Dimensionamiento óptimo de sistemas solares fotovoltaicos Grid-Tie y Stand-Alone
Este proyecto de investigación muestra el planteamiento de una metodología para el dimensionamiento óptimo de sistemas solares fotovoltaicos conectados a red -(Grid-Tie) y aislados (Stand-Alone) dentro de la zona tórrida de américa debido al potencial de irradiación solar que presenta esta zona. Den...
- Autores:
-
Ardila Guevara, Andrés Felipe
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2015
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/19325
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/19325
- Palabra clave:
- Energy engineering
Technological innovations
Energy
Solar energy
Business investment
Software
Photovoltaic power systems
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Energía
Sistemas de energía fotovoltaíca
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Este proyecto de investigación muestra el planteamiento de una metodología para el dimensionamiento óptimo de sistemas solares fotovoltaicos conectados a red -(Grid-Tie) y aislados (Stand-Alone) dentro de la zona tórrida de américa debido al potencial de irradiación solar que presenta esta zona. Dentro de la investigación se determinaron los parámetros óptimos para un dimensionamiento, como los son el ángulo de inclinación de los módulos fotovoltaicos, el tipo y tecnología más adecuada de los paneles, la viabilidad de implementar seguidores solares y la importancia de la información meteorológica dentro del dimensionamiento fotovoltaico, para optimizar los días de autonomía del sistema y el número de baterías requeridas Se realizó un análisis comparativo entre metodologías de dimensionamientos convencionales respecto a herramientas de simulación especializadas como PVsyst con el fin de validar los dimensionamientos y optimizar los parámetros del sistema. También se muestra un análisis económico mediante la herramienta HOMER Pro la cual permite trabajar con sistemas de micro redes eléctricas. Finalmente se planteó un dimensionamiento aislado (Stand-Alone) para la ciudad de Bucaramanga para un usuario estrato 4, aprovechando la información meteorológica anual con la que se contaba (2014) y optimizando la autonomía del sistema en horas o fracciones de día. Posteriormente se realizó un dimensionamiento conectado a red (Grid-Tie) para un usuario comercial con el fin de reemplazar parte de la energía consumida por el usuario mediante un sistema fotovoltaico de autoconsumo. Como resultado se puede apreciar el efecto por sobre costos del sistema los cuales llegan a un 17% de inversión inicial para sistemas Stand-Alone dimensionados convencionalmente. Por otra parte, los sistemas Grid.Tie debido al tipo de curva de demanda que presenta el sector comercial, se ven limitados debido a la caída de potencia que presentan en la hora de mayor irradiación solar diaria. |
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Dentro de la investigación se determinaron los parámetros óptimos para un dimensionamiento, como los son el ángulo de inclinación de los módulos fotovoltaicos, el tipo y tecnología más adecuada de los paneles, la viabilidad de implementar seguidores solares y la importancia de la información meteorológica dentro del dimensionamiento fotovoltaico, para optimizar los días de autonomía del sistema y el número de baterías requeridas Se realizó un análisis comparativo entre metodologías de dimensionamientos convencionales respecto a herramientas de simulación especializadas como PVsyst con el fin de validar los dimensionamientos y optimizar los parámetros del sistema. También se muestra un análisis económico mediante la herramienta HOMER Pro la cual permite trabajar con sistemas de micro redes eléctricas. Finalmente se planteó un dimensionamiento aislado (Stand-Alone) para la ciudad de Bucaramanga para un usuario estrato 4, aprovechando la información meteorológica anual con la que se contaba (2014) y optimizando la autonomía del sistema en horas o fracciones de día. Posteriormente se realizó un dimensionamiento conectado a red (Grid-Tie) para un usuario comercial con el fin de reemplazar parte de la energía consumida por el usuario mediante un sistema fotovoltaico de autoconsumo. Como resultado se puede apreciar el efecto por sobre costos del sistema los cuales llegan a un 17% de inversión inicial para sistemas Stand-Alone dimensionados convencionalmente. Por otra parte, los sistemas Grid.Tie debido al tipo de curva de demanda que presenta el sector comercial, se ven limitados debido a la caída de potencia que presentan en la hora de mayor irradiación solar diaria.MARCO TEÓRICO ESTÁDO DEL ARTE HERRAMIENTA SOFTWARE PVSYST 6.3.9 PARA SIMULACION DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS DETERMINACIÓN DE LOS PARAMETROS DE DESEMPEÑO ÓPTIMOS PARA UN DIMENSIONAMIENTO FOTOVOLTAICO MEDIANTE EL SOFTWARE PVSYST HERRAMIENTAS METODOLOGICAS PARA EL DIMENCIONAMIENTO OPTIMO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO ATAND-ALONE HERRAMIENTAS PARA EL DIMENCIONAMIENTO OPTIMO DE UN SISTEMA GRID-TIE CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIAPregradoThis research project shows the approach of a methodology for the optimal sizing of photovoltaic solar systems connected to the grid -(Grid-Tie) and isolated (Stand-Alone) within the torrid zone of America due to the potential of solar irradiation that this area presents. zone. Within the investigation, the optimal parameters for sizing were determined, such as the inclination angle of the photovoltaic modules, the most appropriate type and technology of the panels, the feasibility of implementing solar trackers and the importance of meteorological information within the photovoltaic sizing, to optimize the days of autonomy of the system and the number of batteries required. A comparative analysis was carried out between conventional sizing methodologies with respect to specialized simulation tools such as PVsyst in order to validate the sizing and optimize the system parameters. An economic analysis is also shown using the HOMER Pro tool, which allows working with electrical microgrid systems. Finally, an isolated dimensioning (Stand-Alone) was proposed for the city of Bucaramanga for a stratum 4 user, taking advantage of the annual meteorological information that was available (2014) and optimizing the autonomy of the system in hours or fractions of a day. Subsequently, a dimensioning connected to the grid (Grid-Tie) was carried out for a commercial user in order to replace part of the energy consumed by the user through a self-consumption photovoltaic system. As a result, the effect can be appreciated due to system costs, which reach 17% of the initial investment for conventionally sized Stand-Alone systems. On the other hand, Grid.Tie systems, due to the type of demand curve presented by the commercial sector, are limited due to the drop in power that they present in the hour of greatest daily solar irradiation.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Dimensionamiento óptimo de sistemas solares fotovoltaicos Grid-Tie y Stand-AloneOptimal dimensioning of Grid-Tie and Stand-Alone photovoltaic solar systemsIngeniero en EnergíaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergy engineeringTechnological innovationsEnergySolar energyBusiness investmentSoftwarePhotovoltaic power systemsPower plantsEnergetic resourcesIngeniería en energíaInnovaciones tecnológicasEnergíaSistemas de energía fotovoltaícaCentrales eléctricasRecursos energéticosEnergía solarInversión comercialM. Muselli, G. Notton, and a. Louche, “Design of Hybrid-Photovoltaic Power Generator, With Optimization of Energy Management,” Sol. Energy, vol. 65, no. 3, pp. 143-157, 1999.T. Khatib, A. Mohamed, and K. Sopian, “A software tool for optimal sizing of PV systems in Malaysia,” Model. Simul. Eng., vol. 2012, 2012.T. Khatib, A. Mohamed, and K. Sopian, “A review of photovoltaic systems size optimization techniques,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 22, pp. 454-465, 2013.E. Koutroulis, D. Kolokotsa, A. Potirakis, and K. Kalaitzakis, “Methodology for optimal sizing of stand-alone photovoltaic/wind-generator systems using genetic algorithms,” Sol. Energy, vol. 80, no. 9, pp. 1072-1088, 2006.M. Kacira, M. Simsek, Y. Babur, and S. Demirkol, “Determining optimum tilt angles and orientations of photovoltaic panels in Sanliurfa, Turkey,” Renew. Energy, vol. 29, no. 8, pp. 1265-1275, 2004.E. D. Mehleri, P. L. Zervas, H. Sarimveis, J. a. Palyvos, and N. C. Markatos, “Determination of the optimal tilt angle and orientation for solar photovoltaic arrays,” Renew. Energy, vol. 35, no. 11, pp. 2468-2475, 2010.E. Asl-Soleimani, S. Farhangi, and M. S. Zabihi, “The effect of tilt angle, air pollution on performance of photovoltaic systems in Tehran,” Renew. Energy, vol. 24, no. 3-4, pp. 459-468, 2001.R. Posadillo and R. López Luque, “A sizing method for stand-alone PV installations with variable demand,” Renew. Energy, vol. 33, no. 5, pp. 1049-— 1055, 2008.J. Samimi, E. a. Soleimani, and M. S. Zabihi, “Optimal sizing of photovoltaic systems in varied climates,” Sol. Energy, vol. 60, no. 2, pp. 97-107, 1997.a. Fragaki and T. Markvart, “Stand-alone PV system design: Results using a new sizing approach,” Renew. Energy, vol. 33, no. 1, pp. 162-167, 2008.S. J. Ransome and J. H. Wohlgemuth, “kWh/kWp dependency on PV technology and balance of systems performance,” Conf. Rec. Twenty-Ninth ¡EEE Photovolt. Spec. Conf. 2002., no. 1, pp. 1420-1423, 2002.M. Dakkak, a. Hirata, R. Muhida, and Z. Kawasaki, “Operation strategy of residential centralized photovoltaic system in remote areas,” Renew. Energy, vol. 28, no. 7, pp. 997-1012, 2003.M. J. V Vázquez, J. M. a Márquez, and F. S. Manzano, “A methodology for optimizing stand-alone PV-system size using parallel-connected DC/DC converters” JEEE Trans. Ind. Electron., vol. 55, no. 7, pp. 2664-2673, 2008.J. C. Hernández, P. G. Vidal, and G. Almonacid, “Photovoltaic in gridconnected buildings, sizing and economic analysis,” Renew. Energy, vol. 15, no. 1-4, pp. 562-565, 1998.K. Peippo and P. D. Lund, “Optimal sizing of grid-connected PV-systems for different climates and array orientations: a simulation study,” Sol. Energy Mater. Sol. Cells, vol. 35, pp. 445-451, 1994.A. Yazdani and P. P. Dash, “A control methodology and characterization of dynamics for a photovoltaic (PV) system interfaced with a distribution network,” IEEE Trans. Power Deliv., vol. 24, no. 3, pp. 1538-1551, 2009.E. D. S. S.. 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