ENERGIA = CAPACIDAD DE PRODUCIR TRABAJO
Joules, Watt-hora, caloría, BTU, BEP, KBEP POTENCIA = ENERGIA / TIEMPO
Watts, MW, GW, HP (Horse Power)
ENERGIAS RENOVABLES • ENERGIA CUYO APROVECHAMIENTO NO MODIFICA LA RESERVA • LA FUENTE ES PRACTICAMENTE INFINITA • SE EXTRAEN DE CICLOS NATURALES • NO EMITEN CO2 (ALTERNATIVAS) • APLICACIONES PARA PRODUCIR ELECTRICIDAD Y CALOR • DENSIDAD BAJA (ENERGÍA POR VOLUMEN O SUPERFICIE) • ALGUNAS SON INTERMITENTES.
PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA: CONSERVACION DE LA ENERGIA Fuente Renovable = Potencia útil + Calor Potencia útil = Fuente Renovable – Pérdidas por Calor
Pérdidas por Calor = a * Fuente Renovable Potencia útil = Fuente Renovable – a * Fuente Renovable
Potencia útil = (1- a) * Fuente Renovable
COP = 1 – a Ecuación fundamental: P(útil) = COP * P(renovable) COP = Coef. Desempeño (dato de diseño)
(COP=coefficient of performance)
ENERGIA SOLAR
PLANO DE LA ECLIPTICA SOL TIERRA TRASLACION = ESTACIONES ROTACION = DIA Y NOCHE PLANO DE LA ECLIPTICA
ECUADOR TERRESTRE POLO POLO DECLINACION d = 23,4° d CICLO SOLAR
FUSION DEL HIDROGENO H + H = He SUPERFICIE 5000 °C HIDROGENO: 98% HELIO: 1 % OTROS ELEMENTOS: 1% EQUILIBRIO GRAVEDAD Y REACCION NUCLEAR EMITE RADIACION ELECTROMAGNETICA Y NUCLEAR PLASMA HIDROGENO IONIZADO
UV: ultra violeta ESPECTRO SOLAR
FUERA DE LA ATMOSFERA: 1.360 W/m2 IR: infrarrojo PRISMA
DESCOMPOSICION DE LA RADIACION SOLAR
LA RADIACION SOLAR INTERACTUA CON LOS ATOMOS Y CON LOS ELECTRONES
SUELO ATMOSFERA 340 W/m2 67 168 105 195 324 492 350 40 SOL BALANCE DE ENERGIA DE LA ATMOSFERA
CUANTIFICACION DE LA ENERGIA SOLAR
P(útil) = COP * P(solar)
P(solar)= área captora x Radiación Solar = A x Gn
A= área en m2
Gn= radiación solar perpendicular a la superficie en Watts/m2. Gn Uso térmico
Electricidad
Bn B D R Dn RADIACION SOLAR
• RADIACION SOLAR DIRECTA (B): PROVIENE DEL DISCO SOLAR (PRODUCE SOMBRA) • RADIACION SOLAR DIFUSA (D): PROVIENE DE LA BOVEDA CELESTE (CIELO AZUL O NUBES) • REFLEJADA (R): PROVIENE DE EDIFICIOS, SUELO, ETC.
RADIACION SOLAR GLOBAL (G) Gn = Bn + Dn + Rn
Rn n
RADIACION SOLAR B D Dn Bn Gn = Bn + Dn Mediciones de la radiación solar: cada día. Energía total incidente = Gn x horas-sol (kWh/m2.día) La Paz: 5,6 kWh/m2.día sobre una superficie horizontal y 6 horas-sol.
EJEMPLO 1 • Se requiere obtener 5 MW de electricidad en Oruro donde la radiación solar es de 6 kWh/m2.día sobre una superficie inclinada 30° al norte y el promedio de horas-sol es de 5,7 horas/día. Calcular el área de captación que se requiere, si ésta tuviera un ángulo de 30°. P(útil) = 5 MW = 5.000.000 W Gn(30°) = 6 kWh/m2 / 5,7h = 1,05 kW/m2 = 1.050 W/m2
P(solar) = A x Gn(30°) = A x 1.050 W
P(útil) = COP x P(solar) 5.000.000 = 0,16 x A x 1.050 A = 29.760 m2 ( casi 3 hectáreas de paneles solares)
EJEMPLO 2 • Se requiere calentar 100 litros de agua de 12°C a 32°C. en 4 horas en la ciudad de La Paz. Para ello se necesita 590 W de potencia. Calcular el área necesaria, si en La Paz la radiación solar es de 5,6 kWh/m2.día sobre una superficie inclinada 30° al norte y el promedio de horas-sol es de 4,8 horas/día. P(útil) = 590 W Gn(30°) = 5,6 kWh/m2 / 4,8h = 1,16 kW/m2 = 1.160 W/m2 P(solar) = A x Gn(30°) = A x 1.160 W P(útil) = COP x P(solar) 590 = 0,55 x A x 1.160 A = 0,98 m2 ( casi 1 m2 de superficie captora)
REPASO FINAL
kWh/m2.día 14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0 0 50 100 150 200 250 300 350 Número de día N=1 (1ro. Enero) Radiación Extraterrestre, Global, Directa y Difusa Horizontal Año Típico (periodo: 1983 a 2006) (en kWh/m2-día) Localidad: La Paz Extraterrestre Global Horizontal Directa Difusa
kWh/m2.día 14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0 0 50 100 150 200 250 300 350 Número de día N=1 (1ro. Enero) Radiación Extraterrestre, Global, Directa y Difusa Horizontal Año Típico (periodo: 1983 a 2006) (en kWh/m2-día) Localidad: Potosi Extraterrestre Global Horizontal Directa Difusa
kWh/m2.día 12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0 0 50 100 150 200 250 300 350 Número de día N=1 (1ro. Enero) Radiación Extraterrestre, Global, Directa y Difusa Horizontal Año Típico (periodo: 1983 a 2006) (en kWh/m2-día) Localidad: San Borja Extraterrestre Global Horizontal Directa Difusa
kWh/m2.día 14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0 0 50 100 150 200 250 300 350 Númerode día N=1 (1ro. Enero) Radiación Extraterrestre, Global, Directa y Difusa Horizontal Año Típico (periodo: 1983 a 2006) (en kWh/m2-día) Localidad: Villa Tunari Extraterrestre Global Horizontal Directa Difusa
ENERGIA SOLAR EN ELECTRICIDAD
Potencia Efectiva = Voltaje * Corriente = COP*A*Gn
?? ??????-?? ?????? ?????????????????? = ?????????????????? ?????????? * ?? – – ??
| Página siguiente |