L'energia solar a Cerdanyola del Vallès

Treball de recerca realitzat per alumnes d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. Aquest treball intenta resoldre la qüestió de si l'energia solar arribarà a ser una energia alternativa que esdevingui un substitut del petroli en el futur. Aquest projecte informa de totes les característiques i propietats de les plaques solars, explicant els avantatges que fan que sigui un recurs energètic molt net, segur i, encara que en un principi es pugui veure car, finalment arriba a amortitzar el preu inicial fins aconseguir un estalvi monetari, que és el que atreu al màxim de compradors. El projecte parla de les característiques de les plaques solars fotovoltaiques explicant així tots els materials pels quals és formada, la seva estructura per capes i el procés de transformació de llum en electricitat. Conté, també, una part pràctica extensa i elaborada: s'ha demanat a diversos ciutadans, sobretot de Cerdanyola del Vallès i també de Barcelona, sobre el tipus de contacte que tenen amb aquesta energia renovable i si no és així, saber quin altre tipus de font energètica utilitzen. També conté una entrevista a un professional del món de l'energia solar. I, finalment, s'ha realitzat el disseny, muntatge i funcionament d'un cotxe elèctric solar.

Cap a l'autosuficiència energètica: barri La Plana, Sitges

En el present estudi s’ha analitzat si és possible l’autosuficiència energètica al barri projectat de La Plana de Sitges a partir de fonts renovables d’energia. S’ha realitzat un anàlisi de l’oferta potencial del barri de La Plana, format per habitatges unifamiliars i plurifamiliars, serveis i equipaments i s’ha comparat el potencial de producció energètica dels recursos renovables locals a cada subsistema i pel sistema de La Plana. Diferenciant si són una Oferta estàndard (4.000 MWh/a) seguint la Normativa d’ecoeficiència de Sitges o bé una Oferta renovable (19.000 MWh/a) segons un Ecobarri proposat en aquest projecte a partir d’energia solar fotovoltaica i tèrmica. En l’estudi de la demanda, diferenciant entre una Demanda estàndard (39.000 MWh/a), respon al total de La Plana seguint el consum d’un habitatge tipus de la mitjana catalana (ICAEN, 2002) i una Demanda eficient (20.800 MWh/a) seguint un model de baix consum projectat en un Ecobarri de Barcelona. (Vallbona, 2009). Per analitzar de forma detallada les variables d’oferta i demanda, s’han proposat quatre escenaris diferents on es valoren l’autosuficiència energètica del sistema de la Plana i aspectes ambientals d’emissions derivades de la utilització de l’energia. El primer escenari és l’estàndard i és el resultat d’analitzar conjuntament una oferta i una demanda estàndard. Al segon escenari conflueixen una Oferta Estàndard i una Demanda Eficient. En el tercer escenari coincideixen una Oferta Renovable i una Demanda Estàndard. El quart i últim escenari respon a la proposta d’Ecobarri on l’Oferta és renovable i la Demanda eficient. Tanmateix, s’ha realitzat un estudi sobre els aspectes econòmics de La Plana que s’estimen en uns beneficis per la venda de l’energia d’uns 5 milions d’euros anuals i uns costos d’instal·lació de 80 milions d’euros. Finalment s’ha constatat que és possible assolir una autosuficiència del 90% a l’escenari Ecobarri (oferta renovable - demanda eficient). Mitjançant la instal·lació de sistemes de captació solar a les cobertes, cobrint el 100% de la demanda d’ACS, i captadors solars FV, ambdues estratègies són viables i representen beneficis econòmics i una reducció d’emissions de l’ordre de 13.700 Tn CO2 equivalents anuals que suposen un estalvi del 88% respecte un escenari d’oferta i demanda estàndard.

Projecte d'energia solar tèrmica

El proyecto consiste en el diseño de una instalación solar térmica para producción de agua caliente sanitaria (ACS) en un edificio de nueva construcción en la localidad de Mollerussa (Lleida). Se han estudiado las necesidades térmicas de ACS en atención a las características constructivas y funcionales del edificio, dando cumplimiento a la normativa vigente. Conocida la demanda energética esperada, se han analizado los datos climatológicos y de temperatura de red de agua fría propios del emplazamiento, y se ha propuesto un campo de captación compuesto por captadores planos y los distintos subconjuntos que componen la instalación: acumulación, transferencia térmica, trazado hidráulico, regulación y control, y energía auxiliar. Con ello se ha llevado a cabo una simulación energética mediante la herramienta TSOL, software de simulación solar recomendado por entidades de reconocido prestigio, para comprobar que se han alcanzado los objetivos del sistema propuesto. Por último, se ha realizado un estudio del beneficio medioambiental que supone la instalación proyectada, indicando el ahorro energético para el usuario y las toneladas equivalentes de dióxido de carbono evitadas.

Anàlisi i disseny d'un programari de Gestió Remota d'un Parc Modular d'Energia Solar

Anàlisi i disseny d'una aplicació per gestionar de manera remota l'activitat d'un parc d'energia solar fotovoltaica.

Projecte d’una instal•lació solar fotovoltaica per a un sistema de bombes de reg

Instal.lació d’una explotació agrícola amb funcionament per energia solar fotovoltaica a Torregrossa (Tarragona). Disseny i definició de les parts necessàries que conformaran la instal•lació solar fotovoltaica que subministrarà energia elèctrica a les bombes de reg

Projecte d'implantació d'energia solar fotovoltaica al municipi d'Albanyà

Disseny d’una instal·lació d’energia solar fotovoltaica per als edificis públics del municipi d’Albanyà (Alt Empordà) per connectar-la a la xarxa i amb un estudi sobre la substitució dels actuals fanals de l’enllumenat públic per fanals alimentats amb energia solar fotovoltaica

Seguidor solar controlat per microcontrolador

L’objectiu d’aquest projecte és la realització d’un seguidor solar, i per poder tenir la màxima precisió en el control de moviment utilitzarem un microcontrolador (PIC 16F877) per controlar el seu estat en tot moment. Volem aconseguir que aquesta placa electrònica pugui controlar un seguidor i posteriorment ampliar-ho a un camp de seguidor solars per una vivenda estàndard. Quan parlem de controlar els seguidor ens referim a fer la orientació adient a cada moment del dia, aquesta orientació tindrà dos graus de llibertat. També aprofitarem les hores vall per poder fer el reposicionament de totes les plaques solarsAquest sistema microprocessat tindrà el suport d’un sistema d’actualització de calendari solar, per saber en quin moment del dia s’ha de posar en marxa i en quina direcció s’ha de posicionar

Temporal variability and trends of the downward solar radiation over Europe during the 20th century, with regional focus in the dimming/brightening phenomena on the Iberian Peninsula

Proyecto de investigación elaborado a partir de una estancia en el Institute for Atmospheric and Climate Science, a Alemanya, entre 2010 y 2012. La radiación solar que alcanza la superficie terrestre es un factor clave entre los procesos que controlan el clima de la Tierra, dado el papel que desempeñan en el balance energético y el ciclo hidrológico. Establecer su contribución al cambio climático reciente supone una gran dificultad debido a la complejidad de los procesos implicados, la gran cantidad de información requerida, y la incertidumbre de las bases de datos disponibles en la actualidad. Así, el objetivo principal del proyecto ha consistido en generar una base de datos de insolación incluyendo las series más largas (desde finales del siglo XIX) disponibles en toda Europa. Esta base de datos complementa para nuestro continente el Global Energy Balance Archive (GEBA) que mantiene y gestiona el grupo que ha acogido al receptor de la ayuda postdoctoral, y permite extender espacial (especialmente en países del sur de Europa) y temporalmente las series climáticas disponibles de mediciones de irradiancia solar. Como la insolación es un proxy de la irradiancia solar, el proyecto actual también ha tratado de calibrar de forma exhaustiva ambas variables, a fin de generar una nueva base de datos reconstruida de esta segunda variable que esté disponible desde finales del siglo XIX en Europa. Un segundo objetivo del proyecto ha consistido en continuar trabajando a escala de mayor detalle sobre la Península Ibérica, con el fin de proporcionar una mejor comprensión del fenómeno del “global dimming/brightening” y su impacto en el ciclo hidrológico y balance energético. Finalmente, un tercer objetivo del presente proyecto postdoctoral ha consistido en continuar estudiando los posibles ciclos semanales a gran escala de diferentes variables climáticas, línea de investigación de interés para la detección de posibles efectos de los aerosoles antrópicos en el clima a escalas temporales breves, y consecuentemente estrechamente vinculado al fenómeno del “global dimming/brightening”.

Energy Management for Stand-Alone Renewable Energy Systems (E-MAN-RES). Simulacions de sistemes.

L’objecte del present informe és la descripció dels treballs duts a terme en l’Activitat 2 del projecte E-MAN-RES: models de simulació i càlcul per optimització i anàlisi de sensibilitat de la gestió de la demanda, per part de la Universitat Politècnica de Catalunya.

Forecasting the Earth"s radiation belts and modeling solar energetic particle events: Recent results from SPACECAST

High-energy charged particles in the van Allen radiation belts and in solar energetic particle events can damage satellites on orbit leading to malfunctions and loss of satellite service. Here we describe some recent results from the SPACECAST project on modelling and forecasting the radiation belts, and modelling solar energetic particle events. We describe the SPACECAST forecasting system that uses physical models that include wave-particle interactions to forecast the electron radiation belts up to 3 h ahead. We show that the forecasts were able to reproduce the >2 MeV electron flux at GOES 13 during the moderate storm of 7-8 October 2012, and the period following a fast solar wind stream on 25-26 October 2012 to within a factor of 5 or so. At lower energies of 10- a few 100 keV we show that the electron flux at geostationary orbit depends sensitively on the high-energy tail of the source distribution near 10 RE on the nightside of the Earth, and that the source is best represented by a kappa distribution. We present a new model of whistler mode chorus determined from multiple satellite measurements which shows that the effects of wave-particle interactions beyond geostationary orbit are likely to be very significant. We also present radial diffusion coefficients calculated from satellite data at geostationary orbit which vary with Kp by over four orders of magnitude. We describe a new automated method to determine the position at the shock that is magnetically connected to the Earth for modelling solar energetic particle events and which takes into account entropy, and predict the form of the mean free path in the foreshock, and particle injection efficiency at the shock from analytical theory which can be tested in simulations.

Forecasting the Earth"s radiation belts and modeling solar energetic particle events: Recent results from SPACECAST

High-energy charged particles in the van Allen radiation belts and in solar energetic particle events can damage satellites on orbit leading to malfunctions and loss of satellite service. Here we describe some recent results from the SPACECAST project on modelling and forecasting the radiation belts, and modelling solar energetic particle events. We describe the SPACECAST forecasting system that uses physical models that include wave-particle interactions to forecast the electron radiation belts up to 3 h ahead. We show that the forecasts were able to reproduce the >2 MeV electron flux at GOES 13 during the moderate storm of 7-8 October 2012, and the period following a fast solar wind stream on 25-26 October 2012 to within a factor of 5 or so. At lower energies of 10- a few 100 keV we show that the electron flux at geostationary orbit depends sensitively on the high-energy tail of the source distribution near 10 RE on the nightside of the Earth, and that the source is best represented by a kappa distribution. We present a new model of whistler mode chorus determined from multiple satellite measurements which shows that the effects of wave-particle interactions beyond geostationary orbit are likely to be very significant. We also present radial diffusion coefficients calculated from satellite data at geostationary orbit which vary with Kp by over four orders of magnitude. We describe a new automated method to determine the position at the shock that is magnetically connected to the Earth for modelling solar energetic particle events and which takes into account entropy, and predict the form of the mean free path in the foreshock, and particle injection efficiency at the shock from analytical theory which can be tested in simulations.

The first SEPServer event catalogue 68-MeV solar proton events observed at 1 AU in 1996-2010

SEPServer is a three-year collaborative project funded by the seventh framework programme (FP7-SPACE) of the European Union. The objective of the project is to provide access to state-of-the-art observations and analysis tools for the scientific community on solar energetic particle (SEP) events and related electromagnetic (EM) emissions. The project will eventually lead to better understanding of the particle acceleration and transport processes at the Sun and in the inner heliosphere. These processes lead to SEP events that form one of the key elements of space weather. In this paper we present the first results from the systematic analysis work performed on the following datasets: SOHO/ERNE, SOHO/EPHIN, ACE/EPAM, Wind/WAVES and GOES X-rays. A catalogue of SEP events at 1 AU, with complete coverage over solar cycle 23, based on high-energy (~68-MeV) protons from SOHO/ERNE and electron recordings of the events by SOHO/EPHIN and ACE/EPAM are presented. A total of 115 energetic particle events have been identified and analysed using velocity dispersion analysis (VDA) for protons and time-shifting analysis (TSA) for electrons and protons in order to infer the SEP release times at the Sun. EM observations during the times of the SEP event onset have been gathered and compared to the release time estimates of particles. Data from those events that occurred during the European day-time, i.e., those that also have observations from ground-based observatories included in SEPServer, are listed and a preliminary analysis of their associations is presented. We find that VDA results for protons can be a useful tool for the analysis of proton release times, but if the derived proton path length is out of a range of 1 AU < s[3 AU, the result of the analysis may be compromised, as indicated by the anti-correlation of the derived path length and release time delay from the asso ciated X-ray flare. The average path length derived from VDA is about 1.9 times the nominal length of the spiral magnetic field line. This implies that the path length of first-arriving MeV to deka-MeV protons is affected by interplanetary scattering. TSA of near-relativistic electrons results in a release time that shows significant scatter with respect to the EM emissions but with a trend of being delayed more with increasing distance between the flare and the nominal footpoint of the Earth-connected field line.

Spectral analysis of the angular distribution function of back reflectors for thin film silicon solar cells

Nowadays, one of the most important challenges to enhance the efficiency of thin film silicon solar cells is to increase the short circuit intensity by means of optical confinement methods, such as textured back-reflector structures. In this work, two possible textured structures to be used as back reflectors for n-i-p solar cells have been optically analyzed and compared to a smooth one by using a system which is able to measure the angular distribution function (ADF) of the scattered light in a wide spectral range (350-1000 nm). The accurate analysis of the ADF data corresponding to the reflector structures and to the μc-Si:H films deposited onto them allows the optical losses due to the reflector absorption and its effectiveness in increasing light absorption in the μc-Si:H layer, mainly at long wavelengths, to be quantified.

PEN as substrate for new solar cell technologies

The possible use of polyethylene naphthalate as substrate for low-temperature deposited solar cells has been studied in this paper. The transparency of this polymer makes it a candidate to be used in both substrate and superstrate configurations. ZnO:Al has been deposited at room temperature on top of PEN. The resulting structure PEN/ZnO:Al presented good optical and electrical properties. PEN has been successfully textured (nanometer and micrometer random roughness) using hot-embossing lithography. Reflector structures have been built depositing Ag and ZnO:Al on top of the stamped polymer. The deposition of these layers did not affect the final roughness of the whole. The reflector structure has been morphologically and optically analysed to verify its suitability to be used in solar cells.