Diseño y construcción de un sistema de seguimiento solar para paneles fotovoltaicos

El Laboratorio de Energías Renovables de la Universidad Autónoma de Bucaraman- ga cuentan con paneles solares fijos de referencia YL250P-29b para convertir radiación solar en energía eléctrica, pero debido a su posición y ángulo de elevación fijos, no se puede aprovechar toda la radiación solar en e...

Full description

Autores:
Atencio Moscote, Anthony David
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:
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Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/1587
Palabra clave:
Mechatronic Engineering
Solar energy
Power generation
Investigations
Analysis
Solar power plants
Photovoltaic energy
Ingeniería mecatrónica
Energía solar
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Centrales solares
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description El Laboratorio de Energías Renovables de la Universidad Autónoma de Bucaraman- ga cuentan con paneles solares fijos de referencia YL250P-29b para convertir radiación solar en energía eléctrica, pero debido a su posición y ángulo de elevación fijos, no se puede aprovechar toda la radiación solar en el transcurso del día y por eso se requiere de un sistema que permita a los paneles cambiar su inclinación en relación con el Sol durante el día. Normalmente para realizar un seguimiento completo del Sol se requiere dos grados de libertad en dos ejes de rotación pero dada la ubicación geográfica de Colombia, esta se encuentra cerca de la línea ecuatorial donde es posible realizar un seguimiento del Sol usando un solo ángulo de rotación en la inclinación de los paneles con una ganancia de energía aceptable y por este motivo la estructura del sistema de seguimiento se diseñara con un solo eje. Comúnmente se utilizan fotoceldas para alinear el panel con el Sol pero en esle caso se utilizaran ecuaciones que permiten ubicar el Sol en el cielo a partir de la hora y la fecha, estos datos se obtendrán de un reloj en tiem- po real(RTC). A partir de las ecuaciones se obtiene el ángulo de inclinación del panel fotovoltaico sobre su eje, este ángulo es enviado a un controlador proporcional deriva- tivo(PD) el cual controla un actuador lineal conectado por un mecanismo de manivela al eje del seguidor solar para convertir su movimiento lineal en rotatorio y alinear el panel solar al Sol.
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Normalmente para realizar un seguimiento completo del Sol se requiere dos grados de libertad en dos ejes de rotación pero dada la ubicación geográfica de Colombia, esta se encuentra cerca de la línea ecuatorial donde es posible realizar un seguimiento del Sol usando un solo ángulo de rotación en la inclinación de los paneles con una ganancia de energía aceptable y por este motivo la estructura del sistema de seguimiento se diseñara con un solo eje. Comúnmente se utilizan fotoceldas para alinear el panel con el Sol pero en esle caso se utilizaran ecuaciones que permiten ubicar el Sol en el cielo a partir de la hora y la fecha, estos datos se obtendrán de un reloj en tiem- po real(RTC). A partir de las ecuaciones se obtiene el ángulo de inclinación del panel fotovoltaico sobre su eje, este ángulo es enviado a un controlador proporcional deriva- tivo(PD) el cual controla un actuador lineal conectado por un mecanismo de manivela al eje del seguidor solar para convertir su movimiento lineal en rotatorio y alinear el panel solar al Sol.1. Objetivos 2. Introducción 3. Energía solar 3.1. Tiempo Solar 3,2. Posíición relativa del Sol con un punto en la Tierra 3.3. Cálculo del ángulo de control 3.3.1. Ejemplo numérico del cálculo del ángulo de control 3.3.2. Programa para calcular el ángulo de control 3.3.3. Validación del algoritmo de cálculo de posición del Sol 4. Diseño mecánico 4.1. Mecanismo de giro 4.2. Diseño de la estructura mecánica 4.3. Estudio estático de la base de la estructura teniendo en cuenta la fuerza del viento 5. Diseño eléctrico y electrónico 6. Componentes electrónicos 6.1. Motor driver Pololu dual VNH5019 6.2. Sensores 6.3. Datalogger Shield Arduino Xd05 6.4. Conexiones del sistema 6.5. Filtrado del ruido en señal de retroalimentación 7, Sistema de control 7.1. Controlador 7.9. Pruebas del controlador sín RT'C 8. Pruebas del controlador con seguidor montado 9. Conclusiones Presupuesto AnexosPregradoThe Renewable Energy Laboratory of the Autonomous University of Bucaramanga has fixed solar panels of reference YL250P-29b to convert solar radiation into electrical energy, but due to its fixed position and angle of elevation, not all solar radiation can be used. during the day and therefore a system is required that allows the panels to change their inclination in relation to the Sun during the day. Normally to fully track the Sun two degrees of freedom are required in two rotation axes but given the geographical location of Colombia, it is close to the equator where it is possible to track the Sun using a single rotation angle in the inclination of the panels with an acceptable energy gain and for this reason the structure of the tracking system will be designed with a single axis. Photocells are commonly used to align the panel with the Sun, but in this case equations will be used to locate the Sun in the sky from the time and date, these data will be obtained from a real time clock (RTC) . From the equations, the angle of inclination of the photovoltaic panel on its axis is obtained, this angle is sent to a proportional derivative controller (PD) which controls a linear actuator connected by a crank mechanism to the axis of the solar tracker for convert its linear motion to rotary and align the solar panel to the Sun.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaDiseño y construcción de un sistema de seguimiento solar para paneles fotovoltaicosDesign and construction of a solar tracking system for photovoltaic panelsIngeniero MecatrónicoBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronic EngineeringSolar energyPower generationInvestigationsAnalysisSolar power plantsPhotovoltaic energyIngeniería mecatrónicaEnergía solarGeneración de energíaInvestigacionesAnálisisCentrales solaresEnergía fotovoltaicaAtencio Moscote, Anthony David (2015). Diseño y construcción de un sistema de seguimiento solar para paneles fotovoltaicos. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABLuis Jutglar Bayeras. Energía solar(Energía Alternativas y Medio Ambiente). CEAC, 2004. Libro.J Muller M. Equation of time — problem in astronomy. Acta Phys Pol A 88 Sup- plement, 5-49, 1995.Jan F. Kreider. Mechanical Engineers’ Handbook: Energy and Power,, volume 4. 3 edition, 2006.Soteris Kalogirou. Solar energy engineering processes and systems. Elsevier/Acade- mic Press, 1 edition, 2009, Libro.Claude Audoin. The measurement of time : time, frequency and the atomic clock. Cambridge University Press, Cambridge New York, 2001.Claude Audoin. The measurement of time : time, frequency and the atomic clock. Cambridge University Press, Cambridge New York, 2001.Roger Messenger. Photovoltaic systems engineering. GRO Press, Boca Raton, 2004.Gary Reysa. 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