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Energa Solar

Trmica, fotovoltaica y termoelctricaLeccin 1.1: Introduccin

Fernando Villar Lpez

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Introduccin

0. Temario y calendario.

1. Introduccin.

1.1 Balance energtico de la Tierra.

1.2 Energas renovables y no-renovables.

1.3 Definiciones de energa primaria.

1.4.Fuentes de energa primaria.

1.5 Cambio climtico.

1.6 Energas renovables.

1.7 Algunos factores de conversin.

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0.- Temario y calendario de la asignatura

1. Introduccin 1 sesin1 Test

2. Radiacin Solar 1 sesin

3. Energs solar trmica 3 sesiones 2 test y 1 prctica

4. Energa fotovoltaica 4 sesiones 3 test y 1 prctica

EVALUACIN60 %!6 test (solo se pueden realizar una vez)

40% !2 prcticas

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1. Introduccin !1 sesin

2. Radiacin Solar !1 sesin

3.

Colectores fototrmicos !3 sesiones4. Placas fotovoltacias !4 sesiones

Martes21.VI

Sesin #1: Introduccin al cursoMartes28.VI

Sesin #2: Fundamentos de energafotovoltaica.ltimo da para entrar la prctica #1.

Mircoles22.VI

Estudio de los bloques Introducciny Radiacin Solar.Test introduccin y Radiacin Soalr.

Mircoles29.VI

Estudio del bloque Fotovoltaico 1(Sesin #2). Test Fotovoltaico 1.

Jueves23.VI

Estudio del bloque Fototrmico1.Test Fototrmico 1.

Jueves30.VI

Estudio del bloque Fotovoltaico 2.Test Fotovoltaico 2.

Viernes24.VI

Estudio del bloque Fototrmico2.Viernes

1.VIIEstudio del bloque Fotovoltaico 3.

Fin desemana

(25-26.VI)Tiempo para realizar la prctica #1.

Fin desemana(2-3.VII)

Tiempo para realizar la prctica #2.

Lunes27.VI

Estudio del bloque Fototrmico3.Test Fototrmico 2-3.

Lunes4.VII

Estudio del bloque Fotovoltaico 4.Test Fotovoltaico 3-4.

Martes5.VII

ltimo da para entrar la prctica #2.

Calendario recomendado

0.- Temario y calendario de la asignatura

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0.- Temario y calendario de la asignatura

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1.1.- Balance energtico en la Tierra

En un sistema cerrado, laconservacin de la energaimpone que la obtencin deenerga solo se puede obtener conla disminucin de otro tipo de

energa. La energa no se crea ni se

destruye, se transforma.

Habitualmente la energa se

obtiene con la disminucin de laenerga interna de un sistema.

Q, W,...

!E

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1.1.- Balance energtico en la Tierra

Cuando en la Tierra obtenemosenerga, por ejemplo con lacombustin, la energa seconserva pero la crece la entropa(segundo principio de la

termodinmica). Por tanto, para que la entropa en

el planeta no crezca, la energadebe proceder de fuera(extraterrestre)Q, W,...

!E

!S = !Qrev

T" 0

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1.1.- Balance energtico en la Tierra

El mayor flujo de energa queviene desde fuera de la Tierraes la radiacin solar.

Se trata de una energaenteramente renovable.

!E

!S = !Qrev

T" 0

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1.2.- Energa renovables y no-renovables

ENERGAS NO RENOVABLES

Combustibles fsiles: Petrleo, gas natural, carbn.

Energa nuclear.

ENERGA RENOVABLES Energa solar.

Hidroelctrica.

Olas y marea.

Geotrmica. Biomasa y biocombustibles.

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1.3.- Definiciones de energa primaria

Hay diferentes tipos de demandas energticas: calor,electricidad, trabajo mecnico...

De la energa primaria a su uso final existen muchostipos de transformaciones cada una con su particulareficiencia

La cantidad de energa primaria que se necesita parauna determinada cantidad de energa usable dependede la eficiencia de conversin de todo el sistema.

E =!Q

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1.3.- Definiciones de energa primaria

EJEMPLO

Consideremos la produccin de energa elctrica endos plantas, una hidroelctrica y la otra trmica.

La eficiencia de conversin de una planta trmica es de38,5% aproximadamente. Esto supone que

necesitamos 9,47 GJ de calor para producir 1 MWh deelectricidad.

Si consideramos que la energa primaria en el caso dela central hidroelctrica es la energa gravitacional de lamasa de agua, la eficiencia de conversin es muy

elevada, cerca del 100%. Por tanto, la energanecesaria para producir 1MWh es solo de 3,6 GJ.

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1.3.- Definiciones de energa primaria

ENERGIA PRIMARIA EQUIVALENTE

La definicin energa primaria equivalente se ha usadodurante muchos aos en los informes de energa global(incluidos los informes de BP y de la IEA).

Desafortunadamente la IEA empez a usar la energaprimaria en lugar de la energa primaria equivalente,

produciendo un desfigurado mapa de la realidad delconsumo mundial de energa.

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1.3.- Definiciones de energa primaria

CONSUMO ENERGA PRIMARIA MUNDIAL (BP REPORT 2015)

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1.3.- Definiciones de energa primaria

CONSUMO ENERGA PRIMARIA MUNDIAL (IEA)

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1.4.- Fuentes de energa primaria.

El consumo mundial de energa est creciendo debido alcrecimiento de la poblacin y a la industrializacin de laseconomas emergentes como China e India.

El consumo de energa primaria esta dominado por el usode combustibles fsiles.

Esta situacin es insostenible por:

La escasez de recursos.

Los efectos medioambientales y las emisiones de CO2.

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CONSUMO ENERGA PRIMARIA MUNDIAL (BP REPORT 2015)

1.4.- Fuentes de energa primaria.

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ENERGA RENOVABLE (REN REPORT 2014)

1.4.- Fuentes de energa primaria.

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RESERVAS / PRODUCCIN (BP REPORT 2015)

1.4.- Fuentes de energa primaria.

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CONSUMO PER CAPITA (BP REPORT 2015)

1.4.- Fuentes de energa primaria.

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1.4.- Fuentes de energa primaria.

La estimacin de las reservas de uranio depende delmnimo de concentracin de uranio 235 que se considereaceptable. Ese umbral depende la tecnologa deextraccin.

Las reservas probadas de uranio, con la actual tecnologa

de conversin, son de 1,5!1010TOE de energa primariaequivalente (fuente: Nuclear Energy, Jan Willem Storm).

Estas reservas son 10 veces menos que las de petrleo(1,56!1011TOE) o las de gas natural (1,61!1011TOE), y 30veces menos que las de carbn (4,54!1011TOE).

RESERVAS DE URANIO

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1.4.- Fuentes de energa primaria.

RESERVAS DE URANIO

1 Tn of Uranium "10000 TOE

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1.5.- Cambio climtico.

El clima est en continuo cambio como una consecuencianatural de las fluctuaciones. El clima tiene uncomportamiento catico.

Estudios rigurosos sobre la evolucin del cambio climticoapuntan a la actividad humana como una de las principales

causantes, sobretodo la emisin de gases de efectoinvernadero.

El principal gas de efecto invernadero es el CO2emitidoen la utilizacin de combustibles fsiles.

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1.5.- Cambio climtico.

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1.5.- Cambio climtico.

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1.5.- Cambio climtico.

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1.6.- Energas renovables.

El principal recurso renovable es la radiacin solar.

Otras energas renovables de hecho son fenmenosnaturales causados por la radiacin solar como puedeser la lluvia, el viento y las olas.

Los recursos de energa renovable durarn mientras el

Sol brille en el cielo. Y ese tiempo es enorme gracias ala cantidad de hidrgeno acumulado dentro del astroque le permitir continuar haciendo la fusin nuclear.

La energa con las que el sol baa la Tierra es ms de1000 veces el consumo mundial energtico.

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1.6.- Energas renovables.

ENERGAS RENOVABLES vs NO RENOVABLES

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1.7.- Algunos factores de conversin.