PRIMER EXAMEN DE ENERGIAS RENOVABLES - GRUPO B Alumno: Falcon López Luis Fernando 1. Que es la energía solar hibrida, explique detalladamente. (2 Puntos) La energía solar híbrida se refiere a sistemas que combinan la energía solar de un sistema fotovoltaico con otra fuente de energía para generar electricidad. Esta combinación permite aprovechar los beneficios de ambas fuentes y optimizar el suministro de energía. Una de las combinaciones más comunes en la energía solar híbrida es el uso de generadores diésel, que son motores térmicos que utilizan derivados de los combustibles fósiles. Aunque estos generadores no son una fuente de energía renovable, su integración con la energía solar puede reducir significativamente el consumo de combustibles y, por lo tanto, disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero. Otra opción es combinar la energía solar fotovoltaica con la energía eólica. Los generadores eólicos aprovechan la energía del viento para generar electricidad. Al combinar la energía eólica con la energía solar, se puede aumentar la disponibilidad de energía durante periodos en los que uno u otro recurso no esté disponible en su máximo potencial. Esto permite mejorar la estabilidad y confiabilidad del suministro energético. 2. Cuáles son las ventajas de las energías renovables, explique detalladamente. (2 Puntos) Sostenibilidad ambiental: Las energías renovables provienen de fuentes naturales inagotables o que se renuevan constantemente, lo que las hace amigables con el medio ambiente y reducen la dependencia de los combustibles fósiles. Reducción de emisiones de gases de efecto invernadero: Al no emitir dióxido de carbono ni otros gases contaminantes durante su operación, las energías renovables contribuyen a reducir la contaminación atmosférica y mitigar el cambio climático. Diversificación de la matriz energética: El uso de energías renovables reduce la dependencia de los combustibles fósiles importados, proporcionando mayor seguridad energética y disminuyendo la vulnerabilidad a las fluctuaciones de precios y los conflictos geopolíticos asociados. Ahorro de costos a largo plazo: Aunque la inversión inicial puede ser alta, a largo plazo, las energías renovables suelen ser más económicas. Los costos de generación han disminuido y muchas tecnologías renovables son cada vez más competitivas en comparación con las fuentes de energía convencionales. 3. De la figura mostrada, qué significado tiene la figura, descríbalo. (2 Puntos) La irradiancia que llega a una superficie solar depende tanto de la radiación solar incidente como de la orientación e inclinación de dicha superficie. Mientras que los rayos solares son los mismos en una zona determinada, la irradiancia puede variar según si la superficie es horizontal o vertical, o si está orientada hacia el sur o el norte. En el caso de los paneles solares, nos interesa conocer la irradiancia que incide sobre ellos, por lo que se especifica entre paréntesis la orientación y la inclinación de la superficie del panel. Por ejemplo, de la figura tenemos Alfa: acimut: ángulo desplazado respecto al Sur= -17º beta: ángulo de inclinación de las placas solares = 32º Entonces G (-17, 32) indica la irradiancia sobre un panel con una orientación de 17 grados (el menos significa desviado hacia el este) y una inclinación de 32 grados. Es importante destacar que la orientación ideal para aprovechar al máximo la irradiancia solar es hacia el sur. Si solo se menciona uno de los dos ángulos, se asume que la orientación es hacia el sur y el ángulo especificado corresponde a la inclinación. Por ejemplo, G (30) indicaría la irradiancia sobre un panel orientado al sur con una inclinación de 30 grados. 4. La irradiación está en función de la inclinación de los paneles fotovoltaicos,explique. (2 Puntos) La irradiación, o irradiancia solar, está influenciada por la inclinación de los paneles fotovoltaicos debido a la forma en que los rayos solares inciden sobre ellos. La inclinación de los paneles determina el ángulo con el que se enfrentan a la radiación solar incidente. Cuando los paneles fotovoltaicos se inclinan hacia el sol de manera óptima, es decir, cuando su inclinación es igual a la latitud del lugar donde se encuentran, se maximiza la captación de radiación solar. Esto se debe a que los rayos solares inciden perpendicularmente a la superficie del panel, lo que permite una mayor absorción de energía. 5. Si Gda es la irradiación diaria cuyo valor es Gda = 4.27kWh/m2 al día, cuál es suvalor de la irradiación media anual. (2 Puntos) Como menciona que la irradiación diaria es Gda= 4.27 (kWh/m2) /día. Su valor de irradiación media anual será multiplicando por el número de días por un año (365 días) Por tanto Gda (media anual) =Gda(diaria)*Número de días en un año Gda (media anual) = 4.27 (kWh/m2) /día. * 365 días Gda (media anual) = 1557.55 kWh/m² al año Por lo tanto, el valor de la irradiación media anual sería aproximadamente 1557.55 kWh/m² al año. 6. De la figura mostrada, diga cual de la capa es la generación de energía solar aenergía de corriente continua. (2 Puntos) La generación de energía solar a energía de corriente continua ocurre en la capa del semiconductor de silicio en un panel solar. El semiconductor de silicio es la capa activa del panel que convierte la radiación solar en electricidad a través del efecto fotovoltaico. Cuando los fotones de la luz solar golpean el semiconductor, excitan los electrones y los liberan, generando una corriente eléctrica continua. Esta corriente continua se recoge en los contactos positivo y negativo del panel y se utiliza para alimentar dispositivos o se almacena en baterías para su uso posterior. 7. Cuantos tipos de baterías se utilizan para generación de energía fotovoltaica, explique. (2 Puntos) Baterías Monoblock: Son adecuadas para pequeñas instalaciones solares y ofrecen una relación calidad-precio equilibrada. Son sencillas y económicas, pero requieren mantenimiento anual y no se recomiendan para lugares sin ventilación. Baterías AGM: Tienen el electrolito inmovilizado y no requieren mantenimiento. Son seguras, resistentes a golpes y vibraciones, y no derraman electrolito. Son recomendadas para lugares donde el derrame de ácido no es tolerable y se necesitan baterías selladas. Baterías Estacionarias: Tienen una larga vida útil y son adecuadas para instalaciones con consumo diario y prolongado. Están compuestas por varios vasos y pueden almacenar grandes cantidades de energía. Baterías de Litio: Son compactas, ligeras y no emiten gases. Tienen un tiempo de carga rápido y pueden soportar descargas totales sin verse afectadas. Sin embargo, su costo actualmente es elevado, aunque se espera una optimización en el futuro. 8. Como funciona un inversor y cómo funciona en un sistema de energía renovables (2 Puntos) Un inversor es un dispositivo fundamental en un sistema de energía renovable, especialmente en sistemas fotovoltaicos, ya que su función principal es convertir la corriente continua (CC) generada por las fuentes renovables, como los paneles solares, en corriente alterna (CA) utilizable en los hogares y la red eléctrica. En un sistema de energía renovable, como un sistema fotovoltaico, los paneles solares generan corriente continua (CC) a partir de la radiación solar. Sin embargo, la mayoría de los dispositivos y aparatos eléctricos en los hogares funcionan con corriente alterna (CA). Aquí es donde entra en juego el inversor. El inversor actúa como un puente entre la generación de energía renovable y el consumo eléctrico. Recibe la corriente continua (CC) de los paneles solares y la transforma en corriente alterna (CA) con las características necesarias para el uso doméstico o para inyectarla en la red eléctrica. 9. El Biodiésel y el Bioetanol, son combustible de energía renovables, explique. (2 Puntos) El biodiésel y el bioetanol son combustibles renovables obtenidos a partir de fuentes orgánicas como aceites vegetales, grasas animales y cultivos ricos en azúcares o almidón. El biodiésel se produce mediante la transesterificación de aceites vegetales, mientras que el bioetanol se obtiene por fermentación de materiales ricos en azúcares. Ventajas del biodiésel y el bioetanol: - Reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. Disminución de la dependencia de los combustibles fósiles. Promoción de la agricultura sostenible. Mayor disponibilidad y accesibilidad de combustibles renovables. Desventajas del biodiésel y el bioetanol: - Competencia con la producción de alimentos. Uso intensivo de tierras y recursos. Eficiencia energética limitada. Emisiones de gases de efecto invernadero. 10. La siguiente formula: Es para calcular el número de paneles fotovoltaico para viviendas individuales,industriales y comunales, explique (2 Puntos) la formulación de la ecuación para calcular el número de paneles fotovoltaicos que menciona tiene algunos errores. La fórmula correcta para calcular el número de paneles es: Nº de paneles Fot. = E (diaria) ∗ 1.3 I panel x Vpanel x HSP x n Donde: E(diaria): Es la cantidad de energía que se necesita consumir diariamente. I. panel: Es la corriente máxima que puede generar el panel en condiciones ideales. V. panel: Es el voltaje seleccionado para las baterías. HSP: Es el número de horas al día en las que se espera recibir la máxima radiación solar. n: Es la eficiencia del panel para convertir la radiación solar en energía eléctrica utilizable. Mayo 2023
