Diseño e implementación de un prototipo de suministro de energía fotovoltaica a una vivienda ubicada en la vereda golconda (anapoima cundinamarca)

Abstract

Resumen: La obtención de energía eléctrica a través la captación de energía solar se basa en la instalación de paneles solares fotovoltaicos que se encargan de capturar la radiación lumínica solar y transformarla en energía eléctrica. La información acerca de la radiación solar se ha convertido en una magnitud estándar proporcionada por organizaciones globales como la NASA (NASA, 2008) y el SWERA (SWERA, 1977 - 2017) que por medio de tablas estadísticas y bases de datos aportan una visión muy general de este recurso en todo el mundo. Sin embargo, para comenzar un proyecto específico en algún lugar determinado, este dato puede llegar a ser inexacto por ende es importante obtener una medición propia de lugar en el que se efectuara el proyecto. De esta manera, haciendo uso de un piránometro (Solar Power Meter TM-206) se realiza un estudio radiación lumínica solar, que permite observar las oscilaciones diarias presentes en el lugar de estudio, proporcionando una parametrización más precisa del comportamiento de la radiación lumínica solar en el municipio de Anapoima (vereda Golconda, Cundinamarca). Además, se establece un análisis donde se determina el ángulo óptimo, gracias a, el registro de datos en diferentes inclinaciones, a fin de obtener la máxima transferencia de potencia del panel solar. Un componente importante en los sistemas futuros de energías renovables, es la energía solar fotovoltaica, que convierte los rayos del sol en energía eléctrica, disminuye en gran medida el efecto nocivo al medio ambiente, sin crear basuras ni dañar la salud humana; por ende, el sol nos ofrece la posibilidad de minimizar el cambio climático y el agotamiento de los recursos naturales. En contribución a esta tecnología se elabora un prototipo mediante el diseño de un sistema fotovoltaico (Panel solar, regulador, inversor y batería) para una vivienda rural ubicada en el municipio de Anapoima (vereda Golconda, Cundinamarca) que suministre la energía necesaria para alimentar el plano de cargas de 100𝑊 definido para este proyecto con la ayuda de la tecnología solar fotovoltaica (PV), debido a que la radiación solar no es constante fue necesario agregar una etapa de almacenamiento de energía que sea capaz de proveer energía eléctrica en los momentos de ausencia de la radiación lumínica solar. Este proyecto está compuesto por cinco (5) fases metodológicas: Estudio de radiación lumínica solar, demanda energética de la vivienda, Inclinación y orientación óptima PV, etapas de potencia y validación del prototipo; que dan como resultado la estimación del índice de radiación e inclinación adecuados para sustentar el prototipo en el lugar de estudio. Para finalizar, el desarrollo del prototipo permitirá suplir el 1,5% de la demanda eléctrica total de la vivienda, así mismo suministrar un punto de acceso eléctrico de baja potencia en casos de fallos en la red eléctrica convencional. Cabe resaltar que el proyecto busca fomentar el uso de la energía solar fotovoltaica para dar solución energética local en las ZNI. Abstract: The obtaining of electrical energy through the capture of solar energy is based on the installation of photovoltaic solar panels that are responsible for capturing the solar light radiation and transforming it into electrical energy. Information about solar radiation has become a standard magnitude provided by global organizations such as NASA (NASA, 2008) and SWERA (SWERA, 1977 - 2017) which through statistical tables and databases provide a very of this resource around the world. However, to start a specific project somewhere, this information may become inaccurate and therefore it is important to obtain a measurement of the place where the project is carried out. In this way, using a pyranometer (Solar Power Meter TM-206) a solar light radiation study is carried out, allowing to observe the daily oscillations present in the place of study, providing a more precise parameterization of the behavior of solar light radiation In the municipality of Anapoima (Golconda, Cundinamarca). In addition, an analysis is established where the optimum angle is determined, thanks to the recording of data in different inclinations, to obtain the maximum power transfer of the solar panel. An important component in future renewable energy systems is photovoltaic solar energy, which converts the sun's rays into electrical energy, greatly diminishes the harmful effect on the environment, without creating garbage or damaging human health; Therefore, the sun offers us the possibility of minimizing climate change and the depletion of natural resources. In contribution to this technology a prototype is made by designing a photovoltaic system (solar panel, regulator, inverter and battery) for a rural dwelling located in the municipality of Anapoima (Golconda, Cundinamarca) that supplies the necessary energy to feed the 100W load plane defined for this project with the help of solar photovoltaic (PV) technology, because the solar radiation is not constant it was necessary to add a stage of energy storage that is able to provide electric energy in the moments of Absence of solar light radiation. This project is composed by five (5) methodological phases: Solar light radiation study, energy demand of the house, optimum inclination and orientation PV, power stages and prototype validation; Which result in the estimation of the radiation and inclination index adequate to support the prototype at the study site. Finally, the development of the prototype will allow to supply 1,5% of the total electrical demand of the house, as well as supply a low power electrical access point in cases of failures in the conventional electricity network. It should be noted that the project seeks to promote the use of solar photovoltaic energy to provide a local energy solution in the ZNI.