Diseño de un sistema de bombeo alimentado por energía solar fotovoltaica en la zona de Cundinamarca

Este trabajo surge de la necesidad de dar solución a problemas en el que el agua sea escasa o no haya un suministro del fluido cerca para captarlo en las cantidades que se requiere, por lo que se diseña un sistema de bombeo alimentado mediante energía solar para un pozo profundo, utilizando para su energización paneles solares fotovoltaicos y para su control en el tanque de agua un electronivel que indicará el nivel de llenado, el fluido estará en un reservorio disponible para su utilización. El diseño fotovoltaico será autónomo y suplirá toda la demanda energética que requiere el sistema de bombeo, lo que se busca es que mediante el diseño del sistema de bombeo se especifique cuáles son los mejores componentes que garanticen el funcionamiento, buscando abastecer del fluido a la zona rural del municipio de Chaguaní, Cundinamarca Colombia.This work arises from the need to solve problems in which water is scarce or there is no supply of the fluid nearby to capture it in the quantities required, so a pumping system powered by solar energy is designed for a deep well, using photovoltaic solar panels for its energization and for its control in the water tank an electron level that will indicate the filling level, the fluid will be in a reservoir available for use. The photovoltaic design will be autonomous and will supply all the energy demand required by the pumping system, what is sought is that through the design of the pumping system it is specified which are the best components that guarantee operation, seeking to supply the fluid to the area. rural area of the municipality of Chaguaní, Cundinamarca Colombia

Implementación de un seguidor solar de 2 ejes para un sistema fotovoltaico de 560 w.

This project focuses on construction design of a two-axis solar tracker which will allow to optimize energy harvesting in a 560 W photovoltaic system implemented at Technical University of Cotopaxi, initially calculations are made on environmental and physical parameters from the site important for selection of optimal materials for mechanical structure of solar tracking system and its construction as the electrical part of control. The design and implementation of the two-axis solar tracking system electromechanical systems are developed using evolutionary methodologies to check their operation based on solar radiation of location site, it is designed, build and test taking into account the information from radiation analysis, a daily and monthly movement orientation was proposed. Building mechanical system was the challenging part of this system generally the motor that was used, allowed daily tracking (east - west movement) and electric elevator performs a seasonal tracking (north - south movement) therefore the daily tracking motor works continuously and the actuator acts with annual movement works only a few times during the year. The two-axis solar tracking PV system can produce up to 30% more electrical power in a year compared to a fixed-tilt PV system to be economically feasible, a solar tracker must be cost effective too, durable and reliable over the long term despite gain in electrical performance.El presente proyecto se enfoca en el diseño y construcción de un seguidor solar de dos ejes el cual permitirá la optimización de captación de energía en un sistema fotovoltaico de 560 W implementado en la Universidad Técnica de Cotopaxi, inicialmente se realizan cálculos sobre parámetros ambientales y físicos del lugar importantes para la selección de los materiales óptimos para la estructura mecánica del sistema se seguimiento solar y su construcción como la parte eléctrica de control. El diseño y la implementación del sistema de seguimiento solar de dos ejes se desarrollan sistemas electromecánicos mediante metodologías evolutivas para comprobar su funcionamiento basados en la radiación solar del lugar de ubicación, se diseña, construye y prueba teniendo en cuenta la información del análisis de radiación se planteó una orientación de movimiento diario y mensual. Construir el sistema mecánico fue la parte desafiante de este sistema generalmente el motor que se utilizó, permitieron el seguimiento diario (movimiento este -oeste) y el elevador eléctrico realiza un seguimiento estacional (movimiento norte -sur) por lo tanto el motor de seguimiento diario funciona de forma continua y el actuador actúa con movimiento anual funciona solo una pocas veces durante el año. El sistema fotovoltaico de seguimiento solar de dos ejes puede producir hasta un 30 % más energía eléctrica en un año en comparación con un sistema fotovoltaico de inclinación fija para ser económicamente factible, un seguidor solar también debe ser rentable, durabilidad y confiabilidad a largo plazo a pesar de la ganancia en rendimiento eléctrico

Design and implementation of a single axis solar tracker for the optimization of a 100 W photovoltaic system applying mathematical calculations and industrial automation

El presente trabajo se enfoca en el diseño de un seguidor solar de un eje, el cual permitirá la optimización de captación de energía de un sistema solar fotovoltaico de 100 vatios implementado en la ciudad de Riobamba, provincia de Chimborazo. Inicialmente se realizan cálculos matemáticos sobre parámetros ambientales y físicos importantes en la selección de los materiales óptimos para la estructura mecánica del sistema de seguimiento solar y su construcción, además importantes también para la selección apropiada de los elementos electrónicos y de control automático necesarios para el seguidor solar de un eje. El sistema diseñado, está compuesto por sensores electrónicos de corriente, voltaje, irradiancia y HDR´s, los cuales hacen posible el cálculo de la potencia nominal generada por el seguidor solar, irradiancia total captada por el panel en el transcurso del tiempo durante el día, ángulo de elevación solar (altitud) y ángulo de azimut solar; Valores a partir de los cuales y utilizando métodos matemáticos, de programación y técnicas de control automático, han permitido en este trabajo diseñar y programar 2 algoritmos de seguimiento solar: seguimiento solar por programación astronómica y seguimiento solar por punto luminoso, garantizando con ellos una incidencia perpendicular del sol sobre el sistema durante el día y consiguiendo así el objetivo de máxima captación de energía y máxima producción del sistema fotovoltaico. En el sistema, la información obtenida de las variables censadas y los valores calculados, se almacena en una tarjeta de memoria microSD y mediante una conexión ethernet el usuario puede visualizarlas en tiempo real mediante una interfaz gráfica (HMI). Finalmente, una vez implementados los algoritmos de seguimiento y estando el sistema en funcionamiento, utilizando como referencia un sistema fotovoltaico de posicionamiento fijo de 100 W instalado en la ciudad de Riobamba bajo las mismas condiciones que el sistema de seguimientos solar de un eje, se realiza una comparación entre este y el sistema fotovoltaico de seguimiento solar de un eje horizontal planteado, contrarrestando los valores de las variables censadas y los valores calculados de potencia nominal , irradiancia, ángulo de elevación solar (altitud) y ángulo de azimut solar medidos para cada uno de los sistemas. A partir de lo cual se concluye que el sistema de seguimiento solar de un eje supera en eficiencia al sistema fotovoltaico fijo en valores entre 8,51% al 35,46%.This work focuses on the design of a single-axis solar tracker, which will allow the optimization of energy capture from a 100-watt photovoltaic solar system implemented in the city of Riobamba, province of Chimborazo. Initially, mathematical calculations are carried out on environmental and physical parameters important in the selection of the optimal materials for the mechanical structure of the solar tracking system and its construction, also important for the proper selection of the electronic and automatic control elements necessary for the single-axis solar tracker. The designed system is composed of electronic sensors of current, voltage, irradiance and HDR's, which make it possible to calculate the nominal power generated by the solar tracker, the total irradiance captured by the solar panel over time during the day, solar elevation angle (altitude) and solar azimuth angle; values from which and using mathematical methods, programming and automatic control techniques, have allowed in this work to design and program 2 solar tracking algorithms: solar tracking by astronomical programming and solar tracking by light point, guaranteeing with them an incidence perpendicular to the sun on the system during the day and thus achieving the objective of maximum energy capture and maximum production of the photovoltaic system. In the system, the information obtained from the census variables and the calculated values is stored on a microSD memory card and through an ethernet connection the user can view them in real time through a graphic interface (HMI). Finally, once the monitoring algorithms have been implemented and the system is in operation, using as a reference a 100 W photovoltaic system with fixed positioning installed in the city of Riobamba under the same conditions as the single axis solar monitoring system, it is carried out a comparison between this and the photovoltaic system for solar tracking of a horizontal axis, counteracting the values of the surveyed variables and the calculated values of nominal power, irradiance, solar elevation angle (altitude) and solar azimuth angle measured for each one systems. From which it is concluded that the one-axis solar tracking system exceeds the fixed photovoltaic system in efficiency in values between 8.51% to 35.46%

Conceptualización y análisis de los sistemas de seguimiento solar

SummaryThis document presents a conceptualizationabout the solar tracking system, the types of solartrackers that exist in the market, which advantagesand disadvantages has and compares thedifferent solar tracking systems based on testscarried out around the world. After following thisanalysis, we can conclude which is the type ofsolar tracker that best adapts to the differentneeds of each site. Likewise, a description of theconstruction of a prototype solar tracker is madewhere constructive aspects are shared with theappropriate conclusions based on research andexperimentation.ResumenEste documento presenta una conceptualizaciónacerca de los sistema de seguimiento solar,los tipos de seguidores solares que hay en elmercado, que ventajas y desventajas poseecada uno y se comparan los diferentes sistemasde seguidores solares basados en pruebasrealizadas alrededor del mundo. Luego deseguido este análisis, se puede concluircual es el tipo de seguidor solar que mejor seadapta a las distintas necesidades de cadasitio. Igualmente se hace una descripción de laconstrucción de un prototipo de seguidor solardonde se comparten aspectos constructivoscon las debidas conclusiones basadas en lainvestigación y experimentación

Diseño de un sistema de bombeo fotovoltaico para abastecer la demanda hidráulica al fundo Guevara en el caserío Humedades – Salas

n esta investigación, desarrollamos el tema diseño de un sistema de bombeo fotovoltaico para abastecer la demanda hídrica al fundo Guevara en el distrito de Salas, que tiene como objetivo principal diseñara un sistema de bombeo fotovoltaico para abastecer la demanda hídrica al fundo antes mencionado. Asu vez, se hace uso de las metodologías del VAN y del TIR para determinar la fiabilidad del proyecto, ya que, según los antecedentes y estudios previos, se busca dar solución a la problemática que enfrenta las personas del fundo Guevara por la dificultad que demanda llevar energía eléctrica a dicha zona, lo cual afecta la calidad de vida de las personas. En ese sentido, se pretende aprovechar una de las fuentes de energía natural sustentable en el tiempo y que debe ser aprovechada por el hombre para cubrir sus necesidades y actividades diarias, esa fuente es la energía renovable, es decir, el agua, lo cual se aprovechará para llevar a cabo la investigación. De esta manera se justifica en parte el desarrollo de la presente tesis. Por lo tanto, se concluye el trabajo de investigación es económicamente factible ejecutar en bien del fundo Guevara con un monto aproximado de S/. 121,137.44 (ciento veintiún mil ciento treinta y siete soles con cuarenta y cuatro céntimos

Diseño de un seguidor solar en dos ejes para un sistema fotovoltaico de 2 Kw

El problema de la utilización de las celdas fotovoltaicas; es que requieren un área de utilización; que en las zonas urbanas; son muy escazas; lo que obliga a buscar soluciones que eleven la eficiencia de las áreas de utilización. El avance de esta tecnología es cada vez más difundido y eso ha hecho que los componentes sean más económicos. El estudio plantea la posibilidad de diseñar una estructura mecánica sólida, que pueda servir para el soporte de un conjunto de paneles fotovoltaicos, de hasta una potencia de 2Kw; potencia que tiene un alcance significativo para surtir de energía eléctrica; y que se puede optimizar mediante un seguidor solar en dos ejes. La metodología utilizada es realizar el diseño de un seguidor solar para aprovechar la máxima incidencia solar que eleve hasta su máximo la potencia y se pueda aprovechar mejor el área utilizada. Además; se concluye que el diseño del seguidor solar en dos sentidos: vertical y horizontal es bastante flexible en su montaje, lo que lo hace diferente a otros similares.Tesi

Diseñar prototipo seguidor solar cronológico de dos grados de libertad

Se propone en el presente proyecto “Diseñar prototipo seguidor solar cronológico de dos grados de libertad”, mediante dicho prototipo se busca implementar un seguidor solar que produzca una energía alternativa que permita disminuir el uso de la energía eléctrica, para ello el trabajo se encuentra estructurado en capítulos, donde en el primer capítulo se describe todo lo pertinente a los aspectos preliminares del estudio como lo es la descripción de la problemática, la formulación del problema, los objetivos y la justificación del mismo; se plantea un segundo capítulo donde se describen los antecedentes del estudio y el marco teórico; en el tercer capítulo se plantea la metodología o pasos a seguir para el desarrollo del prototipo así como el modelo de investigación. Por último, se plantearán las respectivas conclusiones y discusiones de la investigación propuesta.It is proposed in the present project "Design prototype chronological solar tracker of two degrees of freedom", by means of said prototype it is sought to implement a solar tracker that produces an alternative energy that allows to diminish the use of electrical energy, for this the work is structured in chapters, where the first chapter describes everything pertinent to the preliminary aspects of the study, such as the description of the problem, the formulation of the problem, the objectives and the justification for it; a second chapter is presented where the background of the study and the theoretical framework are described; In the third chapter the methodology or steps to follow for the development of the prototype as well as the research model are proposed. Finally, the respective conclusions and discussions of the proposed research will be presente

Diseño y construcción de un seguidor solar para aumentar el rendimiento energético en paneles fotovoltaicos de un sistema de bombeo

La energía solar es la energía obtenida mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el Sol. Para captar la radiación solar se utilizan paneles solares situados sobre cubiertas o sobre el suelo. Estos pueden ser fijos o estar situados sobre seguidores solares, teniendo en cuenta que la potencia y orientación de la radiación solar varía según el día del año, la hora, las condiciones atmosféricas y la latitud del lugar; la energía solar obtenida por paneles situados sobre seguidores solares es superior a la obtenida por paneles fijos. (Lanzuela, 2010) De acuerdo a lo anterior este proyecto tiene como objetivo el diseño y construcción de un seguidor solar en dos ejes para aumentar el rendimiento energético del panel utilizado en un sistema de bombeo fotovoltaico, este se desarrolló a partir de una planificación, un diseño conceptual y su simulación, la construcción y finalmente una prueba experimental del prototipo en el lugar de instalación. En primera instancia se dimensionó el sistema de bombeo fotovoltaico y se establecieron las variables que afectan el proceso de diseño del seguidor, considerando los estudios de radiación en la región, los lineamientos de la bibliografía existente y la experiencia en el tema de los investigadores. En esta etapa se identificaron las características de los componentes de sistema de bombeo y del lugar de instalación que influyen de manera directa en el diseño del seguidor. Una vez establecidos los parámetros para el funcionamiento del seguidor se elaboró un diseño conceptual y se hizo una simulación de elementos finitos en el software SolidWorks para validar el diseño. Finalmente se procedió a la construcción y puesta a punto del prototipo para integrarlo al sistema de bombeo fotovoltaico y analizar su rendimiento energético. Como resultado se obtuvo un seguidor solar activo en dos ejes, que es óptimo en aspectos tales como la simplicidad y robustez mecánica. Este sigue el sol de forma autónoma utilizando una configuración de sensores que detectan la intensidad de la luz solar; el movimiento se realiza por medio de actuadores electromecánicos. En el panorama de rendimiento el sistema de bombeo fotovoltaico alcanzó un aumento general bajo distintas condiciones y se demostró que resulta adecuado como alimentación para la aplicación.Pregrad

Diseño y construcción de un seguidor solar para aumentar el rendimiento energético en paneles fotovoltaicos de un sistema de bombeo

La energía solar es la energía obtenida mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el Sol. Para captar la radiación solar se utilizan paneles solares situados sobre cubiertas o sobre el suelo. Estos pueden ser fijos o estar situados sobre seguidores solares, teniendo en cuenta que la potencia y orientación de la radiación solar varía según el día del año, la hora, las condiciones atmosféricas y la latitud del lugar; la energía solar obtenida por paneles situados sobre seguidores solares es superior a la obtenida por paneles fijos. (Lanzuela, 2010) De acuerdo a lo anterior este proyecto tiene como objetivo el diseño y construcción de un seguidor solar en dos ejes para aumentar el rendimiento energético del panel utilizado en un sistema de bombeo fotovoltaico, este se desarrolló a partir de una planificación, un diseño conceptual y su simulación, la construcción y finalmente una prueba experimental del prototipo en el lugar de instalación. En primera instancia se dimensionó el sistema de bombeo fotovoltaico y se establecieron las variables que afectan el proceso de diseño del seguidor, considerando los estudios de radiación en la región, los lineamientos de la bibliografía existente y la experiencia en el tema de los investigadores. En esta etapa se identificaron las características de los componentes de sistema de bombeo y del lugar de instalación que influyen de manera directa en el diseño del seguidor. Una vez establecidos los parámetros para el funcionamiento del seguidor se elaboró un diseño conceptual y se hizo una simulación de elementos finitos en el software SolidWorks para validar el diseño. Finalmente se procedió a la construcción y puesta a punto del prototipo para integrarlo al sistema de bombeo fotovoltaico y analizar su rendimiento energético. Como resultado se obtuvo un seguidor solar activo en dos ejes, que es óptimo en aspectos tales como la simplicidad y robustez mecánica. Este sigue el sol de forma autónoma utilizando una configuración de sensores que detectan la intensidad de la luz solar; el movimiento se realiza por medio de actuadores electromecánicos. En el panorama de rendimiento el sistema de bombeo fotovoltaico alcanzó un aumento general bajo distintas condiciones y se demostró que resulta adecuado como alimentación para la aplicación.Pregrad

Diseño de un colector térmico mediante concentración parabólica de seguimiento solar en dos ejes

En un año el sol expulsa sobre la Tierra cuatro mil veces más energías de la que se gasta a nivel mundial, a nivel regional, una vivienda puede constar de agua caliente y calefactores de funcionamiento solar, con consecuencias que disminuyen cuantiosamente los costos de facturación. El uso de combustibles fósiles está creando grandes cambios en el medio ambiente como el efecto invernadero, el adelgazamiento de la capa de ozono y la precipitación acida. Por estas razones es indispensable fomentar el uso de energías renovables. En el siguiente Trabajo de Titulación se presenta los resultados obtenidos del estudio de ingeniería básica y detallada del diseño de un colector térmico mediante concentración parabólico de seguimiento solar mediante dos ejes para la elaboración de energía termosolar. Como resultado se alcanza un sistema que localiza automáticamente el punto de máxima radiación solar por medio de un control en lazo cerrado que calcula los ángulos de movimiento tanto norte-sur como este-oeste. Los parámetros de ganancia y ángulos calculados los cuales permiten ubicar los motores de cada eje del colector correctamente, son dirigidos a un microcontrolador arduino AT-Mega2560.In a year, the sun expels four thousand times more energy on the Earth than is used at the global level, at the regional level, a home can consist of hot water and solar-powered heaters, with consequences that significantly reduce billing costs. The use of fossil fuels is creating major changes in the environment such as the greenhouse effect, the depletion of the ozone layer and acid precipitation. For these reasons, it is essential to promote the use of renewable energy. The following Degree Project presents the results obtained from the basic and detailed engineering study of the design of a thermal collector by means of parabolic concentration of solar tracking through two axes for the production of solar thermal energy. As a result, a system is achieved that automatically locates the point of maximum solar radiation through a closed-loop control that calculates both north-south and east-west angles of movement. The parameters of gain and angles calculated which allow to locate the motors of each axis of the collector correctly, are directed to an arduino AT-Mega2560 microcontroller