10. Aplicaciones de sistemas fotovoltaicos

Satheesh Krishnamurthy OPEN University UK

Resultados del aprendizaje

Después de estudiar este capítulo, el lector debe poseer conocimiento de las posibilidades de mayor aplicación de la energía fotovoltaica, que van desde instalaciones de producción de electricidad a gran escala a cargadores portátiles en el dispositivo.

Introducción Con la creciente demanda de energía, la búsqueda de fuentes alternativas de energía

ha aumentado. El uso de combustibles fósiles ha llevado a una crítica situación del calentamiento global, afectando significativamente la salud, ambiente y clima. Un gran hincapié en la aplicación de las energías renovables. Energía solar es la forma más abundante de energía renovable y tiene el potencial para reemplazar parcialmente los combustibles fósiles. La cantidad de radiación solar que golpea la superficie de la tierra es cerca de diez mil veces mayor que el actual consumo mundial de energía eléctrica. Células fotovoltaicas (PV) es una de las formas para aprovechar la energía solar. PV convierte la luz solar directamente a energía eléctrica de las células y puede ser influyente en el cumplimiento de la demanda mundial de energía. Los sistemas fotovoltaicos se utilizan en una variedad de aplicaciones. Estas aplicaciones se pueden agrupar en dos categorías: "utilidad interactiva" y "sistemas autónomos" [1].

Utilidad de aplicaciones interactivas:

En Los sistemas de fotovoltaica utilidad interactiva (o conexión), módulos fotovoltaicos se conectan a los inversores que convierten la DC producida por los módulos fotovoltaicos a la CA. Esta electricidad puede encender los electrodomésticos o puede ser vendida directamente a la red. Como un edificio recibe esta energía, se distribuye a los electrodomésticos y la iluminación u otros dispositivos donde se necesita. Desde sistemas fotovoltaicos están restringidos a la función sólo expuesta al sol, un sistema de copia de seguridad es con frecuencia necesaria para garantizar el suministro continuo de electricidad,independientemente de las condiciones climáticas. Estos sistemas se utilizan más comúnmente en casas o edificios comerciales para compensar el coste de electricidad. Un bien diseñado sistema del PV con una instalación de almacenamiento adecuado puede ser una perspectiva atractiva para desplazar la energía durante las horas criticas.

1 FIG. Esquemas de aplicaciones interactivas de utilidad. [2]

El esquema anterior muestra un sistema típico de panel fotovoltaico, en el techo de una casa. Este sistema permite al propietario a vender electricidad generada a la red nacional, efectivamente bajar facturas de electricidad de los dueños de casa.

2 FIG. Paneles fotovoltaicos en el techo de una casa en Reino Unido

Sistemas independientes Sistemas independientes utilizan directamente la electricidad generada de la producción. Sistemas independientes no dependen de conexiones de red/eléctrica. Cuando el requisito se presenta durante la noche o poca luz del sol, se utiliza un sistema de almacenamiento de

la batería. En algunas situaciones, sistemas independientes utilizan generadores convencionales como sistemas de apoyo. Hay numerosas aplicaciones de los sistemas de fotovoltaicos independientes, algunas de las cuales se mencionan a continuación.

Iluminación:

Con la invención de la tecnología LED (diodo de emisión de luz) como fuentes de iluminación de bajo consumo, sistemas fotovoltaicos encuentran una aplicación ideal en sistemas de iluminación remoto o móvil. Fotovoltaica combinada con instalaciones de almacenamiento de la batería se utiliza sobre todo para proporcionar iluminación de vallas publicitarias, carretera en signos de formación, instalaciones de uso público, estacionamientos, cabañas de vacaciones, iluminación para los trenes.

FIG. 3 A luz de calle con PV.

4 FIG. Sistema de iluminación portátiles junto con la instalación de carga móvil.

5 FIG. Ejemplo de una tabla de proyecto de ley impulsada por paneles solares.

Comunicaciones:

Las señales requeridas por los sistemas de comunicación necesitan amplificación después de intervalos de distancia particular. Varias torres de transmisión se colocan para aumentar señales de teléfono, televisión y radio. Motivos de alta son favorecidos sobre todocomo los sitios para las estaciones de repetidor. Estos sitios están generalmente lejos de líneas eléctricas. Para reducir la dificultad y costo asociados con los generadores, se están instalando sistemas fotovoltaicos como una alternativa viable.

6 FIG. Repetidor en un lugar elevado puede ser alimentado por PV.

7 FIG. Satélites usados para la comunicación son impulsados por PV.

Electricidad para zonas remotas:

Algunas áreas están bastante lejos de la red de distribución para establecer conexión con la red. Las áreas en construcción también necesitan fuente de alimentación antes de que estén conectados. Los sistemas fotovoltaicos son una opción atractiva para estos casos.

Además, sistemas FV pueden ser respaldados por generadores convencionales para proporcionar suministro ininterrumpido.

8 FIG. Área remota de África por PV.

Relevación de desastre:

Desastres naturales a menudo provocan una crisis de electricidad. Como los desastres tales como huracanes, inundaciones, tornados y terremotos destruyen sistemas de generación y distribución de electricidad. En situaciones como estas, donde el poder estará fuera durante un largo período, sistemas portátiles de PV pueden proporcionar soluciones temporales de luz, comunicación, alimentación y sistemas de agua. Clínicas de salud emergencia optan por electricidad PV basado sobre los sistemas convencionales en sustitución a los problemas de transporte de combustible y la contaminación.

FIG. Sistemas portátiles de PV alimentación área afectada por desastres naturales.

Experimentos científicos:

En varios casos, experimentos científicos se instalan en zonas alejadas de la fuente de alimentación. Los sistemas fotovoltaicos pueden utilizarse eficazmente para llevar a cabo actividades científicas en áreas remotas. Sistemas de monitoreo de las actividades sísmicas, las condiciones de la carretera, información meteorológica y otras actividades de investigación pueden ser alimentados por sistemas fotovoltaicos.

10 FIG. Experimento científico remoto accionado por PV.

Sistemas de alarma: Sistemas de navegación, Faros, carretera y señales de advertencia de aviones pueden ser lejos de la red eléctrica. Los sistemas fotovoltaicos pueden ser una fuente de energía fiable para estas aplicaciones importantes. Incluso semáforos portátiles pueden ser alimentados por sistemas fotovoltaicos.

11 FIG. Faro alimentado por PV.

12 FIG. Semáforo portátil alimentado por PV. Bombeo de agua:

PV es un candidato perfecto para agricultura y ganadería debido a la necesidad de agua durante los períodos con sol brillante. Estos sistemas de bombeo pueden suministrar agua directamente a los campos, o pueden almacenar agua durante el tiempo de necesidad. Estos sistemas pueden utilizarse incluso para abastecer de agua a zonas remotas y de pueblos.

Fig 13. Bombas de agua solar pueden ser muy rentablespara las actividades agrícolas remotas [3].

Figura 14 Bombas de agua solar pueden suministrar agua a las áreas sin conexión a red. Baterías de vehículos de carga:

Vehículos que funcionan a energía eléctrica pueden recargarse en estaciones de PV. Estos vehículos también pueden mantener su estado de batería crítica utilizando fuentes propulsadas de PV. Barcos y otros vehículos de ocio pueden cargarse directamente a través de sistemas fotovoltaicos.

15 FIG. Vehículos eléctricos en PV estación de carga.

16 FIG. Barco con un PV Sistema de carga.

Protección catódica de la energía solar:

Tuberías, cabezales de pozos y otras estructuras metálicas son propensas a la corrosión debido a la exposición al agua. La corrosión se produce debido a la actividad electrolítica de metales como pierden iones en contacto con agua. Este proceso electrolítico corrosión puede reducirse mediante la aplicación de un voltaje externo. Esta tensión externa evitará lapérdida de iones del metal. Para ello, sólo un pequeño voltaje DC será suficiente. PV es un candidato adecuado para este propósito como producen una corriente de baja tensión continua que puede ser utilizada directamente.

17 FIG. Protección catódica utilizando PV.

Refrigeración:

Sistema FV puede ser excepcionalmente conveniente para el almacenamiento y transporte de medicamentos y vacunas que requieren refrigeración.

18 FIG. Refrigerador de energía solar.

Productos de consumo:

Tecnología fotovoltaica se utiliza para gran variedad de productos de consumo disponibles en el mercado. Pequeños aparatos de DC como juguetes, relojes, calculadoras, radios, televisores, linternas, ventiladores etc. pueden funcionar con sistemas de energía fotovoltaicos basado.

19 FIG. Calculadora de energía solar y radio.

Servicios públicos:

Varios sistemas de utilidad pública como cajeros y cabinas de teléfono también pueden ser alimentados por sistemas fotovoltaicos.

20 FIG. Cajeros automáticos y cabinas telefónicas con PV.

Conclusión La enorme cantidad de investigación que se ha llevado en la última década ha creado un

creciente interés en la aplicación de sistemas fotovoltaicos para satisfacer las necesidades de energía. Los sistemas fotovoltaicos pueden montarse directamente a la estructura del edificio en vez de poner en las estructuras de apoyo independiente, reduciendo así las necesidades de espacio. Sistemas fotovoltaicos están disponibles en módulos flexibles y se

pueden montar en casi cualquier superficie para aprovechar la energía solar. Por último, cabe mencionar que, con el avance de la tecnología fotovoltaica transparente y usable no estará muy lejos.

Bibliografía

[1] www.ncsc.ncsu.edu.

[2] http://www.kewsolar.co.uk/techinfo/panels.aspx

[3] http://lightbysolar.co.uk/solar-water-pumps-irrigation-water-purifier/

[4] http://www.amerescosolar.com/solar-power-cathodic-protection