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Pillar I: Wide-bandgap semiconductors To develop a continuous flow photoelectrochemical electrolyzer to perform photoanode-driven NO reduction on Cu2O dark cathodes at a lower operating cell voltage obtaining a better Faradaic and energy efficiency. Pillar II: 2D materials The general objective of this pillar is the production of MAX films by magnetron sputtering. Thin films library will be produced with a variation of different concentrations of the elements M, A and X to obtain the optimal composition and thus improve the MXenos synthesis process. A second step is the production of the MXenes by varying the acid treatment parameters such as time and acid concentration. Electrochemical electrode modification with MXenes is the most promising approach to improve sensitivity, selectivity, analyte adhesion, and detection limits in electrochemical detection devices (sensors). Due to such reasons, nanomaterialbased electrochemical (bio)sensors have attracted enormous attention in recent years for the detection of a variety of analytes. In this sense, a last stage of the project would be the evaluation of the use of electrodes based on MXenes in electrochemical sensors for the detection and quantification of biomolecules (eg. neurotransmitters, glucose). It seeks to understand how the synthesis parameters of the MAX phases as well as that of the MXenos films could affect their performance as an electrode in said sensors for the detection of biomolecules of importance for human health. Pillar III: Bifacial PV system The general objective of the pillar pursues the experimental study of the impact of the main operating conditions on the energy production of photovoltaic systems connected to the grid (SFCR) based on bifacial technology. The conditions to be studied are the distance between the fixed-angle photovoltaic modules to the ground, the reflection and albedo properties of the ground, as well as the inhomogeneities of the irradiance received by the back side.
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El Grupo de Ciencia de Materiales y Energías Renovables (MatER) de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) desde 2017 cuenta con un laboratorio con equipamiento adecuado para la caracterización y calibración de paneles FV. Además, cuenta con 3 sistemas FV de 1.5 kWp cada uno, de tecnologías PERC, HJT y CIGS, y sistemas de monitoreo. Su laboratorio fue financiado por fondos de la PUCP y por proyectos de investigación del Fondecyt y Banco Mundial. Estos mismos sistemas FV el grupo instaló en 5 distintas regiones (Lima, Arequipa, Tacna, Amazonas y Puno) con diferentes climas en el Perú para su evaluación energética y técnico-económica. La empresa Statkraft instaló un laboratorio con sistemas fotovoltaicos conectados a la red de las 4 tecnologías mencionadas, cada uno de 10 kWp, en La Oroya, región Junín. En colaboración con el Grupo MatER la empresa Statkraft desear realizar un proyecto de investigación cuyo objetivo principal es evaluar las distintas tecnologías FV bajo las condiciones climáticas locales a 3,694 m.s.n.m.
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Diseño e implementación de un sistema fotovoltaico conectado a la red (SFCR) basado en tecnología bifacial que permita realizar investigación en el desarrollo de modelos capaces de predecir la producción energética bajo unas condiciones de funcionamiento determinadas. La instalación se realiza en el Campus Sur en Santa María del Mar.
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El mercado ofrece múltiples productos comerciales de diferentes tecnologías fotovoltaicas (FV), entre ellas los módulos de tecnología bifacial, que permite captar la energía solar por ambas caras. Aún no existen estudios científicos sobre el rendimiento energético de esta tecnología en el Perú. En este proyecto se investigará el desempeño energético de tres distintas tecnologías de módulos FV bifaciales que se distinguen en su eficiencia y factor de bifacialidad. A la vez se registrarán las variables meteorológicas de interés que afectan a su producción energética: irradiancia, albedo y temperatura. Debido al peculiar clima en Lima, donde durante los meses de invierno el cielo se encuentra mayormente nublado y con un componente significante de radiación difusa, se aplicarán y compararán dos configuraciones de orientaciones de los módulos bifaciales: (1) orientación hacia el norte con una inclinación de 15°, que para un día soleado tiene su producción máxima al medio día, y (2) posición vertical con las caras del módulo orientadas hacia el este y oeste. A partir de los resultados experimentales de ambas configuraciones durante un periodo de un año, se evaluará la producción energética de cada tecnología FV. Esto permitirá comparar y seleccionar la tecnología de módulo FV más eficiente. Se realizará una comparación de rendimiento energético de ambas configuraciones, inclinada y vertical, distinguiendo entre temporadas de días claros y nublados. Finalmente, los resultados de estas comparaciones facilitarán el diseño de distintas configuraciones de sistemas FV, que podrían ser una mezcla de paneles bifaciales inclinados y verticales, con el fin de maximizar la producción energética y disminuir pérdidas por el polvo a lo largo de un año. Este proyecto conducirá a entender mejor el rendimiento de los módulos bifaciales y encontrar soluciones óptimas de sistemas FV para maximizar su rendimiento energético y económico bajo las condiciones climáticas de Lima.
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El presente proyecto, con un claro enfoque multidisciplinar, acrecentará y universalizará el impacto del proyecto base en el que se han instalado sistemas fotovoltaicos conectados a red (SFCR) en seis universidades peruanas situadas en distintas zonas climáticas del Perú: Lima (costa y centro de ciudad), Arequipa, Tacna, Amazonas y Puno. Los SFCRs instalados se han implementado utilizando tres tecnologías de módulos emergentes en el mercado fotovoltaico (FV) de las que se desconoce su funcionamiento real en el Perú. Actualmente, se investiga su rendimiento energético, técnico y socio-económico. Con esta nueva propuesta, el gran volumen de datos y conocimiento que será adquirido en el proyecto base, y que podrá ser ampliado con la presente iniciativa, dispondrá de una plataforma adecuada para su difusión, tratamiento inteligente y, paralelamente, transferido a toda la comunidad peruana con el objeto de fomentar nuevos proyectos de electrificación rural, urbana e industrial con energía renovable solar FV. Concretando, con la presente propuesta, se pretende ampliar los resultados previstos para el proyecto base con las siguientes acciones: 1. Se ampliarán las estaciones de monitoreo, adquiriéndose datos meteorológicos adicionales que permitan un modelado más refinado. 2. Se desarrollará y validará experimentalmente un prototipo de sistema Internet of Things para monitoreo FV que permita la adquisición y almacenamiento, tanto en local como en remoto, de los parámetros ambientales y principales parámetros eléctricos que permiten la evaluación de los sistemas. 3. Se desarrollará una plataforma informática online para el manejo, visualización y evaluación de la data adquirida del sistema de monitoreo desarrollado. Esta plataforma incluirá un módulo de inteligencia artificial para la predicción de rendimiento energético. La plataforma será pública en línea con acceso a la data para divulgar resultados de la evaluación del rendimiento energético-técnico-económico.
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Actualmente, el gobierno peruano está preparando una reforma de la política energética nacional que permita incrementar el porcentaje de energía renovable al mix energético del país. Perú es el país del Sol y la tecnología fotovoltaica (FV). Por las ventajas técnico-económicas que ofrece, es la técnica renovable de generación de energía eléctrica que mayor tasa de crecimiento ha presentado en la última década. Actualmente, el mercado ofrece múltiples productos comerciales de diferentes tecnologías FV. Sin embargo, aún no existen estudios científicos sobre el verdadero comportamiento particular de cada una de ellas en el país considerando sus diversos climas. En este proyecto se investigará el desempeño de diferentes generaciones de tecnologías de módulos FV. Para ello, será necesario la realización de una extensa campaña experimental en la cual, además de la obtención y análisis de la curva característica de corriente-voltaje del módulo, será necesario registrar todas las variables meteorológicas de interés (irradiancia, distribución espectral, temperatura, humedad, polvo, etc.) que afectan a su producción energética, así como a la degradación de los mismos. A partir de los resultados experimentales, se validarán modelos matemáticos y físicos los cuales se optimizarán para las condiciones climatológicas de la región de Lima. En este sentido, se podrá predecir la producción de energía FV para estas condiciones. El resultado esperado conducirá a entender mejor el rendimiento y comportamiento de cada tecnología. Se pretende que la metodología aplicada y modelos desarrollados puedan replicarse en las distintas zonas climáticas del Perú. Además, los datos obtenidos facilitarán los estudios de ahorro energético y económico. Finalmente, los resultados serán de interés para el sector energético en el marco de su actual y futura transición a energías renovables, ya que motivarán e impactarán la selección de las tecnologías fotovoltaicas adecuadas para el clima peruano.
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Actualmente, el gobierno peruano está preparando una reforma de la política energética nacional que permita incrementar el porcentaje de energía renovable a la producción energética del país. El mercado ofrece múltiples productos comerciales de diferentes tecnologías fotovoltaicas (FV). Sin embargo, aún no existen estudios científicos sobre el verdadero comportamiento particular de cada una de estas en el país, considerando sus diversos climas. Cada año nuevas tecnologías de mayor eficiencia y menor costo entran al mercado FV. En este sentido, las universidades de las regiones de Lima (PUCP y UNI), Arequipa (UNSA), de Tacna (UNJBG) y de Amazonas (UNTRM) investigarán en conjunto el rendimiento energético, técnico- y socio-económico de sistemas de nuevas tecnologías FV. Este proyecto busca estudiarlas y evaluarlas bajo las condiciones climáticas en el lugar de estudio. Los estudios en aspectos de rendimiento energético también facilitarán la identificación de efectos de degradación. La investigación se realizará a nivel de sistema FV conectado a la red para estudios de rendimiento energético y de modelamiento para la predicción de la producción energética. Estos serán acompañados por estudios a nivel de módulos para la investigación de las propiedades fundamentales de las diferentes tecnologías y como son afectadas por las variables meteorológicas, Finalmente, a partir de los resultados energéticos, se realizará un estudio de los potenciales impactos técnico-socioeconómicos, así como de los beneficios medioambientales que generaría la intervención FV en el lugar de estudio con cada tecnología. Mediante las herramientas de simulación y análisis de datos que se desarrollen, se realizará una estimación de la energía eléctrica generada, así como un estudio de rentabilidad económica.
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La presente propuesta se centra en el estudio de películas delgadas de materiales multifuncionales. Entendiéndose, que un material multifuncional es aquel al que se le pueden añadir nuevas propiedades sin perder sus propiedades originales. En este sentido, esta investigación busca evaluar el efecto del dopaje con tierras raras (TR) y metales de transición (MT) en las propiedades opto-electrónicas de óxidos transparentes conductores para aplicaciones en dispositivos electroluminiscentes y dispositivos sensores de gases, respectivamente. En particular, los materiales multifuncionales que se pretenden estudiar son el óxido de indio dopado con estaño (ITO), el óxido de zinc dopado con aluminio (AZO) y dopados con tulio (ITO:Tm y AZO:Tm) y cromo (ITO:Cr y AZO:Cr).
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