Desarrollo y estudio para comercialización, de dispositivo de enfriamiento uniforme para módulos fotovoltaicos madurado a escala pre-comercial.

Proyecto: Desarrollo Tecnológico

Detalles del proyecto

Descripción

Los sistemas fotovoltaicos ocupan grandes terrenos cuando son utilizados para generar energía a gran escala, por ello desde hace décadas se comenzó a investigar sobre los factores que afectan su rendimiento con el fin de reducir el número de módulos y, por ende, reducir el terreno utilizado. Las investigaciones determinaron que el factor más influyente en el rendimiento es la temperatura de operación independientemente de la tecnología [1]. Las pérdidas de rendimiento de los sistemas solares fotovoltaicos al convertir la energía solar en energía eléctrica causado por las altas temperaturas de operación, y se conoce por literatura que reducir la temperatura de operación en 1°C aumenta cerca de un 0,4% la eficiencia de operación del sistema fotovoltaico, esto varía dependiendo del tipo de tecnología que se utilice [1]–[5]. Identificado el factor más influyente en el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos se iniciaron investigaciones con el objetivo de reducir el impacto de éste.Con este propósito se han implementado diversas técnicas como el uso de corrientes de aire naturales como un sistema de ventilación [5], [6], enfriamiento con agua aplicado por medio de aspersores [7] o películas de agua en la parte frontal del módulo [8], utilizando materiales que cambian de etapa al absorber energía en forma de calor [9]–[11], y hasta haciendo hibridaciones con otros sistemas como colectores o captadores solares [12], [13], incluso hay métodos de enfriamiento con techos verdes [14]. Estos métodos o técnicas de enfriamiento de paneles fotovoltaicos han sido comparados de forma exhaustiva para poder determinar si son rentables económicamente y sostenibles ambientalmente [2], [3], [15], [16].
También existen sistemas de refrigeración de módulos fotovoltaicos que reducen la temperatura de operación, en su mayor parte refrigeran mediante un fluido la cara frontal del módulo (la que recibe la radiación) [7], [8], en otros casos realizan el enfriamiento en la parte posterior utilizando serpentines u otros elementos diferentes al flujo directo del fluido y en muy pocos casos se utiliza fluido en contacto con la cara posterior del módulo, pero este tipo de enfriamiento no es uniforme, es decir, la temperatura de las celdas no es homogénea en toda su superficie esto se deriva en: 1) Incremento en las pérdidas por desajuste o “Missmatch”; entre las celdas de un mismo módulo fotovoltaico. 2) Degradación no homogénea en las celdas fotovoltaicas de un mismo módulo. En los tipos de sistemas de enfriamiento con agua que se aplican por la cara frontal, se decrementa el recurso solar cuando el enfriamiento es aplicado, debido a la refracción y posible difracción causadas por el fluido. Es posible que, si el enfriamiento es aplicado por aspersores, inyectores, u otros; se generen puntos calientes causados debido a que el fluido de enfriamiento no alcanza toda la superficie de las celdas fotovoltaicas; en este tipo de sistemas el enfriamiento es intermitente, lo que genera una inestabilidad en la reducción de pérdidas asociadas a la temperatura.
Por tanto, se plantea mediante este desarrollar un dispositivo de enfriamiento uniforme para módulos fotovoltaicos madurado a escala pre-comercial que reduzca las pérdidas asociadas a la temperatura de operación de las celdas.

Focos Priorizados

Planes de Desarrollo del Área Metropolitana de Bucaramanga
PAED Departamental
Plan Regional de Competitividad de Santander
Plan de Desarrollo de Santander
Misión de Sabios

Objetivo General

Desarrollar un dispositivo de enfriamiento uniforme para módulos fotovoltaicos con enfoque de comercialización hacia un mercado objetivo.

Objetivos Específicos

1.Implementar el prototipo en escala pre-comercial.
2. Validar el prototipo en escala pre-comercial en el entorno operativo real.
3. Identificar y validar el mercado objetivo.

Reto(s) propuesto(s) para estudiantes y/o pasantes o practicantes de investigación

¿Cómo integrar de manera óptima cultivos alimenticios y sistemas fotovoltaicos en una
misma área aprovechable con el fin de alcanzar la mejor producción de ambos elementos?
Considerar aspectos como el factor de sensibilidad al sombreado de los cultivos, el factor de Tasa de Tierra Equivalente o por sus siglas en inglés Land Equivalent Ratio (LER), entre
otros.
EstadoActivo
Fecha de inicio / finalización efectiva1/08/2231/07/23

Financiación

  • Universidad Autonoma de Bucaramanga: $ 7.480.000,00

Objetivos de desarrollo sostenible de las Naciones Unidas

En 2015, los estados miembros de las Naciones Unidas acordaron 17 Objetivos de desarrollo sostenible (ODS) globales para erradicar la pobreza, proteger el planeta y garantizar la prosperidad para todos. Este proyecto contribuye al logro de los siguientes ODS:

  • ODS 7: Energía asequible y no contaminante
  • ODS 11: Ciudades y comunidades sostenibles
  • ODS 13: Acción por el clima

Líneas de Investigación UNAB

  • Fuentes energeticas y transformación de energia

Estado

  • En ejecución

Objetivo Socioeconomico

  • Energía