Implementación De Sistemas De Energía Fotovoltaica

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA UTILIZANDO PANELES SOLARES PARA EL CENTRO COMERCIAL VENTURA PLAZA

Montenegro Miyera

a,bPamplona University, Km 1 Via B/manga, Pamplona, Colombia

bRovira i Virgili University, Av. Paissos Catalans 26, 43007, Tarragona España

Resumen

El presente proyecto tiene que ver con la implementación de energías renovables en el Centro Comercial Ventura Plaza que se presenta con el fin de dar cumplimiento al deseo de la junta directiva del lugar para disminuir el impacto ambiental hecho por la empresa local de generación termoeléctrica así como también la disminución de los costos inherentes al consumo de dicha energía por el centro comercial. Se ha recurrido a la investigación de diversas fuentes para su elaboración paso a paso que determinó la viabilidad técnica para la instalación y también la viabilidad económica que demostraron los beneficios generados por este proyecto.

Palabras clave: Energías Renovables; paneles fotovoltaicos; reducción de costos; medio ambiente.

Abstract

This paper has to do with the implementation of renewable energies in the Ventura Plaza Mall which is made in order to fulfill the desire of CEO for diminishing the environmental impact made by the local thermoelectric plant. Also, they wanted the reduction of the costs of the electric bill paid by the mall. This has been made by investigation of many sources for a step by step making which determined the technical and financial viability showing the overall profit of this project.

Traducción del resumen al idioma ingles

Keywords: renewable energies; photovoltaic panels; costs reduction; environment.

Introducción

El avance tecnológico ha producido el deterioro del medio ambiente por lo que hoy en día se procura reparar ese daño recurriendo a mejores alternativas de generación de energía. En este proyecto se presentará un estudio técnico-económico de implementación de energías renovables con la opción del uso de paneles fotovoltaicos conectados a la red de suministro energético tradicional siendo el primer proyecto a gran escala para centros comerciales en Colombia.

Tomando en consideración el aspecto económico, la empresa a la cual se le entregará el análisis para la implementación de energías renovables está interesada en asumir una responsabilidad que la proyectará hacia un crecimiento empresarial importante.

Implementacion de paneles solares fotovoltaicos para generacion electrica

La energía fotovoltaica

El Mundo

La energía solar en el mundo ha crecido en gran manera gracias a mecanismos de fomento que han favorecido el incremento a nivel mundial de la fabricación, distribución e instalación de esta tecnología (Suelosolar).

La evolución de la energía fotovoltaica ha crecido desde 1993 hasta el 2004 en un 60%, dato que es de gran importancia ya que este tipo de energía sigue en aumento y la energía en el mundo debe ajustarse a estas nuevas tecnologías. España ocupa el tercer puesto a nivel mundial en cuando a energía fotovoltaica instalada ya que este país ha aportado ampliamente al desarrollo de esta tecnología y sigue en aumento. En total en la Unión Europea ya se ha rebasado el GW en energía fotovoltaica instalada siendo Alemania con 794 MW el país que posee un porcentaje mayor de esta energía instalada (Fernando Sánchez Sudón, 2007).

En Colombia

La energía solar en Colombia tiene antecedentes en Santa Marta cuando a mediados de los años cincuenta se instaló calentadores en las casas de los empleados de las bananeras, aunque actualmente no operan, estos siguen allí. En los años sesenta la Universidad Industrial de Santander instaló calentadores solares de uso doméstico para estudiar su comportamiento, y a finales de los años setenta la Universidad Nacional, Universidad de los Andes y la Universidad del Valle y fundaciones como el Centro Las Gaviotas sentaron bases para instalar sistemas de calentamiento de agua en centros de servicios comunitarios como hospitales y cafeterías. “Algunos desarrollos resultaron bastante innovadores. Sin embargo, se adoptó finalmente el sistema convencional que consta de uno o varios colectores solares y de su respectivo tanque de almacenamiento. Estos desarrollos tuvieron su máxima expresión a mediados de los ochenta en la aplicación masiva de calentadores en urbanizaciones en Medellín (Villa Valle de Aburrá) y Bogotá (Ciudad Tunal, Ciudad Salitre) en donde fueron instalados miles de calentadores, desarrollados y fabricados por el Centro Las Gaviotas; el Palacio de Nariño, en Bogotá, también tuvo uno de estos grandes calentadores. A mediados de los ochenta surgieron varias compañías nacionales en Bogotá, Manizales y Medellín que fabricaron e instalaron miles de calentadores solares de diversas capacidades en esas ciudades. Muchas instituciones religiosas montaron calentadores solares en sus conventos y también alguna cadena hotelera (Hoteles Dann)”. “Hacia finales de los 80, el programa PESENCA (Programa Especial de Energía de la Costa Atlántica), un proyecto realizado por CORELCA (Corporación de Energía Eléctrica de la Costa Atlántica), el ICA (Instituto Colombiano Agropecuario) y la GTZ (Sociedad Alemana de Cooperación Técnica), introdujo calentadores solares en la Costa Atlántica y desarrolló un campo experimental en Turipaná, Córdoba.

En Santander y norte de Santander

A comienzos del año 2012, Sensstech comenzó a ser parte de la primera Asociación Colombiana de Energías Renovables (ACER) siendo la sede directiva para los Santanderes. Esta tiene como misión “Fomentar el desarrollo y aprovechamiento de las energías renovables, como un impulso al plan energético sostenible, estableciendo mecanismos, normas e instrumentos de apoyo para la investigación, innovación y aplicación tecnológica”. Sensstech implementó el primer laboratorio de energías renovables de Santander compuesta por cuatro bancos de pruebas en donde estudiantes de la Universidad Autónoma de Bucaramanga (UNAB) practicarán funcional y didácticamente con paneles fotovoltaicos monocristalinos, controladores de carga, inversores y sistemas de monitoreo remoto y en sitio para hacer su respectivo análisis posterior (Sensstech, 2012).

Características de la radiación solar y el efecto fotoeléctrico

El efecto fotoeléctrico

Las celdas solares o fotovoltaicas se usan para convertir la radiación electromagnética del sol en electricidad que usamos diariamente en nuestros dispositivos como lo son electrodomésticos y para aplicaciones industriales o comerciales. Las celdas más simples están compuestas de tres materiales: silicio y dos aditivos. El silicio tiene diversas propiedades químicas que lo hacen el material apropiado para celdas fotovoltaicas. Es el segundo elemento más abundante en la tierra y tiene 4 electrones de valencia (The Encyclopedia of earth, 2008).

Si la radiación electromagnética solar incide sobre el silicio (Si, material semiconductor), se forman pares de cargas positivas y negativas, huecos (h+) y electrones (e-) que se mueven libremente por todo el volumen del sólido. Y si no existe un agente externo ni interno que los condicione entonces las cargas opuestas se atraerán y se neutralizarán mutuamente. Si se crea al interior del material un campo eléctrico permanente, las cargas positivas y negativas serán separadas por él. Debido a este campo eléctrico se crea una diferencia de potencial entre las zonas que llevan las diferentes cargas que al conectarse a un circuito externo en el mismo instante en que el fenómeno actúa gracias a la incidencia solar se creará la corriente eléctrica en el mismo. Este es el llamado efecto fotoeléctrico. El silicio puro no puede producir electricidad por si solo, por eso se incluyen otros materiales para ayudar a crear el flujo eléctrico. La figura 1 muestra la unión p-n que consiste en la unión de un semiconductor tipo p con un semiconductor tipo n. Cuando se conectan estos dos materiales como un circuito entonces se origina un flujo de electrones desde el material tipo n hasta los huecos del material tipo p. “Al ocurrir esto, en la zona de transición van a quedar las cargas fijas, electrones cargados positivamente en la zona n y huecos cargados negativamente en la zona p, lo que origina la aparición de un dipolo eléctrico que produce un campo eléctrico dirigido de la zona n a la zona p que, a su vez, da lugar a una diferencia de potencial (barrera potencial) a ambos lados de la zona de unión (GUARDIOLA P, 2008).

Fig. 1. a) El efecto fotoeléctrico b) Composición de una celda solar

Ventajas y desventajas de la energía solar fotovoltaica

Ventajas

El uso de sistemas fotovoltaicos tiene una gran ventaja, el cuidado del medio ambiente. Una vez instalados son dispositivos que no generan ningún tipo de contaminación por su principio de funcionamiento, el efecto fotoeléctrico. Además de esta gran ventaja medioambiental también tenemos la ventaja económica; aunque el costo inicial es elevado, su costo en el tiempo es reducido teniendo en cuenta su vida útil que es de aproximadamente 25 años pero en algunos casos estos sistemas pueden durar más de ese tiempo (EARTHSCAN, 2008)

Desventajas

Su desventaja más notoria es el costo inicial aunque en los últimos años el precio de energía fotovoltaica por watt ha ido disminuyendo. La otra gran desventaja es el área requerida para su instalación además de la disponibilidad de sol dependiendo del lugar donde se sitúen los dispositivos y una desventaja a nivel medioambiental ya que para ser manufacturados se utilizan

...