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7/23/2019 proyecto final energia solar.docx

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INTRODUCCIN

El presente trabajo muestra un estudio sobre el aprovechamiento de la irradiacinsolar diaria en una vivienda familiar, se dimensiona y se realiza los respectivos

clculos para un sistema fotovoltaico el cual permite cubrir la demanda de energaelctrica en una vivienda familiar as como tambin un sistema termosolar quebrinda agua caliente sanitaria a la temperatura requerida del cliente.

El consumo energtico en la sociedad de la que todos formamos parte activa,crece de forma considerable a o tras a o por lo que llegara un momento en quelos recursos energticos naturales de los que se dispone en la actualidad corranpeligro de agotarse. !or otra parte, el sistema energtico actual basado en las

centrales de generacin trmica y nuclear, presenta impactos negativosimportantes sobre el medioambiente que es necesario corregir con urgencia. Estasrazones hacen que sea necesaria la b"squeda de nuevas fuentes alternativas deenerga que contribuyan a diversificar la actual oferta energtica de forma que sepueda hacer frente al incremento de consumo.

#as energas renovales son la principal alternativa energtica en la actualidad.Este tipo de energas se caracterizan, principalmente, por ser inagotables y

presentar un reducido impacto ambiental en comparacin con otras energas,como tambin contribuyen al desarrollo local de los recursos de la zona.

#a energa solar fotovoltaica consiste en la transformacin de la energaprocedente de la radiacin solar en energa elctrica, es quiz, dentro de las r dentro de las energas renovables, la que podramos considerar ms ecolgicadebido al bajsimo impacto ambiental que presenta y est llamada a ser una de lasenergas del futuro.

$e las distintas aplicaciones de la energa solar fotovoltaica, los sistemas decone%in a red son los que presentan mayores e%pectativas de incremento en elmercado fotovoltaico, este se caracteriza por inyectar toda la energa que produceen la red general de distribucin.

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1) OBJETIVO$imensionar y calcular un sistema fotovoltaico aislado y un sistema termosolar deagua caliente sanitaria para una vivienda familiar.

2) OBJETIVOS ESPECFICOS $emostrar que se puede cambiar el sistema conectado a red por un

sistema fotovoltaico que puede satisfacer la demanda de energa delcliente.

&btener agua caliente sanitaria a la temperatura requerida del cliente

con el aprovechamiento de la irradiacin solar. Estudiar el lugar de ubicacin de la vivienda donde se realizara la

instalacin. 'alcular el n"mero de mdulos y bateras para el sistema

fotovoltaico aislado. 'alcular la superficie colectora y n"mero de placas solares pera el

sistema trmico.3) MARCO TERICO REFERENCIAL

Situacio a!El estudio se realiza en una vivienda ubicada en la zona de (otecato localidad de)into."i#t$%icoEl sol, como eje fundamental de la vida humana, fue venerado por casi todas lascivilizaciones antiguas. #os griegos los primeros en usar dise os de casas para

aprovechar la luz del sol en forma pasiva,#os romanos fueron los primeros en usar vidrio en sus ventanas para atrapar la luzsolar en sus hogares. En *+ - el cientfico suizo orace de /aussare desarroll elprimer colector solar. Edmond0ecquerei, un fsico francs, observ el efectofotoelctrico en *+12., el cientfico francs 3uguste (ouchout us calor de uncolector solar para producir vapor y mover un motor.#a recogida directa de energa solar requiere dispositivos artificiales llamadoscolectores solares, dise ados para recoger energa, a veces despus de

concentrar los rayos del /ol. #a energa, una vez recogida, se emplea en procesostrmicos o fotoelctricos, o fotovoltaicos. En los procesos trmicos, la energasolar se utiliza para calentar un gas o un lquido que luego se almacena o sedistribuye. En los procesos fotovoltaicos, la energa solar se convierte en energaelctrica sin ning"n dispositivo mecnico intermedio.

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En la actualidad, la energa solar se usa de dos formas principales. #a primera esla potencia trmica solar, en la que el sol se usa para calentar fluidos, los cualesimpulsan turbinas y otras mquinas. #a segunda es la conversin fotovoltaica4paneles solares5 en los que la electricidad es producida directamente del sol.

65 MARCO TERICORADIACION SOLAREl sol produce una cantidad de energa constante que, en el momento de incidir sobre la superficie terrestre pierde parte de su potencia debido a distintosfenmenos ambientales.#a potencia radiante de *171 89m: que llega al planeta tierra no es la quefinalmente alcanza la superficie terrestre debido a la influencia de los fenmenosatmosfricos, la actividad humana, la forma propia de la tierra y el ciclo da9noche.

;ste,en estado lquido o gaseoso, se calienta al atravesar los canales por transferencia

de calor desde la placa de absorcin. #a energa transferida por el fluido portador,dividida entre la energa solar que incide sobre el colector y e%presada enporcentaje, se llama eficiencia instantnea del colector. #os colectores de placaplana tienen, en general, una o ms placas cobertores transparentes para intentar minimizar las prdidas de calor de la placa de absorcin en un esfuerzo para

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ma%imizar la eficiencia. /on capaces de calentar fluidos portadores hasta +: ?' yobtener entre el 6@ y el +@A de eficiencia.

Bn /istema de 'alentamiento /olar est conformado por dos elementos

principales, los 'olectores /olares, que se ocupan de almacenar la energa solar yconvertirla en energa trmica, y los Cermo tanques en donde se acumula el aguacaliente generada por los 'olectores. El teorema de equiparticion de la energaestablece que las molculas en equilibrio trmico, tienen la misma energapromedio asociada a cada independiente grado de libertad de movimiento.

ENER&A T'RMICA#a energa cintica traslacional media que posee las partculas libre, dada por laequiparticion de energa, se llama a veces energa trmica por partcula. Es "til enla toma de decisiones si sobre la energa interna que posee un sistema departculas, ser suficiente para generar otros fenmenos.DATOS DE RADIACIN SOLAREl dimensionado de un sistema fotovoltaico depende de la energa solar disponibleen el emplazamiento de la instalacin. $os cuestiones claveDEnerga solar disponible en el emplazamiento y su variacin durante el dia y ela o.


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Latitu, +es el ngulo entre el punto considerado y el ecuador, medido sobre elmeridiano que pasa por el lugar.

Lo -itu, .+ es el ngulo entre que forman el plano del meridiano que pasa por el

lugar con el de referencia 4=reenMich5

;


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1) CALCULO DE LA DEMANDA PARA EL CONSUMO DE ENER&A

Bna vez conocidos los consumos en corriente alterna se aplica un factor deseguridad para tener en cuenta posibles prdidas en las cone%iones, aumentos

imprevistos de consumo, etc. En la mayora de instalaciones suele adoptarse unmargen de seguridad del *7A. O en el caso de los consumos de 'orriente 3lterna,se tendr en cuenta la eficiencia del inversor ya que los inversores tienen unasperdidas. En ausencia de informacin del inversor se puede adoptarse un valor PinvF 2@A.

Codo el consumo es de corriente alterna, dado el caso se divide entre elrendimiento del inversor que es igual a 2@A.

En este caso se va a calcular para

3!3Q3C& BR


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;abricanteD yingli solar

Cipo de modeloD O#:17J:2b9:

!oMer outputD :17 4M5

(odule efficiencyD *1.+ A

)oltage at !ma%ima)mppD :2.7 4v5

'urrent at !ma%ima


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Ig=1.1 175.14

3.97

Ig= 48.53 Ah

4) DIMENSIONAMIENTO DEL BANCO DE BATERAS

P,;a< D !rofundidad m%ima de descarga e%presada en tanto por uno en lasbateras de plomo acido suele estar entre @, y @,+ yi en las de Ri#ta

Esto se refiere a los das en que se prev que disminuir la radiacin o no habrgeneracin y que debern ser tenidos en cuenta en el dimensionamiento de lasbateras. !ara sistemas rurales domsticos se toman entre 1 y 7 das y parasistemas de comunicaciones remotos entre - y *@ das de autonoma.

Dato# , cata!o-o

!rofundidad m%ima de descargaD -@ A

'apacidadD 1@@ 3h

Censin nominalD *: 4v5

Ceniendo en cuenta estos datos calcularemosD

Ca9aci,a, ?ti! , ! acu;u!a,o% 'u F 's I W#

'u F 7 4*-7.*65'u F +-7.- 43h5

Ca9aci,a, , ! acu;u!a,o%

'ap bat F 'u 9 !$ma%

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'ap bat F +-7.- 9 @.-

'ap bat F*:7* 3h

Co


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!ara sacar la potencia real se multiplica la potencia nominal del panel por @. [email protected] en este caso usamos el promedio.

El consumo es igual a # ya determinado en la primera parte.

Nmod=5313.5729

235 0.65

Nmod = 21.53

ANE/O CALCULO DE LA SUPERFICIE COLECTORA NUMERO D PLACASSOLARES PARA EL SISTEMA TERMICO

/e requiere una dimensionar un sistema termosolar para calentar agua a unatemperatura de 7? ' para una vivienda donde habitan + personas, con uncrecimiento de consumo de energa por cada 7 a os de :7A.

1) ONA &EO&R FICA

#a zona geogrfica donde est ubicada esta vivienda familiar es la zona (otecatoJ)into, se encuentra e%actamente a una latitud y longitudD

Este clculo es realizado para una vivienda ubicada en (otecatoJ)into, ubicada auna latitud de #atitudD 1 (41 N #ongitudD55(1 N 3ltitudD2647(

/ignifica que tendremos una ngulo de inclinacin F *-.6* Y *@ F :-. 6*?

Este dato nos sirve para hallar los valores de incidencia solar 48 h 9m:5, en lasiguiente tabla presentamos la incidencia solar diaria mensual y su correccin auna inclinacin de 1@ ? 1@.

1( CALCULO DEL CONSUMO ENER&ETICO

/e tiene las siguientes tablas para calcular el consumo energtico.

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consumo: 22litros/dia *8 personasconsum

o: 176 litros = 0,176[m 3!

2( CALCULO DE LAS TEMPERATURAS

Trend =(Tamb 3 )

Trend = (19.1

3

)=16.1

Salto termico = 45 16.1 = 28.9

3( CALCULO DE LA NECESIDAD ENER&ETICA

NE= 1.16 cons mo mens al saltotermico

NE = 182.906944 [!"h ]

4( CALCULO DE E G;2,iaH

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/e estiman en un A por lo que se multiplicara por @.26, que tengan en cuentalas prdidas de energa debidas a aquellos momentos del da en que se tieneintensidades por debajo del umbral.

E= 0.94 # 3 O

E = 0.94 4.45 = 4.183 [!"h / m 2 dia ]

6( CALCULO DE LA INTENSIDAD UTIL G;2H

I = E / hsd

I =( 4.183

5.71 )1000 = 732.5744308 [" /m 2 ]5( CALCULO DEL RENDIMIENTO DEL COLECTOR

n F 44@,26I@,+@15J1,62:I4:+.29-1:.7-5J@,@@2I4:+.2Z:9-1:.7-55I*@@nF @. - A

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7( CALCULO DEL APORTE SOLAR BRUTO

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ASB=4.183 60.67

100= 2.53 [ $ %h /m 2 dia ]

( CALCULO DEL APORTE SOLAR NETO

ASN = ASB0.85 = 2.53 0.85 = 2.15 [ $%hm 2 dia

]

1K( CALCULO DE LA ENER&IA NETA DISPONIBLE

EN& = 2.15 31 = 66.65 [ $%h /m 2 ]

11( CALCULO DE N0MERO DE COLECTORES

EN& MES

=2238.45

927.88= 2.41

NC OLECTO'ES =2.41

2.42= 0.99 = 1 COLECTO'

RESULTADOS

consumo m3/da0,176

Mes Diasconsumomesual

(m3/dia)

tempamb(C)

Tred

(C)

Temducha(

C)

saldotermico

(C)

Nesesidadenergetica(K

h)

enero 31 5,456 19,1 16,

1 45 28,9 182,906944

!ebrero 28 4,928 18,7 15,7 45 29,3 167,492864

mar"o 31 5,456 18,8 15,8 45 29,2 184,805632

abril 30 5,28 18,3 15,3 45 29,7 181,90656

ma#o 31 5,456 16,1 13,1 45 31,9 201,893824

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$unio 30 5,28 14,4 11,4 45 33,6 205,79328

$ulio 31 5,456 14,5 11,5 45 33,5 212,02016

agosto 31 5,456 16,4 13,4 45 31,6 199,995136

septiembre 30 5,28 18,6

15,6 45 29,4 180,06912

octubre 31 5,456 20,5 17,5 45 27,5 174,0464no%iem

bre 30 5,28 20,4 17,

4 45 27,6 169,04448

diciembre 31 5,456 19,8

16,8 45 28,2 178,476672

T&T' 2238,451072

Mes

saldotermico(

C)

adiacionsolar

(K /m*dia)

+3,(K h/m*dia

)

-(K h/m*dia

)n

(+r/dia)

enero 28,9 6,3 4,45 4,183 5,71!ebrero 29,3 6,07 5,4 5,076 6mar"o 29,2 5,68 5,64 5,3016 6,5abril 29,7 5,19 5,8 5,452 8,19ma#o 31,9 4,56 5,65 5,311 8,98

$unio 33,6 4,45 5,91 5,5554 8,8 $ulio 33,5 4,47 5,83 5,4802 9,12

agosto 31,6 4,9 5,83 5,4802 8,83septiembr

e 29,4 5,6 5,91 5,5554 8,33octubre 27,5 5,82 5,44 5,1136 8,14

no%iembre 27,6 6,21 5,26 4,9444 7,43

diciembre 28,2 6,06 4,33 4,0702 6,31total

. ( /m*) n ( )'porte solar bruto

(K h/m*dia)

'portesolar Neto

(K h/m*dia)

energia netadisponible(K h/m*)

732,5744 60,67999 2,53824427 2,15750763 66,88273652

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31 69

84662,47467

02 3,17121426 2,695532121 75,47489939815,6307

6962,03962

34 3,289092672 2,795728771 86,66759191665,6898

6658,70974

38 3,20085523 2,720726946 81,62180837591,4253

955,09848

38 2,926280476 2,487338404 77,10749054631,2954

5555,28672

71 3,071398836 2,610689011 78,32067032600,8991

2354,33331

71 2,977574444 2,530938277 78,4590866620,6342

0256,25421

02 3,082843225 2,620416741 81,23291897666,9147

6658,92155

69 3,273328175 2,782328949 83,46986846

628,206388 59,1121808 3,022760477 2,569346405 79,64973857665,4643

3459,96876

59 2,965095661 2,520331312 75,60993935645,0396

259,10601

99 2,40573322 2,044873237 63,39107036 927,8878193

CONCLUSIN

Co ! t%a a o % a!i a,o # 9u,o , ;o#t%a% u !a , ;a ,a , a-ua ca!i t9a%a !o# #i#t ;a# , %-=a #o!a% t %;icaQ coi ci, co ! a a#t ci;i to, !a %-=a #o!a%(

E! u#o , !a %-=a #o!a% !o# ?!ti;o# a o# a c% ci,o t% u 4K @ u 6K9o% ci to 9o% a oQ ;i t%a# u !a %-=a #o!a% t %;ica c% c a u 36 9o%

ci to !o# 9a=# # u%o9 o#Q # to c # u u #t%o 9a=# ta; i ##t o9ta ,o 9o% ! u#o , #ta %-=a 9a%a ca! :acci$ Q 9%o,ucci$ ,

%-=a #o!a% t %;ica( E! o ti>o 9%i;o%,ia! # a9%o> c a% !a %-=a #o!a%9a%a !o cua! # ,i; #io a @ # % a!i a c !cu!o#Q ! cua! 9 %;it cu %i% !a, ;a ,a , %-=a ! ct%ica(

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.N5-N.- .' -T & - '

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PROYECTO DIMENSIONAMIENTO

DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO-

SISTEMA TERMOSOLAR

5rupo ; -scobar o$asMartha

Docente> .ng? Carlos Castillo

Cochabamba @ de Diciembre del *,AB

5esti n ll *,AB

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