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Energía Solar Fotovoltaica Sistemas de Seguimiento y Concentración Ávila, 18 Octubre de 2007 Dr, José Luis Álvarez, Innovación Sistemas de Concentración Isofoton s.a. • Introducción • Elementos de un sistema de concentración – Sistema óptico: rango de concentracion – Célula Solar – Sistema de Seguimiento • Algunos ejemplos prácticos • Por qué ahora la concentración Introducción: razón de ser de la concentración Energía solar fotovoltaica: Uno de los principales inconvenientes que presenta es el elevado coste (50% del coste del módulo) del material semiconductor: Silicio cristalino Las principales líneas de investigación buscan reducir la cantidad de material semiconductor necesario: Material de coste menor Células más delgadas Sistemas de concentración Sistemas de concentración sustituir área de semiconductor por un sistema óptico potencialmente más barato Sistema óptico Ventajas de los sistemas de concentración: • Célula Solar • Reducir material semiconductor necesario Eficiencia superior de las células en concentración Elementos de un sistema de Concentración 1. Célula Solar 3. Sistema de seguimiento 2.Sistema óptico 4. Sistema de disipación de calor Actualmente se están desarrollando múltiples configuraciones sin que haya una mejor opción claramente definida Sistema óptico α Rango de concentración: potencial de ahorro del material semiconductor β Reemplazar área de la Célula Solar por área de sistema óptico, potencialmente más barato Se reduce la energía que disponible para generar electricidad Eficiencia óptica del sistema: sistema Fracción de la Energía incidente que alcanza la célula solar Cg = Aperture Area Solar Cell Area C g ⋅ sin 2 α ≤ n 2 ⋅ sin 2 β Cuanto mayor es la concentración menor es el rango de aceptancia del sistema óptico: Necesitamos orientar el sistema al sol Célula Solar de Concentración Células multiunión que utilizan todo el espectro solar: eficiencia 40% Adquiere mayor importancia la disipación térmica L U Z S O L A R Gap Decreciente El limite teórico de eficiencia de las células solares es mayor al trabajar con luz concentrada (irradiancia superior a 1 sol = 1000 W/m2) Sistema de Seguimiento Al introducir el sistema óptico, dependiendo del rango de concentración en el que estemos, deberemos hacer un seguimiento de la posición del sol con mayor o menor precisión Rango concentración Tipo de seguimiento Tipo de Célula Simetría del sistema Baja Concentración <10X Sin seguimiento Silicio Lineal Concentración media 10X a 50X Seguimiento en un eje Silicio Lineal Concentración media/alta 50X a 400X Seguimiento en dos ejes Silicio o AsGa/Ge (multiunión) Rotación Alta Concentración Mayor de 400X Seguimiento en dos ejes AsGa/Ge (multiunión) Rotación Algunos ejemplos Concentrador estático • • • • Nivel de concentración <10X Estática (ángulo de aceptancia >25º) Potencial para integración arquitectónica Células bifaciales Algunos ejemplos Baja Concentración • • • Nivel de concentración: 10-50 X Seguimiento en 1 eje Horizontal: geometría lineal Células estándar ligeramente modificadas Algunos ejemplos Sistemas de seguimiento de 1 eje inclinado según la latitud Algunos ejemplos Media/Alta Concentración • • • Nivel de concentración: 100-300 X Seguimiento en 2 ejes Células de silicio de alta eficiencia (25%) o AsGa Algunos ejemplos Alta Concentración • • • Nivel de concentración: mayor de 400 X Seguimiento en 2 ejes Células de alta eficiencia Multiunion AsGa/Ge (del 30% al 40%) Isofotón apuesta por los sistemas denominados de alta concentración Por qué ahora la Concentración • Razones tecnológicas – Desarrollo de células solares de alta eficiencia – Desarrollo de tecnológicas de fabricación (packaging microelectrónica, fabricación de sistemas ópticos) • Crecimiento del mercado fotovoltaico – Oportunidades de nuevos productos fotovoltaicos – Plantas de generación conectadas a red – Políticas de incentivo, especialmente: tarifa de venta de energías renovables • Falta de Silicio Resumen • La concentración es una tecnología que busca reducir el coste de generación de la energía solar – Principalmente reduciendo el área de semiconductor • Principales ventajas – Mayor eficiencia y menor coste (potencial) • Principales inconvenientes – Limitado a la radiación directa • Gran diversidad de soluciones En los próximos 2-3 años se debe producir la incorporación de productos basados en la concentración al mercado de energías renovables El mercado español va a ser el punto de lanzamiento de esta tecnología Fin de la presentació presentación
