Crisis Energética Foros

No creas. Como mi intención es usarla en momentos puntuales en los que la necesite, llegará con una placa con un orificio que deje pasar la luz hacia otra con unas marcas para apuntarla a mano.

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Sólo una economía priorizada podrá amortiguar el golpe y crear un sistema sostenible.

Unos comentarios, por si te sirven de algo

La potencia termica que vas a tener va ser bastante inferior a la teorica de 1000 w/m2
En primer lugar esa es una irradiancia a la que pocas veces se llega, solamente en los dias muy claros.
Esa irradiancia incluye la radiacion difusa, que viene a ser unos 100 w/m2. La radiacion difusa no la podras concentrar ya que procede de direcciones diferentes a la del sol.
Hay que tener en cuenta tambien, que la luz va a cambiar de medio de propagacion dos veces, una aire-lente y otra lente-aire. En cada cambio hay una parte de se refracta y otra que se refleja. Logicamente la parte reflejada la vas a perder.
Para calcular la potencia reflejada y la reflectada puedes utilizar las ecuaciones de fresnel.
Estas ecuaciones son diferentes segun la polarizacion de la luz. La luz del sol no esta polarizada (al anochecer y al amanecer, algo) por lo tanto las potencias de la propagacion perperdicular y de la paralela son iguales.
El caso es que que cuanto mayor sea la perpendicularidad menor es la potencia reflejada. Esto ocurre tanto para la polarizacion perpendicular como para la paralela. Por lo tanto en la parte de la lente que es mas exterior y por lo tanto los dientes son menos perpendiculares y habra una componente reflejada considerable. Eso es potencia perdida.
Es mejor que utilices lentes con una distancia focal grande, ya que las superficies seran mas perpendiculares al sol.

Como aislante yo te recomiendo el amianto. Pero siempre habra una parte de calor que se pierda por radiacion. Puedes utilizar cinta de aluminio de fontanero para recubrir el aislante que servira para reflejar hacia adentro la radiacion por temperatura, y asi evitaras perdidas.

Utiliza una tuberia de cobre, y pinta de negro los sitios donde se va a concentrar la luz.

Saludos y suerte

Gracias por tus comentarios. Muchos cosas ya las tenía en mente.
Me creo lo que comentan en la pagina web de transparencias del 92% para frecuencias ópticas. También dejan pasar bastante infrarrojo.
El espectro solar AQUÍ .
La transmitancia del acrílico AQUI.

Calculo a ojo que en total la transmitancia de energía rondara entre el 60 y el 70%.

Tenemos 800 W/m2 de radiación solar directa en un mediodía despejado (nada excepcional supongo).

Con 2 metros cuadrados de lente tenemos entre 960 y 1160 W térmicos concentrados. Añadiendo a ojo las perdidas por radiación y convección principalmente, confío en aprovechar finalmente en la olla entre 700 y 800 W. Además añadir más metros cuadrados no sería traumático.

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Dadas las "altas" perdidas de infrarrojo que suponen los solidos transparentes, creo que es mejor utilizar lentes solo para concentrar luz (no calor), por ejemplo para utilizar con células fotoeléctricas (además, la filtración del infrarrojo es una ventaja para no calentar demasiado las células).

Si lo que queremos concentrar es calor, entonces creo que lo mejor es utilizar espejos. He leido que existen unos pliegos de plástico de color plateado que reflejan casi el 100 %, siendo lo mejor para estos casos. Pienso que lo más fácil es hacer un espejo curvo utilizando una chapa de madera, plastico o metal, sobre la cual se pega el material reflectante, y poner una tubería pintada de negro en el foco de este espejo para que se caliente.

Incluso estos espejos son mucho más fáciles de orientar al sol, y su sistema de seguimiento también creo que es más sencillo de construir (pueden hacerse verticalmente utilizando la tubería como eje).

Los espejos parabólicos los descarto por la dificultad que encierra su construcción y su orientación al sol, en comparación con los espejos curvados en una sola dirección.

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No se puede asociar el calor a una frecuencia de la luz concreta. Calor es excitación en los átomos de la materia y la luz sea cual sea su frecuencia es solo radiación electromagnética. Que la luz (rayos x,ultravioleta, visible, infrarroja,microondas, radio) se convierta en calor o no solo depende de que el material sobre el que se proyecte sea excitable a esa frecuencia. Por eso los microondas calientan los alimentos, porque las moléculas de agua que contienen resuenan mucho a frecuencias de GHz.
La asociación que a veces se hace es por que los cuerpos que están a temperaturas de decenas o centenas de grados emiten su máximo de radiación electromagnética a frecuencias de infrarrojos. Cuanto más caliente está un cuerpo más grande es la frecuencia a la que se produce tal máximo. Así el sol emite su pico de potencia en el color amarillo.
Una transmitancia de energía de entre el 60 y el 70% de las lentes de acrílico no está mal teniendo en cuenta que se mantendrá de una pieza muchísimos años sin más complicaciones de mantenimiento que limpiarla.
De todos modos me interesan esos pliegos de plástico que comentas.
¿Sabes donde conseguirlos y si hay algún sitio donde describan sus características?

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Esas láminas de plástico adhesivo que reflejan casi el 100% de la luz, además de haberlas visto en una web cuyo nombre no recuerdo, las venden en una tienda de rótulos en la que he preguntado.

Un dia de estos me pasaré a preguntarle si sería posible deformarla para que coja la curva de mi antena parabólica de 1 metro que no uso, y convertirla en reflector solar. Me encontré otra parabólica de 85 cm en la basura, y ahora me sobra una :-).

No creo que pueda pegarla de una pieza, pero cortadola en varias tiras supongo que se podrá.

Si funcionara bien, le sacaré un molde al disco de 1 metro, para poder hacer algunos reflectores mas en fibra de vidrio.

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¡Paren el mundo, que yo me bajo!

La idea de tener un molde está muy bien. Cuando reciba la Fresnel me gustaría sacarle uno ya que el acrílico es muy barato y funde a unos 200 ºC. Lo que no se es que material sería el idoneo para el molde. ¿Alguna sugerencia?

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Puedes probar con escayola para el molde, aunque creo que lo mejor es marmolina (creo que es una mezcla de escayola y polvo de marmol). Te digo esto porque mi padre pinta en sus ratos libres figuras que compra ya hechas, y las de marmolina son más lisas, más detalladas y no contienen casi imperfecciones comparándolas con las de escayola. Puedes preguntar en una tienda/taller de manualidades.

También puedes utilizar fibra de vidrio y resina de poliester, ya que aguanta bastante temperatura. Se que muchos pescadores lo utilizan para hacer moldes para los plomos de pesca y aguantan muy bien el calor del plomo fundido.

Todos estos materiales son baratos y fáciles de conseguir en ferreterias o tiendas de materiales de construcción.

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Telecomunista, ya que te pones a concentrar, seria muy interesante experimentar con celulas fotovoltaicas.
Me refiero a celulas normales, no a las que se utilizan para concentracion.
El problema ya sabes que es el calentamiento, pero se podria intentar filtrar la luz para dejar pasar la parte del espectro luminoso que produce el efecto fotovoltaico, que se concentra alrededor del verde.(no he podido encontrar graficas de respuesta en funcion de la longitud de onda, pero he leido que la mayor respuesta esta alrededor del verde)

Tambien se podria refrigerar la celula (sin gastar energia).

Creo que es un experimento interesante porque en las especificaciones de los fabricantes no dan graficas sobre estas posibilidades.
Para medir la potencia maxima de salida se necesita buscar la carga optima. Esto se puede hacer con un buen inversor de fotovoltaica.

Saludos

No se como de bien queda la marmolina, ni la temperatura que aguanta, pero si lleva escayola no creo que brille tanto como la lente original. La resina de epoxi si mantiene el mismo brillo de la lente a la que le saques el molde, y puede aguantar mas de 200º, aunque esas temperaturas tan altas no le sientan muy bien, sobre todo si en vez de menos, son mas de 200º. Habría que probarlo para saber si aguanta bien.

Posiblemente me voy a conseguir resina de poliester transparente y con adhitivo para proteger la resina de la degradación por los rayos ultravioleta. Con esto no hay problema de temperaturas, aunque no se si dará la misma calidad que el acrílico del que habla telecomunista.

Lo de concentrar el sol sobre células fotovoltaicas no se si será buena idea, porque yo he oido que los paneles de baja calidad no suran muchos años en zonas de mucho sol, y es mejor orientarlos de forma que en verano no le de el sol perpendicularmente y evitar temperaturas demasiado altas. Las de mayor calidad puede que no tengan problemas, pero al concentrar el sol puede que les pase lo mismo.

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¡Paren el mundo, que yo me bajo!

No creo que sea tan mala idea concentrar la luz específicamente situada en las longitudes de onda que aprovecha con mayor eficiencia una celda fotovoltáica.

En una célula típica de silicio monocristalina dicha eficiencia de conversión solamente es significativa para longitudes de onda comprendidas entre 350 y 1100 nanómetros. con un máximo alrededor de los 800 nanómetros Otros materiales tienen una respuesta espectral diferente.

Si se logra filtrar la luz solar comprendida en este rango aproximado de longitudes de onda se pude tener la ventaja de reducir el calentamiento, porque una parte importante del calentamiento de la celda fotovoltáica es precisamente la cantidad de luz dentro de los rangos no aprovechables de longitud de onda que inciden sobre ella.

Hay investigadores, en su mayoría alemanes, que ya están porbando diseños de este tipo de equipos fotovoltáicos con filtros de longitudes de onda y concentradores solares en un sólo lente. Ya habían hablando antes de esto en este foro. Aun así creo que sí es posible porbar a nivel casero, derivando de proyectos como el que lleva a cabo telecomunista.

Saludos...

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La especialización corrompe...

Yo ya probé a concentrar radiación solar sobre una célula Peltier mediantes espejos para obtener electricidad mediante el efecto Seebeck (termoelectricidad = transformación de calor en electricidad).

Lo que pretendía era subir la temperatura de la cara expuesta de la célula lo máximo posible mientras que la otra cara debía quedar a la menor temperatura posible (la termoelectricidad se produce por diferencia de temperatura), utilizando para enfriar un simple disipador de CPU sin ventilador. La célula tenía un grosor de 3 mm y por mucho que intenté no conseguía hacer subir la temperatura más de 20 ºC sobre la ambiental.

Por ello creo, que no se van a quemar las células fotovoltaicas por concentrar energía solar sobre ellas. Además siempre podemos ponerle un disipador de calor por debajo (sirviendo una simple chapa metálica, que si es estriada por su cara inferior mejor que mejor). Por otro lado, las lentes son sólidos transparentes, los cuales no dejan pasar mucho infrarrojo, siendo este el 50 % de la energía solar y el principal responsable del calentamiento, siendo esta otra gran ventaja.

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El problema del calentamiento es la perdida de rendimiento. Del orden del 4-5 % cada 10ºC (Esto es lo que dicen los fabricantes, supongo que sera en un rango de temperaturas "normales", si son muy altas a lo mejor la perdida es mayor).
Pero hay formas sencillas de refrigerar...y sin gastar energia.
Isofoton esta experimentando con paneles "hibridos" que producen fotovoltaica y termica...

Se me olvidó aclarar que la resina de poliester soporta mucha menos temperatura que la resina de epoxi, y no valdría para hacer el molde para fundir el acrílico.

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¡Paren el mundo, que yo me bajo!

Gracias por las sugerencias. Veo que el tema de los moldes es un mundo aparte. Supongo que experimentaré con la resina de epoxi. Primero probaré sobre un trozo de acrílico que tenga por casa para comprobar: que no lo afecta químicamente , que se mantiene el brillo (o pulido) y que se separa con facilidad una vez secado.

Jarp, prueba con una Fresnel sobre la célula Peltier y ya verás como aumenta muchísimo la temperatura.

En cuanto a la concentración sobre células fotovoltaicas, ya probé iluminando una de estas pequeñas que tienen un pequeño ventilador incorporado con una Fresnel de PVC (19x26cm)que me costó 3€. La velocidad incrementó considerablemente pero también se calentó bastante. Probaré a interponer un cristal verde y comprobaré si se nota en una mejora de potencia por disminución de la temperatura.

¿La duración de las células viene determinada por la energía que producen , por la exposición a frecuencias que no aprovechan o por ambas cosas?

En caso de ser por la energía producida, al utilizar concentración mejorariamos la potencia pero disminuiría la duración.Aunque también disminuiría la cantidad del silicio utilizada y aumentaría la TRE.

En los dos otros casos si concentramos y filtramos quedándonos sólo con las frecuencias aprovechables, aumentaría la potencia aun más y la duración de la célula no se vería tan afectada o incluso podría mejorar aumentando aun más que el caso anterior la TRE.

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telecomunista, supongo que lo sabrás, pero por si acaso te informo que debes darle varias capas de cera a la lente, antes de hecarle la resina sobre la lente. Y luego el molde tambień se encera bien.

Como supongo que la lente no es plana por ninguna cara, tendrás que sacar el molde de las 2 caras, y que se unan las 2 mitades, dejando la separación exacta entre las 2 caras.

Para hacerlo bien, puedes seguir este manual para hacer fuselajes de aviones, que la técnica es mas o menos la misma. Si no quieres gastar tanto epoxi, puedes darle una capa mas fina con fibra de vidrio.

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¡Paren el mundo, que yo me bajo!

Yo creo que no afecta nada o casi nada la energia producida ni la radiacion recibida en la duracion de una celula. Otra cosa es el calentamiento que si afecta a los materiales con los que estan hechos los paneles. Son plasticos (EVA y TEDLAR) que fabrica Dupont, que soportan temperaturas de hasta 200ºC, pero que logicamente se deterioran mas cuanto mayor es la temperatura (estamos hablando de 25 años...)
El que mas sabe en España del tema de concentracion es el Sr Luque, catedratico de mi escuela, que ya esta experimentando con concentraciones de x1000.
Para esas concentraciones utilizan celulas de muy alto rendimiento. Segun el, esto es el futuro...
Pero las celulas que utiliza, que aprovechan una parte mucho mayor del espectro que las normales, deben ser caras carisimas...
Yo me conformaria con concentraciones mucho menores y utilizar celulas normalitas con algun sistema de refrigeracion sencillo.

saludos

Petro, mira esta página y fijate en la foto numero 11.

Ahora que caigo, tambien te la puedo poner aquí.



Sigo pensando que si se alargase los espejos "por ejemplo en los de la foto", unos 70 cm por encima y por debajo de los paneles FV, bastaría colocarlos en horizontal mirando el cenit de la eliptica solar en lugar de colocarlos vertical y te ahorras el seguimiento. Se pierde algo, pero ganas en sencillez y por lo tanto en costes. Otra cosa, si el empeño es usar seguidor solar, ¿Por qué no hacer los paneles mas cuadrados y colocan espejos a las cuatro bandas?, en plan cocina solar.

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Gracias Telecomunista por tu sugerencia, pero con los datos que obtuve hice cálculos y el índice de conversión de energía solar en energía elétrica mediante células Peltier (termoelectricidad) era inferior al 2%, lo cual lo hace inviable (necesitariamos concentrar muchos m2 de sol para obtener un poco de electricidad).

Recordemos que las células fotovoltaicas tienen un rendimiento de aprox. el 15%, por lo que están mucho más indicadas para este caso.

Como dice PETRO, la duración de las células fotovoltaicas (al igual que las Peltier) está limitada por la vida de los elementos plásticos que la forman (protecciones, fundas de los cables... ), ya que el silicio, cerámica y/o demás cristales que puedan formar estas células son inalterables. Por ello se dice que lo que más las deteriora son las altas temperaturas.

Esto se puede remediar colocando un disipador detrás de las celulas. Ya lo probé con las Peltier, colocando un disipador de CPU (sin el ventilador) y apenas subia 20ºC la temperatura por encima de la ambiental. Para el disipador puede emplearse una chapa metálica que sea más grande que la célula para que se reparta el calor y se disipe rápidamente. La disipación del calor será mejor cuanto más grosor tenga la chapa (mayor conductividad del calor), cuanto más grande sea esta(mayor superficie para ceder calor al aire), cuanto más estriada sea la chapa por detrás (mayor superficie) y usando metales buenos conductores del calor (cobre, aluminio, hierro... ).

Si ves que se sigue calentando demasiado puedes probar con filtros, aunque creo que con poner un cristal ya quitas casi todo el infrarrojo (50% de la energía solar) que es el principal responsable del calentamiento.

También se podría hacer un disipador para las células formado por un recipiente aplastado lleno de agua, la cual ascendería por termosifón según se calienta (similar a los paneles solares para calentar agua) e iría a una zona superior formada por una especie de radiador (cubierto con algo que le hiciera sombra) para enfriarse.

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Gracias jprebo por el enlace. Por lo que veo utiliza una concentracion x2 si los espejos fueses ideales. Yo tengo un seguidor funcionando con una concentracion de x1.5, que ya lo he comentado varias veces...el mismo sistema: espejo del mismo tamaño del panel y formando 120º, pero yo solo pongo un espejo por cada panel, por lo que la concentracion es solo de x1.5.
Veo tambien que utiliza monocristalino, que tiene mayor rendimiento por superficie. En las graficas que tengo del programa de censolar, he visto que la linealidad con el aumento de irradiaccion del los paneles de monocristalino es mejor que las de policristalino. En las graficas solo aparece hasta 5 soles (5000 w/m2).

En cuanto a lo que comentas de poner los espejos en la otra direccion, es una mejora interesante. Pero si se ponen para que sean efectivos en invierno, dejan de serlo en verano y viceversa. En invierno sube poco el sol, unos 30º el 21 de diciembre, ahi si seria intersante un espejo horizontal, pero ese espejo no serviria de nada en verano (horas centrales del dia) porque el sol sube mucho y el reflejo no incidiria en la placa.
En cualquier caso se deberia intentar que la placa estuviese siempre uniformemente iluminada, a cualquier hora del dia. Si no es asi las celulas menos iluminadas pueden pasan a actuar como resistencias en lugar de como generadores y el rendimiento se queda en casi nada.
Para conseguir esto el espejo tiene que ser infinitamente grande en teoria, aunque yo hice algunos calculos y con unas 3.5 veces el ancho del panel puede mas o menos valer EN INVIERNO.
Luego comentare algo sobre refrigeracion, que a lo mejor le puede ser util a jarp y a sus celulas...

Saludos

SOBRE REFRIGERACION.

El año pasado me estuve calentando la cabeza con como refrigerar modulos fotovoltaicos normales sobre seguidor solar, para concentraciones mayores a x2.

Y lo mas rustico que se le ocurre a cualquiera es echar agua sobre los paneles. Se puede poner un pulverizador y que las gotitas al evaporarse enfrien. Rustico, pero efectivo.
Esto puede dar problemas si el agua tiene cal o sales disueltas, que con el tiempo se van acumulando sobre el vidrio (esto me lo han contado).

Otra posibilidad es hacer una refrigeracion forzada con una plancha metalica a la se le suelda una tuberia por donde circula agua. Esta plancha estaria en contacto con la parte posterior del modulo. (el modulo refrigera normalmente por delante y por detras, las temperaturas son iguales o casi. Esto lo he medido con termometro de infrarrojo).
El problema de esto es que al hacerlo en plan casero el contacto termico es muy malo (micro-rugosidades y pequeñas curvaturas hacen que quede aire en medio). Esto deberia venir hecho de fabrica, y se podria dar uso para calefaccion etc., al agua de refrigeracion (siempre teniendo en cuenta que se utiliza un sistema de concentracion)
La plancha deberia ser de aluminio que es buen conductor del calor y pesa poco. (El cobre es carisimo, y pesa mucho para ponerlo sobre un seguidor).

Un "experimento" basado en el efecto botijo, que hice el año pasado y que le puede servir a jarp y sus celulas:

Fui al alfarero y le pedi que me hiciese una especie de ladrillo plano y hueco, que tuviese un solo agujero para meter agua. Si se puede hacer de manera que al agua se le pueda dar presion, mejor.
El ladrillo se hizo con una arcilla porosa, pero no demasiado para que no se rompa.

Compre unas chapas de aluminio cortadas del mismo tamaño del ladrillo y las pinte de negro.
Trataba de ver cuanto podia bajar la temperatura con el ladrillo enfriador.
Para conseguir un buen contacto termico entre el ladrillo y la chapa utilice grasa de litio. Hay siliconas de plata que se utilizan para cooling de ordenadores pero es muy cara. Tambien le puse unos gatos para apretar.

Puse al sol dos chapas, una sin y otra con enfriador. 57ºC y 37ºC, es lo que consegui, 20 grados de temperatura de diferencia en un dia soleado de verano, sin concentracion.

El fundamento es que cada litro de agua evaporada que se filtra por la arcilla porosa absorbe 640 Calorias (grandes).

Este sistema de refrigeracion (parecido) tambien se utiliza en cooling de microprocesadores.

Saludos

Gracias Petro por tus ideas de refrigeración,

Lo de mojar por encima las células queda descartado por las incrustaciones de cal que se formarían. Además, el agua delante de las células sería otra capa a atravesar por parte de la radiación solar.

Mejor que tu idea de la chapa soldada a una tubería creo que es la siguiente:

Montamos 2 chapas en paralelo con una separación entre ellas de 1 cm y sellamos los bordes para que quede una cavidad hueca entre ambas. Este hueco estaría lleno de agua y las células irian sobre una de las caras. En la parte superior conectamos una manguera que lleve el agua calentada (por termosifón) hacia la parte superior de un radiador que está por encima del panel. Otra manguera conecta la parte inferior del radiador con la parte inferior de las dos chapas y sirve para que baje el agua enfriada en el radiador y entre en las chapas refrigeradoras.

Este invento no necesita mantenimiento ni reposición del agua como el botijo del que hablas. La circulación del agua la realiza el propio calor, por lo que no conlleva un gasto extra de energía. Para mejorar el rendimiento pondremos algo encima del radiador que le haga sombra y utilizaremos silicona térmica para unir las células con la chapa. La silicona térmica es cara, pero tampoco como para descartarla, un tubo cuesta 5 Euros y te llega para muchas células (solo se necesita una muy muy fina capa), siendo su rendimiento muy alto en comparación con otras grasas.

La chapa puede ser de cualquier metal que no se oxide, pudiendo valer el acero inoxidable (aunque su conductividad de calor sea inferior al cobre o al aluminio). Hay que buscar el equilibrio entro lo óptimo y lo económico.

Por otra parte, si utilizamos varias lentes Fresnel unas al lado de otras, las células estarán situadas una en cada foco de cada lente, quedando un espacio entre ellas. Si ponemos una chapa que ocupe el mismo espacio que las lentes Fresnel y pegamos (con silicona térmica) encima de esta las células, el espacio de chapa que queda entre estas sería suficiente para disipar el calor al aire, sin necesidad de utilizar más refrigeración. Esta chapa sería lo suficientemente gruesa para conducir el calor de las células a la zona entre células, y si por su parte posterior tiene surcos o dibujos mejor que mejor, pues aumentaría su superficie de contacto con el aire y enfriaría más.

Como ya dije, con un disipador de Pentium (al que quite el ventilador) unido con silicona térmica a una célula Peltier algo más grande que el disipador, la temperatura no subía más de 20 ºC sobre la ambiental.

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Jarp, todo depende de la utilidad que se le quiera dar a las cosas...

Me pongo en un caso concreto:

1.utilizar lentes de fresnel para concentrar x10 sobre celulas fotovoltaicas monocristalinas normales.

2.logicamente deben ir montadas sobre un seguidor. No tengais miedo a los seguidores...yo los compre en Alemania, pero ya los hacen tambien en Murcia, es algo BASTANTE SENCILLO cuando se hace con sensores fotovoltaicos. La electronica y los sensores de un seguidor de 40 m2 vale unos 400€ (para los seguidores grandes tiene tambien una entrada para un anemometro, para que se pongan en bandera cuando hay viento, para los pequeños no la lleva y sale un poco mas barato) El precio es de unos 5000€ para instalar 5000wp, pero te ahorras unos 2500 de los soportes que tendrian que llevar las placas si fuesen fijas.

3.Para esa concentracion las celulas necesitan un sistema de refrigeracion.

4.ADEMAS DE REFRIGERAR SE VA UTILIZAR EL CALOR RESIDUAL PARA AGUA CALIENTE O CALEFACCION.


A TENER EN CUENTA:

1.Hay que ahorrar peso en lo que se ponga encima de los seguidores.

2.habria que definir si se va a hacer en plan casero, o diseñar algo para hacerse "de fabrica" (tampoco hay que tenerle miedo a estas cosas, se va al sitio adecuado y te lo hacen)

3.el precio de los materiales:
cobre> acero inox >aluminio

4.las celulas normalmente van en modulos. La parte trasera es de materiales plasticos especiales que transmiten bien el calor. Creo que esto no es lo mas adecuado para lo que se pretende, habria que partir de las celulas tal cual.

En fin seria intentar hacer un sistema hibrido (fotovoltaico- termico) con seguimiento y concentracion con lentes de fresnel, que podria servir para dar calefaccion, agua caliente y electricidad a una vivienda, y que llevaria poca cantidad de silicio.

Saludos

Petro, tú que pareces estar más informado en fotovoltaica:

1. ¿Cuales son los rangos de temperatura óptima para las células?

2. ¿Qué tamaño y forma (redondo o cuadrado) sulele tener una sola célula?

3. ¿Qué rendimiento eléctrico entrega una célula en condiciones normales (x 1)?

4. ¿Qué precio tiene una célula?

5. ¿Pordría quitarse fácilmente el plástico que dices que llevan estas por detrás? ¿Podría unirse directamente la célula sin plástico a una superficie metálica?


Te doy las gracias por adelantado, Petro.

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1.La temperetura optima es cuanto mas frio mejor (mas rendimiento). La celula se pone unos 22ºC por encima de la temperatura ambiente con la irradiaccion de 1000 w/m2. Hay una perdida de rendimiento del 5% por cada 10ºC de temperatura que se aumenta. Si hay algo de brisa se calienta mucho menos.

2. cuadradas, con las esquinas cortadas

3. en monocristalino del 16 al 18% (superficie de celula, no de panel)

4.ahi me has pillao... no se si habria algun problema electrico. A ver si PPP se anima y nos dice algo...
Los materiales plasticos son para hacer el vacio y que no haya oxidacion dentro (entre otras cosas)

Saludos

Aqui tienes unas celulas de monocristalino con los contactos por detras y con 20% de rendimiento

¡enlace erróneo!

lo que valen no lo se

Efectivamente, la célula de Sun Technics, en su variante más actual, el módulo STM 220, que tiene las mismas dimensiones que la variante anterior, pero más rendimiento, es de lo mejor que se comercializa en el mercado (no deberíamos hacer publicidad).

También son más caras que el resto, aproximadamente en la proporción en que aumentan el rendimiento. En mi pueblo a esto lo suelen llamar "comido por servido".

Y luego habría que especificar que el 20% es en célula y no en módulo, porque éste tiene 1,244 m2 y las especificaciones dicen que genera, con radiación de 800 W/m2 (estándares estadounidenses, más reales que los que dan generalmente los europeos de 1.000 w/m2 que dan casi todos engañando a sabiendas) son de por ejemplo, 163, 4 W de salida (en continua). Eso significa, si se divide 163,4 entre 800, un rendimiento de efectivamente algo más del 20%, pero si se divide entre los 1,244 m del panel, resulta ser el magro 16,4% que no es recisamente un "breakthrough", sino una mejora muy escalonadita de rendimiento discreto sobre el resto.

De todas formas, premio a la empresa alemana, por dar especificaciones en 800 w/m2 y en 1000 w/m2. Son de los poquitos que se atreven a hacerlo, en un mundo domminado por un marketing sinvergonzón. Como se ve, varían enormemente. La realidad, como siempre, es la más triste.

Saludos

Jaime..z , las Fresnel por lo general solo tienen un lado con surcos, el otro es totalmente plano. Esto facilita la limpieza y el hacerle un molde.
Hay incluso un modelo en 3dlens que tiene las dos caras planas y los surcos están en el interior lo cual imposibilita hacer un molde. Anuncian una transparencia del 92%.
¡enlace erróneo!

¿Sabéis si venden la células fotovoltaicas cuadradas sueltas (o pequeños paneles cuadrados de 10x10)?
Con el y la fresnel podría probar concentraciones de hasta 15x.

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Telecomunista, eso se oye en verdad interesantes. Espero que consigas pronto lo que necesitas para hacer esas pruebas ya que una concentración de 15x no es nada despreciable. Sobre todo si logras hacer tus propios lentes para experimentar.

Saludos...

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La especialización corrompe...

He encontrado esta tienda on-line de Barcelona especilizada en energía solar:

http://www.tiendaelektron.com

Creo que lo más interesante (y económico) son las células solares sueltas que ofrecen:

- Cél. monocristalina 1.5 V 0.5A 63mm x 120mm - 10.32 Euros
- Cél. monocristalina 1.5V 0.3A 62mm x 84mm - 6.73 Euros
- Cél. monocristalina circular 2V 0.5A 130mm diámetro - 13.22 Euros


* Telecomunista, por la forma creo que la mejor para concentrar con Fresnel es la segunda ¿qué te parece?

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Creo que te interesa mas la tercera, total, por un poco mas, ten en cuenta que las lentes fresnel, probocan la concentración en forma circular y el foco debe cubrir toda la fotocelula, por lo que la circular es la mas apropiada si no quieres perder campo de luz en el foco.

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Gracias Jarp. Las Fresnel concentran la luz en un foco con la misma forma que ellas, solo que si haces el foco muy pequeño este parece un "punto circular". Como la que encargué es cuadrada, la célula que mejor me viene es una del estilo de la segunda. Probaré primero en una tienda de electrónica de mi ciudad a ver si tienen algo del estilo.
Cuanto mas pequeña sea la célula mayores concentraciones podré conseguir casi sin limite, sin embargo, 15x ya me parece difícilmente alcanzable por la dificultad de la refrigeración. Interponiendo un cristal verde entre la Fresnel y la célula se filtraría aun más el infrarrojo que la lente de acrílico dejo pasar, además de otras frecuencias ópticas no aprovechables. Aun así la concentración tan alta supongo que calentará mucho la célula ya que no se convierte a electricidad el 100% del verde.
De todos modos me extraña que no se utilicen (al menos no encontré muchos precedentes) ya filtros verdes de cristal sobre las placas.

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Telecomunista, la idea no es concentrar la radiación en el punto más pequeño posible, si no hacer que el costo de silicio sea lo más bajo posible con la máxima conversión de sol en electricidad. Esto se consigue utilizando lestes Fresnel lo más grande posible para acaparar la máxima radiación solar (aunque sin que llegara a quemarse la célula) y concentrando esta sobre una célula con buena calidad y alto rendimiento, cuidando que la forma de esta coincida con el foco en lo máximo posible.

Por ello, no tienes que buscar la célula más pequeña del mercado para concentrar más sobre ella, si no la más eficiente, duradera, económica y parecida en forma al foco. Piensa que la cantidad de energía es la misma en un foco muy concentrado que en uno poco concentrado, ya que esta es la misma energía que se capta en toda la superficie de la lente (lo único que cambia al concentrar más o menos es la densidad de energía pero no la cantidad).

Las células que mostré antes son monocristalinas, las mejores del mercado en eficiencia (> 18%) y su durabilidad es ilimitada. Además, al venir sueltas no traen elementos pásticos que puedan deteriorarse con el calor, lo más fácil de fundir sería el estaño de sus soldaduras, algo que no creo que sucediera.

Por otra parte, para refrigerar creo que lo mejor es acoplar un disipador detrás de la célula pegado con silicona térmica. El disipador más eficaz sería el un Pentium pero puede valerte una chapa de cualquier metal, aunque claro, todo dependerá del grosor tamaño, metal, superficie (surcos, dibujos...). No creo que necesites filtros.

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Te aconsejo que si instalas un cristal para usarlo de filtro, lo hagas colocandolo delante de la lente (entre la lente y el sól) y no entre la lente y la celula, de esta forma, evitaras que el cristal se sobrecaliente en esceso y obtendras los mismos o mejores resultados.

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Sí Jarp. Por eso puse como limite una concentración de 15x. Creo que más concentración será imposible de "controlar".

jprebo. No sé. No veo inconveniente en que se sobrecaliente el cristal ya que la idea es ponerlo separado de la placa y le dará el aire. Además ahorro en cristal, que no se si será fácil comprarlo verde, sin tener que pintarlo.

Hoy mismo me ha llegado la Fresnel desde Taiwan. Viene muy bien embalada y protegida. Tiene un buen aspecto y acabado, además de ser superligera.
Antes de nada quiero saber cuanta potencia térmica puedo generar con ella.
Para ello se me ha ocurrido lo siguiente:
1-Conseguir un recipiente metálico. Por ejemplo una lata de algo.
2-Quitarle la pintura, si la tiene. Las pinturas normales creo que arden con las altas temperaturas.
3-Cubrirla de carbonilla de humo. Una vez leí que era un cuerpo negro muy bueno. No se me ocurre otra cosa que tenga muy buena absorción del espectro.
4-Hacer que tenga solo una pequeña salida para minimizar el contacto con el exterior.
5-Llenarla de una cantidad x de agua.
6-Cubrir todo el recipiente por completo de barro (que al parecer es un excelente aislante térmico), dejar un agujero para la salida del recipiente y otro muy pequeño (aunque en el interior se ensanche) para la entrada de la luz y dejar que seque.
7-Enfocar la lente en el agujero y cronometrar el tiempo que tarda en evaporarse el agua.
8-Sabiendo la energía necesaria para evaporar x cantidad de agua (supongo que esto se puede saber, aunque yo aun no se exactamente como) y el tiempo que fue necesario , se podría calcular (aprox) la potencia aprovechada y por tanto la eficiencia del total.

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Telecomunista, me alegro que te halla llegado ya la lente (estarás como un niño el día de reyes). Por cierto ¿qué tamaño y qué distancia focal tiene y cuánto te ha costado?

Creo que lo de evaporar el agua en la lata es un buen método para saber la energía total que concentra la lente. Debes procurar elegir un día despejado (sin nada de nubes, ni brumas) y hacer el experimento al medio día para obtener la efectividad máxima (luego también podrás provarlo a otras horas para ver las diferencias). Respecto a los agujeros, el de la luz deberá dejar entrar todo el foco completamente (ya que la que no entre no contabilizará) y el de la salida del vapor deberá dejarte ver cuando se ha evaporado completamente el agua para parar el cronómetro.

Por otra parte, si dispones de un termómetro, puedes hacer lo mismo con la lata, llenarla de una cantidad X de agua, meter el termómetro en esta, anotar la temperatura del agua fria y ver el tiempo que tarda esta en alcanzar x temperatura. Esto es más sencillo, rápido y creo que exacto que ver cuando se ha evaporado completamente todo el agua (algo un poco dificil de observar).

Otra variante de lo anterior es ver cuanto se caliente el agua en un tiempo fijo (por ejemplo 2 minutos).

Para saber la eficiencia de la lente sería necesario conocer también la energía que irradia el sol en tu zona a la misma hora que haces el experimento. Así, sabiendo las medidas de la lente obtendremos la energía solar que incide sobre esta y luego la compararemos con la energía obtenida en la lata.

Pensándolo bien, creo que con una célula fotovoltaica podrías saber la eficiencia de la lente, ya que podrías medir la electricidad producida sin lente (a sol directo) y luego con la lente, analizando las diferencias (aunque esto solo tendría en cuenta la zona del espectro que absorve la célula).

Estoy ansioso por saber tus resultados, pues tengo en proyecto hacerme un concentrador para fotovoltaica.

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Para medir la energia concentrada seria mejor lo de calentar agua. La evaporacion depende mucho de la humedad relativa y la presion atmosferica.

El cuerpo negro deberia estar rodeado de agua, y el agua dentro de un termo o algo parecido, para que sea un sistema lo mas aislado posible. Los espejos interiores del termo hacen que no se escape infrarrojo procedente del cuerpo negro, que emite cuando se calienta.

No esperes que concentrado la luz por 10 (por ejemplo) vayas atener una potencia de salida 10 veces mayor... ni de coña...el efecto no va ser lineal. Con mas fotones habra mas portadores, pero gran parte de ellos se recombinaran. Y aparte esta el efecto de la temperatura, que reduce el rendimiento.

Habria que ser muy prudente, porque los conductores se podrian fundir, por la concentracion y por una mayor intensidad de corriente. Empieza poniendo la celula cerca de la lente, y a ver que pasa...A 178 ºC se funde el estaño-plomo 60-40, el que se utiliza para soldar. Si no tienes un medidor de infrarrojo de temperatura te va a ser dificil saber como va la cosa...

Medir la potencia de salida no es tan secillo, me refiero a la Pmax. Hay que buscar la carga optima para extraer la maxima potencia. Pero si llega el caso, ya hablaremos de eso...
De momento puedes medir la tension en circuito abierto.

Saludos

La verdad es que me alegré un huevo cuando me llegó. Pena que hoy no la haya podido probar por que estaba nublado.
La compré en ¡enlace erróneo! sitio. Es el modelo A395a. Con 395x395mm es el modelo más grande. Su distancia focal es de 330mm y pesa 350 gramos. Cuesta 28$ sin gastos de envío. El envío cuesta sobre 20$ el express (2-8 días) , 15$ el aéreo normal (8-25 días) y también tienes el marítimo que no me acuerdo como era.

Sobre lo de calcular la potencia térmica aprovechable...
En cuanto ya no hubiese agua el vapor dejaría de salir inmediatamente.
La idea medir la temperatura para calcular la potencia también está bien. La de la célula fotovoltaica no me vale por que no sería representativo de todo el espectro que deja pasar la lente.

Por cierto. Comentaste en otro mensaje que la duración de las células de monocristalino era ilimitada. Supongo que era una forma de hablar ¿no? Si fuera así ya no habría crisis energética. ¿Cuanto duran realmente?

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Petro.Mientras escribía llegó tu mensaje.

Para medir la térmica. Supongo que probaré los dos metodos. Con tener una medida aproximada me llega.

En cuanto al termo, el problema está en como meter la luz.
El método que digo es lo más simple y rápido que se me ocurre. Las perdidas serian: el calor que atraviesa el envase de barro que no creo que sea mucha (lo forraré de aluminio por dentro) y el que sale por el agujero de entrada (muy pequeño,foco a tope) y por el de salida, también bastante pequeño.

En cuanto a usar la fresnel con la célula fotovoltaica...
Ya comprobé con otra fresnel pequeña de pvc que tengo y una pequeña placa con ventilador acoplado de juguete que la potencia de salida no aumenta linealmente con la concentración.
Sobre la carga óptima que colocarle a la placa para que hubiese la mayor transferencia de potencia ya me estuve rompiendo la cabeza.
En un amplificador o en una batería la mayor transferencia de potencia se da sobre una impedancia igual (en realidad la conjugada) a la interna.
En una célula no estoy seguro de si será así. Además la resistencia interna disminuye al aumentar la potencia solar incidente y la temperatura ya que aumenta el numero de portadores.
No encontré info clara sobre este tema.
también había pensado llegado el momento medir la tensión en circuito abierto. ¿Sería correcto pensar que si esta se duplica, la potencia que se podría entregar al poner la carga se multiplicaría por 4 ya que p=v^2/R?

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UNA GRAFICA I-V DE UN PANEL FOTOVOLTAICO



Una celula fotovoltaica es un dispositivo NO lineal. No se puede modelar como un generador ideal y una resistencia serie.
Explico un poco la grafica (algunas cosas son obviedades, pero habra gente que no sepa nada de esto)

La grafica es para diferentes potencias de irradiacion.
Centrandonos en una curva, nos da TODOS los valores posibles de voltaje e intensidad a la salida de la celula.
Estamos hablando de continua, por lo tanto no procede hablar de impedancias ni conjugadas.
El valor I, V que tome, dependera de la carga que se conecte al panel. Si se conecta una resistencia R, ese valor ADEMAS de cumplir la grafica, tendra que cumplir que V= IR (se podria repesentar como una recta)
Esas dos condiciones PARA UNA DETERMINADA CARGA, nos da el valor de I y de V.

Hay otras lineas en la grafica que representan la potencia. Son curvas de potencia constante, en las que el producto de I por V es constante (hiperbolas).

En los puntos en donde se puede extraer la maxima potencia las curvas del panel y las de potencia son tangentes. Ese punto da un valor de I y de V, y por lo tanto un valor de la carga que sera R=V/I.

Aqui se dan curvas para tres valores de irradancia: 500, 800 y 1000 w/m2, pero si concentramos se van a superar esos valores, y no sabemos como sera la grafica (mas o menos, si)

Hay formas para hacer la grafica, una de ellas puede ser utizando un condensador e ir midiendo los valores de I y V segun se va cargando, pero se necesitaria un osciloscopio

Lo mas sencillo es utilizar un inversor de fotovoltaica, que para entregar la maxima potencia "busca" la carga optima para obtener la maxima potencia. Normalmente indican el valor de la potencia que se esta entregando ya en alterna, y suelen tener unos rendimientos de un 90-95%.

Y hasta ahi lo creo que yo se...

Saludos