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Marco SchmidtUniversity of Technology Berlin Institute of Architecture„Phasenwechsel“ working group
www.renewables-made-in-germany.com
Abastecimiento energético descentralizado con energías renovables
Potencial y Ejemplos en AlemanaLima, 28.10.2014
University Medical Center Frankfurt Hospital Agathar ied/ Bavaria
www.eneff-stadt.infowww.enob.info
Costos para enfriamiento
1 g H2O: 2450 J = 2450 Ws a 100 °C
1 m³ = 2720 MJ = 700 kWh a 45 °C
Consumo global de Energía en comparación a la Radiación solar anual
after Greenpeace / S. Krauter 2006
Energías renovables en la producción de Electricidad en Alemania: 25%
http://www.transparency.eex.com/en/
http://www.transparency.eex.com/en
Comparación de la Radiación Solar en Alemania y Peru
Sources: FAO, Deutscher Wetterdienst
PV: Sistemas conectados en RedSistemas conectados en Red
Sistemas de PV conectados en Red (Inyección en Red PV)
1. Generador, 2. Caja de conexiones, 3. Inversor 4. Contador de kWh para consumo e inyección de PV, 5. Conección a la red, 6. Cargas locales
Configuración 1: Conección de módulos PV en cadenao en paraleloen a travéz de un Inversor único
1. Generador PV, 2. Disyuntor, 3. Inversor, 4 . Red
Configuración 2: Concepto de red multi-cadena con v arios inversores
1. Generador PV, 2. Conector PV, 3. caja de conexió n al generador, 4. Inversor
Concepto de red multi-cadena con varios inversores y MPPT para adaptarse a matrices con diferentes orientaciones (p. ej. Área de l techo)
Cada módulo independiente: reducción de pérdidas por sombreado y fallos eléctricos, más fácil de instalar, menos planificación - costes ligeramente superiores
Configuración 3: Inversores de Módulo
1. Generador PV, 2. Inversor, 3. Red
• Aun cuando la tarifa de electricidad proveniente de la Red pública ha alcanzado niveles por debajo de la compra en Alemania (el mayor mercado de PV en la ultima década), los sistemas PV pequeños de autoconsumo se volvieron muy atractivos en 2012
Invertores de Módulo (Micro-invertores)
• Ahora cerca de 10 productos estan en el mercado: Enecsys, Enphase, Involar, APS, SMA (on hold), Solarbridge, I-Micro, Power-One (ABB) Aurora, AEconversion, changetec ELV, Yitong
1980
1990
100
[€/Wp]
„Curva de aprendizaje“ de PV(para PV basado en Oblea-Si cristalina)
2000
1990
1
10
1 1010-110-210-310-4 102 103
Potencia PV acumulativa máxima instalada [GW p]
20122010
Reducción de costos de PV por medio de la aplicación en masa(los costos de los módulos PV son similares en USA & A lemania)
Porcentaje de los costos de un Systema 5 kW p PV
conectado a la Red (Alemania 2010)
Módulos PV
Inversor
Material de instalación
Instalación
Planeamiento y documentación
Rel
ativ
e en
ergy
yie
ld (
%)
Efecto de invertir las proporciones sobre el rendimient o energético de la instalación PV (condiciones en Alemania)
Relation of inverter power to power of PV generator
Rel
ativ
e en
ergy
yie
ld (
%)
Visualización de la red: PV en el techo del Aeropuerto(Venecia 2012)
Sistemas fuera de la red
Primeras aplicaciones de PVEspacio, ciencia ficción, suministro energético romoto
Importante:Lejos de la red eléctrica
Mercado para Sistemas PV autónomos
Baleia, Brasil, Monitoring via Satellite
Sistema solar para el hogar (SHS),electrificación básica para cargas DC
El tamaño común para lugares soleados: Para un consumo diario de 400 Wh/des suficiente un panel PV de 125 Wp. Para una descarga máxima de 50% y 2 días de autonomía, la capacidad de la batería es de 135 Ah a 12 V.
Sistema solar para el hogar (SHS),electrificación b ásica, incluyendo un inversor para cargas AC
El tamaño común para lugares soleados: Para un consumo diario de 400 Wh/d es suficiente un panel PV de 140 Wp. Para una descarga máxima de 50% y 2 días de autonomía, la capacidad de la batería es de 150 Ah a 12 V.
Inversor para sistemas fuera de la red controlador de carga
5-6Autarke Photovoltaikanlagen
Sistema de seguimiento en posición horizontal con dos ejes
(para un porcentaje del 100% de irradiación difusa o para una posición de seguridad en caso de tormenta)
Irradiación en paneles horizontales y seguidores de sol
Irra
diac
ión
en W
/m²
Seguidor de sol
Fijo, horizontal
Irra
diac
ión
en W
/m²
Hora del día [h]
Sistema de seguimiento en posición horizontal con u n eje
Solar -Termal
Colector de tubo de vacío
Eficiencia de conversión de diferentes tipos de colectores solares térmicos
Colector de tubo de vacíoColector plano, doble placaColector plano, capa sencilla, selectivoColector plano, capa sencilla, no selectivoAbsorbedor descubierto
Efic
ienc
ia d
e co
nver
sión
rel
ativ
a de
l col
ecto
r
Diferencia de Temperatura (TC – TA) en [K]Efic
ienc
ia d
e co
nver
sión
rel
ativ
a de
l col
ecto
r
Graphics: Volker Quaschning
Sistema de termosifón comercial para hogar
Sistemas de termosifón
Almacenamiento de agua
Principio: fuerza de sustentación del agua
caliente
El agua en el Colector es la misma que se consume
Agua calentada
Diferencia de alturas
to de aguacaliente
(estratificación)misma que se consume
Agua fría
Colector
Graphics: Volker Quaschning
Sistemas de termosifón en Portugal
Sistema de dos circuitos(El circuito solar puede utilizar otro liquido dife rente al agua)
Heated water
temperature sensor
Collector
Solar circuit
cold water
Pump
Control
Conventional heater
Hot water storage
Heat exchanger
circuit (e.g. glycol)
Circuit for water being
usedGraphics: Volker QuaschningTranslation by Stefan Krauter
Prototipo WATERGY 2: evaporación y condensación de agua de lluvia, almacenamiento de calor para diferentes estaciones del año
Agua Enería
700 kWh/ m³ a 45 °C
Agua calentada de 30 a 90 °C = 70 kWh/m³
Material de Cambio de Fase (PCM) = 61 kWh/m³Material de Cambio de Fase (PCM) = 61 kWh/m³
Prototipo WATERGY 2 Berlín-Dahlem
Sistema Desecante
Intercambiador de calor abierto: NSW Nor Pac 1 ½“ 140 m² por m³ 810 Soles/m³
Solución salina: concentración de MgCl de 22% (diluido) a 33% (concentrado)
Costos: aprox. 180 Soles/ m³6.90 Soles/ kWh = 2.30 Euros/ kWh
El aire de salida emite calor y
• Humedificación y deshumedificación por sorción• Altos niveles de consumo
Sistema Desecante
Fuente:
calor y humedad a la Salmuera
La Salmuera se calienta y humedifica el aire que esta entrando
Recuperación
Salida
Entrada
Aire del exterior
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• Altos niveles de consumo energético por sistemas convencionales.
• Se pueden implementar ahorros energéticos en el proceso al usar una solución salina
• La separación completa de los sistemas convencionales de entrada y salida del aire
Biomasa
Costa Rica: Producción de biogás utilizando residuosde los mataderos y estiércol de cerdo
Potencia eléctrica: 250 kW, Costo aprox.: $450,000 US
Sistema Fotovoltaico para el Bombeo
La Idea:Tres pozos, un reservorio
� Adaptar el bombeo a la irradiación
Autarsys Energy Storage System (ESS)
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Autarsys ofrece la posibilidad de apagar completame nte el generador de diesel y limitar su uso a casos de eme rgencia.
Planta de Diesel Híbrida
Planta de viento
Cargar Industrial
Plantafotovoltaica
Grupos electrógenos de diesel
CargaResidencialPlanta de
almacenamientoCentro de Control
Gracias por su atención!
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