El CeMIE-Sol: CENTRO MEXICANO DE INNOVACIÓN EN ENERGÍA SOLAR

El CeMIE-Sol: CENTRO MEXICANO DE El CeMIE-Sol: CENTRO MEXICANO DE INNOVACIÓN EN ENERGÍA SOLARINNOVACIÓN EN ENERGÍA SOLAR

Dr. Osvaldo Vigil GalánDr. Osvaldo Vigil Galán

Escuela Superior de Física y Matemáticas Instituto Politécnico Nacional (IPN), 07738México D. F., México.

4to Congreso Nacional de Investigación en Cambio Climático, 20-24 de octubre 2014 Dirección de Cómputo y Comunicaciones

ContenidoIntroducciónObjetivos de Largo PlazoElementos integradores del CeMIE-SolLa clave del Consorcio: formar una Red NacionalDiagrama del Consorcio de innovaciónDiagrama de la Estructura del ConsorcioDiagrama de conformación del Grupo DirectivoMiembros del Grupo DirectivoDiagrama de la estructura operativa del CeMIE-SolEquipo de ejecución de proyectos estratégicos Proyectos aprobadosProyectos en que participa la ESFM-IPN

Se pretende que los CeMIEs permitan al sector abatir las barreras y retos científicos y tecnológicos que enfrenta el país para el aprovechamiento sustentable de la energía.

Para ello se concibe que los CeMIEs se integren como redes de formación de capacidades y recursos humanos; de vinculación y expansión del tejido científico-tecnológico-empresarial; y de visión, estrategia y prospectiva de la energía en México.

Introducción

• La ordenación, integración, coordinación, gestión y desarrollo de investigación científica dirigida y orientada al cambio, asimilación, paquetes tecnológicos y desarrollo tecnológico.

• Expansión y consolidación de capacidades de investigación científica y tecnológica y la promoción de su uso, de modo colaborativo.

• Formación de recursos humanos.

• Innovación.

• Vinculación academia-industria.

• Fomento a la transferencia de tecnología.

• Estímulo al desarrollo de empresas tecnológicas.

• Fortalecimiento de capacidades de investigación y desarrollo tecnológico en las empresas del sector energético.

Objetivos de Largo Plazo

Investigadores de las Instituciones de Educación Superior y delos Centros de Investigación públicos y/o privados.Proyectos en colaboración que incluyan a estudiantes einvestigadores.Instalaciones de las Instituciones de Educación Superior o Centros de Investigación públicos y/o privados.Empresas interesadas en el uso comercial de los resultados de los proyectos desarrollados.

Elementos integradores del CeMIE-Sol

La clave del Consorcio: formar una Red NacionalRed de entidades académicas y empresariales para llevar a cabo investigaciones tecnológicas y de innovación, pruebas de sistemas y plantas pilotos; contando con instalaciones avanzadas y laboratorios en varias regiones del país.

Se considera que la investigación y el desarrollo tecnológico enaspectos de energía solar se puede potenciar por la innovación tecnológica (DT+I)i.

Diagrama del Consorcio de innovación

DIAGRAMA DE LA ESTRUCTURA DEL CONSORCIO

DIAGRAMA DE CONFORMACIÓN DEL GRUPO DIRECTIVO

MIEMBROS DEL GRUPO DIRECTIVO•Centro de Investigación y Estudios Avanzados del IPN (CINVESTAV)• Centro de Investigaciones en Materiales Avanzados (CIMAV)• Instituto de Energías Renovables de la UNAM (IER-UNAM)• Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE)• Instituto Politécnico Nacional (IPN)• Empresa Abengoa •Además 2 representantes de las otras instituciones electos• Invitados permanentes:CONACYT y SENER

DIAGRAMA DE LA ESTRUCTURA OPERATIVA DEL CeMIE-Sol

EQUIPO DE EJECUCIÓN DE PROYECTOS ESTRATÉGICOS

Esta conformado por los líderes técnicos y administrativos de los proyectos.

Estos estarán encargados de coordinar e informar del avance técnico y financiero de cada uno de los proyectos a los responsables Técnico y Administrativo del CeMIE-Sol.

PROYECTOS APROBADOS (8 etapas de 6 meses cada una)

Número de

ProyectoNombre de proyecto Institución Líder

3

Producción de electricidad solar mediante sistemas de disco parabólico, a partir de fotoceldas de alta eficiencia y dispositivos termoiónicos avanzados

UNISON

5 Desarrollo de tanques de almacenamiento de energía solar térmica ITESM/ Campus Monterrey

10 Combustibles solares y procesos industriales (COSOpi) Universidad Autónoma Metropolitana

13

Laboratorio de pruebas para baja y media temperatura, laboratorio para el diseño e integración de sistemas termosolares asistido por computadora

Centro de Investigación en Materiales Avanzados SC

16 Inventario nacional del recurso solar (mapa solar) Instituto de Geofísica UNAM

18Materiales selectivos y reflejantes para sistemas de conversión de energía solar en energía térmica

Centro de Investigación y Estudios Avanzados- IPN

21Recubrimientos autolimpiables de alto desempeño para superficies fotovoltaicas

Centro de Investigación en Materiales Avanzados SC

22Diseño y desarrollo de dispositivos fotovoltaicos a base de InGaN y estructuras de celdas multibanda de GaNAs

UASLP

Número de

ProyectoNombre de proyecto Institución Líder

26Procesamiento de celdas solares de CdS/Cu (In, Ga) Se2 y CdS/Cu2ZnSnS4 para su transferencia tecnológica al sector industrial

Instituto Politécnico Nacional / Unidades Académicas de Nivel Superior / Escuela Superior de Física y Matemáticas

28

Nanotecnología aplicada en el desarrollo de películas delgadas y prototipo de celdas solares Centro de investigaciones en Óptica AC

30

Desarrollo de prototipos de módulos solares fotovoltaicos basados en celdas solares de capa delgada de silicio amorfo y polimorfo nano-estructurado

Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del I.P.N./ Departamento de Ingeniería Eléctrica

31

Materiales nanoestructurados avanzados para celdas fotovoltaicas híbridas orgánicas/inorgánicas de alta eficiencia Centro de Investigación en Materiales

Avanzados SC

32

Nanoantenas termoeléctricas con alta eficiencia para el aprovechamiento de energía solar UASLP

37

Desarrollo de nuevos dispositivos fotovoltaicos y materiales semisuperconductores

Universidad Autónoma de Querétaro / Facultad de Ingeniería (Química)

Número de Proyecto

Nombre de proyecto Institución Líder

9 Desarrollo de sistemas de enfriamiento operados con energía solarInstituto de Energías Renovables de la UNAM

12Desarrollo de captadores, sistemas solares y sistemas autocontenidos de baja temperatura con materiales novedosos para México

Instituto de Energías Renovables de la UNAM

25

Desarrollo de prototipos de módulos fotovoltáicos de CdTe/CdS en área de 100 cm2 con eficiencia en el rango de 10% y de sistemas asociados para la fabricación del mismo para su futura transferencia tecnológica


27Desarrollo y fabricación de módulos de celdas solares de TiO2 sensibilizadas con colorante (DSC) y puntos cuánticos (QDs), y de orgánicas fotovoltaicas (OPVs)


29Desarrollo de un laboratorio Nacional para la evaluación de la conformidad de módulos y componentes de sistemas e instalaciones fotovoltaicas LANEFV


35Investigación y desarrollo de celdas solares con materiales novedosos


39Desarrollo de un inventario permanente de los sistemas fotovoltaicos instalados a nivel nacional.


43Laboratorio de edificaciones sustentables para desarrollo y evaluación de sistemas pasivos


TOTAL DE PROYECTOS APROBADOS: 22

No. DE PROYECTOS QUE LIDERA CADA INSTITUCIÓNInstitución

IER 8 (36.5%)

CIMAV 3 (14%)

CIACYT 2 (9%)

Centro de Investigaciones en Optica AC 1 (4.5%)

Universidad Autónoma de Querétaro 1 (4.5%)

Universidad Autónoma Metropolitana 1 (4.5%)

Cinvestav-Zacatenco 1 (4.5%)

Cinvestav -Mérida 1 (4.5%)

ITESM/ Campus Monterrey 1 (4.5%)

Instituto Geofísica-UNAM 1 (4.5%)

UNISON 1 (4.5%)

ESFM-IPN 1 (4.5%)

No. DE PROYECTOS EN QUE PARTICIPA CADA INSTITUCIÓN

Concentrado de participación

Instituciones de Educación y Centros de Investigación

57

Empresas involucradas 10Instituciones lideres de proyectos 12Instituciones extranjeras participantes 9

Vinculos entre los proyectos 109

Académicos participantes. 308

Título: “Procesamiento de celdas solares de CdS/Cu(In,Ga)Se2 y CdS/Cu2ZnSn(SxSe1-x)4 para su transferencia tecnológica al sector industrial”

Proyectos en que participa la ESFM-IPN

Institución líder en colaboración con seis instituciones más: IER, Tecnológico Toluca, Cinvestav-Mérida, Cinvestav-Zacatenco, Cinvestav-Saltillo, IF-BUAP

Objetivo: Desarrollo de celdas solares basadas en materiales no tóxicos y abundantes.Presupuesto: 20 millones de pesos

Título: “Desarrollo de prototipos de módulos fotovoltáicos de CdTe/CdS en área de 100 cm2 con eficiencia en el rango de 10% y de sistemas asociados para la fabricación del mismo para su futura transferencia tecnológica”

En colaboración con tres instituciones: IER (institución líder) y el Cinvestav-Mérida.

Objetivo: Desarrollo de celdas solares a películas delgadas basadas en CdS y CdTePresupuesto: 25 millones de pesos

Celdas solares de segunda generaciónEficiencia: En la tabla se muestra los valores de eficiencia de las celdas solares de segunda generación, procesadas en los laboratorios y en la industria. Las celdas solares de mayores eficiencias reportadas hasta el momento a nivel de laboratorio están por debajo de sus límites teóricos (30%).

Tipo de celda Eficiencia en células (%)

Eficiencia en módulos (%)

A-Si:H 15 9

CdTe 20.4 15

CuInGaSe2 22.6 16

Cu2ZnSn(Sse)2 11.4 10.8 (14 cm2)

Costo: Primera generación: USA $4,75/Watt (silicio cristalino y policristalino).Segunda generación: USA $0,60/Watt

Elemento Reserva (ppm)

Precio ($/Kg)

Reservas estimadas en México (toneladas métricas)

Te 0.001 168.0 *

In 0.05 700.0 *

Se 0.05 300.0 2,500Zn 71 135.0 17,000

Cd 0.098 100.0 35,000

Cu 25 10.0 25,000

S 260 3.0 *

Sn 5.5 0.2 5000

Abundancia relativa y el precio actual en el mercado mundial de algunos elementos constituyentes de los compuestos utilizados en la tecnología de película delgada. También se muestran las reservas estimadas en México.

*Reservas no declaradas

Gracias por su atenciónGracias por su atención

En ambos proyectos el objetivo fundamental es desarrollar procesos tecnológicos a nivel de laboratorio basados en el estado de arte internacional, como en los aportes en innovaciones que garanticen su transferencia al sector industrial. .

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