Diseño de un Sistema Energético Alternativo Para la Hacienda La Siberia Mediante el Aprovechamiento Fotovoltaico

Digital

Autores:
Dulcey-Rubio, Oscar Ghiovanny
Gomez-Zarate, Paula Andrea
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2022
Institución:
Universidad de Santander
Repositorio:
Repositorio Universidad de Santander
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.udes.edu.co:001/7191
Acceso en línea:
https://repositorio.udes.edu.co/handle/001/7191
Palabra clave:
Energía solar
Sistema fotovoltaico
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Sistema alternativo
Energía limpia
Solar energy
Photovoltaic system
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openAccess
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Es así como en este proyecto de investigación se propone el uso de la energía solar fotovoltaica, que ayudará al señor Orlando Dulcey, propietario de la hacienda la Siberia, quien está cansado de las intermitencias de energía eléctrica en su hacienda que le afectan en sus labores diarias. Para poder iniciar con esta investigación fue necesario hallar el consumo eléctrico que genera la finca el cual es de 504,49kWh/mes, se identifica el foco de consumo el cual arroja un valor de 9,8kW/h y es este el valor a tener en cuenta para el diseño del sistema. Se realiza la respectiva caracterización de la zona la cual consiste en determinar si la ubicación tiene la temperatura e irradiación adecuada para la implementación del sistema, posterior a esto, se investiga acerca de los equipos posibles a implementar, se calcula el retorno de inversión, el cual se determinó que sería de 6 años y 3 meses para finalmente presentarle la propuesta al propietario. En caso de tomar la decisión sea positiva se hace la recomendación de no intentar vincular ningún otro equipo o electrodoméstico al sistema, ya que dicho sistema solo está calculado para que funcione correctamente con los equipos descritos en este documento.Colombia is currently experiencing an accelerated change due to the increase in electricity, in turn, a depletion of its main source of generation, which is fossil fuels, which are highly polluting, is predicted, that is why the use of renewable sources is necessary. Although the electrical demand is high, there are still areas where this service is intermittent or absent, without counting that there are also places where the electrical power does not arrive.This is how this research project proposes the use of photovoltaic solar energy, that will help Mr. Orlando Dulcey, owner of the Siberia farm, who is tired of the electrical energy intermittence in his farm that affect him in his daily tasks. To be able to start with this research it was necessary to find the electricity consumption generated by the farm which is to find the electricity consumption generated by the farm which is 504,49kWh/month, to identify the consumption focus throws a value of 9.8kWh/month and this is the value to be taken into account for the design of the system. The respective characterization of the zone is carried out, which consists in determining if the location has the correct temperature and irradiation for the implementation of the system, after this, is investigated about the possible equipment to be implemented, is calculated the return on investment, which was determined to be 6 years and 3 months to finally present the proposal to the owner. In the case of a positive decision, to recommended that no other equipment or appliances is calculated to the system, as the system is only calculated to work properly with the equipment described in this document.PregradoIngeniero(a) Industrial1 ed.Introducción .................................................................................................................................. 16 Problema de Investigación............................................................................................................ 17 Pregunta de Investigación............................................................................................................. 19 Justificación .................................................................................................................................. 20 Objetivos....................................................................................................................................... 23 Objetivo General........................................................................................................................... 23 Objetivos específicos.................................................................................................................... 23 Marco Referencial......................................................................................................................... 24 Antecedentes de la Investigación.................................................................................................. 24 Internacionales ............................................................................................................................. 24 Nacionales..................................................................................................................................... 30 Marco Teórico............................................................................................................................... 38 Diseño y Dimensionamiento del Sistema Fotovoltaico................................................................ 44 Determinación de la Tensión Nominal de la Instalación ............................................................. 44 Dimensionamiento.. ...................................................................................................................... 44 Instalación Eléctrica. :................................................................................................................... 45 Angulo de Inclinación................................................................................................................... 49 Potencia Pico del Panel Solar.. ..................................................................................................... 51 Número de Paneles y Tipo de Conexión de los Mismos. ............................................................. 52 Número de Baterías y Tipo de Conexión...................................................................................... 54 Regulación.. .................................................................................................................................. 55 Acondicionamiento de Potencia.. ................................................................................................. 56 Marco Legal de la Investigación................................................................................................... 58 Metodología .................................................................................................................................. 60 Tipo de Investigación.................................................................................................................... 60 Diseño Metodológico.................................................................................................................... 60 Fase 1. Diagnóstico de la Situación Energética........................................................................... 60 Fase 2. Diseño del Sistema Alternativo de Energía ..................................................................... 61 Fase 3. Análisis de la Viabilidad .................................................................................................. 62 Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos....................................................................... 63 Discusión y Análisis de Resultados.............................................................................................. 64 Fase 1. Diagnóstico de la Situación Energética ............................................................................ 64 Fase 2. Diseño del Sistema Alternativo de Energía...................................................................... 69 Diseño y Dimensionamiento del Sistema Fotovoltaico ................................................................ 73 Dimensionamiento.. ...................................................................................................................... 73 Coeficientes................................................................................................................................... 74 Rendimiento de los Equipos Sin Incluir el Generador (R) ........................................................... 75 Consumo Total.............................................................................................................................. 75 Energía Consumida por los Equipos sin la Fuente de Generación (E)......................................... 75 Generación.. .................................................................................................................................. 76 Ángulo de Inclinación................................................................................................................... 76 Hora Solar Pico (HSP).................................................................................................................. 77 Panel Solar.. .................................................................................................................................. 78 Potencia Pico del Sistema de Generación (Ep)............................................................................. 79 Potencia Pico del Panel (Pp)......................................................................................................... 79 Número de paneles conectados en serie (NPs) ............................................................................. 80 Número de Paneles Conectados en Paralelo (NPp). ..................................................................... 80 Número de Paneles Totales........................................................................................................... 80 Acumulación. Capacidad total de las baterías, cantidad de estas, y tipo de conexión.................. 81 Baterías. . ...................................................................................................................................... 81 Capacidad útil del sistema acumulador Cu................................................................................... 82 Capacidad Nominal del Sistema Acumulador Cn. ....................................................................... 82 Conversión de kW a Ampers .......................................................................................... 83 Número de Baterías y Tipo de Conexión...................................................................................... 83 Baterías Conectadas en Paralelo.. ................................................................................................. 83 Regulación. ................................................................................................................................... 84 Regulador.. .................................................................................................................................... 84 Intensidad de Consumo (Ic).......................................................................................................... 85 Acondicionamiento de potencia.................................................................................................... 85 Inversor.. ....................................................................................................................................... 85 Eficiencia del Inversor . .......................................................................................................... 86 Potencia de Entrada del Inversor . ............................................................................................ 86 Selección de Equipos.. .................................................................................................................. 87 Diagrama del Sistema ................................................................................................................... 88 Fase 3. Análisis de Viabilidad ...................................................................................................... 88 Retorno de la Inversión................................................................................................................. 89 Rango de Autogeneración Autorizado por la CREG.................................................................... 93 Conclusiones................................................................................................................................. 95 Recomendaciones ......................................................................................................................... 97 Referencias Bibliográficas............................................................................................................ 99 Apéndices.................................................................................................................................... 105113 papplication/pdfT 15.22 D851dhttps://repositorio.udes.edu.co/handle/001/7191spaUniversidad de SantanderFacultad de IngenieríaBucaramanga, ColombiaIngeniería IndustrialDerechos Reservados - Universidad de Santander, 2022info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Energía solarSistema fotovoltaicoPanel solarSistema alternativoEnergía limpiaSolar energyPhotovoltaic systemClean energyAlternative systemDiseño de un Sistema Energético Alternativo Para la Hacienda La Siberia Mediante el Aprovechamiento FotovoltaicoTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://purl.org/redcol/resource_type/TPhttp://purl.org/coar/version/c_71e4c1898caa6e32Todas las AudienciasAdrián, C., Flórez, C., Alberto, G., García, M., Felipe, A., & Hernández, P. 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Obtenido de https://www.worldenergytrade.com/energias-alternativas/investigacion/nrel-aumenta-la-eficiencia-de-las-celulas-solares-en-un-25PublicationORIGINALDiseño_de_un_Sistema_Energético_Alternativo_Para_la_Hacienda_La_Siberia.pdfDiseño_de_un_Sistema_Energético_Alternativo_Para_la_Hacienda_La_Siberia.pdfDocumento Principalapplication/pdf1842733https://repositorio.udes.edu.co/bitstreams/b408b483-bf58-42a2-94d6-8ae8156bde42/download456fbd42bb73e2f940dbbb40fa48362fMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-859https://repositorio.udes.edu.co/bitstreams/afa2da6c-3eb6-4fdb-b313-31dcd0224a10/download38d94cf55aa1bf2dac1a736ac45c881cMD52TEXTDiseño_de_un_Sistema_Energético_Alternativo_Para_la_Hacienda_La_Siberia.pdf.txtDiseño_de_un_Sistema_Energético_Alternativo_Para_la_Hacienda_La_Siberia.pdf.txtExtracted texttext/plain101944https://repositorio.udes.edu.co/bitstreams/8913171a-3046-4526-a1cb-a6b06ac77a63/download9e9f33802abe7f6a394bbc126ce77b27MD53THUMBNAILDiseño_de_un_Sistema_Energético_Alternativo_Para_la_Hacienda_La_Siberia.pdf.jpgDiseño_de_un_Sistema_Energético_Alternativo_Para_la_Hacienda_La_Siberia.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg5527https://repositorio.udes.edu.co/bitstreams/21b5b0ef-269d-4e32-94af-a9e01f39ad83/downloaddc199c3f3ceb356e35bd3b54b61eae91MD54001/7191oai:repositorio.udes.edu.co:001/71912022-10-25 11:22:48.051https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Derechos Reservados - Universidad de Santander, 2022https://repositorio.udes.edu.coRepositorio Universidad de Santandersoporte@metabiblioteca.comTGljZW5jaWEgZGUgUHVibGljYWNpw7NuIFVERVMKRGlyZWN0cmljZXMgZGUgVVNPIHkgQUNDRVNPCgo=