaique 1347
Valdivia 1338Osorno 1271
Puerto Montt 1212Castro 1163
Aysn 1126Punta Arenas 872
Baseline Surface Radiation Network (BSRN)
Fuente: http://www.bsrn.awi.de/en/home/bsrn/
Comparacin en Davos, Suiza
Fuente: http://www.pmodwrc.ch/
Diferencias entre mediciones con diferentes sensores
Fuente: PHOTON: la Revista de fotovoltaica, ISSN 1430-5348, N. 12, 2009 , pgs. 42-60
Sensor termopila CM21
(Kipp&Zonen)
Sensor fotovoltaico silicio
(LI-COR)
Sensibilidad espectral de varios tipos de sensores
Fuente: PHOTON: la Revista de fotovoltaica, ISSN 1430-5348, N. 12, 2009 , pgs. 42-60
Diferencias anuales en la medicin de radiacin solar
Fuente: http://www.nrel.gov/docs/fy09osti/44627.pdf
Fuente: http://www.irradiance.com/rsr.html
http://www.kippzonen.com/?product/2021/SOLYS+2.aspx
Medicin de Radiacin Solar
Seguidor solar (Kipp&Zonen)RSR2 (Irradiance)
Fuente: ATDR - Centro Nacional de Energas Renovables, Espaa.
Imgenes instrumentos http://www.kippzonen.com/?page/9091/Parameters+of+Meteorology.aspx
Medicin de Radiacin Solar
Piranmetro
Radiacin Solar
Global en plano
horizontalPirhelimetro
Radiacin Solar Directa
en plano normal
(seguimiento solar)
Piranmetro
Radiacin Solar Difusa
Fuente: ciclos de refrigeracin por absorcin y su integracin con energa solar.. Miguel Iglesias Ambitec Ingeniera
3. Plantas fotovoltaicas. Aspectos generales de un sistema
fotovoltaico y del estudio avanzado de la produccin de
energa elctrica.
Principios de funcionamiento de un panel fotovoltaico
Efecto de la produccin debido a la
temperatura
Efecto de la produccin debido a la
radiacin solar
PANEL DE 18+18 CLULAS SIN
DIODOS BYPASS
CON 2 DIODOS
BYPASS, UNO CADA
18 CLULAS
Diodos Bypass
a) Sin diodos.
b) Clula diodo.
c) Diodo externo
Diodos antiretorno
Clculo de produccin de una planta fotovoltaica
Fuente: Simulacin Fundacin Chile.
Clculo de produccin de una planta fotovoltaica
Fuente: Simulacin Fundacin Chile.
4. Plantas de concentracin solar. Aspectos generales de
una planta CSP y del estudio avanzado de la produccin de
energa trmica y elctrica.
Fuente: Presentacin Solarmillennium.
Tecnologas de concentracin solar
Power Dish Concentrador parablico
Heliostatos Fresnell
Produccin de energa elctrica con helistatos
Fuente: Plataforma Solar SOLUCAR ABENGO SOLAR, Sevilla - Espaa. Fotografa: Eduardo Soto Seplveda
Produccin de energa elctrica con concentracin cilindro
parablica
Fuente: Plataforma Solar SOLUCAR ABENGO SOLAR, Sevilla - Espaa. Fotografa: Eduardo Soto Seplveda
Oportunidades para la produccin de calor solar y sus
aplicaciones en la industria minera
Electrowinning Biolixiviacin Otros procesos
TRNSYS: Simulacin dinmica de procesos trmicos
TRNSYS 17 : Licencia de Fundacin Chile para estudios avanzados de plantas solares en energa trmica y elctrica
5. Comentarios y aportes para el caso chileno desde
Fundacin Chile.Fotografa: Medicin Solar en la Regin de Atacama. Fundacin Chile
Servicios Especializados en Energa SolarAlianza Fundacin Chile & CENER
La Fundacin Chile junto al Centro Nacional de Energas Renovables (CENER) de Espaa, realiza actividades de evaluacin
de la radiacin solar para proyectos de plantas solares comerciales y otras aplicaciones de este recurso.
La alianza entre Fundacin Chile y CENER a travs de sus servicios, genera grandes oportunidades en proyectos de energa
solar, ya que cuentan con gran experiencia y resultados probados a nivel nacional e internacional en ms de 20 aos.
Este sello de garanta permite realizar proyectos con gran confianza en sus futuros resultados.
1. Asesora en el diseo,
instrumentacin, disposicin,
instalacin y puesta en marcha de los
elementos de la estacin de medidas
radiomtricas. Certificacin y
contrastacin de estaciones de
medicin.
2. Generacin de ao meteorolgico
de referencia, con valores horarios
representativos del comportamiento a
largo plazo de la radiacin global en
el emplazamiento concreto. Incluye
estimaciones de la radiacin directa
normal y variables climatolgicas
relacionadas.
3. Control de calidad de datos
registrados en el emplazamiento.
5. Generacin de ao meteorolgico
tpico, con valores en alta frecuencia
representativos del comportamiento a
largo plazo de la radiacin global y
directa en el emplazamiento concreto.
Incluye las medidas de las variables
climatolgicas relacionadas que hayan
sido registradas localmente.
4. Monitorizacin de estaciones de
medidas de la radiacin solar y
variables meteorolgicas relacionadas
(tratamiento en tiempo real).
Proyecto CONICYT 78090005
Calor solar para procesos industriales y generacin de
energa elctrica en Chile
Mejora de eficiencia en el proceso de produccin de calor debido a que no se utiliza combustin en el calentamiento.
Utilizacin de agua o sales en ciclo cerrado, permite controlar el aporte de calor al sistema que lo requiere y utilizarlo en las horas que no hay Sol.
Grandes ventajas en la seguridad de produccin debido a la baja variabilidad del recurso solar. Altos niveles de radiacin solar directa en Chile.
Menor sensibilidad al precio de los combustibles para la produccin de calor.
Gran flexibilidad de las instalaciones solares debido a que son escalables.
Produccin de calor mediante energa solar = reduccin de emisiones de CO2
Proyecto CONICYT 78090005 - Fundacin Chile: Determinar el potencial de hibridizacin de plantas trmicas
convencionales con energa solar mediante el uso de herramientas de simulacin
Concentracin Solar
Concentrador solar
parablico
Disco de
concentracin solar
Heliostatos
Almacenamiento de
calor
Intercambio de calor
Electricidad
Calor
Movimiento
G~
Q1Q2
Proyecto CONICYT 78090005 - Fundacin Chile: Determinar el potencial de hibridizacin de plantas trmicas
convencionales con energa solar mediante el uso de herramientas de simulacin
Proceso para el diseo de una Central de Concentracin
Solar: bsqueda del ptimo tcnico-econmico
Diseo Tcnico Optimizacin econmica
Proyecto CONICYT 78090005 - Fundacin Chile: Determinar el potencial de hibridizacin de plantas trmicas
convencionales con energa solar mediante el uso de herramientas de simulacin
Proceso para el diseo de una Central de Concentracin
Solar: bsqueda del ptimo tcnico-econmico
Proyecto CONICYT 78090005 - Fundacin Chile: Determinar el potencial de hibridizacin de plantas trmicas
convencionales con energa solar mediante el uso de herramientas de simulacin
Eduardo Soto Seplveda
esoto@fundacionchile.clJefe de Proyectos en Energa Solar
Energa y Cambio Climtico
Av. Parque Antonio Rabat 6165, Vitacura
Santiago de Chile