Viabilidad técnico-económica de un sistema fotovoltaico en una planta de tratamiento de agua

Introducción: Los sistemas de iluminación basados en vapor de sodio y vapor de mercurio son ineficientes y conllevan a un mayor consumo de energía eléctrica. La iluminación LED representa una alternativa atractiva para disminuir el consumo de electricidad. Por otra parte, los sistemas fotovoltaicos...

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Autores:: García Garnica, Jesús Enrique
Sepúlveda Mora, Sergio Basilio
Ferreira Jaimes, Julian

Tipo de recurso:: Article of journal

Fecha de publicación:: 2018

Institución:: Corporación Universidad de la Costa

Repositorio:: REDICUC - Repositorio CUC

Idioma:: spa

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description	Introducción: Los sistemas de iluminación basados en vapor de sodio y vapor de mercurio son ineficientes y conllevan a un mayor consumo de energía eléctrica. La iluminación LED representa una alternativa atractiva para disminuir el consumo de electricidad. Por otra parte, los sistemas fotovoltaicos están siendo utilizados como una fuente de energía renovable para reducir las emisiones de dióxido de carbono, pero su implementación también depende del beneficio económico. Objetivo: El propósito de este estudio fue evaluar la viabilidad técnica y económica de implementar un sistema fotovoltaico para optimizar un circuito de iluminación, el cual pertenece a una planta de tratamiento de agua Metodología: Se analizaron las configuraciones fotovoltaicas autónoma y conectada a red. Se analizó el circuito actual y se determinó su equivalente LED. Con base en el nuevo circuito de iluminación, se dimensionó el sistema autónomo, el cual deberá garantizar energía durante tres días en ausencia total de sol. Se tomó la nueva potencia de consumo del circuito con iluminación LED para dimensionar el sistema fotovoltaico que inyectará energía a la red de la planta. Los dos escenarios posibles son evaluados a través de la herramienta PVsyst, que permite establecer parámetros como la evaluación económica. Resultados: Aunque el cambio de luminarias reduce el costo de funcionamiento en un 50 %, el sistema autónomo es inviable debido al alto costo de inversión inicial; mientras que el sistema conectado a la red es viable, con una tasa de retorno de inversión más elevada que la establecida por la empresa. Conclusiones: El cambio de luminarias a tecnología LED es una decisión acertada para la empresa. En cuanto al sistema fotovoltaico conectado a la red, puede ser atractivo si se consideran los incentivos tributarios y la reciente reglamentación de los generadores a pequeña escala en Colombia.
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Objetivo: El propósito de este estudio fue evaluar la viabilidad técnica y económica de implementar un sistema fotovoltaico para optimizar un circuito de iluminación, el cual pertenece a una planta de tratamiento de agua Metodología: Se analizaron las configuraciones fotovoltaicas autónoma y conectada a red. Se analizó el circuito actual y se determinó su equivalente LED. Con base en el nuevo circuito de iluminación, se dimensionó el sistema autónomo, el cual deberá garantizar energía durante tres días en ausencia total de sol. Se tomó la nueva potencia de consumo del circuito con iluminación LED para dimensionar el sistema fotovoltaico que inyectará energía a la red de la planta. Los dos escenarios posibles son evaluados a través de la herramienta PVsyst, que permite establecer parámetros como la evaluación económica. Resultados: Aunque el cambio de luminarias reduce el costo de funcionamiento en un 50 %, el sistema autónomo es inviable debido al alto costo de inversión inicial; mientras que el sistema conectado a la red es viable, con una tasa de retorno de inversión más elevada que la establecida por la empresa. Conclusiones: El cambio de luminarias a tecnología LED es una decisión acertada para la empresa. En cuanto al sistema fotovoltaico conectado a la red, puede ser atractivo si se consideran los incentivos tributarios y la reciente reglamentación de los generadores a pequeña escala en Colombia.Introduction: Illumination systems based on sodium and mercury vapor lamps are inefficient and consume a big amount of electrical energy. LED lamps represent an attractive alternative to decrease electricity consumption. On the other hand, photovoltaic systems are being utilized as a renewable energy source to reduce CO2 emissions, but their implementation also depends on economic considerations. Objective: This study aims to demonstrate the technical and economic feasibility of implementing a photovoltaic system to optimize the illumination circuit of a water treatment plant. Methodology: Two possibilities options were considered: off-grid and grid-tied systems. The current illumination circuit was analyzed and the LED equivalent circuit was calculated. Based on the new illumination circuit, a photovoltaic off-grid system was sized to power the LED luminaires during three consecutive days without sunlight. Likewise, a grid-tie system was designed to power the proposed LED illumination circuit. Both scenarios were evaluated by using PVsyst software, which allows establishing parameters for an economic assessment. Results: Although changing luminaires reduces the operating cost by 50 %, the off-grid system is infeasible due to the high initial investment cost, meanwhile the grid-tie system is feasible, with a rate of return that is lower than the one allowed by the company. Conclusions: Changing the current illumination system to LED technology is an economically-wise decision for the company. Regarding the PV grid-tie system, it can be economically attractive if the tax credits and the recent regulation for small-scale generators in Colombia are considered.application/pdfspaUniversidad de la CostaINGE CUC - 2018https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2https://revistascientificas.cuc.edu.co/ingecuc/article/view/1511FeasibilityPhotovoltaic energysolar energyElectrical lightingFeasibility studies.Estudios de viabilidadEnergía fotovoltaicaEnergía solarIluminación eléctricaEstudios de factibilidad.Viabilidad técnico-económica de un sistema fotovoltaico en una planta de tratamiento de aguaTechnical and economic feasibility study of implementing a photovoltaic system in a water treatment plantArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1Textinfo:eu-repo/semantics/articleJournal articlehttp://purl.org/redcol/resource_type/ARTinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Inge CucC. K. Gan, A. F. Sapar y Y. C. Muna, «Techno-economic Analysis of LED Lighting: A Case Study in UTeM’s faculty building,» Procedia Engineering, no 53, pp. 208-216, 2013. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.02.028D. Nibedita, P. Nitai y K. P. Sadhu, «Economic cost analysis of LED over HPS flood lights for an efficient,» Building and Environment, nº 89, pp. 380-392, 2015.A. Gago y J. Fraile, Iluminación con tecnología LED, España: Paraninfo, S. A., 2012.J. Strack, J. Suárez, G. Di Mauro y S. Jacob, «Impacto de la Iluminación Residencial Eficiente en la Calidad de la Energía de una Red de Distribución, » INGE CUC, vol. 10, no. 2, pp. 9–19, 2014J. M. Beltrán Soto, «Metodología de diseño para instalaciones solares residenciales en la ciudad de Medellín.», tesis de maestría, Universidad Nacional de Colombia – Sede Medellín, 2017. [En línea]. Disponible en http://www.bdigital.unal.edu.co/58668/J. D. Ortiz Garcia, «Viabilidad técnico-económica de un sistema fotovoltaico de pequeña escala en la universidad EAN», Visión electrónica, vol. 7, no 1, pp. 103-117, 2013. [7] International Renewable Energy Agency (IRENA). Renewable energy technologies: cost analysis series, Solar Photovoltaics, vol. 1, no. 4/5, 2012. [En línea]. Disponible en https://www.irena.org/documentdownloads/publications/re_technologies_cost_analysis-solar_pv.pdfN. S. M. Aung y Z. H. Myint, «Design of Stand-Alone Solar Street Lighting System with LED,» International Journal Of Scientific Engineering and Technology Research, vol. III, no. 17, pp. 3518-3522, 2015.Ministerio de minas y energía, Reglamento técnico de iluminación y alumbrado público, Colombia, 2010.T. Markvart, Solar Electricity, Southampton: John Wiley & Sons, LTD, 2000.W. F. Lu, J. Sun, H. Loh y C. Chua, «Concept Selection for Market Potential Using Fuzzy Selection Approach,» en 2008 IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management, 2008.P. Yadav, N. Kumar y S. Chandel, «Simulation and Performance Analysis of a 1kWp Photovoltaic System Using PVsyst,» Computation of Power, Energy Information and Commuincation (ICCPEIC), 2015.Instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales, «Atlas de radiación», grupo de automatización del IDEAM, octubre 2015. [En línea]. Disponible en: http:// atlas.ideam.gov.co/ visorAtlasRadiacion.html.A. Kumar, N.S.Thakur, R. Makade y M. Shivhare, «Optimization of tilt angle for photovoltaic array», International Journal of Engineering Science and Technology, vol. III , no. 4, pp. 3153-3161, 2011.S. Arbi y P. Pillay, «Study of optimum tilt angles for solar panels in different latitudes,» Solar Energy, no. 86, pp. 1920-1928, 2012.J. Kanters y H. Davidsson, «Mutual shading of PV modules on flat roofs: a parametric study,» Energy procedia, no. 57, pp. 1706-1715, 2014. https://doi.org/10.1016/j.egypro. 2014.10.160Instituto colombiano de normas técnicas, Código Eléctrico Colombiano (NTC 2050), Colombia, 1998.A. Castejón y G. Santamaría, Instalaciones solares fotovoltaicas. Madrid: Editex, 2010.Y. M. Irwan, A. R. Amelia, M. Irwanto, M. Fareq, W. Z. Leow, N. Gomesh y I. Safwati, «Stand-Alone Photovoltaic (SAPV) System Assessment using PVSYST Software,» Energy Procedia , no. 79, pp. 596-603, 2015. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.11.539A. Amelia, Y. Irwan, W. Leow, M. Irwanto, I. Safwati y M. Zhafarina, «Investigation of the Effect Temperature on Photovoltaic (PV) Panel Output Performance,» International Journal on advance science engineering information technologic, vol. VI, no. 5, pp. 682-688, 2016.L. Liomnis y L. 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