Hola a todos!!
No echeis cuenta de las fotos que pongo aquí, hasta que me aclare con mi disco duro virtual. Son para links al máster que estoy haciendo de fotovoltaica.
Gracias
Alcado

Radiación Solar extraterrestre

La radiación Solar extraterrestre, se suele tomar como un valor constante de 1367 W/m2, en su componente normal. Si la superficie imaginaria fuera de la atmósfera está en horizontal, se verá afectado por el coseno de l ángulo que forma la radiación y el vector normal a dicha superficie. A nivel del suelo, la radiación que llegará estará afectada por el factor de claridad, teniendo como límite superior este valor.

Alcado

Piranómetros para medir la radiación global solar

Novato en esto, he visto que además de Eppley, una de las empresas serias a tener en cuenta es Kipp & Zonner, que tiene como filial en Europa a Campbell Scientific. Entre las cosas curiosas ofrece sistemas de adquisición de datos para PC´s llamados dataloggers, capaces de trabajar con los siguientes sensores que a su vez ofrecen:

Piranómetros

CS300 (PYR)

El piranómetro CS300 (PYR) basado en fotocélula de silicio es fabricado por Apogee Instruments. El rango espectral es de 300 a 1100nm, recogiendo la mayoría de la radiación de onda corta que llega a la superficie de la Tierra. Este sensor mide la radiación solar para usos en estudios solares, agricultura, meteorológicos y hidrológicos.

Este piranómetro fotovoltaico, si nos fijamos en sus caracteríaticas, tiene un error residual de corrección del coseno de +-4% a 75 º y de +º1% a 45º. Comparando este dato con el de los apuntes, que vienen dados a una altura solar de 10 º, no me atrevería a juzgar su clase. Quizás en esto la oprofesora nos apodría ayudar. Creo que son más precisos son los termoeléctricos como el Eppley, que los fotovoltaicos, aunque hay universidades, empeñados en el diseño de mejora de estos últimos, por su menor coste. En uno fotovoltaico, un simple mosquito posado sobre él puede distorsionar la medida, aunque supongo que con el sistema de calidad se puede obviar, y el hecho en si no sea importante.

CMP3 (termopilas)

SKP215 (Sensor PAR)

SP1110

SR11 (first class)

SP-LITE

CMP11 (termopilas)

CMP6 (first class)

LP02 (termopilas)

http://www.campbellsci.co.uk/index.cfm?id=514

Sincronizar el reloj del PC con un reloj atómico

Estoy indagando también en esta actividad, de evitar que el reloj del PC pierda precisión:

Haciendo doble clic en el reloj de nuestro PC y picando en la solapa "hora de internet", se observa que nuestro reloj se sincroniza con una periodicidad semanal (y posibilidad manula instantánea), con el reloj de un servidor, que por defecto el que tengo es: time.windows.com. Podemos añadir en la pestaña "hora de internet" y en la ventana blanca cualquiera de los enlaces a los servidores que conozcamos. He probado con hora.uv.es (universidad de Valencia) y funciona perfectamente, dando al botón actualizar ahora. El problema que veo de este sistema, es que windows hace la sincronización automática una vez en semana, y quizás a lo largo de ella perdamos sincronización sin darnos cuenta.

Por otra parte en softonic he encontrado un programa versión trial 100% operativo por un mes, llamado Mobile TimeSyn 2.1.0

También ya muy profesional sería la opción de que el servidor de nuestra empresa, contara con un servidor de hora de red NTP de estado sólido, como el que ofrece la empresa Galleon, que es una solución completa para sincronizar la hora a través de redes de ordenadores. El servidor de hora de red Galleon NTS-4000-GPS-R combina un receptor GPS con un ordenador empotrado de estado sólido incorporado y ofrece una configuración y administración sencillas a través de una interfaz de red.

Alcado

Analema Solar

Si fotografiamos el Sol durante todo el año, en el mismo lugar y a la misma hora, y hacemos una fotocomposición de dichas imágenes, salen figuras como estas que están en la red:

Se llama Analema, y es debido a la diferencia entre el día solar medio (el que marca nuestro reloj) y el solar verdadero (varía debido a que la órbita es elíptica y también por la inclinación del eje terráqueo con el plano de la eclíptica).

Si una de lasl fotos incluye un eclipse, se llama tutulema.

Si quereis saber más, esto guarda relación con la llamada ecuación del tiempo. Mirar este curioso link:

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/iesgaviota/fisiqui/relojsol/horas.htm

Alcado.

Método Aguiar

Es unmétodo estadístico, que permite calcular la radiación diaria de cualquie localidad, a partir de unos datos globales generales. Los resultados son bastante finos, como podemos juzgar en las siguientes gráficas para Tomares (Sevilla):

Método Winkworth secuencia de radiación

Este es un método que aunque diseñado para un clima como el de las Islas Británicas, da resultados aproximados mediante técnicas de correlación de orden 1 en nuestro clima.

Se basa en agrupar el año en diferentes periodos de entre 60 y 65 días, alrededor de los solsticios, y aplicar una ecuación donde la radiación a calcular para el día n, depende de unos valores B y Cn = C*n, que para cada tipo de clima son fijos. La suma de estos dos valores, se llama tendencia. Estos valores se dan para cada uno de esos cuatro periodos en que se divide el año. A la tendencia le sumamos una parte variable, que consta de lo que llamamos en estadística fluctuación L(Q(n-1) más un número aleatorio "r(n)", que sigue una distribución normal, tal que su varianza se calcula mediante la varianza dada en la tabla para la tendencia, dentro de cada periodo, siendo L el valor del parámetro de autocorrelación, también conocido.

Se cumple que V(r) = V(Q) * (1-L^2).

Con los datos conocidos en la ecuación principal, podemos calcular G(n):

G(n) = B + C*n +L*Q(n-1) + r(n)

pero debemos darnos cuenta que cada valor Q(n) depende del alcanzado en el día anterior Q(n-1), mediante la siguiente exppresión:

Q(n) = LQ(n-1)+r(n-1)

Para ello al primer valor del año, le haremos Q(n) = 0

Para generar el número aleatorio, haremos:

=DISTR.NORM.INV(ALEATORIO();0;RAIZ(V(Q)*(1-L^2))

Los resultados obtenidos, con los datos B(MJ/m^2); C(MJ/m^2); V(Q) (MJ/m^2) y L, para cada periodo de 60 ó 65 días, se muestran en la gráfica que adjuntamos.

Alcado

Coordenadas polares

Hola: fijaros que el acimut, se mide positivo en el sentido del movimiento del Sol, y negativo hacia su salida. La referencia es el observador situado en un punto del hemisferio norte mirando hacia el sur. Desde dicho eje se miden los ángulos citados del acimut. Para ubicar al Sol, utilizamos el ángulo horario ws. El Sol está en todo lo alto de su trayectoria (a las doce hora solar) . Desde la línea imaginaria que marca las doce, mediré el ángulo horario desde dicah vertical, mirando hacia el sur, el Este cae a mi izquierda, y cualquier posición del Sol desde su salida hasta llegar a lo más alto, tendrá un ángulo horario negativo. Cualquier posición del Sol desde las 12 a.m. hasta el ocaso (hacia el Oeste a mi derecha), tendrá un ángulo positivo.

En el triángulo azul tenemos dos ángulos: el que nos da desde el suelo la altura solar (aquí lo llaman Y, pero en otros libros alfa), y su complementario teta, llamado ángulo cenital.

La línea verde es una de las muchas trayectorias aparentes del Sol desde que sale (orto) hasta que se esconde (ocaso). En verano está alta y extendida hacia los lados. En invierno, más baja y menos extendida hacia los lados. Por eso en las playas de huelva, en invierno se pone el Sol en el mar, mientras que en verano lo hace metido en la tierra. Los puntos más altos y bajos de las trayectorias son los solsticios.

Alcado

Tipos de radiación

Si estuviésemos en el espacio, sin el traje de astronauta, no sólo moriríamos de frío, sino achicharrados por la radiación. Este esquema de la web de la UJA, es descriptivo de porqué nuestro planeta con su atmósfera es un lugar habitable:

Alcado

Cálculo de sombras

Vamo a explicar el método de las trayectorias solares:
Partimos del diagrama, con los obstáculos dibujados con sus respectivas alturas solares:

Irradiación extraterrestre horizontal, recibida en distintos días del año en Málaga y Berlín (si no hubiese atmósfera)

Se puede calcular mediante unas ecuaciones que tienen en cuenta la declinación, latitud, ángulo horario y variación del radio orbital.
Los resultados son:

	Málaga	Berlín
	Irradiancia diaria	Irradiancia diaria	Variación
Fecha	IOD (W/m2d)	IOD (W/m2d)	Málaga-Berlín
1-1	4401,053824	1730,013617	2671,040207
21-3	8418,149662	6379,757063	2038,392599
21-6	11598,52127	11582,42839	16,092883
21-9	8503,991085	6551,978019	1952,013066
21-12	4332,148229	1667,278762	2664,869467
31-12	4387,807652	1717,688555	2670,119097
10-jul	11451,84334	11312,75741	139,085929
20-ene	4904,923872	2218,350796	2686,573076

La diferencia de irradiación varía en aumento entre Junio y Diciembre. En el soslticio de Junio es más parecida porque los rayos del Sol inciden sobre el m2 de atmósfera exterior considerado casi perpendiculares, mientras que en el solsticio del 21 de Diciembre, están oblicuos, y las diferentes trayectorias de los rayos solares en dicho día en Mála y Berlín, son notables, de ahí que sea máxima la variación entre las irradiancias recibidas por ambas localidades. Hay que tener en cuenta que nos referimos a la radiación incidente en la capa exterior de la atmósfera. Si fuese en la superficie de La Tierra, pienso que serán aún más notables (hablando sólo de la radiación directa), porque ahí si interviene la atenuación de la capa de nubes a atravesar, y efectivamente no es lo mismo hacerlo de forma perpendicular que oblicua.


Alcado

Mapa de las trayectorias solares

Vamos a estudiar un método para ver como un determinado objeto natural o artificial situado cercano a nuestra instalación de energía solar, puede o no afectarnos con sus sombras. Para ello vamos a utilizar el mapa de las trayectorias solares en coordenadas cartesianas. Veamos como se interpretan los ejes de dicho mapa (figuras de la derecha):

Podemos trazar en el eje X el azimut, o ángulo (proyectado sobre el suelo) que desde la posición de un observador hipotético mirando hacia el sur y medido desde el eje polar, puede ver el sol desde que sale (para cada día y mes del año) hasta que se oculta. Desde dicha posición, a su derecha está el Oeste (eje x+) y a su izquierda el Este (eje x-). Hacia el Este, el azimut se mide - y hacia el Oeste, +, por convenio, ya que el ángulo se toma positivo en el sentido del movimiento aparente del Sol. A las 12 a.m. solar, el azimut vale 0º. En el eje y+ vamos a representar la altura solar en grados, o ángulo de elevación que va tomando el Sol desde que lo vemos salir (0º) hasta que llega a lo más alto (12 a.m.) sobre el eje y, para luego decrecer dicha altura (ángulo negativo) hasta valer 0º en el ocaso. Para cada latitud, y cada día del año, podemos trazar una curva de la trayectoria solar así descrita (especie de arcos concéntricos). En nuestro caso se han representado las trayectorias correspondientes a los días 1 de Diciembre, 21 de Marzo, 6 de Mayo y 21 de Junio. Si hubiésemos representado el 21 de Diciembre, quedaría bajo la del día 1, ya que las trayectorias de mayor y menor altura solar a las 12 am, corresponden a los soslticios de verano e invierno.
Vamos a elegir un caso concreto, representado en la figura en colores, el de la ciudad de Málaga, y representamos en dicho diagrama dos obstáculos localizados por su azimut, altura solar y elevación, desde la posición del observador.
Los datos de los obstáculos son:

• Torre de 15 m de alto, cuyas coordenadas desde el observador mirando hacia el sur desde la posición del observador son (x = -6 m; y = 16 m)


• Montículo de 4 m de elevación, idem. coordenadas son (x= 5m; y = 10 m)

A) Cálculo de la altura solar de la torre:

• Por t. de Pitágoras, o pasando a polar con la calculadora, obtengo la distancia horizontal de separación entre el observador y la torre, a saber: 17,09 m.


• Con la distancia al objeto y la altura vertical, calculo mediante el arctang(15/17,08) y tenemos la altura solar del objeto, o ángulo de elevación desde el observador al vértice del tejado. Así obtenemos 41,27º.


• Cálculo del azimut de la torre: Se hace con arctn(6/16), dando 20,55º. Como está situada hacia el este, se toma negativo dicho ángulo.
  

B) Cálculo de la altura solar del montículo:

• Calculamos con las coordenadas, la separación entre el observador y el montículo (su pico más alto), obteniéndose 11,18 m.


• Aplicamos arctan(4/11,18) y sacamos la altura solar del objeto 19,68º de elevación.
  


• Cálculo del azimut del montículo: Idem. arctan(5/10) = 26,56º. Como está situado hacia el oeste se toma como positivo.

Si nos fijamos en la trayectorias solares, todas las que se intersecten con el obstáculo, darán lugar a sombras durante la subida o bajada del sol, según que tengan azimut positivo o negativo respectivamente. El montículo, al quedar bajo la trayectoria de los tres días representados, no producirá sombras sobre el observador (posición de la instalación). La torre es otra cosa. El 1 de Diciembre proyecta sombra sobre el observador, desde la salida del sol, hasta que alcanza la altura solar del objeto, lo cual ocurre a los -26,55º.

Alcado

Declinación solar

Sabemos que el eje que forma La Tierra con el Sol, junto con el eje que une al Sol en su movimiento aparente alrededor de la Tierra, forma un ángulo que se llama declinación. Dicho ángulo es cero durante los equinoccios ( días en que dura la noche y el día el mismo número de horas: 21 marzo y 21 de septiembre aproximadamente), y alcanza su mayor valor en los solsticios (21 de jnuio (día más largo) y 21 de diciembre (nocha más larga). Si representamos la variación de la declinación a lo largo del

año Juliano de 365 días de duración, obtenemos una onda de tipo sinusoidal.

Alcado

Variación de la radiación solar entre Málaga y Berlín

Mostramos los gráficos de radiación sobre Berlín y Málaga, en enero y julio, como promedio global. Se nota el efecto norte en la radiación solar si comparamos Berlín con Málaga. En Málaga se pasa a cielo despejado de una media global de 580 W/m2 en enero a algo más de 1000 en Junio.

En Alemania pasamos de unos 270 W/m2 en enero a 980 en junio, para la global a cielo despejado.

La radiación Solar:
Datos de la variación de la radiación solar sobre Málaga a lo largo del año.

En el gráfico que vemos, podemos ver la evolución mensual de la radiación global en Málaga, durante el año 2.005. La curva roja es el máximo, la verde (la media del 82 al 2.004) y la azul clara la mínima. Además hay una curva azul oscura del año agrícola que va de mediado de septiembre a mediado de enero (que es la radiación en ese periodo para el año 2.005. Me falta saber los demás meses). En el eje y vemos que la irradiancia la expresan en KJ/m2 (potencia por unidad de superficie).
Los valores de la curva se encuentran entre 725 (mínima) y 1000 (máxima) a primeros de enero. A primero de junio, tendríamos sobre Málaga entre 2.300 (mínima) y 2.850 (máxima).
La oscilación notoria se debe al cambio estacional.

Alcado

Células fotovoltaicas electroquímicas Grätzel

Un dispositivo nanoestructurado muy celebrado es una nueva clase de células solares descubierta por Michael Grätzel en 1991 La célula solar de dióxido de titanio nanoestructurado ilustra varios aspectos característicos de los dispositivos de nanoescala. Se forma con nanopartículas de dióxido de titanio (esferitas grises de la figura), un material muy abundante y no tóxico. La nanoestructura de dichas esferitas grises, multiplica en un factor 1000 el área en que un colorante absorbido en la superficie (esferitas violetas), puede ser fotoexcitado y generar fotocorriente, con una eficiencia de conversión de luz en electricidad de 10%. Simula de forma artificial la fotosíntesis que se realiza en las plantas. Por ahora este dispositivo está limitado por problemas de estabilidad. En general el control de los procesos físico-químicos en las interfaces es un aspecto fundamental para el éxito de los dispositivos de nanoescala.

Información obtenida de:

http://www.elp.uji.es/paperspdf/2005%20almacen%20energia.pdf

Alcado

Tandem Cell

La empresa Hydrogen Solar, recientemente constituida, ha anunciado un sistema para producir hidrógeno, rompiendo el agua directamente a partir de la luz solar. El dispositivo, denominado Tandem Cell, ha sido desarrollado por Michael Grätzel y colaboradores. El sistema se basa en la utilización de dos fotosistemas nanocristalinos conectados en serie (Fig. 6). Una película delgada de trióxido de Wolframio, WO3, o de Fe2O3 sirve como absorbente de la luz solar en la región ultravioleta-azul del espectro solar. El segundo fotosistema consiste en una celda solar de TiO2 nanocristalino sensitivizado con colorante como las descritas anteriormente. Este último fotosistema se dispone debajo del anterior para absorber la radiación correspondiente a la parte verde y roja del espectro solar. La combinación de las dos células proporciona el potencial necesario para disociar las moléculas de agua en el electrolito. Se ha comunicado una eficiencia de conversión de luz solar a gas hidrógeno del 8%, que podría incrementar a 15% con más desarrollo.

Datos obtyenidos de apuntes de Juan Bisquert (Sistemas electroquímicos y nanotecnología para el almacenamiento de energía limpia)

http://www.elp.uji.es/paperspdf/2005%20almacen%20energia.pdf

Alcado

La naturaleza es matemáticas en acción

Mirar este curioso video, que os hará reflexionar sobre la naturaleza que nos envuelve.


Alcado

Células solares de Banda Intermedia

Las células solares de banda intermedia, basadas en puntos cuánticos, consiguen implementar dichos puntos mediante técnicas epitaxiales en el seno de una célula de AsGa. La finalidad es aprovechar los fotones de intensidad inferior al gap, que de otra forma no serían absorbidos, mejorando la eficiencia de la célula.
En la figura de la derecha, vemos como el InAs (Indio-Arseniuro) se encuentra alojado en el centro de la matriz de AsGa. Un fotón de intensidad inferior al GAP (ancho de la banda prohibida) puede generar un par electrón hueco, desde la BV a la BI, para que posteriormente otro fotón lo haga saltar de la BI a la BC. de esta manera se incrementa la corriente fotogeneradora.

Me gustaría reflexionar un poco sobre los seudoniveles de Fermi, que guardan relación con los gases de electrones libres que se mueven en sus respectivas bandas de energía (BV, BI y BC), y que acoplados radiativamente (generación de pares electrones huecos entre bandas mediante la absorción de fotones de luz de E> Eg, y recombinación, de carácter predominantemente radiativo (como sucede con el AsGa)). En la figura de la izquierda, mostramos la estructura de una célula de BI en equilibrio. El material insertado en mitad de la banda prohibida o zona donde inicialmente la densidad de carga es cero, sería lo que llamamos base (esto en la célula de AsGa se podría realizar con (InAs) mediante epitaxia, constituyendo lo que se llaman puntos cuánticos), y constituye la Banda Intermedia ó BI. Por encima de él esta la zona con dopaje "n", y debajo la zona "p". Los saltos energéticos a sobrepasar son : E_G(entre BV y BC), E_H(entre BV y BI) y E_L (entre BI y BC). Cuando los fotones de luz inciden en la cara "n" de la célula, vemos en la parte derecha de la figura, que podemos encontrarnos fotones muy energéticos (tipo 3), capaces de generar pares electrón hueco (e-h) entre la BV y la BC, y menos energéticos (tipo 1 y 2), capaces de generar pares e-h entre BV y BI y entre BI y BC (estos electrones que saltarían de BI a BC, lo harían en un doble salto, que como sabemos es lo que se busca para aumentar la corriente fotogeneradora que se extraería por el terminal n de la célula (la corriente convencional es opuesta al movimiento real de los electrones).

En la figura de la derecha, E_FV, E_FI y E_FC, representan los tres seudoniveles de Fermi correspondientes a los gases de los electrones de las distintas bandas acoplados radiativamente. La radiación luminiscente que origina los posibles pares de e-h citados, tendrán un potencial químico µ_bo-bf electroluminiscente resultante de la diferencia de energías entre las bandas inicial (bo) y final (bf) entre las que se ha generado el salto. Si dividimos dicho potencial, entre la carga del electrón "e", obtendremos la tensión V a la que se inyectaría la corriente.

Curiosamente, y este es el éxito de esta teoría, se puede ver que la tensión mayor, se produce entre la BV y la BC, pero se puede reproducir igualmente con el doble salto. Por eso se consigue el aumento de la corriente fotogeneradora, sin pérdida de tensión (es importante para ello que la BI quede aislada del exterior, o en conexión serie). Veamos por qué:

V = (µ_BV-µ_BC )/e = (E_FC-E_FV)/e = (E_FC-E_FV)+(E_FC-E_FV)

Datos obtenidos de A. Luque y A Martín (Desarrollo de células solares de banda intermedia. Resúmen extenso).

Alcado

Nanotecnología, el futuro se hace cada vez más presente.

Estoy cursando un máster de Fotovoltaica en UNIA, y tocando el tema de mejora en los procesos de fabricación, ha salido la nanotecnología. Para aquellos que quieran hacerse una idea del alcance que tendrá, les diré que al igual que la informática con sus recursos ha supuesto un cambio drástico en nuestra vida, y en como entender los trabajos en todos los ámbitos, la nanotecnología supondrá una revolución aún mayor. Su nombre viene porque se trabaja a una escala de mil millonésima parte del milímetro. Ya se han diseñado algunas máquinas experimentales, cuyas aplicaciones las veremos en el ámbito de la salud, pero también en la de los procesos de fabricación. Mirad estos pequeños videos, y decidme que os parece....alucinante.

III Ceremonia de Graduación IES Atenea (Mairena del Aljarafe - Sevilla)

Desde hace ya tres años, nuestro IES ha institucionalizado la Ceremonia de Graduación, de nuestros alumnos que han terminado estudios de bachillerato y ciclos formativos (restauración e instalaciones electrotécnicas).

Dicha ceremonia, celebrada en el salón de actos, fué un encuentro a 5 bandas (ayuntamiento, directiva del IES, profesores, alumnos homenajeados, y padres de alumnos), con discursos bastante sentidos y halagos mutuos.

Deseo a todos mis alumnos, que saquen el máximo rendimiento al título obtenido, y les venga la vida de cara. También recordarles, que la formación, no es un hecho puntual, que finaliza con este acto, síno que debe de mantenerse a lo largo de la vida, y más en enseñanzas de tipo técnico, con tecnologías tan cambiantes.
Suerte a todos!!
Alcado

III Fiesta dedicada al IES Atenea

El 16 de Mayo de 2.008, por cierto el día de mi cumpleaños, se celebró la III fiesta de Atenea, que nuestro IES, conmemora gracias al apoyo unánime de todo el equipo directivo dirigido por nuestro Director D. Juan Francisco Senín y Luján, y en especial de Dña. Leonor Osuna Izquierdo, nuestra subdirrectora (vicedirectora), y a la colaboración desinteresada de numerosos profesores y alumnos. El punto álgido de esta entrañable celebración, en la que se pudo participar disfrazado de época (griego o griega, admitiéndose similares, o si no de romano), se alcanzó con la representación teatral, que versa sobre amoríos y otros líos en el Olimpo de los Dioses.

Dicha representación fue muy bien llevada por el elenco de la misma, y reída por los que, curiosos como yo nos acercamos a las 11 a verla y disfrutarla. Por la tarde hubo una representación especial, para que los padres se pudieran acercar a verla.

Ya, tras el éxito de las dos últimas convocatorias, sólo cabe esperar a la del año que viene, con el ánimo con el que los rocieros esperan la Romería. Espero disfruteis de las fotos. En las primeras aparece el director y la subdirectora (de verde limón).

Nota: Si alguien prefiere que su foto no aparezca, me lo dice y listo!! No hay problema!!

Alcado