Energías Renovables, rendimiento de paneles solares

TITULO ESPAÑOL

TITULO INGLES

Hans D. Lazo Rojas1, Alexis Casas Riveros2, Wiler Arturo Ponce Benites3

Sonia O. Chipana Arellano1, Daniel Corilloclla Huaman2, Renzo Muñante Velasquez3

1sonia.chipana@ unmsm.edu.pe, 2daniel.corilloclla@ unmsm.edu.pe, 3renzo.munante@unmsm.pe 1,2,3 Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Facultad de Ingeniería Industrial

Resumen

Este presente artículo principalmente busca optimizar el rendimiento de paneles solares, que por lo general se encuentran fijos, mediante el uso de una serie de componentes eléctricos y electrónicos. Además buscamos resolver la problemática de abastecimiento de energía eléctrica que afecta a ciertas zonas del Perú, que fueron seleccionados considerando dos factores: regiones con alta radiación solar y regiones con bajo índice de energía eléctrica, que será resuelta mediante la implementación de paneles solares que posean el mencionado seguidor solar. Se elaboró un prototipo del seguidor solar basado en estructuras referenciales. Nuestro objetivo, ello se mostrará en que siempre mantendremos un ángulo recto entre el panel solar y la incidencia de los rayos solares.  

Palabras Clave: Panel Solar, Energías Renovables, TWh.

Abstract

In this report, we present the result of our search to optimize the performance of solar panels, which are installed in a fixed and static way, through the use of a series of electrical and electronic components. We are sure that with this invention we will solve an important problem of supply of electric energy areas of Peru and the world, that do not even have this source of this electric power and enjoy the products of technology, The sites for the tests were selected considering two factors: regions with high solar radiation and low electric energy index. Therefore we consider that with this invention we will solve a critical need of electric energy and is by the installation of solar panels on the mentioned solar tracker.

Keywords: Solar Panel, Renewable Energy, TWh.

1. Introducción

En la actualidad, debido a los cambios climáticos y desastres naturales producidos por el incremento de la emisión de gases de efecto invernadero (GEI) a la atmósfera, la conciencia medioambiental y el uso de Energías Renovables (EERR) están experimentando un crecimiento necesario e inminente. Entre estas EERR, una de las más importantes es la energía solar.  Para la obtención de esta última, el uso de los paneles solares fotovoltaicos, que utilizan celdas solares para generar energía eléctrica, es de importancia. La potencia de la energía, que esta pueda brindar, está en función de algunos parámetros como por ejemplo el tipo de material del panel solar, la presencia del sol, el ángulo de incidencia y otros. Nosotros nos centraremos en optimizar esta obtención de energía a través del parámetro del ángulo de incidencia que afecta de forma directa a la producción de energía solar.

Así pues, las trayectorias solares diarias y anuales de una ubicación varían en función de la latitud y afectan directamente al ángulo de incidencia de radiación, el cual es un punto clave a la hora de producir energía solar: a mayor ángulo, mayor producción. Por ello es fundamental saber cuál es la orientación e inclinación exacta de nuestra ubicación, para poder orientar los paneles de nuestra instalación de forma que nos permita aprovechar al máximo la energía solar. Lo óptimo se alcanza a un ángulo de noventa grados sexagesimales. Pero ¿Existirá alguna forma de hacer que esta posición esté constantemente perpendicular a los rayos solares?  

 “Unas tres millones de personas de las zonas rurales de Perú aún carecen de energía eléctrica y casi un tercio de la población usa leña para cocinar, revelaron este miércoles los encargados del proyecto "Energía, Desarrollo y Vida" (EnDev)” Fuente: RPP noticias.  Es por ello que nuestra población será todas aquellas que carecen de energía eléctrica (casi 3 millones de peruanos). Además, el uso de esta es en menor proporción en estos lugares a comparación de cualquier habitante de una zona urbana y se acopla para los requerimientos de esta investigación.

Actualmente existen diversos sistemas que tratan de conseguir los mismos resultados. Consideramos que la forma en la que nos basamos tiene un cierto alcance ya que no puede abarcar paneles solares de gran dimensión, pero las dimensiones que usaremos son las suficientes como para satisfacer las necesidades de nuestra población de estudio.

1. Planteamiento del problema

La energía solar ha experimentado estos últimos años un crecimiento muy notable y en general, se ha debido a la reducción de los costes en su producción. De acuerdo al gráfico que se muestra en la Fig. 1 proporcionados por la entidad de energías renovables, IRENA, en el año 2009, la solar copaba sólo el 1,8% de las energías renovables a nivel global. En el año 2015, su porción se sitúa en el 9,8% de las energías “limpias”.

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Figura 1. Consumo en TWh en 2015 (Top Ten)

En el Perú, existe un uso muy pequeño de la energía solar para su transformación en energía eléctrica, limitado a algunos pueblos en la sierra y selva, a los que no llega el sistema interconectado. Sin embargo, esta opción se presenta con un gran potencial de desarrollo a nivel nacional. Además, el uso de los paneles solares sería de gran ventaja como ya mencionamos a las zonas de difícil acceso de energía eléctrica.

En el Perú el acceso a la energía eléctrica al año 2015 estimada es de 92.92%, Fig. 2, que manifiesta que aproximadamente 3 millones de peruanos carecen de energía eléctrica.

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Figura 2. Consumo de la Energía Eléctrica (KWh per cápita 1995-2015)

Al darnos cuenta del impacto que tendrá esta energía en el futuro y la gran ventaja que puede ofrecer a la comunidad de lugares carentes de energía eléctrica, creímos conveniente ahondar en unos de los problemas centrales de la obtención de esta energía, el rendimiento de las celdas fotovoltaicas, que indirectamente afecta al beneficio de dicha población. A nivel global el problema del rendimiento de los paneles solares ha ido disminuyendo progresivamente, a pesar de ello en la actualidad solo se alcanzó el 22% del rendimiento basada en condiciones ideales. Además, los paneles solares se relacionan grandemente con varios factores que influyen en su rendimiento propio de las cuales las principales son la intensidad de la radiación luminosa y la temperatura de las células solares. Y el Perú no es la excepción, a pesar del poco consumo de energía por esta fuente, el mantenimiento y la optimización de la producción de energía mediante celdas fotovoltaicas es deficiente.  

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