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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.
Participantes:
Instituciones participantes:
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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Actualmente, el gobierno peruano está preparando una reforma de la política energética nacional que permita incrementar el porcentaje de energía renovable del país. Por las ventajas técnico-económicas que ofrece, la tecnología fotovoltaica (FV) es la técnica renovable de generación de energía eléctrica que mayor tasa de crecimiento ha presentado en la última década. El mercado ofrece múltiples productos comerciales de diferentes tecnologías FV, entre ellas los módulos de tecnología bifacial, que permite captar la energía solar por ambas caras. Aún no existen estudios científicos sobre el verdadero comportamiento particular de esta en el país. En este proyecto se investigará el desempeño de dos distintas tecnologías y dos diferentes configuraciones de módulos FV bifaciales. Para ello, será obtendrá y analizará la curva característica de corriente-voltaje del módulo. A la vez se registrarán las variables meteorológicas de interés (irradiancia, albedo, temperatura, polvo, etc.) que afectan a su producción energética. Debido al peculiar clima limeño, donde durante los meses de invierno el cielo se encuentra mayormente nublado y con un gran componente 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°, y (2) posición vertical con las caras del módulo orientadas hacia el este y oeste. A partir de los resultados experimentales de ambas configuraciones, se aplicarán modelos matemáticos y físicos que permitan extraer y evaluar los parámetros eléctricos principales de los módulos bifaciales. En este sentido, se podrá predecir la producción de energía FV para estas condiciones y seleccionar la tecnología y configuración adecuada. Los resultados conducirán a entender mejor el rendimiento y comportamiento de los módulos bifaciales bajo las condiciones climáticas de Lima. Además, los datos obtenidos facilitarán los estudios de ahorro energético y económico.
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The present proposal aims to fund the research activities of the group and the laboratory for the next two years, i.e. fund materials, conferences and research stages. These activities are align to the research of rare earth doped widebandgap semiconductors for up and down conversion layers, the study of metalorganic triple cation perovskites and passivation layers for photovoltaic applications, as well as the production and characterization of transparent conductive oxides doped with rare earths and transition metal ions for down shift layers. With exception of the perovskites, the materials are growth by sputtering and characterized by means of FTIR, Raman, PL and CL spectroscopy, Van Der Pauw, capacitance-voltage, XRD and Variable Angle Spectral Ellipsometry (VASE). The materials under study are SiC and AlN doped with Tb and Yb, for up/down conversion layers. AlN for surface passivation of Si wafers as well as Liquid Phased Crystalized Si (LPC-Si) for thin film solar cells. ITO and AZO doped with Tb and Tm, for multifunctional light emitting materials and downshift layers, and doped with Cr for acetone sensing, and perovskites. In particular, the production and part of the characterization of the perovskites and LPC-Si are perform in collaboration with the Helmholz Zentrum Berlin (HZB), Germany, in the framework of a memorandum of understanding. The rest of materials are fully produced and characterized in our laboratories. The main objectives of the project are to study: The thermal activation of rare doped materials and excitation mechanism after thermal annealing treatments. The effect of annealing treatments and doping with rare earths and transition metal ions on the electrical conductivity and optical transparency of ITO and AZO. The passivation capabilities of AlN and other dielectric thin films in order to improve the efficiency of Si based solar cells.
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"Estancias en Cooperación con DAAD Alemania" Convocatoria 2017 Proyecto de investigación científica colaborativo con Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB). La investigación fotovoltaica tiene dos objetivos principales: Reducir el costo de las celdas solares y/o mejorar su eficiencia en la conversión de energía. El propósito de este proyecto cooperativo es contribuir a ambos objetivos mediante la investigación de nuevos materiales fotovoltaicos de perovskita y tierras raras. La perovskita ha surgido como un material muy prometedor y de bajo costo para películas absorbentes en celdas solares. En particular, las llamadas celdas solares ¿tándem¿ de silicio/perovskita, compuestas de capas superpuestas de cada material, muestran gran potencial para superar las actuales celdas solares de silicio de unión única. El HZB desarrolla celdas solares de silicio de hetero-unión, que sirven como la base de la celda tándem. Uno de los principales desafíos es sintonizar la energía del ancho de banda de la perovskita para optimizar eléctrica y ópticamente la estructura tándem. El objetivo del proyecto es obtener conocimiento preciso del índice de refracción complejo, ancho de banda óptico y fotoconductancia de la capa de perovskita. Un segundo enfoque para superar el límite de la eficiencia de una celda solar es incorporar procesos de conversión descendente y ascendente de luz. Las energías de fotón mayores al ancho de banda de la capa absorbente son perdidas parcialmente por termalización, y las energías menores son perdidas totalmente por falta de absorción, lo cual limita la eficiencia de las celdas solares de unión única. El Grupo de Ciencia de los Materiales de la PUCP está investigando las propiedades ópticas y luminescentes de las tierras raras de terbio (Tb) e yterbio (Yb). El objetivo del proyecto es demostrar los procesos de conversión descendente y/o ascendente de las tierras raras en un dispositivo fotovoltaico.
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