Diseño e implementación de un seguidor solar para optimizar la captación de radiación solar de un módulo fotovoltaico

Abstract

En la actualidad la energía solar representa una fuente alternativa a las tradicionales formas de energía utilizadas en el consumo energético del planeta. La ventaja que tiene la energía solar es que es de tipo renovable y por ende representa una fuente constante frente a varias formas energéticas tradicionales no renovables, A través del efecto fotoeléctrico la energía contenida en la luz puede ser transformada en energía eléctrica, actualmente esto se traduce a través de los módulos fotovoltaicos desarrollados. La tecnología de energías renovables se encuentra en desarrollo y buscando ser competitiva en eficiencia de transformación energética y en economía frente a las clásicas fuentes de energía no renovables. En modo específico para la energía solar fotovoltaica se busca optimizar la eficiencia de transformación en energía eléctrica, para lograr ello la presente tesis representa una alternativa. La energía solar fotovoltaica busca incrementar su eficiencia mediante diver¬sas formas, entre ellas la capacidad de poseer seguimiento solar de los módulos fotovoltaicos. El seguimiento solar se da a través del movimiento automatizado de los paneles solares empleando elementos mecánicos y electrónicos capaces de producir el seguimiento. Esta tesis está enfocada en mostrar el incremento de captación solar de un sistema fotovoltaico móvil respecto a uno fijo, el empleo del mecanismo de segui¬miento solar descrito en la tesis hace posible orientar los módulos fotovoltaicos en forma aproximadamente perpendicular a los rayos solares, de esta manera la etapa de captación solar del módulo se incrementa logrando ser provechoso para el sistema fotovoltaico. El trabajo de la tesis se ha organizado en cinco capítulos dispuestos de la siguiente forma: En el capítulo I, se indica una introducción a esta tesis, los antecedentes relacionados con la investigación y los trabajos desarrollados por otros autores, la motivación de la investigación, los objetivos, los alcances y las limitaciones. En el capítulo II, se describen los fundamentos teóricos básicos relacionados a la energía solar fotovoltaica, los elementos necesarios para el funcionamiento de un sistema fotovoltaico y los fundamentos del seguimiento solar. Estos conceptos son necesarios para entender la propuesta del seguidor solar a implementar en esta tesis. El capítulo III, en primer lugar, se desarrolla el diseño, construcción y en¬samble de los elementos mecánicos necesarios que conforman el sistema mecánico del seguidor solar. En segundo lugar, se desarrolla el diseño y la implementación del módulo sensor, control y potencia que conforman el sistema electrónico del seguidor solar. En el capítulo IV, se desarrolla el programa de control del seguidor solar y la programación del software de monitoreo de parámetros del sistema fotovoltaico. En el capítulo V, se desarrolla la integración de todo el sistema fotovoltaico: parte mecánica, electrónica y control desarrollados en los capítulos 3 y 4, Se muestran las pruebas de funcionamiento del seguidor solar, los datos recopilados y los resultados obtenidos.