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Comparativa entre la eficiencia de un sistema fotovoltaico con seguimiento solar y la de un sistema fotovoltaico fijo
Abstract
Para la generación eficiente de energía eléctrica utilizando paneles fotovoltaicos, la óptima instalación de éstos, juega un papel importante, ya que mejora la eficiencia del mismo. Para encontrar la salida máxima de un panel fotovoltaico, se pueden implementar sistemas de control de posicionamiento (seguidor solar) aplicando una técnica o un algoritmo de búsqueda del punto máximo de energía para mejorar la eficiencia del sistema. En el presente trabajo se aborda el diseño y la construcción de un sistema fotovoltaico con seguimiento solar de dos ejes. El objetivo es determinar la eficiencia de este sistema y compararla con un sistema fotovoltaico fijo o estático. El seguidor solar construido, cuenta con celdas independientes que actúan como sensores y alimentan a los motores encargados de girar el panel fotovoltaico tanto en el eje vertical como en el horizontal. Para la adquisición de la energía generada por cada uno de los dos sistemas de paneles solares, se utilizó la tarjeta Arduino Nano 3.0 y diversos módulos, utilizando el entorno de programación propio de Arduino. Después de haber realizado las pruebas de campo durante 30 días, se confrontaron los resultados de ambos sistemas. Los resultados muestran que la eficiencia del sistema fotovoltaico con seguimiento solar, es mayor que el sistema fotovoltaico fijo en un 25.8%, aproximadamente.
... En 2017, la diferencia entre un sistema de captación de radicación solar fijo y uno con seguimiento solar fue de 25.8% de eficiencia, dado que son programables para seguir una cierta trayectoria acorde a la hora y estación del año que permita una mayor captación de radiación (Pelayo et al., 2017). Resultando beneficioso para los generadores exentos, ya que representó un incentivo durante el periodo de estudio al incremento de contratos de interconexión. ...
El dilema actual de las autoridades de muchos países es cómo lograr un crecimiento económico acelerado, con un uso eficiente de los recursos energéticos y bajos niveles de contaminación ambiental provocada por las emisiones de gases de efecto invernadero. No obstante, en el mundo, las necesidades energéticas y las emisiones contaminantes se dispararon desde la década de 1960. Según datos del Banco Mundial, entre 1971 y 2014 el consumo mundial per cápita de energía creció 44%, mientras que las emisiones mundiales por persona de dióxido de carbono aumentaron 56% entre 1960 y 2013. Por supuesto, la economía mexicana no está exenta de la disyuntiva entre energía y contaminación, dado que de 2020 a 2050 el consumo total de energía crecerá un 40% y las emisiones de CO2 aumentarán al 32% (APEC Secretariat, 2019).
... En 2017, la diferencia entre un sistema de captación de radicación solar fijo y uno con seguimiento solar fue de 25.8% de eficiencia, dado que son programables para seguir una cierta trayectoria acorde a la hora y estación del año que permita una mayor captación de radiación (Pelayo et al., 2017). Resultando beneficioso para los generadores exentos, ya que representó un incentivo durante el periodo de estudio al incremento de contratos de interconexión. ...
... En 2017, la diferencia entre un sistema de captación de radicación solar fijo y uno con seguimiento solar fue de 25.8% de eficiencia, dado que son programables para seguir una cierta trayectoria acorde a la hora y estación del año que permita una mayor captación de radiación (Pelayo et al., 2017). Resultando beneficioso para los generadores exentos, ya que representó un incentivo durante el periodo de estudio al incremento de contratos de interconexión. ...
Abstract. The objective of this chapter is to evaluate the efficiency of industrial energy consumption in Mexico by means of stochastic conditional convergence tests for the period from 1965 to 2016. First, we break down consumption in the industrial sector into 16 branches that correspond to petrochemicals of Pemex, steel, chemical, sugar, cement, cellulose and paper, mining, glass, fertilizers, beer and malt, bottled waters, automotive, construction, rubber, tobacco and other branches. Second, we apply the tests for the existence of structural cuts from Perron and Yabu (2009) and Kejriwal and Perron (2010). Once we were able to determine whether the series contained one, two, or no structural breaks, we applied the LM and RALS-LM unit root tests. These detect endogenous structural breaks with changes in trend and non-normal errors to increase their power. The general conclusion of this research is that the energy consumption of the industrial sector in Mexico is inefficient, because we were only able to detect stationarity in the relative per capita consumption in seven of the 16 industrial branches: Pemex petrochemical, Sugar, mining, Automotive, Construction, Rubber and Tobacco.
Resumen. El objetivo de este capítulo consiste en evaluar la eficiencia del consumo de energía industrial en México mediante pruebas de convergencia condicional estocástica para el periodo de 1965 a 2016. En primer lugar, desglosamos el consumo en el sector industrial en 16 ramas que corresponden a petroquímica de Pemex, siderurgia, química, azúcar, cemento, celulosa y papel, minería, vidrio, fertilizantes, cerveza y malta, aguas envasadas, automotriz, construcción, hule, tabaco y otras ramas. En segundo lugar, aplicamos las pruebas de existencia de cortes estructurales de Perron y Yabu (2009) y Kejriwal y Perron (2010). Una vez que pudimos determinar si las series contenían uno, dos o ningún corte estructural, aplicamos las pruebas de raíz unitaria LM y RALS-LM. Éstas detectan cortes estructurales endógenos con cambios en tendencia y errores no normales para aumentar su poder. La conclusión general de esta investigación es que el consumo energético del sector industrial en México es ineficiente, porque solamente pudimos detectar estacionariedad en el consumo relativo per cápita en siete de las 16 ramas industriales: petroquímica de Pemex, Azúcar, minería, Automotriz, Construcción, Hule y Tabaco.
... En 2017, la diferencia entre un sistema de captación de radicación solar fijo y uno con seguimiento solar fue de 25.8% de eficiencia, dado que son programables para seguir una cierta trayectoria acorde a la hora y estación del año que permita una mayor captación de radiación (Pelayo et al., 2017). Resultando beneficioso para los generadores exentos, ya que representó un incentivo durante el periodo de estudio al incremento de contratos de interconexión. ...
El libro tiene el objetivo de evaluar el impacto del consumo y generación de energía, con las consecuentes emisiones de gases de efecto invernadero, en la actividad económica de México. El libro se compone de dos partes, la primera aborda el tema de energía y crecimiento económico, y la segunda se enfoca en la política energética. El lector encontrará que los especialistas que participan en este libro usan métodos econométricos y análisis de vanguardia con base en los cuales ofrecen lecciones de política energética útiles para los tomadores de decisiones de nuestro país.
Contexto:
Este estudio analiza el efecto de la suciedad en la eficiencia energética de dos configuraciones de sistemas de generación fotovoltaica: una fija y una móvil (con seguimiento solar).
Método:
Se implementó un sistema especial de soporte y medición de la potencia de salida adaptado para cada configuración. Se recopilaron datos durante dos meses en Bogotá. El análisis utiliza la potencia promedio de dos módulos fotovoltaicos policristalinos de 50Wque forman parte de cada configuración. Se asignó un módulo de prueba para la aplicación de un protocolo de limpieza, y el otro fue asignado como módulo control. A partir de este resultado se analizó la prefactibilidad para la autosuficiencia energética de un hogar promedio de ingreso medio.
Resultados:
La aplicación de un protocolo de limpieza regular aumenta la productividad energética de cada sistema fotovoltaico entre un 3,87% y un 7,23 %, de acuerdo con su configuración. A nivel económico, este incremento representa la amortización del sistema fotovoltaico para autosuficiencia energética un año antes, sin importar la configuración empleada.
Conclusiones:
Se encontró un impacto positivo en la eficiencia energética bajo un protocolo de limpieza regular en Bogotá. Este beneficio permite aumentar la rentabilidad obtenida de la inversión en un sistema para autoabastecimiento energético de una familia promedio.
Agradecimientos:
Este trabajo fue financiado por la Universidad Antonio Nariño a través del proyecto No. 2018230. Los autores agradecen el soporte dado por la Universidad EAN en este trabajo.
The design and implementation of a device for obtaining the coordinates of the sun at any time during the day, it means, a solar tracker of type two axis by luminous point is developed in this paper. This tracker consists of two main blocks: the controller board and the mechanical part. The design is based on the use of photoresistences, microcontrollers and stepper motors. The prototype is used on investigations about solar energy developed at the GERA (Grupo de Energía Renovable Aplicada) of Universidad de Oriente, particularly in photovoltaic panels and water heaters. An experimental test was conducted in the laboratories and at the site of the group and it was found that the solar tracker is functioning properly, meeting the desired expectations.
This work presents a new maximum power point tracker system for photovoltaic applications. The developed system is an analog version of the “P&O-oriented” algorithm. It maintains its main advantages: simplicity, reliability and easy practical implementation, and avoids its main disadvantages: inaccurateness and relatively slow response. Additionally, the developed system can be implemented in a practical way at a low cost, which means an added value. The system also shows an excellent behavior for very fast variables in incident radiation levels.
This article presents the formulations to size and simulate a solar thermal installation. It is establish the criterions for the analysis of the energy system and description of the method of differential payback of the investment. With the results of the simulation, an Executive Project was presented was executed in the Hotel "Puesta del Sol". Later on is decided to carry out an evaluation in the built installation with the objective of validating the results of the contribution energy feigned lot, with the real results that it contributes the installation with real load. The level of comparison of the results settles down with the definition of the % of solar energy contribution is obtains in the previous simulations and the later results obtained in the test carried out in the installation built in the Hotel. The scheme of the installation is shown with the equipment was used in the established tests. These results are picked up in files and graphics in values of each hour, everyday and monthly results. The study concludes in an annual integral analysis where is defined the behavior of the solar installation in the period of exploitation.
This paper describes how 3D electronic vision can be used in rotation of the solar panel for optimal use of sunlight to power an incandescent, CFL and LED light. The light intensity from the CFL and LED lighting powered by the solar panel is measured and how the solar panel, battery setup and grid supply is used in a hybrid electrical setup for both daytime and night time lighting.
This study compares the performance of two PVmodules, one fixed and the other fitted with a two-axis tracking system which enables the PVcollector to move and be controlled to follow the Sun’s radiation. A computer unit was employed to monitor the solar radiation exposure of both systems and to control the movement of the solar tracking PVmodule. Throughout the day, the results obtained from the fixed and tracked systems were collected on a DAQ card installed on an online computer. The two motors of the tracking system were connected to output from the computer that was used to follow the sun. The movement of the two-axis tracking PVmodule was compared to mathematical calculations of the sun’s position from sunrise to sunset. The amount of solar radiation received on the surface of the module and hence its output power varied according to the time and the place where the experimental system was mounted. Overall, it was found that the daily output power of the tracking module was 13–15% higher than the fixed module.
Finding energy sources to satisfy the world's growing demand is one of society's foremost challenges for the next half-century. The challenge in converting sunlight to electricity via photovoltaic solar cells is dramatically reducing $/watt of delivered solar electricity. In this context the sun trackers are such devices for efficiency improvement.The diurnal and seasonal movement of earth affects the radiation intensity on the solar systems. Sun-trackers move the solar systems to compensate for these motions, keeping the best orientation relative to the sun. Although using sun-tracker is not essential, its use can boost the collected energy 10–100% in different periods of time and geographical conditions. However, it is not recommended to use tracking system for small solar panels because of high energy losses in the driving systems. It is found that the power consumption by tracking device is 2–3% of the increased energy.In this paper different types of sun-tracking systems are reviewed and their cons and pros are discussed. The most efficient and popular sun-tracking device was found to be in the form of polar-axis and azimuth/elevation types.
During 19-20 October 2009, the Royal Swedish Academy of Sciences arranged the international symposium Energy 2050 in Stockholm. The symposium was held in association with the Swedish EU presidency in autumn 2009. Internationally renowned scientists assessed the energy issue in a broad perspective, with particular emphasis on the possibilities of a fossil-free future. The symposium focused on key topics emanating from the in-depth energy studies carried through by the Academy's Energy Committee since 2005. The world community is facing a challenge of historic proportions to define a new energy paradigm based on fossil-energy substitutes. This article gives an overview of the current global energy situation (2007) and of the technologies which have the major potential for supplying energy up to year 2050 without jeopardizing the CO2 emission targets.
Key world energy statistics
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Agencia Internacional de Energía [IEA]. (2010). Key world energy statistics. Recuperado de
http://es.scribd.com/doc/69552521/IEA-Key-World-Energy-Statistics.
Diseño y construcción de un mecanismo Automatizado para el seguimiento de la trayectoria solar (tesis de pregrado)
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Arroyo Romero, G. y Cortés Montes de Oca, L. A. (2015). Diseño y construcción de un mecanismo
Automatizado para el seguimiento de la trayectoria solar (tesis de pregrado). Universidad
Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, México.
Diseño e Implementación de un Seguidor Solar para la optimización de un sistema fotovoltaico
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Escobar Mejia, A., Holguín Londoño, M. y Osorio R., J. C. (2010). Diseño e Implementación de
un Seguidor Solar para la optimización de un sistema fotovoltaico. Scientia et Technica, (44),
245-250.
Increasing Efficiency of the Photovoltaic System of Mobile Robotic Platforms for Military Application and Exploration
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Grupta, A. (2011). Increasing Efficiency of the Photovoltaic System of Mobile Robotic Platforms
for Military Application and Exploration. IEEE, (1), 1-8.
Measured and modelled improvement in solar energy yield from flat plate photovoltaic systems utilizing different tracking systems and under a range of environmental conditions
- A C Koussa
Koussa, A. C. (2011). Measured and modelled improvement in solar energy yield from flat plate
photovoltaic systems utilizing different tracking systems and under a range of environmental
conditions. Applied Energy, (88), 1756-1771.
Advancements in solar based LED street light
- H Neha
- S Gugri
- S Mishra
- G Dubey
Neha, H., Gugri, S., Mishra S., & Dubey, G. (2013). Advancements in solar based LED street light.