Implentacion de un sistema generador de energía mediante paneles fotovoltaicos

1. 1
ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA,
TELECOMUNICACIONES Y REDES
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA GENERADOR DE ENERGÍA
MEDIANTE PANELES FOTOVOLTAICOS EN LA DETERMINACIÓN
DEL VOLTAJE ÓPTIMO PARA LA ILUMINACIÓN EN
COMUNIDADES RURALES
GRUPO DE TRABAJO
Bravo Jordy, Criollo Joselyn, Cadena Alexis, Eugenio Jorge
CAMPO DE APLICACIÓN: MEER
SEMESTRE: PRIMERO A
RIOBAMBA-ECUADOR
2014

2. 2
ÍNDICE DE CONTENIDOS
Tabla de Contenidos
1.-FORMULACIÓN GENERAL DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN .........................................2
1.1 DOCTRINA FILOSÓFICA................................................................................................3
1.2 LÍNEA .........................................................................................................................3
1.3 ÁREA ..........................................................................................................................3
1.4 PROBLEMA .................................................................................................................3
1.5 SOLUCIÓN ..................................................................................................................3
1.6 TEMA DE INVESTIGACIÓN............................................................................................3
1.7 ANTECEDENTES...........................................................................................................4
1.8 JUSTIFICACIÓN............................................................................................................5
1.9 OBJETIVOS..................................................................................................................6
1.9.1 GENERAL..............................................................................................................7
1.9.2 ESPECIFICOS.........................................................................................................7
1.10.- HIPÓTESIS...............................................................................................................7
1.11.- TIPO DE INVESTIGACIÓN..........................................................................................7
1.12.- TEMARIO TENTATIVO..............................................................................................7
1.13.- PLAN GENERAL DE TRABAJO....................................................................................7
1.14.- CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES..............................................................................7
1.15.- BIBLIOGRAFÍA .........................................................................................................7
1.-FORMULACIÓN GENERAL DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

3. 3
La generación y distribución de la energía es un tema que ha tomado fuerza
enele Ecuador,porserunaenergíarenovableylimpia presentanumerosasventajas,
tales como: facilidad de instalación, operación automática y silenciosa, fuente de
energíailimitada ygratuita, etc., y sobretodo brindarsuministro deenergíaeléctrica
a lugares donde los sistemas convencionales no pueden llegar.
Se desea crear conciencia sobre la utilización de este tipo de energía, sobre
todo los múltiples beneficios que aporta al medio ambiente como lo es la reducción
del efecto invernadero.
1.1 DOCTRINA FILOSÓFICA
Racionalismo
1.2 LÍNEA
Ciencias de la Investigación e Innovación
1.2.1 SUB-LÍNEA
Energías Alternativas
1.3 ÁREA
Electrónica
1.4 PROBLEMA
Debido a la distancia que existe entre los centros poblados de la zona 3 y las
comunidades rurales, gran parte de las familias que habitan en dichas comunidades
no cuentan con el suministro de energía eléctrica, lo cual dificulta la realización de
sus actividades, convirtiendo a todas estas comunidades en zonas vulnerables.
1.5 SOLUCIÓN
Debido a la problemática antes mencionada, nace la idea de contribuir a la solución
del problema, desde nuestro perfil profesional, mediante la implementación de un
sistema generador de energía eléctrica basado en paneles fotovoltaicos con la
finalidad de mejorar la distribución y transmisión de energía en dichas
comunidades.
1.6 TEMA DE INVESTIGACIÓN
Implementación de un sistema generador de energía mediante paneles
fotovoltaicos en la determinación del voltaje óptimo para la iluminación en
comunidades rurales.

4. 4
1.7 ANTECEDENTES
Los sistemas generadores de energía solar fotovoltaica se originan con el
descubrimiento del efecto fotoeléctrico. A mediados del siglo XIX (1839) el físico
francésBecquereldescubrió elefecto fotoeléctrico (FV)[1]. Este hallazgo determinó
un gran paso para el desarrollo de los sistemas generadores de energía solar
fotovoltaica. La primera célula fotovoltaica data de 1883; fue desarrollada por
Charles Fritts, que recubrió una muestra de selenio semiconductor con oro [2]. Esta
célula fotovoltaica fue la base del sistema generador de energía solar fotovoltaica.
Posteriormente se desarrollaron los primeros dispositivos con células fotovoltaicas
que generaban energía suministrada a pequeños dispositivos (relojes, calculadoras,
etc.). De esta manera empezaba el auge por los sistemas de generación de energía
solar fotovoltaica como proveedoras de electricidad.
Luego delos descubrimientosmencionadosanteriormente apareceelprimer
sistema generadordeenergíasolarfotovoltaica. El Vanguard1fue el primer satélite
que utilizó un módulo fotovoltaico para alimentar un transmisor que consumía
solamente 5 miliwatts [3]. Más tarde, a mediados de la década de los setenta, las
aplicaciones prácticas de los sistemas generadores de energía solar fotovoltaica
comenzaron a incrementarse rápidamente. Las primeras plantas fotovoltaicas de
gran tamaño (i.e. mayores a 1 MW) comenzaron a instalarse a inicios de los
ochentas, como la de Saijo en Japón, instalada en 1981 y cuya potencia es de 1.2 MW
[3]. A inicios del S. XXI los sistemas generadores de energía solar fotovoltaica se
convierten en una fuente de energía práctica y fiable para muchos países. A finales
de 2007 había una potencia instalada de más de 950MWp en este tipo de
instalaciones, localizándose más de390 plantas enAlemania, 225en EstadosUnidos
y 120 en España [3]. Actualmente Alemania, Estados Unidos y España son los países
mayores productores y consumidores de energía solar fotovoltaica a nivel mundial.
En la actualidad, los sistemas de generación solar fotovoltaica se presentan
como la opción con más futuro para liderar la revolución energética a nivel mundial.
En el mundo actual se ha originado una gigantesca ola de tendencias que pretenden
aplicar métodos alternativos de generación energética, como es el caso de la energía
proveniente del sol [4]. Hoy en día, muchos países están apostando por los sistemas
de generación de energía solar fotovoltaica debido a sus características, tales como
eficiencia, inagotabilidad, facilidad de instalación, etc. Países más cercanos al
Ecuador apuestan por la energía solar, debido a que la radiación del sol en esos
países es mucho mayor. El estado de California (EEUU), España, Italia, Grecia, países
del Norte de África, Emiratos Árabes Unidos, entre otros, se adentran en proyectos
solares fotovoltaicos[5].

5. 5
En la actualidad existe gran cantidad de familias que viven sin electricidad,
mayoritariamente en las comunidadesruralesde lospaíses en vías de desarrollo.En
áreas remotas y escasamente pobladas la tecnología fotovoltaica puede ofrecer una
alternativa rentable a la extensión de las redes eléctricas [6]. Es decir, que los
sistemas generadores de energía solar fotovoltaica traen consigo beneficios
socioeconómicos y medioambientales. El potencial de los sistemas de energía solar
fotovoltaica (FV) se ha demostrado en los proyectos de electrificación rural
realizados en todo el mundo, en especial el de los sistemas solares domésticos [7].
Es decir, que los sistemas generadores de energía solar fotovoltaica traen consigo
beneficios socioeconómicos y medioambientales para estas comunidades rurales,
tales como el fomento de actividades productivas (Agricultura, ganadería, etc.) y la
reducción de emisiones de CO2 al medio. Hoy en día, debido al gran auge de la
población mundial, la gran demanda energética mundial y el agotamiento de los
recursos no renovables, muchos países del primer mundo se inclinan por el uso de
fuentes de energía limpia, siendo la más utilizada la energía obtenida por el sol
conocida como energía fotovoltaica [8].
1.8 JUSTIFICACIÓN
El presente proyecto de investigación ha sido ejecutado en diversos países a
nivel mundial. Por ejemplo, El G.E.R. (Grupo de Energías Renovables) de la Facultad
de Ciencias Exactas de la Universidad Nacional de Nordeste, ubicada en la Provincia
del Chaco, en la República Argentina ejecutó el Proyecto de electrificación rural a
través de sistemas fotovoltaicos autónomos en la provincia de Corrientes. A través
del Proyecto de Energías Renovables en Mercados Rurales (PERMER) se instalaron
sistemas fotovoltaicos autónomos en diecinueve departamentos de la provincia de
Corrientes [9]. Sin embargo, el presente proyecto presenta una variante
característica, que será determinar el voltaje óptimo para la iluminación en
comunidades vulnerables, con ello se lograra establecer valores determinados que
serán la base para proyectos futuros.
La implementación del sistema generador de energía eléctrica estará
enfocada en el desarrollo de un sistema generador de energía solar fotovoltaica
autónomo. Un sistema fotovoltaico autónomo o aislado (SFA) convierte la energía
proveniente del sol en energía eléctrica, almacenándola en una batería para su uso
posterior. Es un sistema que no requiere de una conexión a la red eléctrica,
trabajando de forma autónoma paraproveer energía a los equipos [10]. Es decir, los
sistemas generadores de energía solar fotovoltaica autónomos buscan un balance
entre la energía generada y la potencia generada con la carga. De esta manera se
puede determinar el voltaje necesario para lograr una distribución equitativa en
toda la comunidad y evitar pérdidas por caída de tensión.

6. 6
La ejecución del proyecto estará basada en la generación de energía eléctrica
mediante la utilización de celdas,células o paneles solares.El funcionamiento de una
celda solarconsisteen quela luz solarcaliente la superficiede la celda, esto ocasiona
desplazamiento de electrones y generan un flujo de corriente eléctrica [11]. De esta
manera, se generara la energía eléctrica que seráalmacenada en unabatería parasu
posterior distribución. Una única célula es capaz de proporcionar una tensión de
apenas 0,5 V y una potencia entre 1 y 2 W. Para elevar la potencia suministrada, las
células se conectan en serie y en paralelo, dando lugar a lo que se denomina panel o
modulo fotovoltaico [12]. Con esto, se lograra producir energía eléctrica
aprovechando la radiación solar.
Los posibles resultados a obtener al finalizar el presente proyecto de
investigación es lograr determinar el voltaje óptimo necesario para la iluminación
de dichas comunidades, estos resultados mejorarán la distribución y transmisión de
energía eléctrica debido que se obtendrá un balance entre la energía generada y la
potencia generada por la carga. El impacto del proyecto se verá reflejado en los
modos de vida de la población de estos sectores, ya que traerá beneficios
socioeconómicos, mediante el fomento de actividades productivas. En las áreas
rurales estas actividades incluyen principalmente la agricultura (por ejemplo un
sistema de riego con energía fotovoltaica), la ganadería y pequeñas industrias (por
ejemplo, artesanía). Más energía puede aumentar el nivel de renta, elevando la
productividad del trabajo [6]. Además traerá beneficios medioambientales, ya que
al ser una energía limpia no produce emisiones de gases de efecto invernadero. De
esta manera, la ejecución del proyecto fomentara el desarrollo de la matriz
energética del país.
1.9 OBJETIVOS
1.9.1 GENERAL
 Implementación de un sistema generador de energía mediante paneles
fotovoltaicos en la determinación del voltaje óptimo para la iluminación en
comunidades rurales.
1.9.2 ESPECIFICOS
 Investigar sobre la estructura y el funcionamiento de los sistemas
generadores de energía eléctrica basados en paneles fotovoltaicos.
 Esquematizar la estructura funcional de los paneles fotovoltaicos.
 Determinar el voltaje óptimo para el suministro de energía eléctrica en
comunidades rurales.

7. 7
1.10.- HIPÓTESIS
1.11.- TIPO DE INVESTIGACIÓN
1.12.- TEMARIO TENTATIVO
1.13.- PLAN GENERAL DE TRABAJO
1.14.- CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
1.15.- BIBLIOGRAFÍA
[1] H. L. Gasquet, Conversión dela luz solar en Energía Eléctrica: ManualTeórico y Práctico
sobrelos sistemasFotovoltaicos:Gasquet,1997.
[2] M. M. Vallina, Instalacionessolaresfotovoltaicas:Editorial Paraninfo,2010.
[3] J. A.Díaz, "TecnologíaFotovoltaica," Boletín IEE, pp. 58-63, 2008.
[4] R. A. P. Rosas and E. J. A. Rodríguez, "Sistema de suministro energético en cercas
eléctricasparaganadería utilizandopanelessolares,"2009.
[5] I. B. Salbidegoitia,"Solar Energy," DYNA, vol. Vol. 83, pp. 561 - 566, December 2008
2008.
[6] J. C. Císcar, "Tecnología fotovoltaica y electrificación rural en los países en vías de
desarrollo:ladimensiónsocioeconómica,"ed:Sevilla:The IPTSreport.JRC,1997.
[7] B. Van Campen,D.Guidi,and G. Best, Energía solarfotovoltaica para la agricultura y el
desarrollo ruralsostenibles:Organizaciónde lasNacionesUnidasparalaAgriculturayla
Alimentación,2000.
[8] D. A. M. Muñoz and M. J. R. Morán, "Diseño y dimensionamiento de la instalación de
sistemas fotovoltaicospara sectores urbanos de Guayaquil y comunidades aisladas,"
2014.
[9] C. Bello,L. Vera,A. Busso,and C. Cadena,"Proyectode electrificaciónrural a travésde
sistemas fotovoltaicos autónomosen la provincia de Corrientes," Avances en Energías
Renovablesy Medio Ambiente, vol.13, 2009.
[10] O. Style, Energía Solar Autónoma: Planificación, dimensionado e instalación de un
sistema fotovoltaico autónomo:OliverStyle,2012.
[11] A.Martineza,V.Quinterob,J.Garcíac,and J.A.Huertad,"Estudiotécnico-económicoen
la implementaciónde unsistemafotovoltaicoparausoresidencial,"2012.
[12] J. M. Andújar Márquez, E. Gómez, M. Juan, E. Durán Aranda, and M. A. Martínez
Bohórquez, "Sistema para la generación automática de curvas IV, PV y monitorización
de módulosfotovoltaicos," XXV JornadasdeAutomática CiudadReal,del, vol.8, 2004.