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FACTIBILIDAD PARA USO SE PANELES SOLARES

CHÁVEZ GUERRERO MÓNICA ALEJANDRA
by

Carolina Medina

on 9 December 2012

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Transcript of FACTIBILIDAD PARA USO SE PANELES SOLARES

PROYECTO DE FACTIBILIDAD PARA USO DE PANELES SOLARES EN GENERACIÓN FOTOVOLTAICA DE ELECTRICIDAD EN EL COMPLEJO HABITACIONAL “SAN ANTONIO” DE RIOBAMBA Tesis de grado Previo a la obtención del título de: Ingeniera Mecánica Mónica Alejandra Chávez Guerrero CAPÍTULO I Objetivos Evaluar el proyecto desde el punto de vista energético y ambiental. Definir la viabilidad técnica del mismo. Antecedentes Realizar un estudio de la factibilidad de uso de paneles fotovoltaicos para generación de electricidad en el complejo habitacional “San Antonio” de Riobamba. Objetivo General Objetivos Específicos Cuantificar el flujo de energía necesario para una vivienda tomando en cuenta todos los puntos a alimentarse. Diseñar el sistema a utilizarse para la generación de energía eléctrica. Analizar el requerimiento de parámetros óptimos, para la producción de energía eléctrica a base de paneles fotovoltaicos. 1839 1870 El físico francés Edmond Becquerel descubre el llamado efecto fotovoltaico. Heinrich Hertz estudia el efecto en los sólidos fabricando celdas fotovoltaicas. CAPÍTULO II Introducción Desde el principio de los tiempos la humanidad ha dependido de las energías para su supervivencia, es así que desde el aparecimiento del fuego, el hombre pudo controlar los diferentes procesos. Un nuevo plan para reducir emisiones de gas del efecto invernadero MEER Ministerio de Electricidad y Energía Renovable Sirve a la sociedad ecuatoriana, mediante la formulación de la política nacional del sector eléctrico y la gestión de proyectos. Energía eléctrica renovable para uso estrictamente comunitario PROGRAMA EUROSOLAR la única solución Las energías renovables son la única solución sostenible PROCEDENTES DEL SOL Solar térmica
Solar fotovoltaica INDIRECTAMENTE Eólica
Minihidráulica
Biomasa
Olas
RSU (residuos sólidos humanos) CALOR INTERNO DE LA TIERRA Geotérmica FUERZA GRAVITATORIA DE LA LUNA Mareas Efecto Fotovoltaico Es la base del proceso mediante el cual una célula FV convierte la luz solar en electricidad. SISTEMA FOTOVOLTAICO CAPÍTULO III Dimensionamiento del Sistema IRRADIACIÓN Se la define como la cantidad de Kwh que se pueden generar en relación a la radiación solar sobre 1 m2. ECUADOR Existen lugares muy convenientes para la localización de paneles fotovoltaicos RADIACIÓN SOLAR EN ECUADOR Determinación de la Demanda Energética para el Estudio Carga Pico Dimensionamiento del Sistema Fotovoltaico Para el cálculo del total de cargas en CC: CARGA TOTAL = Carga Total Diaria * Factor Inversor
= 15615*1.2
= 18737.4 Wh/d CC Consideramos que la tensión del sistema será de 12v entonces calculamos la corriente en continuo tenemos la siguiente fórmula: CARGA DIARIA DE CORRIENTE Carga Total Tensión del Sistema = = 18737.4 12 = 1511.4 Se tiene pérdidas en el sistema eléctrico
Se tiene un factor de corrección de 1.2
Se calcula la corriente corregida: CARGA CORRIENTE CORREGIDA = Carga diaria de corriente * 1.2
= 1511.4 * 2
= 1873.74 Ah Requerimientos RADIACIÓN SOLAR TOTAL = Radiación Solar * Horas por día irradiación
= 4.2 * 8
= 33.6 Se calcula la corriente pico del sistema: CORRIENTE PICO DEL SISTEMA = Carga corriente corregida Radiación solar = = 1873.74 33.6 55.76607 A Elementos Constitutivos del Sistema Cálculo de la Cantidad de Paneles Selección de la Batería de Almacenamiento CAPACIDAD DEL BANCO = Días de Reserva * Carga total diaria corregida

= 1 * 1873.74 Ah

= 1873.74 Ah Se calcula la capacidad corregida del banco de baterías: CAPACIDAD CORREGIDA = Capacidad nominal del banco Profundidad de descarga = = 1873.74 0.6 3122.9 Ah NÚMERO DE BATERIAS = capacidad corregida capacidad de catálogo de baterias = 3122.9 Ah 115 Ah = 27 Cálculo para 1 día de reserva Cálculo para 2 días de reserva CAPACIDAD DEL BANCO = Días de Reserva * Carga total diaria corregida

= 2 * 1873.74 Ah

= 3747.48 Ah Se calcula la capacidad corregida del banco de baterías: CAPACIDAD CORREGIDA = Capacidad nominal del banco Profundidad de descarga = = 3747.48 0.6 6245.8 Ah NÚMERO DE BATERIAS = capacidad corregida capacidad de catálogo de baterias = 6245.8 Ah 115 Ah = 54 Selección del Regulador de Carga Corriente Pico Del Sistema = 55.76 A Selección del Inversor Los Inversores se conectan a un banco de baterías que debe ser dimensionada según el requerimiento de energía, tenemos la carga máxima pico de 11885 vatios, vamos al catálogo y seleccionamos el inversor que cubra este parámetro. REQUERIMIENTO DEL SISTEMA Rediseño del sistema solar fotovoltaico Instalación y consideraciones de los sistemas solares fotovoltaicos Reglas preventivas establecidas en el Código Nacional de Electricidad, salvaguardando las condiciones de seguridad, de la vida animal y vegetal, y de la propiedad, frente a los peligros derivados del uso de la electricidad.
Equipos, accesorios, herramientas e instrumentos. Herramientas e instrumentos a utilizar
Protocolo de inspección visual de los equipos Etapas de la instalación Posibilidades de instalación del panel fotovoltaico ANÁLISIS DE LA IMPORTANCIA AMBIENTAL Se realizó el estudio de impacto ambiental del proyecto de factibilidad para uso de paneles solares en generación fotovoltaica de electricidad en el complejo habitacional “San Antonio de Riobamba". Medio Físico
Medio Biótico Construcción Perforación del Techo Ajuste de las bases Montaje de los paneles sobre las bases Instalación del conteiner del banco de baterías Pruebas eléctricas Conformación de escombreras
Transporte y acarreos
Manejo y disposición de desechos
Montaje equipos seguridad

Abandono La duración de los sistemas solares fotovoltaicos es de 25 años, pero si el propietario decide abandonar el área efectuar las siguientes actividades:
Desmontaje de equipo

Transporte de escombros

Inicio nuevas actividades Identificación de los componenetes Medios Bióticos Componente Socioeconómico Medios Físicos AGUA
SUELO
AIRE ECOSISTEMAS TERRESTRES
COBERTURA VEGETAL
FLORA Y FAUNA
ECOSISTEMA SENSIBLE
SALUD Y SEGURIDAD
CONDICIONES DE VIDA
PAISAJE
EMPLEO
Identificación de Impactos Mitigación En la medida de lo posible y conforme al cronograma de avance de obra, se procurará mantener limpia y libre de materiales y escombros indeseables el área de trabajo. Esto proporciona a la vez facilidad y seguridad en el trabajo del personal y maquinaria. CAPÍTULO IV Análisis de Costos Al determinar el costo inicial de un sistema fotovoltaico que reemplace la energía eléctrica entregada por la red local aún es muy alto. Regulación No. CONELEC – 004/09
Esta regulación, basada en el Artículo 63 de la ley de régimen del Sector eléctrico ecuatoriano.
Costos Directos Costo Directo Total Costos Indirectos Costo Total Para 2 días Rentabilidad En primer lugar se determina el ahorro económico anual que se alcanza con el costo real por Kwh. Entonces la producción total anual se multiplica por el número de paneles: Por recomendaciones de los fabricantes el sistema solar fotovoltaico se recomienda 25 años de vida útil
Se tiene en promedio una producción total a 25 años de 31043.25.
En total el costo de la energía convencional a 25 años sería:
Cálculo de los Resultados Para 1 día de Almacenamiento Para el cálculo del costo total de generación se tiene:
El resultado del Costo generación panel es de 0.45 dólares/kwh por lo tanto entra en el rango de precios que paga el CONELEC (Regulación 004/09) para el territorio ecuatoriano.
La inversión se recuperaría en: Calculamos el tiempo de recuperación Como se puede apreciar la inversión se recuperaría dentro del rango de tiempo de utilización de los equipos estimados en 25 años.
Para 2 días de Almacenamiento Para el cálculo del costo total de generación se tiene
La inversión se recuperaría en: Calculamos el tiempo de recuperación: Como se puede apreciar la inversión se recuperaría dentro del rango de tiempo de utilización de los equipos estimados en 30 años CAPÍTULO V Conclusiones El sol al ser una fuente de energía inagotable, resulta en la implementación de paneles solares fotovoltaicos es muy rentable ya que la captación de la energía emanada por el mismo es muy no es dificultosa, además que es una manera ecológica de generación de energía. La ubicación de nuestro país presenta más beneficios al captar la energía al momento de implementar sistemas solares fotovoltaicos, ya que prácticamente cae perpendicularmente los rayos solares hacia la tierra, además que tenemos 8 horas de radiación solar. El estudio fue hecho en la ciudad de Riobamba, perteneciente a la región sierra, en la sierra incide mas la radiación solar que en las otras regiones del país (a excepción de la región insular que mucho mayor) además que la cantidad de humedad es muy poca en Riobamba, permitiendo el paso de los rayos solares con facilidad, beneficiando mas la instalación del sistema solar fotovoltaico en la ciudad. Al momento de implementar los sistemas fotovoltaicos aportamos al estado Ecuatoriano el cual está implementando políticas ecológicas las cuales busca compensar los altos costos de adquisición de los equipos con un valor por Kwh generado para grandes o pequeños productores, dicha regulación (Regulación 009/06) se encuentra vigente desde al año 2008, sin embargo no existe una adecuada difusión de esta información. Implementando el sistema de generación fotovoltaico a la larga se recupera la inversión hecha, aparte que en caso de estiajes o cortes imprevistos de la empresa eléctrica, no se verá afectado el usuario ya que el sol es una fuente inagotable de energía, no sufrirá cortes, ya que el sistema está perfectamente diseñado en función de la carga pico. El mantenimiento del sistema solar fotovoltaico es muy básico, significando que no se necesita de personal técnico para el mismo, significando que los gastos de mantenimiento son cero. A diferencia de las baterías de los carros que producen altos amperajes pero en muy cortos períodos de tiempo, las baterías de los sistemas fotovoltaicos son de ciclo profundo, es por esta razón que no es posible la utilización de baterías de automóvil en los sistemas fotovoltaicos. El correcto dimensionamiento del sistema solar fotovoltaico reducirá las perdidas en el mismo, ya que los elementos que se instala convencionalmente para alimentación eléctrica desde la red pública no son los mismos para este sistema ya que estos elementos buscan reducir las caídas de tensión muy bajas. El sistema fotovoltaico se ha dimensionado en función a los datos históricos de: radiación solar de la ciudad de Riobamba, es decir para la ciudad de Riobamba se tiene 4.2 wh/m2/día y con ocho horas de radiación solar. Utilizamos 9 paneles fotovoltaico poli cristalino de marca EXMORK de 100 Wp, para alimentar una carga de 18737.4 W/d cc. En el Estudio contempló se realizó la identificación, evaluación y descripción de los impactos ambientales y riesgos inherentes al proyecto; para esto fue necesario considerar las actividades del proyecto, los componentes ambientales, situaciones operacionales y situaciones laborales. El Estudio Ambiental contempla en el Plan de Manejo las medidas necesarias para mitigar los impactos ambientales que se pueden producir. Del análisis económico realizado concluimos que no existe la posibilidad de encontrar una tasa de retorno inmediata debido a los altos costos del equipo, la energía eléctrica en nuestro país es subvencionada, sin embargo de los costos obtenidos para el un caso es de 45 cUSD/Kwh generado. De acuerdo al CONELEC en sus últimas regulaciones (Regulación 009/06) la generación de energía por medios renovables no convencionales tiene la posibilidad de ser comercializada a un costo para la energía solar fotovoltaica de 52,04 cUSD/Kwh; utilizando dicho valor el tiempo de recuperación de la inversión del sistema generador fotovoltaico se recuperaría en 21 años aproximadamente con lo cual se equilibra la inversión inicial. Se pudo apreciar en el cálculo que para dos días de reserva en las baterías el numero de las mismas se va duplicando teniendo una incidencia directa en los costos finales del sistema solar fotovoltaico, asa también se observa que el punto de recuperación de la misma se recupera en 31 años aproximadamente cual no existe un punto de equilibrio ni recuperación de la inversión inicial. Recomendaciones Con las nuevas políticas gubernamentales, nos facilita el uso de los sistemas fotovoltaico permitiendo la recuperación de la inversión del mismo, es por ello que se debería impulsar al uso de estos sistemas con programas de exoneración de impuestos por parte del Gobierno para abaratar los costos de inversión Es recomendable crear una normativa por parte de las empresas distribuidoras en nuestro país para el diseño, construcción y funcionamiento de sistemas de energía alternativa, esto aplacaría en parte la falta de información bibliográfica que se tiene respecto a estos sistemas. Es recomendable mantener una adecuada ventilación hacia el panel que mantenga la temperatura en valores convenientes. A mayor temperatura, la potencia generada se reduce. Por esta razón se debe verificar la temperatura de operación de los paneles. Se debería difundir abiertamente la regulación 009/06, para impulsar el uso de los sistemas fotovoltaicos y conocer más a fondo sobre el tema y sus beneficios para aprovechar de mejor manera esta fuente de energía natural. Se recomienda que el equipo que contiene tanto el regulador como la batería de almacenamiento no se coloquen en los interiores de habitaciones debido a que dichas baterías emiten gases y evitar posibles accidentes en la manipulación de estos equipos. gracias
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