Transcript Energía Solar Fotovoltaica presentacion.pptx CHARLA 25
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ASIA-COMITÉ DE ENERGIA
Energía Solar Fotovoltaica
Con Enfoque Residencial
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Energía Solar- Conceptos Básicos
La energía Solar es una fuente de energía de origen renovable,
obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación
Electromagnética procedente del sol.
La energía solar en una forma u otra es la fuente de casi toda la
energía en la tierra. Los seres humanos, como todos los otros animales
y plantas, dependen del sol para el calor y comida.
La energía solar varía de un lugar a otro (depende de factores
geográficos), depende de la época del año y de las condiciones de la
atmósfera local. Una de las manifestaciones de la energía solar es la
luz, a más luz más energía.
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Energía Fotovoltaica
La energía fotovoltaica : A menudo abreviado como PV. Es un método simple y
elegante de aprovechar la energía del sol. Dispositivos fotovoltaicos (células
solares) son los únicos que convierten directamente la radiación solar
incidente en electricidad, sin ruido, contaminación, movimiento por lo que es
robusta, fiable y duradera.
Aunque la mayor parte de los dispositivos fotovoltaicos hoy se utilizan por
razones puramente prácticas y económicas, un beneficio potencial de la
energía fotovoltaica es El impacto ambiental de la generación de
electricidad. Sobre todo por el efecto invernadero, esto añade una razón
importante para examinar la energía fotovoltaica.
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Terminología
La irradiancia es la unidad de medición utilizada para describir la potencia
incidente por unidad de superficie de todo tipo de radiación electromagnética. Su
símbolo es G. Unidad: Watt/m².
La irradiación se refiere a la cantidad de energía que se obtiene en un día, mes
o año. La irradiación varía a lo largo de todo el año. Y su unidad de medida son
KiloWatt-hora /m²/día.
Horas sol pico: Conocida por su abreviatura HSP son las horas equivalentes de sol
en las que se asume una irradiancia constante de 1000 W/m².
Kilo watt-Hora: Abreviado como Kwh, son las unidades de medida de la energía
para nuestro caso son las unidades de medida de la energía eléctrica.
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Radiación
La radiación que llega, varía de forma aleatoria debido a muy
diversos efectos que provoca sobre ella la atmósfera terrestre. Una
gran parte es absorbida y dispersa por agentes como la polución y la
nubosidad. Casi un 40% de la radiación en la superficie lo hace no en
forma de luz visible, sino como radiación infrarroja
Su flujo radiante es de 3,8x1026W equivalente a una densidad de 62,5MW por
cada m2 de superficie solar. De toda ella solo una pequeña parte, 1,37KW a
1KW por metro cuadrado aproximadamente, llega a la superficie de la tierra
como consecuencia de la distancia que los separa.
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Tipos de Radiación
La radiación directa es, como su propio nombre
indica, la que proviene directamente del sol.
La radiación difusa es aquella recibida de la
atmósfera como consecuencia de la dispersión
de parte de la radiación del sol en la misma.
Esta energía puede suponer aproximadamente
un 15% de la radiación global en los días
soleados, pero en los días nublados, en los
cuales la radiación directa es muy baja, la
radiación difusa supone un porcentaje mucho
mayor.
La radiación reflejada es, como su propio
nombre indica, aquella reflejada por la
superficie terrestre. La cantidad de radiación
depende del coeficiente de reflexión de la
superficie, también llamado albedo.
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Mapa de Radiación solar SWERA
Actualmente la Universidad de El
Salvador junto a instituciones
estatales y privadas trabajan en la
Actualización del mapa solar de El
salvador.
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Como se convierte la energía solar en
energía eléctrica
El elemento principal de un sistema de energía fotovoltaica es la célula
fotoeléctrica, es un dispositivo construido de silicio (extraído de la arena
común).
La conversión fotovoltaica consiste en la transformación directa de la
energía luminosa en energía eléctrica. Se utilizan para ello unas placas
solares formadas por células fotovoltaicas (de silicio o de germanio).
Cuando un rayo de luz solar penetra en el material semiconductor del cual
esta fabricada la celda solar, se crea un flujo de energía eléctrica. En la
célula solar.
Fuente :Instalación de
sistemas
solares sobre techos
© Consejo Nacional de Energía
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Tecnologías Comercialmente mas
Utilizadas de módulos Fotovoltaicos
- Silicio Puro Monocristalino. Basados en secciones de una barra de silicio
perfectamente cristalizado en una sola pieza . En laboratorio se han
alcanzado rendimientos máximos del 24,7% para éste tipo de paneles siendo
en los comercializados del 16%.
Silicio puro policristalino- Los materiales son semejantes a los del tipo anterior
aunque en este caso el proceso de cristalización del silicio es diferente. Los
paneles policristalinos se basan en secciones de una barra de silicio que se ha
estructurado desordenadamente en forma de pequeños cristales. Son visualmente
muy reconocibles por presentar su superficie un aspecto granulado. Se han
alcanzado en laboratorio eficiencias del 19.8% y en los módulos comerciales del
14%, siendo su precio también más bajo
..\..\Granjas Solares\CHINALAND\PV SOLAR PANEL Warranty.jpg
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Módulos Fotovoltaicos de película
delgada
Mediante el empleo del silicio con otra estructura o de otros materiales semiconductores
es posible conseguir paneles más finos y versátiles que permiten incluso en algún caso su
adaptación a superficies irregulares.
Silicio amorfo- (TFS) Paneles de este tipo son habitualmente empleados para
pequeños dispositivos electrónicos ( Calculadoras, relojes) y en pequeños paneles
portátiles. Su rendimiento máximo alcanzado en laboratorio ha sido del 13% siendo el
de los módulos comerciales del 8%.
Teluro de cadmio- Rendimiento en laboratorio 16% y en módulos comerciales 8%
Arseniuro de Galio- Uno de los materiales más eficientes. presenta unos
rendimientos en laboratorio del 25.7% siendo los comerciales del 20%
..\..\Granjas Solares\AMORPHOUS PV SOLAR\AURIA Micromorph Thin Film Module.pdf
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Módulos Fotovoltaicos de película
delgada
Diseleniuro de cobre en indio- con rendimientos en laboratorio próximos al 17% y
en módulos comerciales del 9%
Células solares HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer). Éstas se componen
de plaquitas híbridas monocristalinas que están recubiertas de una capa delgada
de silicio amorfo. Las células solares pueden ser producidas con grados muy altos
de eficiencia y óptimos rendimientos energéticos.
Existen también los llamados paneles Tándem que combinan dos tipos de
materiales semiconductores distintos. Mediante la combinación de dos o tres tipos
de materiales es posible aprovechar una mayor parte de energía. Con este tipo de
paneles se ha llegado a lograr rendimientos del 35%.
..\..\Granjas Solares\AMORPHOUS PV SOLAR\AMORPHOUS SUNLIGHT XLD44.pdf
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Sistema Solares De Conexión a Red
Estos sistemas solares están constituidos básicamente por
paneles fotovoltaicos, inversores y la red donde se inyectara la
energía producida por el sistema solar.
En este arreglo los paneles transforman la
energía solar en energía eléctrica de corriente
directa, el inversor transforma la energía en
corriente alterna y la inyecta en la red, luego
esta energía es cuantificada por medio de un
medidor. La energía consumida por la casa se
mide por otro medidor. Se puede utilizar
también un solo medidor bidireccional.
Fuente :Instalación de
sistemas
solares sobre techos
© Consejo Nacional de Energía
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Sistema Solares De Conexión a Red
Estos sistemas pueden ser usados en cualquier lugar que permita la medición de
la energía producida por el arreglo FV. Esta energía de retorno da vuelta al
medidor en sentido inverso al consumo cuando el sistema FV produce más de lo
consumido. Estos sistemas no proveen de respaldo cuando la energía comercial
falla.
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Las sombras limitan la producción de
energía eléctrica
Fuente :Instalación de
sistemas
solares sobre techos
© Consejo Nacional de Energía
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Rendimiento Especifico
CEL, tiene instalado un sistema solar en la azotea de su edificio. El generador
fotovoltaico de la institución autónoma, tiene un capacidad de 24.57 kWp, es
una instalación con fines de investigación, razón por la cual se divide en tres
sub - generadores, compuesto cada uno por tecnologías de silicio
monocristalino, policristalino y amorfo, con una capacidad individual de 8.19
kwp. El generador ocupa un área de 287 m2, esta orientado al sur con una
inclinación de 15º.
El rendimiento promedio en kWh por KWp por año instalado de su sistema
solar en San Salvador esta entre 1,500 y 1,660 kWh por año.
Esta información puede ser corroborada por medio del sitio web:
http://www.sunnyportal.com/Templates/PublicPageOverview.aspx?page=e15cb5a9-3536-426a-
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Energía producida por tecnologías
Monocristalino, Policristalino y Amorfo
Rendimiento Promedio Anual
Tecnología
Rendimiento
Especifico
Comparación
Monocristalino
1633.47 kWh/kWp
100%
Policristalino
1596.72 kWh/kWp
98%
Amorfo
1472.66 kWh/kWp
90%
Referencia: http://sunnyportal.com/Templates/PublicPageOverview.aspx?plant=237abd6b-e637-42fd-99956dca6f03bd22&splang=es-ES
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Generación Modular con Sistemas De
Conexión a Red Con micro-inversores
Una Ventaja que proporcionan ciertos fabricantes de inversores son los
microinverter. Llamados así porque están diseñados para aplicaciones en
instalaciones pequeñas en donde facilita el incremento modular según las
necesidades del usuario.
Generalmente se adaptan a un modulo Fotovoltaico de igual potencia. Esto le
permite al usuario incrementar en pequeñas cantidades la potencia de su
instalación con facilidades de montaje y a costos reducidos.
los incrementos modulares dependerán de el tamaño de los módulos que se
escojan y al mismo tiempo de los microinversores escogidos.
Comercialmente pueden encontrase micro inversores que van desde los 100W
hasta los 300 W para acoplarse a un panel solar. Aunque existen
microinversores de potencias mayores con los que forman arreglos serie
(Ej.600w monofásico a 1Kw trifásico). Pero los incrementos modulares son
mayores.
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Generación Modular con Sistemas De
Conexión a Red Con micro-inversores
Los incrementos modulares permitirán al usuario instalar potencias pequeñas
que en la mayoría de los casos la energía que este sistema genere será
consumida.
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Generación Modular con Sistemas De
Conexión a Red Con micro-inversores
Por ejemplo:
El consumo de una refrigeradora (369 litros) ronda los 420 Kwh/año. Un
sistema fotovoltaico de 280Wp produciría la energía necesaria para alimentar
este equipo durante un año. (aproximadamente 456.28Kwh/Año).
Si la energía generada durante el día excede la que esta refrigeradora
consume, esta energía puede ser aprovechada por otro equipo conectado en
la residencia. De esta manera se consumirá toda la energía producida y será
menos la energía que se demande de la red de la empresa distribuidora de
energía eléctrica.
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Beneficios que percibirá en un sistema
solar conectado a red
Se percibirá una reducción en su factura eléctrica que dependerá del nivel de
generación de energía solar que posea instalado, esta reducción solo se hará
efectiva en las horas de sol.
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Calculo de generación rápido
Para estimar la producción anual de energía del sistema solar en KWh, en la
zona metropolitana de San Salvador, se debe multiplicar el tamaño del
sistema por 1,660 kWh/kWp
Un sistema solar de de 1Kwp Producirá un estimado de energía al final del año
de : 1Kwp * 1660 kWh/Kwp= 1,660Kwh
Este sistema podría estar compuesto por 4 paneles solares de 250 Wp.
Asumiendo que toda esta energía se consume durante el dia, esto implicaría
un ahorro anual aproximado de $ 381.8 al precio promedio actual de la
energía eléctrica.
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Evaluación de generación y ahorro en
sistemas solares modulares
1 modulo de 280Wp con
micro inversor MPPT.
Mes
Energía Producida kWh Ahorro Total
Ene
45.35
$
10.24
Feb
41.50
$
9.37
Mar
47.38
$
10.69
Abr
36.30
$
10.37
May
34.97
$
9.49
Jun
35.79
$
10.83
Jul
38.13
$
10.27
Ago
37.43
$
9.40
Sep
29.45
$
10.72
Oct
37.13
$
10.00
Nov
39.71
$
9.15
Dic
42.18
$
10.45
Totales Año
465.31
$
120.97
Producciones
Calculadas según
índices de generación
2013 y precios según
Pliego Tarifario 2013
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Evaluación de generación y ahorro en
sistemas solares modulares
2 modulo de 280Wp con
micro inversor MPPT.
Mes
Energía Producida kWh Ahorro Total
Ene
90.70
$
20.47
Feb
83.01
$
18.73
Mar
94.76
$
21.39
Abr
72.59
$
20.74
May
69.93
$
18.98
Jun
71.58
$
21.66
Jul
76.26
$
20.53
Ago
74.86
$
18.79
Sep
58.90
$
21.45
Oct
74.27
$
20.00
Nov
79.42
$
18.30
Dic
84.35
$
20.89
Totales Año
930.61
$
241.93
Recomendación
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Evaluación de generación y ahorro en
sistemas solares modulares
3 modulo de 280Wp con
micro inversor MPPT.
Mes
Energía Producida kWh Ahorro Total
Ene
136.05
$
30.71
Feb
124.51
$
28.10
Mar
142.14
$
32.08
Abr
108.89
$
31.11
May
104.90
$
28.47
Jun
107.36
$
32.50
Jul
114.39
$
30.80
Ago
112.28
$
28.19
Sep
88.35
$
32.17
Oct
111.40
$
30.00
Nov
119.13
$
27.45
Dic
126.53
$
31.34
Totales Año
1395.92
$
362.90
Slide 25
Evaluación de generación y ahorro en
sistemas solares modulares
4 modulo de 280Wp con
micro inversor MPPT.
Mes
Energía Producida kWh
Ahorro Total
Ene
181.40
$
40.94
Feb
166.02
$
37.47
Mar
189.52
$
42.77
Abr
145.18
$
41.47
May
139.86
$
37.96
Jun
143.15
$
43.33
Jul
152.52
$
41.06
Ago
149.71
$
37.58
Sep
117.80
$
42.90
Oct
148.54
$
40.00
Nov
158.83
$
36.60
Dic
168.70
$
41.79
Totales Año
1861.22
$
483.87
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Sistemas de Generación Aislados
Son básicamente un sistema de generación solar que no esta en conexión
directa con la red de energía eléctrica convencional, como su nombre lo
indica, están en lugares aislados en donde no se tiene acceso
económicamente factible para una conexión a la red eléctrica de la
distribuidora.
Se componen básicamente de :
Paneles solares.
Regulador de carga.
Baterías.
Inversor.
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Componentes Básicos de Un sistema
Solar.
Panel solar: Es el componente encargado de captar
y generar la energía eléctrica a partir de la
radiación solar. La naturaleza de la radiación solar
es variable a lo largo del día y del año
Regulador de carga:-Regulador- Es el elemento que regula la inyección
de corriente desde los paneles a la batería. Controla el estado de carga
de la batería para permitir el paso de energía eléctrica proveniente de
los paneles.
Batería: Almacena la energía de los paneles para los momentos en
que no hay sol, o para los momentos en que las características de
la energía proporcionada por los paneles no es suficiente o
adecuada para satisfacer la demanda.(falta de potencia al
atardecer ,amanecer, días nublados).
Inversor: Es el componente encargado de adaptar y
trasladar la corriente eléctrica generada por los paneles
solares (DC) a la corriente que demanda la carga (AC).
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Duración de los Sistemas de Generación
Aislados
El tiempo de vida de estos sistemas depende en gran medida de un buen diseño
que este acorde a los equipos que se planifique alimentar con el sistema solar.
El tipo de controlador de carga será en buena medida el encargado de cuidar el
estado de la batería tanto en la descarga, evitando que no se sobrepase el
porcentaje de descarga para el cual esta diseñado, asi como también de cuidar el
estado de carga máximo de la batería.
El tamaño del banco de baterías dependerá en gran medida de los días de
funcionamiento sin sol para el que se diseñe( días de autonomía). Elegir un banco
de baterías mas grande de lo necesario volverá muy costoso un sistema solar
aislado.
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Tipos de controladores de Carga
Controlador PWM. Este tipo de controladores son los mas comunes en sistemas
solares aislados pequeños debido a su bajo costo. Si bien este tipo de
controladores siempre cumplen su función de cuidar las baterías no son
siempre la alternativa mas eficiente que garantice el máximo
aprovechamiento de la energía eléctrica generada por los paneles solares.
Generalmente se utiliza un panel solar adicional en comparación con un
sistema que posea un controlador con MPPT
Controlador MPPT este tipo de controladores garantizan que el punto de
operación de los paneles solares sea el máximo aprovechándose de mejor
manera el recurso solar disponible y haciendo que la carga que se demande a
la batería sea un poco menor en horas de sol, contribuyendo a alargar la vida
de las baterías.
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Tipos de inversores Aislados
Existen en el mercado básicamente dos tipos de inversores para aplicaciones
solare uno de onda sinusoidal modificada y otro de onda sinusoidal pura.
La diferencia radica en la calidad de energía alterna con la que se
alimentaran los aparatos. En caso que se disponga de equipos delicados es
preferible cerciorarse que la forma de onda del inversor sea pura debido a
que ciertos equipos pueden verse afectados a lo largo de su vida útil.
Los inversores de onda modificada tienen a ser generalmente de mas bajo
costo y pueden utilizarse en instalaciones aisladas en donde la calidad de
energía no sea un factor de riesgo para los equipos que se conectaran.
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Sistema Aislado para una Comunidad
Slide 32
Sistemas de Generación Aislados
Sistema Aislado: Es un Sistema que puede proporciona un suministro de
energía continuo y confiable que puede ser mas económico que la conexión
de red si esta esta disponible. También conocido como off grid o fuera de Red.
Slide 33
Ejemplos Adicionales de Sistemas Aislados
Sistemas de Bombeo: Es una aplicación con la
que se puede potenciar fuertemente la
agricultura….
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Ejemplos Adicionales de Sistemas
Aislados
Sistemas de Alumbrado
publico.
Una aplicación de
iluminación de potencial
ahorro y libre de fallas
que puedan presentarse
en la RED.
Slide 35
Hojas técnicas de paneles solares
Slide 36
Hojas técnicas de paneles solares
Las hojas de datos proporcionan información como por ejemplo:
La potencia máxima de operación al cual se puede hacer trabajar los paneles.
La curva de respuesta del panel solar bajo diferentes condiciones de irradiación.
La garantía del modulo, esta garantía es viene dada en potencias y tiempo lo que
significa que el fabricante garantiza a lo largo de un tiempo un valor de potencia y
pasado ese tiempo garantiza una potencia diferente.
Es importante tomar en cuenta que los parámetros eléctricos reflejados en las
hojas de datos son basados en condiciones ambientales controladas en laboratorios
de prueba y que la potencia en condiciones reales de operación serán variables
dependiendo de las condiciones climáticas del lugar en el que se instale.
En el salvador la potencia de un modulo bajo condiciones reales de operación será
a la baja debido a las altas temperaturas que se tiene en el país.
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Instalaciones industriales
Generalmente es la industria la que sufre mas el impacto de los incrementos
en la energía eléctrica razón por la cual un sistema solares una solución que
puede ayudarle a bajar su consumo de energía eléctrica.
La manera mas adecuada de aprovechar al máximo este recurso, es
realizando un dimensionamiento adecuado de acuerdo al perfil de consumo
de por lo menos un año.
Este perfil de consumo puede verificarse en las facturas de energía eléctrica y
de una forma mas certera en el consumo que se tenga en la franja horaria de
resto, debido a que también la producción de energía solar se da dentro de
esta franja.
Slide 38
Estimaciones de ahorro e inversiones por
potencias
Para potencias superiores a los 50Kw los precios en el mercado podrían estar
entre $ 2.40 y $3.20 el Wp instalado de un sistema de energía solar. Por
ejemplo si usted desea realizar una instalación de 100 kWp y obtiene un
precio de 2.9 $/Wp la inversión rondaría los $ 290,000.00. y obtendría un
ahorro que rondaría los $ 31,300.00 anuales.
El ahorro es calculado tomando en cuenta que toda la energía producida es
consumida de esta manera se garantiza el máximo aprovechamiento y el
máximo ahorro.
Se estima que un 14% de toda la energía producida en un año es debida a la
radiación solar de los días domingos. Días en los que en algunos casos esta
energía no es consumida dentro de las instalaciones y por lo tanto podría ser
inyectada a la red de la distribuidora fuera de las instalaciones del
propietario. Por eso se estima conveniente vender ese excedente de energía a
la distribuidora local.
Slide 39
Estimaciones de ahorro e inversiones por
potencias
Potencias
Costo anual evitado.
82kWp
$ 25,647.00
100kWp
$ 31,277.00
200kWp
$ 62,554.00
300kWp
$ 93,831.00
400kWp
$ 125,108.00
600kWp
$ 18,7663.00
1MWp
$ 312,772.00
En instalaciones de gran tamaño es indispensable buscar la mejor ubicación que
garantice los mejores niveles de irradiación de la zona durante todos los meses del
año.
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Variaciones mensuales en los ingresos
Debido a que la producción de energía solar es evidentemente vulnerable a
los cambios climáticos. Se espera tener variaciones en la producción en cada
mes del año debido a la posición del sol, la nubosidad, la temperatura y los
niveles de irradiación.
Mes
Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
Producción
de Energía
59320
54851.3797
64479.4139
54564.2979
46403.7118
43089.6703
56488.0098
54468.8645
55180.1709
55361.6117
64499.5849
61588.3272
Costo
Evitado
$ 10,769.41
$ 9,787.94
$ 12,879.05
$ 10,165.51
$ 8,645.17
$ 8,027.75
$ 10,843.68
$ 10,456.07
$ 10,592.62
$ 10,050.77
$ 11,709.75
$ 11,181.22
Consideraciones:
Calculo basado en una planta solar de
400kWp.
Los precios por kWh son tomados de
los pliegos Tarifarios 2013 para cada
periodo correspondiente.
Valido para la zona metropolitana de
San Salvador.
Slide 41
Conclusiones y Recomendaciones
Ejemplo Sistema Generador Solar conectado a la Red 600 KWp
..\..\Granjas Solares\Calle Huizucar 600KWp\Exel Generacion aumentada 6%
indexada.xlsx
http://solargis.info/
http://solargis.info/doc/71
Slide 42
GRAFICA TIPICA IRRADIACION EN EL
SALVADOR POR DIA
Slide 43
Slide 44
Zonas de mayor irradiancia en El
salvador
..\..\Granjas Solares\Global Horizontal irradiation.png
..\..\Granjas Solares\direct normal irradiation.png
ASIA-COMITÉ DE ENERGIA
Energía Solar Fotovoltaica
Con Enfoque Residencial
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Energía Solar- Conceptos Básicos
La energía Solar es una fuente de energía de origen renovable,
obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación
Electromagnética procedente del sol.
La energía solar en una forma u otra es la fuente de casi toda la
energía en la tierra. Los seres humanos, como todos los otros animales
y plantas, dependen del sol para el calor y comida.
La energía solar varía de un lugar a otro (depende de factores
geográficos), depende de la época del año y de las condiciones de la
atmósfera local. Una de las manifestaciones de la energía solar es la
luz, a más luz más energía.
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Energía Fotovoltaica
La energía fotovoltaica : A menudo abreviado como PV. Es un método simple y
elegante de aprovechar la energía del sol. Dispositivos fotovoltaicos (células
solares) son los únicos que convierten directamente la radiación solar
incidente en electricidad, sin ruido, contaminación, movimiento por lo que es
robusta, fiable y duradera.
Aunque la mayor parte de los dispositivos fotovoltaicos hoy se utilizan por
razones puramente prácticas y económicas, un beneficio potencial de la
energía fotovoltaica es El impacto ambiental de la generación de
electricidad. Sobre todo por el efecto invernadero, esto añade una razón
importante para examinar la energía fotovoltaica.
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Terminología
La irradiancia es la unidad de medición utilizada para describir la potencia
incidente por unidad de superficie de todo tipo de radiación electromagnética. Su
símbolo es G. Unidad: Watt/m².
La irradiación se refiere a la cantidad de energía que se obtiene en un día, mes
o año. La irradiación varía a lo largo de todo el año. Y su unidad de medida son
KiloWatt-hora /m²/día.
Horas sol pico: Conocida por su abreviatura HSP son las horas equivalentes de sol
en las que se asume una irradiancia constante de 1000 W/m².
Kilo watt-Hora: Abreviado como Kwh, son las unidades de medida de la energía
para nuestro caso son las unidades de medida de la energía eléctrica.
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Radiación
La radiación que llega, varía de forma aleatoria debido a muy
diversos efectos que provoca sobre ella la atmósfera terrestre. Una
gran parte es absorbida y dispersa por agentes como la polución y la
nubosidad. Casi un 40% de la radiación en la superficie lo hace no en
forma de luz visible, sino como radiación infrarroja
Su flujo radiante es de 3,8x1026W equivalente a una densidad de 62,5MW por
cada m2 de superficie solar. De toda ella solo una pequeña parte, 1,37KW a
1KW por metro cuadrado aproximadamente, llega a la superficie de la tierra
como consecuencia de la distancia que los separa.
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Tipos de Radiación
La radiación directa es, como su propio nombre
indica, la que proviene directamente del sol.
La radiación difusa es aquella recibida de la
atmósfera como consecuencia de la dispersión
de parte de la radiación del sol en la misma.
Esta energía puede suponer aproximadamente
un 15% de la radiación global en los días
soleados, pero en los días nublados, en los
cuales la radiación directa es muy baja, la
radiación difusa supone un porcentaje mucho
mayor.
La radiación reflejada es, como su propio
nombre indica, aquella reflejada por la
superficie terrestre. La cantidad de radiación
depende del coeficiente de reflexión de la
superficie, también llamado albedo.
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Mapa de Radiación solar SWERA
Actualmente la Universidad de El
Salvador junto a instituciones
estatales y privadas trabajan en la
Actualización del mapa solar de El
salvador.
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Como se convierte la energía solar en
energía eléctrica
El elemento principal de un sistema de energía fotovoltaica es la célula
fotoeléctrica, es un dispositivo construido de silicio (extraído de la arena
común).
La conversión fotovoltaica consiste en la transformación directa de la
energía luminosa en energía eléctrica. Se utilizan para ello unas placas
solares formadas por células fotovoltaicas (de silicio o de germanio).
Cuando un rayo de luz solar penetra en el material semiconductor del cual
esta fabricada la celda solar, se crea un flujo de energía eléctrica. En la
célula solar.
Fuente :Instalación de
sistemas
solares sobre techos
© Consejo Nacional de Energía
Slide 9
Tecnologías Comercialmente mas
Utilizadas de módulos Fotovoltaicos
- Silicio Puro Monocristalino. Basados en secciones de una barra de silicio
perfectamente cristalizado en una sola pieza . En laboratorio se han
alcanzado rendimientos máximos del 24,7% para éste tipo de paneles siendo
en los comercializados del 16%.
Silicio puro policristalino- Los materiales son semejantes a los del tipo anterior
aunque en este caso el proceso de cristalización del silicio es diferente. Los
paneles policristalinos se basan en secciones de una barra de silicio que se ha
estructurado desordenadamente en forma de pequeños cristales. Son visualmente
muy reconocibles por presentar su superficie un aspecto granulado. Se han
alcanzado en laboratorio eficiencias del 19.8% y en los módulos comerciales del
14%, siendo su precio también más bajo
..\..\Granjas Solares\CHINALAND\PV SOLAR PANEL Warranty.jpg
Slide 10
Módulos Fotovoltaicos de película
delgada
Mediante el empleo del silicio con otra estructura o de otros materiales semiconductores
es posible conseguir paneles más finos y versátiles que permiten incluso en algún caso su
adaptación a superficies irregulares.
Silicio amorfo- (TFS) Paneles de este tipo son habitualmente empleados para
pequeños dispositivos electrónicos ( Calculadoras, relojes) y en pequeños paneles
portátiles. Su rendimiento máximo alcanzado en laboratorio ha sido del 13% siendo el
de los módulos comerciales del 8%.
Teluro de cadmio- Rendimiento en laboratorio 16% y en módulos comerciales 8%
Arseniuro de Galio- Uno de los materiales más eficientes. presenta unos
rendimientos en laboratorio del 25.7% siendo los comerciales del 20%
..\..\Granjas Solares\AMORPHOUS PV SOLAR\AURIA Micromorph Thin Film Module.pdf
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Módulos Fotovoltaicos de película
delgada
Diseleniuro de cobre en indio- con rendimientos en laboratorio próximos al 17% y
en módulos comerciales del 9%
Células solares HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer). Éstas se componen
de plaquitas híbridas monocristalinas que están recubiertas de una capa delgada
de silicio amorfo. Las células solares pueden ser producidas con grados muy altos
de eficiencia y óptimos rendimientos energéticos.
Existen también los llamados paneles Tándem que combinan dos tipos de
materiales semiconductores distintos. Mediante la combinación de dos o tres tipos
de materiales es posible aprovechar una mayor parte de energía. Con este tipo de
paneles se ha llegado a lograr rendimientos del 35%.
..\..\Granjas Solares\AMORPHOUS PV SOLAR\AMORPHOUS SUNLIGHT XLD44.pdf
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Sistema Solares De Conexión a Red
Estos sistemas solares están constituidos básicamente por
paneles fotovoltaicos, inversores y la red donde se inyectara la
energía producida por el sistema solar.
En este arreglo los paneles transforman la
energía solar en energía eléctrica de corriente
directa, el inversor transforma la energía en
corriente alterna y la inyecta en la red, luego
esta energía es cuantificada por medio de un
medidor. La energía consumida por la casa se
mide por otro medidor. Se puede utilizar
también un solo medidor bidireccional.
Fuente :Instalación de
sistemas
solares sobre techos
© Consejo Nacional de Energía
Slide 13
Sistema Solares De Conexión a Red
Estos sistemas pueden ser usados en cualquier lugar que permita la medición de
la energía producida por el arreglo FV. Esta energía de retorno da vuelta al
medidor en sentido inverso al consumo cuando el sistema FV produce más de lo
consumido. Estos sistemas no proveen de respaldo cuando la energía comercial
falla.
Slide 14
Las sombras limitan la producción de
energía eléctrica
Fuente :Instalación de
sistemas
solares sobre techos
© Consejo Nacional de Energía
Slide 15
Rendimiento Especifico
CEL, tiene instalado un sistema solar en la azotea de su edificio. El generador
fotovoltaico de la institución autónoma, tiene un capacidad de 24.57 kWp, es
una instalación con fines de investigación, razón por la cual se divide en tres
sub - generadores, compuesto cada uno por tecnologías de silicio
monocristalino, policristalino y amorfo, con una capacidad individual de 8.19
kwp. El generador ocupa un área de 287 m2, esta orientado al sur con una
inclinación de 15º.
El rendimiento promedio en kWh por KWp por año instalado de su sistema
solar en San Salvador esta entre 1,500 y 1,660 kWh por año.
Esta información puede ser corroborada por medio del sitio web:
http://www.sunnyportal.com/Templates/PublicPageOverview.aspx?page=e15cb5a9-3536-426a-
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Energía producida por tecnologías
Monocristalino, Policristalino y Amorfo
Rendimiento Promedio Anual
Tecnología
Rendimiento
Especifico
Comparación
Monocristalino
1633.47 kWh/kWp
100%
Policristalino
1596.72 kWh/kWp
98%
Amorfo
1472.66 kWh/kWp
90%
Referencia: http://sunnyportal.com/Templates/PublicPageOverview.aspx?plant=237abd6b-e637-42fd-99956dca6f03bd22&splang=es-ES
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Generación Modular con Sistemas De
Conexión a Red Con micro-inversores
Una Ventaja que proporcionan ciertos fabricantes de inversores son los
microinverter. Llamados así porque están diseñados para aplicaciones en
instalaciones pequeñas en donde facilita el incremento modular según las
necesidades del usuario.
Generalmente se adaptan a un modulo Fotovoltaico de igual potencia. Esto le
permite al usuario incrementar en pequeñas cantidades la potencia de su
instalación con facilidades de montaje y a costos reducidos.
los incrementos modulares dependerán de el tamaño de los módulos que se
escojan y al mismo tiempo de los microinversores escogidos.
Comercialmente pueden encontrase micro inversores que van desde los 100W
hasta los 300 W para acoplarse a un panel solar. Aunque existen
microinversores de potencias mayores con los que forman arreglos serie
(Ej.600w monofásico a 1Kw trifásico). Pero los incrementos modulares son
mayores.
Slide 18
Generación Modular con Sistemas De
Conexión a Red Con micro-inversores
Los incrementos modulares permitirán al usuario instalar potencias pequeñas
que en la mayoría de los casos la energía que este sistema genere será
consumida.
Slide 19
Generación Modular con Sistemas De
Conexión a Red Con micro-inversores
Por ejemplo:
El consumo de una refrigeradora (369 litros) ronda los 420 Kwh/año. Un
sistema fotovoltaico de 280Wp produciría la energía necesaria para alimentar
este equipo durante un año. (aproximadamente 456.28Kwh/Año).
Si la energía generada durante el día excede la que esta refrigeradora
consume, esta energía puede ser aprovechada por otro equipo conectado en
la residencia. De esta manera se consumirá toda la energía producida y será
menos la energía que se demande de la red de la empresa distribuidora de
energía eléctrica.
Slide 20
Beneficios que percibirá en un sistema
solar conectado a red
Se percibirá una reducción en su factura eléctrica que dependerá del nivel de
generación de energía solar que posea instalado, esta reducción solo se hará
efectiva en las horas de sol.
Slide 21
Calculo de generación rápido
Para estimar la producción anual de energía del sistema solar en KWh, en la
zona metropolitana de San Salvador, se debe multiplicar el tamaño del
sistema por 1,660 kWh/kWp
Un sistema solar de de 1Kwp Producirá un estimado de energía al final del año
de : 1Kwp * 1660 kWh/Kwp= 1,660Kwh
Este sistema podría estar compuesto por 4 paneles solares de 250 Wp.
Asumiendo que toda esta energía se consume durante el dia, esto implicaría
un ahorro anual aproximado de $ 381.8 al precio promedio actual de la
energía eléctrica.
Slide 22
Evaluación de generación y ahorro en
sistemas solares modulares
1 modulo de 280Wp con
micro inversor MPPT.
Mes
Energía Producida kWh Ahorro Total
Ene
45.35
$
10.24
Feb
41.50
$
9.37
Mar
47.38
$
10.69
Abr
36.30
$
10.37
May
34.97
$
9.49
Jun
35.79
$
10.83
Jul
38.13
$
10.27
Ago
37.43
$
9.40
Sep
29.45
$
10.72
Oct
37.13
$
10.00
Nov
39.71
$
9.15
Dic
42.18
$
10.45
Totales Año
465.31
$
120.97
Producciones
Calculadas según
índices de generación
2013 y precios según
Pliego Tarifario 2013
Slide 23
Evaluación de generación y ahorro en
sistemas solares modulares
2 modulo de 280Wp con
micro inversor MPPT.
Mes
Energía Producida kWh Ahorro Total
Ene
90.70
$
20.47
Feb
83.01
$
18.73
Mar
94.76
$
21.39
Abr
72.59
$
20.74
May
69.93
$
18.98
Jun
71.58
$
21.66
Jul
76.26
$
20.53
Ago
74.86
$
18.79
Sep
58.90
$
21.45
Oct
74.27
$
20.00
Nov
79.42
$
18.30
Dic
84.35
$
20.89
Totales Año
930.61
$
241.93
Recomendación
Slide 24
Evaluación de generación y ahorro en
sistemas solares modulares
3 modulo de 280Wp con
micro inversor MPPT.
Mes
Energía Producida kWh Ahorro Total
Ene
136.05
$
30.71
Feb
124.51
$
28.10
Mar
142.14
$
32.08
Abr
108.89
$
31.11
May
104.90
$
28.47
Jun
107.36
$
32.50
Jul
114.39
$
30.80
Ago
112.28
$
28.19
Sep
88.35
$
32.17
Oct
111.40
$
30.00
Nov
119.13
$
27.45
Dic
126.53
$
31.34
Totales Año
1395.92
$
362.90
Slide 25
Evaluación de generación y ahorro en
sistemas solares modulares
4 modulo de 280Wp con
micro inversor MPPT.
Mes
Energía Producida kWh
Ahorro Total
Ene
181.40
$
40.94
Feb
166.02
$
37.47
Mar
189.52
$
42.77
Abr
145.18
$
41.47
May
139.86
$
37.96
Jun
143.15
$
43.33
Jul
152.52
$
41.06
Ago
149.71
$
37.58
Sep
117.80
$
42.90
Oct
148.54
$
40.00
Nov
158.83
$
36.60
Dic
168.70
$
41.79
Totales Año
1861.22
$
483.87
Slide 26
Sistemas de Generación Aislados
Son básicamente un sistema de generación solar que no esta en conexión
directa con la red de energía eléctrica convencional, como su nombre lo
indica, están en lugares aislados en donde no se tiene acceso
económicamente factible para una conexión a la red eléctrica de la
distribuidora.
Se componen básicamente de :
Paneles solares.
Regulador de carga.
Baterías.
Inversor.
Slide 27
Componentes Básicos de Un sistema
Solar.
Panel solar: Es el componente encargado de captar
y generar la energía eléctrica a partir de la
radiación solar. La naturaleza de la radiación solar
es variable a lo largo del día y del año
Regulador de carga:-Regulador- Es el elemento que regula la inyección
de corriente desde los paneles a la batería. Controla el estado de carga
de la batería para permitir el paso de energía eléctrica proveniente de
los paneles.
Batería: Almacena la energía de los paneles para los momentos en
que no hay sol, o para los momentos en que las características de
la energía proporcionada por los paneles no es suficiente o
adecuada para satisfacer la demanda.(falta de potencia al
atardecer ,amanecer, días nublados).
Inversor: Es el componente encargado de adaptar y
trasladar la corriente eléctrica generada por los paneles
solares (DC) a la corriente que demanda la carga (AC).
Slide 28
Duración de los Sistemas de Generación
Aislados
El tiempo de vida de estos sistemas depende en gran medida de un buen diseño
que este acorde a los equipos que se planifique alimentar con el sistema solar.
El tipo de controlador de carga será en buena medida el encargado de cuidar el
estado de la batería tanto en la descarga, evitando que no se sobrepase el
porcentaje de descarga para el cual esta diseñado, asi como también de cuidar el
estado de carga máximo de la batería.
El tamaño del banco de baterías dependerá en gran medida de los días de
funcionamiento sin sol para el que se diseñe( días de autonomía). Elegir un banco
de baterías mas grande de lo necesario volverá muy costoso un sistema solar
aislado.
Slide 29
Tipos de controladores de Carga
Controlador PWM. Este tipo de controladores son los mas comunes en sistemas
solares aislados pequeños debido a su bajo costo. Si bien este tipo de
controladores siempre cumplen su función de cuidar las baterías no son
siempre la alternativa mas eficiente que garantice el máximo
aprovechamiento de la energía eléctrica generada por los paneles solares.
Generalmente se utiliza un panel solar adicional en comparación con un
sistema que posea un controlador con MPPT
Controlador MPPT este tipo de controladores garantizan que el punto de
operación de los paneles solares sea el máximo aprovechándose de mejor
manera el recurso solar disponible y haciendo que la carga que se demande a
la batería sea un poco menor en horas de sol, contribuyendo a alargar la vida
de las baterías.
Slide 30
Tipos de inversores Aislados
Existen en el mercado básicamente dos tipos de inversores para aplicaciones
solare uno de onda sinusoidal modificada y otro de onda sinusoidal pura.
La diferencia radica en la calidad de energía alterna con la que se
alimentaran los aparatos. En caso que se disponga de equipos delicados es
preferible cerciorarse que la forma de onda del inversor sea pura debido a
que ciertos equipos pueden verse afectados a lo largo de su vida útil.
Los inversores de onda modificada tienen a ser generalmente de mas bajo
costo y pueden utilizarse en instalaciones aisladas en donde la calidad de
energía no sea un factor de riesgo para los equipos que se conectaran.
Slide 31
Sistema Aislado para una Comunidad
Slide 32
Sistemas de Generación Aislados
Sistema Aislado: Es un Sistema que puede proporciona un suministro de
energía continuo y confiable que puede ser mas económico que la conexión
de red si esta esta disponible. También conocido como off grid o fuera de Red.
Slide 33
Ejemplos Adicionales de Sistemas Aislados
Sistemas de Bombeo: Es una aplicación con la
que se puede potenciar fuertemente la
agricultura….
Slide 34
Ejemplos Adicionales de Sistemas
Aislados
Sistemas de Alumbrado
publico.
Una aplicación de
iluminación de potencial
ahorro y libre de fallas
que puedan presentarse
en la RED.
Slide 35
Hojas técnicas de paneles solares
Slide 36
Hojas técnicas de paneles solares
Las hojas de datos proporcionan información como por ejemplo:
La potencia máxima de operación al cual se puede hacer trabajar los paneles.
La curva de respuesta del panel solar bajo diferentes condiciones de irradiación.
La garantía del modulo, esta garantía es viene dada en potencias y tiempo lo que
significa que el fabricante garantiza a lo largo de un tiempo un valor de potencia y
pasado ese tiempo garantiza una potencia diferente.
Es importante tomar en cuenta que los parámetros eléctricos reflejados en las
hojas de datos son basados en condiciones ambientales controladas en laboratorios
de prueba y que la potencia en condiciones reales de operación serán variables
dependiendo de las condiciones climáticas del lugar en el que se instale.
En el salvador la potencia de un modulo bajo condiciones reales de operación será
a la baja debido a las altas temperaturas que se tiene en el país.
Slide 37
Instalaciones industriales
Generalmente es la industria la que sufre mas el impacto de los incrementos
en la energía eléctrica razón por la cual un sistema solares una solución que
puede ayudarle a bajar su consumo de energía eléctrica.
La manera mas adecuada de aprovechar al máximo este recurso, es
realizando un dimensionamiento adecuado de acuerdo al perfil de consumo
de por lo menos un año.
Este perfil de consumo puede verificarse en las facturas de energía eléctrica y
de una forma mas certera en el consumo que se tenga en la franja horaria de
resto, debido a que también la producción de energía solar se da dentro de
esta franja.
Slide 38
Estimaciones de ahorro e inversiones por
potencias
Para potencias superiores a los 50Kw los precios en el mercado podrían estar
entre $ 2.40 y $3.20 el Wp instalado de un sistema de energía solar. Por
ejemplo si usted desea realizar una instalación de 100 kWp y obtiene un
precio de 2.9 $/Wp la inversión rondaría los $ 290,000.00. y obtendría un
ahorro que rondaría los $ 31,300.00 anuales.
El ahorro es calculado tomando en cuenta que toda la energía producida es
consumida de esta manera se garantiza el máximo aprovechamiento y el
máximo ahorro.
Se estima que un 14% de toda la energía producida en un año es debida a la
radiación solar de los días domingos. Días en los que en algunos casos esta
energía no es consumida dentro de las instalaciones y por lo tanto podría ser
inyectada a la red de la distribuidora fuera de las instalaciones del
propietario. Por eso se estima conveniente vender ese excedente de energía a
la distribuidora local.
Slide 39
Estimaciones de ahorro e inversiones por
potencias
Potencias
Costo anual evitado.
82kWp
$ 25,647.00
100kWp
$ 31,277.00
200kWp
$ 62,554.00
300kWp
$ 93,831.00
400kWp
$ 125,108.00
600kWp
$ 18,7663.00
1MWp
$ 312,772.00
En instalaciones de gran tamaño es indispensable buscar la mejor ubicación que
garantice los mejores niveles de irradiación de la zona durante todos los meses del
año.
Slide 40
Variaciones mensuales en los ingresos
Debido a que la producción de energía solar es evidentemente vulnerable a
los cambios climáticos. Se espera tener variaciones en la producción en cada
mes del año debido a la posición del sol, la nubosidad, la temperatura y los
niveles de irradiación.
Mes
Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
Producción
de Energía
59320
54851.3797
64479.4139
54564.2979
46403.7118
43089.6703
56488.0098
54468.8645
55180.1709
55361.6117
64499.5849
61588.3272
Costo
Evitado
$ 10,769.41
$ 9,787.94
$ 12,879.05
$ 10,165.51
$ 8,645.17
$ 8,027.75
$ 10,843.68
$ 10,456.07
$ 10,592.62
$ 10,050.77
$ 11,709.75
$ 11,181.22
Consideraciones:
Calculo basado en una planta solar de
400kWp.
Los precios por kWh son tomados de
los pliegos Tarifarios 2013 para cada
periodo correspondiente.
Valido para la zona metropolitana de
San Salvador.
Slide 41
Conclusiones y Recomendaciones
Ejemplo Sistema Generador Solar conectado a la Red 600 KWp
..\..\Granjas Solares\Calle Huizucar 600KWp\Exel Generacion aumentada 6%
indexada.xlsx
http://solargis.info/
http://solargis.info/doc/71
Slide 42
GRAFICA TIPICA IRRADIACION EN EL
SALVADOR POR DIA
Slide 43
Slide 44
Zonas de mayor irradiancia en El
salvador
..\..\Granjas Solares\Global Horizontal irradiation.png
..\..\Granjas Solares\direct normal irradiation.png