Pico FV en PerúEnsayos de laboratorio de lámparas LED para sistemas pico fotovoltaicos

Manfred HornUniversidad Nacional de Ingeniería, Lima,Peru mhorn@uni.edu.pehttp://fc.uni.edu.pe/mhorn

Seminario “La energía solar – situación actual y perspectivas” , Lima 1 de julio de 2011

• ¿Porqué Pico FV en el Peru?• Ensayos de laboratorio• Conclusiones

Algunos datos generales:PeruArea 1,3 x 10 6 km2 (60% selva)Población 29 x 10 6 (30% pobre)GDP/capita $ 5000Electrificación 80 %Consumo eléctrico 1000 kWh/cap año

Plan Maestro para la electrificación rural con energías renovables,Ministerio de Energía y Minas, 2008

280 000 hogares están previstos para una

electrificación con ER, mayormente con FV

Costo de conexión a la red eléctrica rural: > $ 1500

¿ Qué es un “Sistema pico fotovoltaico”?• SFD: Sistema Fotovoltaico Domiciliario (tradicional):

• un panel FV de 50 – 75 Wp; 5 – 8 kWh/mes• una batería de 12 V, 100 -150 Ah de Pb acido (automotriz o “solar”)• un regulador de carga• cargas:varias luminarias LFC de 5 – 20 W, 12 V DC, TV b/n, radio, etc • costo $ 500 - 1000

• Sistema Pico FV (moderno):• un panel FV de 3 – 10 Wp; 0,3 - 1 kWh/mes• Cargas: una (s) lámpara(s) LED, radio, celular, etc.• una batería Li-ion (eventualmente Ni MH), generalmente incorporada en la luminaria• un regulador de carga, generalmente incorporado en la luminaria• costo $ 50 - 200

Consumo eléctrico mensual por hogar (kWh/mes)

Fuente: Anuario OSINERGMIN 2008

12 kWh/mes

61 kWh/mes

262 kWh/mes

Promedio nacional de consumo de electricidad de los hogares conectados a la red eléctrica: 123 kWh / month

Un tercio de los hogares conectados a la red eléctrica consume en promedio 12 kWh/mes.

Estos hogares están mayormente en áreas rurales, y usan la electricidad mayormente para iluminación

¿ Porqué Pico FV en el Perú?

Consumo típico de electricidad en áreas rurales: promedio de 12 kWh/mes,

mayormente para iluminación.

50 W X 4 horas x 30 días = 6 kWh

50 W X 3 horas x 30 días = 4.5 kWh

10 W X 5 horas x 30 días = 1.5 kWh

TOTAL = 12 kWh/mes

Con focos incandescentes (11 lm/W) y 10 kWh/mes de electricidad, se obtiene una energía luminosa de 110 klmh/mes.Usando buenos LEDs (110 lm/W), se obtiene la misma energía luminosa con 1 kWh/mes de electricidad, lo que puede producir un panel FV de 5 – 10 Wp .

Por lo tanto, un sistema Pico FV puede producir prácticamente los mismos beneficios que tienen la gente en áreas rurales conectados a la red, pero a un costo mucho menor.Basado en este argumento, el MEM había previsto en 2010 un proyecto con la meta de instalar 50 000 sistemas Pico FV. Como un primer paso, y con el apoyo de la GIZ, 11 diferentes lámparas LED había sido evaluados en el laboratorio de fotometrpia de la UNI, obteniendo los resultados indicados a continuación. Como siguiente paso se ha previsto un ensayo de campo con 100 – 200 familias, usando las lámparas con la mejor preformance en el laboratorio, antes de implementar, finalmente, el proyecto principal.

Ensayos de laboratorio

Parámetros eléctricos, fotométricos y colorimétricos de 11 lámpares LED comerciales, usados en sistemas pico FV, fueron medidos:

• Flujo luminoso (lm), espectro, temperatura de color, coeficiente de rendimiento de color• Tiempo (horas) que las lámparas queden prendidas con las baterías inicialmente completamente cargadas, y disiminución del flujo luminoso durante este tiempo• Capacidad de las baterías (en Ah y en Wh) y DOD• Consumo eléctrico (W) y eficacia luminosa ( lm/W)• lluminación (en lux) sobre una mesa de trabajo de 1 m2

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Equipment

Integrating sphere

Spectrophotometer

Output of spectrophotometer

Battery test

Resultados principales

Con una batería de Li-ion de 16 Wh y 2 W de LEDs,

se puede obtener:

Flujo luminoso de 200 lm durante 8 h Efficacía global de > 110 lm/W (varias LEDs sumando 2 W tienen una mayor eficacia que una sola LED de 2 W.)

Iluminación de 40 – 60 lux sobre una mesa de 1 m2

16 Wh de batería pueden cargarse con un panel FV de 3 Wp durante un día con una radiación solar de 6 kWh/m2 día

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Conclusiones

• Existe un amplio espectro comercial de sistemas pico FV, con diferentes características y calidades.• La tecnología de lámparas Pico FV está cambiando rápidamente, usando baterías de Li – ion y LEDs con una vida muy larga y una eficacia > 110 lm/W.• Sistemas Pico FV son una solución para una electrificación rural básica, pero un control de calidad y ensayos de campo deben realizarse antes de iniciar proyectos mayores.

Thank you ….See you in Peru

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