Diseño de un sistema de energía fotovoltaica de emergencia para la iluminación en laboratorios

Abstract

La energía solar fotovoltaica es una forma limpia de producción de energía eléctrica. La investigación y el desarrollo tecnológico que se realiza en este proyecto de tesis, posibilitan una introducción cada vez mayor de esta tecnología en la producción de energía eléctrica en el mundo como complemento de las fuentes de generación de energía convencionales. Los sistemas fotovoltaicos autónomos son un conjunto de elementos interconectados entre sí con el fin de proporcionar energía eléctrica a una determinada carga, siendo los módulos fotovoltaicos los de mayor importancia al instante de elegirlos por su rendimiento, debido, a que son la clave para que el sistema de generación eléctrica funcione; por lo tanto se presenta la tecnología de fabricación de celdas fotovoltaicas factibles de fabricarse en ambientes industriales. La tecnología más idónea para la fabricación de celdas fotovoltaicas es la basada en silicio, el cual es el material más abundante en la tierra; sin embargo, requiere ser sometido a un proceso de refinación y crecimiento de grandes cristales (mono o poli cristalinos), que a su vez se cortan en obleas delgadas de 0,3 mm, las cuales son el material base en la fabricación de celdas fotovoltaicas. La refinación del silicio es costosa y altamente demandante de energía, de hecho, durante el proceso de cortado se desperdicia mucho material, cerca del 20% en forma de polvillo. Además, es muy costoso reutilizar este residuo por lo que existen métodos especializados para evitar este desperdicio, sin embargo, países desarrollados siguen investigando métodos que reduzcan al máximo este desperdicio de material. No obstante, hoy en día las celdas fotovoltaicas de silicio son las que dominan el mercado, contabilizando alrededor del 90% de los módulos que se fabrican en el mundo. Las instalaciones fotovoltaicas dependen de múltiples factores que determinarán el mejor o peor aprovechamiento de la energía solar incidente o, lo que es lo mismo, el rendimiento del sistema. Para esto se establece una forma simplificada de cálculo del número de paneles solares necesarios para la potencia de 5000 Watios requeridos en el proyecto, donde intervienen como punto principal la radiación solar promedio del lugar de instalación (Pichincha para nuestro caso), el nivel de voltaje y la potencia del panel a utilizarse, se muestra detallado bajo el criterio de factibilidad técnica y económica para obtener la mejor opción.