Diseño de seguidor solar para sistema de alta concentración con arreglo parabólico y óptica de Köhler

Abstract

Tesis de maestría en ciencias de la ingeniería. Para innovar en la producción de energía mediante fuentes renovables es necesario trabajar en conjunto varias disciplinas de la ingeniería. Las tecnologías de concentración fotovoltaica han ganado terreno los últimos años como una solución eficiente y con potencial de reducir los costos de la producción energética, pero suponiendo algunos retos como la precisión en el seguimiento solar y el enfriamiento de las celdas solares. Reconociendo este potencial, científicos de la Universidad de Arizona crearon un sistema de concentración parabólico, con un diseño óptico innovador que permite relajar los requerimientos de precisión del seguimiento solar y distribuye la luz concentrada en celdas fotovoltaica de triple unión, en un sistema que permite sustituir las celdas solares por tecnologías emergentes a lo largo de la vida útil del sistema. Por otro lado, en la Universidad de Sonora se han diseñado y construido varios sistemas de seguimiento solar para aplicaciones en tecnologías termosolares de torre central, los cuales comparten algunas características con los sistemas de concentración parabólica. Además, investigadores de la Universidad de Sonora están trabajando en celdas solares para la producción eléctrica, utilizando el efecto termoiónico mejorada con fotones (PETE, por sus siglas en inglés) las cuales operan con altas concentraciones de energía y con temperaturas de operación que rondan los 200 °C. El presente proyecto de investigación propone el diseño de un dispositivo de seguimiento solar para paneles de alta concentración que integre las tecnologías desarrolladas en las dos instituciones, con potencial de competir con las tecnologías fotovoltaicas convencionales en economías de escala. El proyecto se encuentra financiado por el programa Centros Mexicanos de Innovación Energética Solar (CEMIEsol), y forma parte del proyecto titulado “Producción de electricidad solar mediante sistemas de disco parabólico, a partir de fotoceldas de alta eficiencia y dispositivos termoiónicos avanzados”.