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Resultados de un dise�o fotovoltaico en el cant�n Olmedo-Provincia de Manab�

 

Results of a photovoltaic design in the canton Olmedo-Province of Manab�

 

Resultados de um projeto fotovoltaico no cant�o Olmedo-Prov�ncia de Manab�

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: gino.mieles@utm.edu.ec

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culos de investigaci�n

 

*Recibido: 16 de julio de 2021 *Aceptado: 30 de agosto de 2021 * Publicado: 23 de septiembre de 2021

 

         I.            Estudiante de Posgrado de UTM. Maestr�a Acad�mica con trayectoria de investigaci�n en Electricidad menci�n Sistemas El�ctricos de Potencia. Ingeniero El�ctrico en Sistema El�ctrico de Potencia. Mag�ster en Gerencia Educativa. Docente de la Universidad T�cnica de Manab�. Experiencia el campo T�cnico CNEL ep y Acad�mico en Universidad T�cnica de Manab�, Ecuador.

       II.            Ingeniera El�ctrica especialista en Control Autom�tico en 1979 en la Universidad de Oriente, doctorado en Ciencias T�cnicas en 1992, Profesora Principal a tiempo completo en el Departamento de Ingenier�a El�ctrica y Vicedecana de la carrera de Electr�nica y Automatizaci�n en la Universidad T�cnica de Manab�, Ecuador.

     III.            Docente de la Universidad T�cnica de Manab�. Ingeniera El�ctrica en Sistema El�ctrico de Potencia. Mag�ster en Gerencia Educativa. Estudiante de Doctorado en la Cujae- La Habana, Cuba. Experiencia en el campo T�cnico� y Acad�mico en Universidad T�cnica de Manab�. Con Publicaciones relacionado de la energ�a con la calidad de la energ�a en� zonas rurales.

 

Resumen

En el presente trabajo se analiza el desempe�o energ�tico de un sistema fotovoltaico en el cant�n Olmedo de la provincia de Manab�. El m�todo b�sico de la investigaci�n utilizado es deductivo e inductivo porque, se parte de datos e informaci�n, que permiti� partir de determinadas premisas individuales, para obtener como conclusi�n un indicio general que permita demostrar la viabilidad de adaptar alternativas energ�ticas, con el fin de alcanzar un desarrollo coherente y respetando el ambiental.

Con el software PVsyst se determin� la producci�n anual de energ�a el�ctrica del sistema de 930 Wp conectado a la red, as� como las p�rdidas por sombras, modificaci�n del �ngulo de inclinaci�n y por efecto de la irradiancia y temperatura. Tambi�n se calcularon los par�metros caracter�sticos de la instalaci�n, �tiles para establecer perfiles mensuales para la planificaci�n del consumo el�ctrico. Los resultados demostraron que la energ�a anual generada, es equivalente al consumo el�ctrico de la localidad durante todos los d�as y adem�s, constituye una alternativa para la generaci�n de energ�a, a partir del aprovechamiento de la energ�a solar fotovoltaica de esta zona.

Palabras clave: Sistema fotovoltaico; fuente renovable de energ�a; generaci�n de energ�a; PVsyst.

 

Abstract

In the present work, the energy performance of a photovoltaic system in the Olmedo canton of the Manab� province is analyzed. The basic method of research used is deductive and inductive because, it is based on data and information, which allowed starting from certain individual premises, to obtain as a conclusion a general indication that allows demonstrating the viability of adapting energy alternatives, in order to achieve a coherent development and respecting the environment.

With the PVsyst software the annual production of electrical energy of the 930 Wp system connected to the network was determined, as well as the losses due to shadows, modification of the angle of inclination and due to the effect of irradiance and temperature. The characteristic parameters of the installation were also calculated, useful for establishing monthly profiles for the planning of electricity consumption. The results showed that the annual energy generated is equivalent to the electricity consumption of the town every day and also constitutes an alternative for the generation of energy, from the use of photovoltaic solar energy in this area.

Keywords: Photovoltaic system; renewable source of energy; energy generation; PVsyst.

Resumo

No presente trabalho � analisado o desempenho energ�tico de um sistema fotovoltaico no cant�o Olmedo da prov�ncia de Manab�. O m�todo b�sico de pesquisa utilizado � dedutivo e indutivo porque, � baseado em dados e informa��es, que permitiram a partir de certas premissas individuais, obter como conclus�o uma indica��o geral que permite demonstrar a viabilidade de adapta��o de alternativas energ�ticas, a fim de alcan�ar um desenvolvimento coerente e respeitando o meio ambiente.

Com o software PVsyst foi determinada a produ��o anual de energia el�trica do sistema de 930 Wp conectado � rede, bem como as perdas por sombras, altera��o do �ngulo de inclina��o e pelo efeito da irradi�ncia e da temperatura. Tamb�m foram calculados os par�metros caracter�sticos da instala��o, �teis para o estabelecimento de perfis mensais para o planejamento do consumo de energia el�trica. Os resultados mostraram que a energia anual gerada equivale ao consumo de eletricidade da cidade todos os dias e tamb�m constitui uma alternativa para a gera��o de energia, a partir da utiliza��o da energia solar fotovoltaica nesta �rea.

Palavras-chave: Sistema fotovoltaico; fonte renov�vel de energia; gera��o de energia; PVsyst.

 

Introducci�n

Materiales y m�todos

El m�todo b�sico de la investigaci�n es deductivo e inductivo porque, se parte de datos e informaci�n, que permiti� partir de determinadas premisas individuales, para obtener como conclusi�n un indicio general que permita demostrar la viabilidad de adaptar alternativas energ�ticas en el cant�n Olmedo, con el fin de alcanzar un desarrollo coherente y respetando el ambiental.

La investigaci�n se apoya en la revisi�n bibliogr�fica de diversos art�culos cient�ficos, libros y premisas de datos de instituciones p�blicas del Ecuador, que permiten llegar a conclusiones precisas sobre el caso de estudio.

Las conclusiones obtenidas se proyectan en funci�n del dise�o propuesto en Software PVsyst, teniendo en cuenta los elementos de la capacidad de calcular valores diarios de radiaci�n solar a partir de mediciones mensuales y de variables meteorol�gicas y caracter�sticas de equipos espaciales, que intervienen en el medio, para lograr la sostenibilidad de los territorios bajo las premisas del desarrollo local sostenible, para lo cual resulta importante considerar las acciones que se realicen en el sector energ�tico, enfocadas en fortalecer la resiliencia territorial frente al cambio clim�tico.

Caso de estudio

 

Figura 1. Mapa del cant�n Olmedo

Software PVsyst

El PVsyst es un software muy vers�til de simulaci�n de instalaciones fotovoltaicas. Este posee la capacidad de calcular valores diarios de radiaci�n solar a partir de mediciones mensuales. Contiene todos los subprogramas para el dise�o, optimizaci�n y simulaci�n de cuatro tipos de sistemas: conectados a red, aut�nomos, bombeo solar y redes de corriente directa. Tambi�n incluye una base de datos con un sinn�mero de modelos de m�dulos fotovoltaicos y modelos de inversores.

Entre las potencialidades de este software se encuentra que permite agregar datos a la base de datos del programa; como son: las variables meteorol�gicas y caracter�sticas de equipos. Adem�s, provee informaci�n sobre las trayectorias solares de la localidad, permitiendo determinar las p�rdidas por efecto de sombras cercanas durante todo el a�o. Brinda un informe detallado del estimado del comportamiento de los m�dulos, permitiendo realizar de forma f�cil y r�pida varias simulaciones si se requieren hacer consideraciones que puedan optimizar el funcionamiento del sistema.

 

Par�metros generales

Necesidades del usuario

Dentro del analisis realizado al usuario, sobre la potencia requerida para el dise�o del sistema podemos determinar que es de 1815 Wh/dia como energia diaria total.

Bas�ndonos en la diversidad de cargas las cuales varian la hora/dia.

Dentro de la distribuci�n por hora de las cargas tal como podemos observar en la figura 2, podemos ver que hay tres picos que se presentan a lo largo del dia es decir de mayor consumo en las horas 6 am, 12 am y 21 pm.

Aqu� corresponde hacer una consideracion, recordando que es un sistema aislado, en lo concerniente a la nevera debemos colocar un temporizador para que la bateria no se descargue r�pido.

 

Figura 2. Necesidades detalladas del usuario

 

Resultados

Resultados Obtenidos Mediante la Simulaci�n del Software PVsyst.

El resumen de los resultados podemos determinar en la tabla siguiente:

Tabla 1. Resumen de resultados

En el diagrama de barra del software PVsyst que presenta a continuaci�n la siguiente figura 2 podemos identificar los siguientes datos:

Figura 3. Producciones normalizadas (por kWp instalado)

Barra de color azul: Se observa la energ�a no utilizada Lu = 1.08 kWh/kWp/d�a, la cual no es entregada a las cargas.

Barra de color morada: En ella se presenta las p�rdidas de colecci�n (perdidas del conjunto FV) LC = 1.07 kWh/kWp/d�a.

Barra de color verde: En ella se visualiza las p�rdidas del sistema y carga de bater�a LS = 0.22 kWh/kWp/d�a.

Barra de color rojo: Se refleja la energ�a suministrada al usuario Yf = 1.95 kWh/kWp/d�a.

En la tabla 2, se resumen los balances y resultados principales. El valor m�s alto de irradiaci�n corresponde al mes de septiembre con un acumulado de 154,5 kWh/m2 produciendo 109,6 kWh y el valor m�s discreto corresponde al mes de enero con 114,2 kWh/m2 gener�ndose solamente 76,3 kWh. La irradiaci�n anual es de 1580,6 kWh/m� con una producci�n de energ�a el�ctrica inyectada a la red de 662,48 kWh.

Tabla 2. Balance y resultados principales

Proporci�n de rendimiento

N�tese que en la figura 4 se observa la proporci�n de rendimiento, el cual se proyecta a continuaci�n el PR de la instalaci�n.

Barra de color rojo: se observa la relaci�n entre la energ�a disponible y el consumo de sistema fotovoltaico. Por medio de los resultados obtenidos se obtiene la eficiencia de los m�dulos FV de proporci�n de rendimiento (Yf / Yr) es de 0.451 y bajo el efecto de la radiaci�n incidente de la fracci�n solar Solfrac, se mantiene en el rango del 1,0 %, como producto de un sistema aislado. Los resultados de la tabla 2, permiten establecer perfiles mensuales de generaci�n de electricidad, lo cual favorece la planificaci�n del consumo de energ�a.

Figura 4. Proporci�n de rendimiento (PR).

Diagrama de p�rdidas

En la figura 5 se muestran las p�rdidas de energ�a durante todo el a�o que se dan en el sistema debido a diferentes factores, p�rdidas por sombras, p�rdidas por temperatura, p�rdidas por conversi�n.

Se obtiene el valor de energ�a final a la salida del inversor a partir de la irradiaci�n total que incide en el sistema.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 5. Diagrama de p�rdida

Son destacables las p�rdidas debido al nivel de irradiancia (0,94%), y las p�rdidas en el inversor durante el funcionamiento (5,57%).

 

Conclusi�n

Para el desarrollo de este trabajo se utiliz� el software computacional PVsyst, donde obtuvimos una metodolog�a para el dise�o de un sistema de paneles fotovoltaicos independiente, facilitando un esquema que permite la gesti�n de un sistema de abastecimiento el�ctrico y a su vez sea capaz proveer sustentabilidad energ�tica en el cant�n Olmedo de la provincia de Manab�.

El uso del software PVsyst 7.0 para el dimensionamiento del sistema fotovoltaico aislado ha sido de mucho provecho, pues ayudo a ejecutar el dimensionamiento y dise�o del sistema fotovoltaico de manera r�pida y pr�ctica, a su vez nos sirvi� de gran ayuda para comparar los resultados obtenidos mediante c�lculo matem�ticos del dimensionamiento.

Dentro de los resultados obtenidos del recurso solar y el rendimiento de la tecnolog�a disponible, se concuerdan afinadamente a estudios previos que se realizaron en su momento en la provincia de Manab�.

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� 2021 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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