INVESTIGACIÓN APLICADA
CONCLUIDO
OBJETIVOS.
General.
Diseñar y montar un campo de entrenamiento enteramente practico para la enseñanza y capacitación a estudiantes, técnicos, profesionales y cualquier miembro de la comunidad en la instalación, montaje, cableado, automatización y puesta en servicio de sistemas fotovoltaicos aislados, sistemas conectados a la red y de centrales de mediana potencia para un aprovechamiento adecuado de la energía solar.
Específicos.
- Analizar el área disponible en el Campus de Cota Cota para el proyecto.
- Estudiar el aprovechamiento de la energía solar con la instalación de paneles solares dentro del campo de entrenamiento.
- Estudiar la viabilidad de un sistema de seguimiento solar para la optimización del rendimiento de paneles solares.
- Mejorar el aprovechamiento del espacio destinado a la facultad de ingeniería dentro del campus universitario de la U.M.S.A. en Cota Cota.
- Implementación de una estación de carga para vehículos eléctricos.
- Capacitar de forma práctica a técnicos, ingenieros y profesionales en el manejo y aprovechamiento de energía solar.
RESUMEN MARCO TEÓRICO.
Una central solar o fotovoltaica es un conjunto de instalaciones destinadas al suministro de energía eléctrica a la red; por medio de sistemas fotovoltaicos. Su función es captar y transformar la energía solar en electricidad.
Se compone de las siguientes partes
- Torre meteorológica, se toman datos de las condiciones meteorológicas; para comprobar la radiación solar que se espera recibir o la absorbida.
- Paneles solares o fotovoltaicos, están compuestos de células fotovoltaicas, también llamadas células solares, formadas principalmente de silicio; estas células son las encargadas de transformar los rayos solares en energía, por medio del efecto fotovoltaico.
- Centro de carga de energía continua, recibe la electricidad que han generado los módulos fotovoltaicos.
- Inversor, transforma la energía continua en alterna.
- Centro de carga de energía alterna, recibe la energía alterna transformada por el inversor.
- Centro de transformación: es aquí donde; la corriente se ajusta a las condiciones de voltaje e intensidad idóneas para luego ser transportada.
- Líneas de envío o transporte, por medio de estas líneas; se transporta la electricidad a los centros de consumo.
- Sala de control, es donde se lleva a cabo la supervisión del funcionamiento de todos los componentes de la central fotovoltaica.
Un sistema de seguimiento solar es un sistema electromecánico que es capaz de orientar un panel solar de forma perpendicular a los rayos solares para un mejor aprovechamiento de la radiación solar, para ello hay dos tipos de sistemas:
- Sistemas de un grado de libertad.
- Sistemas de dos grados de libertad.
Dentro de las líneas de investigación se encuentra el auto eléctrico, el objetivo del I.I.I.E es poner en servicio este auto eléctrico el cual requiere el cargado de baterías mismo que puede ser a través de una estación de carga que es el lugar donde los vehículos eléctricos obtienen la energía que necesitan para funcionar, que también se conocen como electrolineras y deben ser capaces de proporcionar como máximo 43 [kW] por punto de carga o para un solo vehículo.
Las electrolineras pueden ser alimentadas desde un domicilio o una estación de carga de vehículos dedicada que normalmente utilizar energía suministrada de la red eléctrica, el principio de una estación de carga eléctrica solar es otro tipo de sistema Off Grid ya que es una fuente de aprovechamiento sustentable con mejores índices de disminución de dióxido de carbono.
RESUMEN MARCO NORMATIVO.
- El Decreto Supremo Nº4477.
RESUMEN MARCO PRÁCTICO.
A continuación, se describen los campos de aplicación del campo de entrenamiento de energía solar para el desarrollo del presente proyecto. La dependencia donde se implementara este campo de entrenamiento para el beneficio de la comunidad universitaria y de la sociedad en general se muestra en el plano adjunto siguiente, el cual se ubica contigua a la izquierda del I.I.I.E. campus universitario de la UMSA, área que será dividida en tres sub áreas definidas de la siguiente manera.
- A1: área destinada a la instalación de dos plantas solares prototipo.
- A2: área destinada para la instalación de paneles y seguidores solares.
- A3: área destinada para la instalación de una estación de carga para vehículos eléctricos.
Planta Solar Prototipo.
Se instalará en dependencias de la Facultad de Ingeniería, dos módulos de entrenamiento para montaje de centrales fotovoltaicas prototipo; en las cuales se capacitará a técnicos e ingenieros de diversas instituciones y a los miembros de la comunidad universitaria de la U.M.S.A. de pregrado y postgrado en el aprovechamiento de la energía solar mediante el montaje, conexión, puesta en marcha, inserción a la red, operación y mantenimiento; los aspectos más importantes a considerar son los siguientes:
- Montaje de estructuras de apoyo.
- Montaje de cuadros de apoyo.
- Orientación de paneles solares.
- Instalación de los paneles solares.
- Conexión de los paneles solares.
- Conexión del sistema con el inversor.
- Montaje y conexión del sensor de temperatura.
- Montaje y conexión de un piranómetro.
- Conexión de un data logger.
- Montaje de cuadros de baja tensión.
- Montaje de celdas de media tensión.
- Conexión del inversor al cuadro eléctrico.
- Conexión de baterías en el caso de las instalaciones aisladas.
- Inyección de energía generada a la red de distribución.
- Operación de las centrales solares.
- Mantenimiento de una central solar.
- Procedimientos de acción ante una falla.
- Operación de dispositivos de control.
- Aislar el sistema fotovoltaico de la red eléctrica sin interrupción del servicio.
Campo de instalaciones de seguidores solares.
El área 2 está destinada teóricamente para realizar el montaje de sistemas de un grado de libertad, sistemas de dos grados de libertad e instalación de paneles solares; espacio en el cual se capacitará a técnicos e ingenieros de diversas instituciones y a los miembros de la comunidad universitaria de pregrado y postgrado en el aprovechamiento de la energía solar en los siguientes aspectos:
- Montaje de estructuras metálicas de soporte para paneles solares fijos.
- Montaje de estructuras metálicas de soporte para sistemas de un grado de libertad.
- Montaje de estructuras metálicas de soporte para sistemas de dos grados de libertad.
- Ajustar ángulos de inclinación de paneles solares.
- Ajustar ángulos de declinación de paneles solares.
- Montaje se soportes para sensores.
- Aplicar conceptos de geometría solar local.
- Aprender el funcionamiento de sensores de nivel de radiación.
- Aplicar de técnicas de control.
- Realizar adquisición de datos.
- Obtener curvas de radiación directa.
- Obtener curvas de radiación difusa.
- Conexión de un data logger.
- Conexión del inversor al cuadro eléctrico.
- Conexión del banco de baterías en el caso de las instalaciones aisladas.
Estación de carga para vehículos eléctricos.
El área destinada (A3), para el montaje de una estación de carga para una capacidad de dos vehículos eléctricos; es una de las aplicaciones más importantes que tendrá el campo de entrenamiento y además coadyuvara en el estudio del vehículo eléctrico que desarrolla en sus diferentes en el I.I.I.E., en la cual se capacitará a técnicos e ingenieros de diversas instituciones y a los miembros de la comunidad universitaria de pregrado y postgrado en el aprovechamiento de la energía solar mediante una estación de carga de vehículos eléctricos en los siguientes aspectos:
- Identificar tipos de vehículos eléctricos.
- Investigar tipos de baterías.
- Conocer el diseño de una estación de carga.
- Analizar la conexión de una electrolinera la red de baja tensión.
- Estudiar la normativa externa de carga de vehículos eléctricos.
- Proponer una normativa de carga de vehículos eléctricos.
- Analizar la existencia de armónicos insertadas a la red por parte de las electrolineras.
- Identificar diferentes tipos de carga de vehículos eléctricos.
- Estudia los requerimientos de una electrolinera alimentada por energía solar.
- Diseñar una instalación.
- Prever la carga requerida para una estación de carga de vehículos.
- Analizar las características de los conductores requeridos.
- Dimensionar un centro de transformación.
- Interconectar un armario de baja tensión.
Terreno.
Para la implementación del campo de entrenamiento de aprovechamiento de energía solar se requieren tres áreas como se describió anteriormente
- Área destinada a plantas solares prototipo.
- Área destinada al estudio de seguidores solares.
- Área destinada a una estación de carga de vehículos eléctricos.
El área que se muestra en el plano adjunto siguiente denominada en su totalidad A0 que de una región poligonal de 290 [m2] de área es la que contemplara a las tres aplicaciones para el campo de entrenamiento.
El campo de entrenamiento para el aprovechamiento de energía solar a implementarse requiere de un área de 638 [m2] el mismo que se encuentra ubicado contiguo a la infraestructura del I.I.I.E. y se usara para poder realizar el montaje y ser aprovechada al máximo.
Se debe gestionar ante las instancias correspondientes la asignación de la superficie solicitada para poder avanzar en la preparación del terreno.
Se debe gestionar ante nuestras autoridades universitarias recursos para complementar el equipamiento del campo de entrenamiento para el aprovechamiento de energía solar.