Seguidor solar de 1 eje de mayor eficiencia

        INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA LAGUNA[pic 1]

ASIGNATURA TALLER DE INVESTIGACIÓN I

SEGUIDOR SOLAR DE UN EJE POR SEGUIMIENTO DE LUMINOSIDAD DE SIMILAR EFICIENCIA QUE UN SEGUIDOR DE 2 EJES

OPCIÓN I

TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE

INGENIERO EN MECATRONICA

PRESENTA:

BRYAN RAYMUNDO ESTRADA ESQUIVEL

NO. MATRICULA: 11130717

ASESOR:

LINDOLFO SICAIROS VALDES

TORREÓN, COAHUILA                                                     NOVIEMBRE DEL 2015

INDICE

Resumen………………………………………………………………………………        4

Problema de investigación ……………………………………………………………        5

Objetivos………………………………………………………………………………        6

Justificación y delimitación ……………………………………………………………        6

Marco de referencia ……………………………………………………………………        7

Marco filosófico-antropológico ………………………………………………………        7

Marco histórico ………………………………………………………………………        7

Capitulo 1 ……………………………………………………………………………        10

1. Conceptos básicos del sistema de seguimiento y del módulo en general ……        10

        1.1 Panel solar fijo ……………………………………………………………        10

        1.2 Grados de libertad …………………………...……………………………        10

        1.3 Seguidor solar de un eje ………...……………………………...…………        10

        1.4 Seguidor solar de 2 ejes ……...…………………………………...………        12

        1.5 Mecanismos de transmisión de movimiento ……………………..………        12

        1.6 Poleas ………….…………………………………………………………        13

        1.7 Tipo de seguimiento ………………...……………………………………        15

Capitulo 2 ……………………………………………………………………………        16

1. Mecanismo del sistema de seguimiento …………………….………………..        16

        2.1 Motor RF300CA-05590 ………………………………………………….        17

        2.2 MicrocontroladorPIC16F84 ...……………………………………………        18

        2.3 Driver L293 ………………………...……………………………………..        19

        2.4 Sensores de luminosidad ……...…………………………………………..        20

                2.4.1 Tipos de sensores.……………………………………………….        20

                2.4.2 Especificaciones para el sensor de luminosidad..……………….        21

                2.4.3 Exceso de ganancia ...……………………………………………        22

        2.5 Circuito en su etapa de potencia …..………………………………………        23

1. Software de seguimiento y monitoreo ……………….………………………..        25

        3.1 Software de búsqueda..……………………………………………………        25

        3.2 Software de monitoreo..……………………………………………………        25

Capitulo 3 …………………………………………………………………………….        27

1. Comparacion entre paneles solares fijos, de un eje y de 2 ejes………………..        27

4.1 Diferencias económicas …………………………………………………...        27

        4.1.1 Costo del sistema de seguimiento ……………………………….        27

        4.1.2 Gasto de instalación ……………………………………………..        27

        4.1.3 Gasto de mantenimiento ………………………………………...        28

4.2 Diferencias técnicas ………………………………………………………        28

        4.2.1 Complejidad del sistema de seguimiento ……………………….        28

        4.2.2 Rendimiento …………………………………………………….        29

Capitulo 4 ……………………………………………………………………………        30

1. Ubicación geográfica del seguidor ……………………………………………        30

        5.1 Ubicación geográfica de Torreón .…………………………………………        30

        5.2 Eficiencia del seguidor en otras regiones y temporadas ………..…………        33

Conclusiones …………………………………………………………………………..        35

Bibliografía ……………………………………………………………………………        35

Información electrónica ……………………………………………………………….        35

Glosario ……………………………………………………………………………….        36

RESUMEN

Este trabajo fue realizado para mejorar la eficiencia que tiene un seguidor de 1 eje, y compararla con la eficiencia que tiene uno de 2 ejes, mediante la realización de experimentos y utilización de software de simuladores de la trayectoria del Sol y de los movimientos de la Tierra.

Por lo tanto, también está pensado para reducir el coste de un seguidor solar, ya que un seguidor de 2 ejes es más costoso y requiere mayor alimentación y mantenimiento. Claro que también está pensado para aumentar el uso de electricidad proveniente de energías renovables.

Esta pensado y diseñado para ser utilizado en la región de la Comarca Lagunera, sin embargo modificando los cálculos pueden usarse en otras regiones del planeta, de hecho prácticamente para todos los países que estén entre los trópicos de Capricornio y de Cáncer, siendo menos efectivo cuanto más se acerca a uno de estos 2 trópicos. El diseño para un país que se encuentre en el ecuador se facilita mucho.

PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

En la actualidad, debido al delicado estado del medio ambiente por el impacto que ejerce la actividad del hombre, se ha debatido sobre las energías alternativas o también llamadas “renovables” para reducir o nulificar el uso de energías contaminantes tales como las de origen fósil. Estas energías alternativas son variadas: energía eólica, energía mareomotriz, energía undimotriz, energía hidráulica, energía geotérmica, energía nuclear o energía solar; esta última consiste en transformar la radiación solar en energía eléctrica mediante el uso de células fotovoltaica. Este tipo de energía ha tenido un gran impacto dentro de las energías alternativas, pero en comparación con las fósiles, tiene un uso mucho menor, debido entre otras cosas, al rendimiento que tiene. Sin embargo, en la mayoría de los módulos solares no se aprovecha al máximo el potencial que tienen, debido a que estos se mantienen siempre en la misma posición, por lo que la cantidad de radiación que llega a la superficie no se almacena por completo, siendo solo un pequeño lapso del día en que se aprovecha al máximo la luz del sol. La luz que irradia el sol se aprovecha al máximo cuando  la superficie del módulo está en perpendicular con los rayos del sol (α=90°).

• ¿Es realmente necesario que la posición del panel este constantemente en 90° respecto a la dirección de los rayos del sol? (pregunta general).

• Económicamente hablando, ¿es más conveniente que se mueva el panel teniendo en cuenta que el eje giratorio también representa un gasto?
• ¿Cuántos W/h más genera un panel que está siempre en 90° con respecto al sol que uno que se mantiene estático?
• ¿Es más conveniente un seguidor solar por seguidor de luz que uno con programación de movimiento (predicción del movimiento del sol)?
• Económicamente hablando, ¿Es más conveniente un seguidor solar de un eje que uno de libre movimiento?
• Desde un punto de vista ambientalista, ¿Cuánto reduciría el consumo de KWh promedio?
• ¿Tendría un gran impacto?, es decir, ¿Cuántos paneles solares estáticos y cuantos con movimiento es usan?

OBJETIVOS

Diseñar un prototipo de un seguidor solar, utilizando un protoboard, una celda solar, un pequeño motor y componentes electrónicos básicos.

• Mediante ejercicios experimentales, encontrar una posición que nos permita obtener los mismos resultados de un seguidor de 2 ejes (seguimiento total del sol 90°), aunque se tenga uno de un solo eje.
• Conocer el rendimiento que tiene un panel sin movimiento y compararlo con uno con movimiento de similar tamaño.
• Hacer un censo de personas que utilizan paneles solares de cualquier tipo y conocer si estarían dispuestos a, en caso de tener un panel sin movimiento, darle seguimiento del sol conociendo el gasto y ahorro que esto implica.

JUSTIFICACION

Esta investigación merece realizarse porque con un simple sistema de rotación puede mejorarse exponencialmente el rendimiento que tienen los módulos solares, reduciendo el costo en el recibo de luz y contribuyendo a la conservación del medio ambiente.

DELIMITACIÓN

• Limitación geográfica, porque el censo será realizado en la región.
• Limitación de tiempo, porque el anteproyecto se entregara el
• Limitación de recursos, porque no se cuenta con muchos recursos para materiales sofisticados, aunque la idea es hacer de este sistema algo económico.

TIPO DE INVESTIGACION

Investigación descriptiva

MARCO DE REFERENCIA

Con el fin de introducir al lector en el entorno de esta investigación, se han promulgado los fundamentos históricos y teóricos de un sistema de seguimiento solar y todo lo referente que a este rodea.

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