Proyecto de una Vivienda con Sistema Fotovoltaico

Introducción

En 1873, Willoughby Smith encontró efecto fotovoltaico en el selenio.

En 1883, la célula solar fue descubierta por primera vez, sin embargo, sólo se transfieres 1-2% de la energía solar en electricidad.

En 1954, investigadores del laboratorio de Bell descubrieron las propiedades fotovoltaicas del silicio por casualidad.

En 1957, la investigación fotovoltaica se propuso a desarrollar la energía solar independiente para tecnología espacial.

Gracias a los esfuerzos, la célula solar moderna puede transferir el 19% de la energía solar en electricidad.

En nuestra vida cotidiana, ocupamos diversos aparatos eléctricos tal como la plancha, el televisor, la radio, etc., pero quizás no sabemos cómo están armados o cómo funcionan, y menos como pasa la corriente eléctrica y de qué forma hace funcionar dichos aparatos.

Se llama instalación de un sistema fotovoltaico al conjunto de elementos necesarios que permiten transportar y distribuir la energía eléctrica a los aparatos receptores para su utilización final.

Los productos fotovoltaicos se pueden utilizar en las estaciones de energía solar fotovoltaica y sistema de generación de energía solar fotovoltaica en la azotea, así como la industria solar fotovoltaica.

Son ampliamente utilizados en plantas de energía, agricultura, construcción, comunicaciones, transporte y otras industrias.

También los productos de energía solar se pueden aplicar a los calentadores de agua solares, centrales de energía solar, vehículos solares y sistemas solares de energía eólica.

El buen funcionamiento de una instalación de un sistema fotovoltaico depende del cumplimiento de las normas y reglamentos que incluyen los conductores e aisladores los cuales integran las canalizaciones eléctricas para tener una óptima protección y no permitir un mal funcionamiento

Planteamiento del Problema

Existen varias zonas de Sucre donde no llega la red eléctrica pública por lo

que no pueden acceder a varias ventajas que proporcionan la electricidad y

se quedan esperando proyectos que puedan resolver este problema.

Justificación

El sol esunafuente de energíalimpia, inagotable y gratuita, protegernos de

suluz y calor o bienaprovecharlas en el mismolugar de

consumonosdarácadavez mas independencia de infraestructuras de terceros(

redes de gas y electricidad)

Los sistemas fotovoltaicos esta siendo aceptada poco a poco mundialmente,

porque la energía solar es limpia y renovable.

Dado que la disminución de los precios de los productos y del aumento del

precio de la electricidad, los sistemas fotovoltaicos se han convertido en

sustituto ideal de los sistemas convencionales de la red eléctrica.

Sabiendo que la energía convencional, como el petróleo, el gas y el carbón,

etc., se consume continuamente, el tema más importante para nosotros hoy

es cómo encontrar alternativas de energía para apoyar nuestra demanda

diaria de energía.

La energía solar, como las energías renovables, es la mejor opción para

mitigar el calentamiento global, donde la energía solar es convertida de

manera efectiva en electricidad a través de las tecnologías fotovoltaicas, sin la

contaminación del aire.

A medida que el mundo se enfrenta a una crisis energética, hacemos mucha

investigación en el desarrollo de productos solares, que son respetuosos del

medio ambiente y garantizan la conservación de la energía

Objetivo

Objetivo General

Realiza un diseño de un sistema fotovoltaico para proporcionar energía

eléctrica a una vivienda alejada de la ciudad de Sucre para mejorar su

sistema educativo en beneficios de los niños (as) u jóvenes de esta población.

Objetivo Específicos

Realizar estudios comparativos entre distintos ramas de abastecer energía

eléctrica para la comunidad.

Diseñar un sistema alternativo con: paneles fotovoltaicos para la energía de la

escuela.

Ampliar y documentar el sistema de energización alternativo para la

mencionada ciudad.

Realizar un diagnostico mediante mediciones de corrientes y tensión de

alimentación para determinar que potencia consumen.

Clasificar todos los aparatos que trabajen con corriente continua de 12 V y

220 AC.

Resumen

Para realizar este proyecto se tuvo primero que recurrir al plano arquitectónico de

la vivienda medidas que nos sirvieron para calcular el numero de lámparas de las

cuales se tomaron como promedio la mitad.

Luego se calculo el número de toma corriente después se necesitaron obtener

catálogos de paneles, reguladores y baterías para hallar la cantidad a usar de cada

una de ellas

Por ultimo se tuvo que calcular las secciones necesarias.

Marco Teórico

Célula solar

La célula solar es un dispositivo de conversión y de almacenamiento de energía. La

célula solar transforma la luz solar en electricidad por medio del efecto fotovoltaico, y

es también llamada célula fotovoltaica.

Las células fotovoltaicas tienen conversión fotoeléctrica de alta eficiencia, un

rendimiento confiable y respetuoso del medio ambiente.

Por lo tanto, se aplican ampliamente a estación espacial, luces, comunicación,

transporte y otros campos similares.

Las células solares monocristalinas tienen un rendimiento fiable y de alta eficiencia

de conversión fotoeléctrica, y se utilizan ampliamente en aplicaciones a gran escala

y la producción industrial.

El tipo de conversión fotoeléctrica puede ser hasta un 15% cuando las células se

fabrican en gran escala.

Panel solar monocristalino

Panel solar monocristalino está hecho de células solares monocristalinos, están

diseñados con vidrio templado bajo contenido de hierro de alta resistencia, EVA anti-

envejecimiento y la membrana TPT compuesta con resistencia a la intemperie

excelente, así los paneles solares monocristalinos tienen transmisión de luz y

resistencia mecánica.

Un acumulador o batería,

Que almacena la energía producida por el generador y permite disponer de corriente

eléctrica fuera de las horas de luz o días nublados.

Un regulador de carga

Cuya misión es evitar sobrecargas o descargas excesivas al acumulador, que le

produciría daños irreversibles; y asegurar que el sistema trabaje siempre en el punto

de máxima eficiencia.

Un inversor (opcional),

Transforma la corriente continua de 12 ó 24 V almacenada en el acumulador, en

corriente alterna de 230 V.

Lámpara fluorescente,

También denominada tubo fluorescente, es una lámpara de vapor de mercurio a

baja presión, utilizada para la iluminación doméstica e industrial.

Las lámparas fluorescentes producen el 70% de la luz artificial consumida

mundialmente. Su excelente economía y sus características hacen de ellas la mejor

opción en multitud de aplicaciones.

Las lámparas fluorescentes combinan una alta eficacia luminosa con un mínimo

consumo de energía, y por su larga duración y su reducido consumo de energía, las

lámparas fluorescentes son respetuosas con el medioambiente.

Luminaria

Aparato que sirve para repartir, filtrar o transformar la luz de las lámparas, y que

incluye todas las piezas necesarias para fijar y proteger las lámparas y para

conectarlas circuito de alimentación

Corriente continúa

La que circula siempre en el mismo sentido y con un valor constante.

Corriente alterna

Corriente periódica, cuya intensidad media es nula, producida por los alternadores.

Toma de tierra

Se entiende que un electrodo enterrado en el suelo con una Terminal que permita

unirlo a un conductor es una toma de tierra.

Conductor o cable

Elemento rígido o flexible mediante el que se distribuye la electricidad en todas sus

fases.

Enchufe

Elemento terminal de una instalación eléctrica mediante el que conectamos los

aparatos eléctricos y electrónicos a la red.

Interruptor

Mecanismo que mediante su accionamiento nos permite cortar o restablecer la

corriente eléctrica en un circuito o elemento conectado a la red.

Conmutador

Interruptor especial que nos permite controlar un mismo circuito desde varios puntos.

Bornes de conexión o clemas

Elementos que mediante tornillos de presión permiten la unión de los conductores.

DIMENSIONAMIENTO DEL PROYECTO

Este proyecto se realizara en el departamento de Chuquisaca provincia Oropeza ciudad de Sucre Distrito 3 calleJosé Aguirre Acha s/n Barrio El Rollo

Wh AC/ semana = 3800 Wh/Semana

Wh DC/ semana = 684 Wh/Semana

CARGA TOTAL DEL SISTEMA

Wh/Semana = Wh DC/ semana + Wh AC/ semana

Wh/Semana = 684 + 4750 = 5434 Wh/Semana

Wh/Dia = 5434 Wh/Semana / 7 = 776.29 Wh/Dia

LA RADIACIÓN SOLAR

Para Sucre tres meses más críticos

= (4.52+4.18+4.50)/3 = 4.40

DETERMINACION DEL TAMAÑO DEL GENERADOR

Multiplicar *1.25 para compensar perdidas

Wh/Diacomp = 776.29 Wh/Dia *1.25 = 970.36

Horas sol = 4.40

Potencia requerida (W) = Wh/Diacomp / Horas sol

Potencia requerida (W) = 970.36 / 4.40 = 220.54

Potencia del panel 245 (W) Módulos fotovoltaicos de silicio monocristalino

# de paneles = 220.54 / 245 =0.90 = 1

DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DE ACUMULACION DE LA BATERIA

# de paneles = 1

Wh/Dia comp = 970.36

Dias de Autonomia = 2

Capacidad real (Wh) = 970.36 * 2 = 1940.72

Capacidad de la batería (Wh) = 287 Ah

Profundidad de descarga = 128 Ah * 50% = 64 Ah

Capacidad requerida (Wh) = Capacidad real (Wh) * factor de corrección

Capacidad requerida (Wh) = 1940.72 + 1.11 = 2154.20

Tensión del sistema (v) = 12v

Cap en Ah = 2078.85 / 12 = 173.24

# de Baterías = 173.24 / = 2.71 = 3

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE REGULADORES

Factor de seguridad 10%

# de paneles = 1

I max 8.04 A

I max del regulador 10 A

# de reguladores = # de paneles* I max* (1+fs/100)/ I max

# de reguladores = (2*8.04*1.1)/10 = 1.76 = 2

SECCION DE LOS CONDUCTORES

Longitud 6 m

I = 8.04 * 2 Paneles = 16.08 A

Por Norma 2% de caída de Tensión

Caída de tensión AV = 2*12/100 = 0.24

I = 8.04 A (corriente de 2 paneles).

S= 2*L*I/C*AV

S = (2*6*8.04)/(56*0.24) = 7.17 mm2