Diseño De Un Prototipo De Seguidor Solar

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Diseño De Un Prototipo De Seguidor Solar

  1. 1. DISEÑO DE UN PROTOTIPO DE SEGUIDOR SOLAR CONTROLADO POR UN COMPUTADOR<br />PRESENTACIÓN PROYECTO<br />RUBÉN MERINO CAÑIZAL<br />NOVIEMBRE DE 2009<br />
  2. 2. INTRODUCCIÓN<br />OBJETIVOS Y PROPÓSITO<br />DESARROLLO<br />HITOS CONSEGUIDOS<br />CONCLUSIONES<br />MEJORAS<br />DEMOSTRACIÓN<br />RONDA DE PREGUNTAS<br />2<br />MASTER EN MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES<br />
  3. 3. OBJETIVOS Y PROPÓSITO<br />Desarrollo de una simulación de un sistema de seguimiento solar mediante un prototipo de seguidor solar con dos ejes. <br />Realizar el cálculo de la inclinación y orientación óptima de una superficie en cualquiera de los municipios de España.<br />Integrar un conjunto de células fotovoltaicas en la estructura de seguimiento y obtener el voltaje ofrecido por las mismas.<br />3<br />MASTER EN MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES<br />
  4. 4. OBJETIVOS Y PROPÓSITO<br />En definitiva el sistema se compone de: <br />Mecanismo formado por 2 servo-motores y 4 células fotovoltaicas.<br />Micro-controlador programado para controlar los servo-motores y para obtener el voltaje ofrecido por las células.<br />Aplicación software de control de posicionamiento y de cálculo de la inclinación y orientación óptima para una superficie en un determinado lugar y momento determinados.<br />4<br />MASTER EN MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES<br />
  5. 5. DESARROLLO - PLANIFICACIÓN <br />5<br />MASTER EN MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES<br />
  6. 6. DESARROLLO - BASE CONCEPTUAL<br />Se ha considerado que el sistema posiciona enfrentándose al Sur al encontrarnos en el hemisferio norte.<br />El seguidor se considera de dos ejes y se orienta e inclina en secuencia. <br />El objetivo es mantener la estructura de células perpendicular al ángulo de incidencia de los rayos solares.<br />El intervalo de seguimiento de la orientación va desde un rango de 180º grados desde el Este al Oeste.<br />Las coordenadas del Este se consideran negativas y las del Oeste positivas. <br />El intervalo de seguimiento va desde la hora de salida del sol y la hora de puesta del sol. <br />6<br />MASTER EN MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES<br />
  7. 7. DESARROLLO - BASE CONCEPTUAL<br />Secuencia cálculos:<br />Angulo Diario (radianes) <br />Declinación (grados) <br />Equinoccios = 0<br />Solsticio de verano = +23º 27’<br />Solsticio de invierno = -23º 27’<br />Ecuación de tiempo  <br />Donde B = (n - 1)*(360/365)<br />Hora Solar <br />E = 229,2(0,000075+0,001868 cosB-0,032077 senB- <br />0,014615 cos2B-0,04089 sen2B)<br />Hora solar = hora civil + 4 (LmeridianoRef - <br />LLugar ) + E.<br />7<br />MASTER EN MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES<br />
  8. 8. DESARROLLO - BASE CONCEPTUAL<br />Secuencia cálculos:<br />Altura solar <br /> δ = Declinación<br /> Φ = Latitud<br /> ω = Ángulo horario<br />La inclinación de la estructura se corresponderá al ángulo cenital que sería el complementario a la altura solar 90º - h<br />La orientación o ángulo de acimut<br />sin h = sin δ * sin Φ + cos ω * cos δ * cos Φ<br />8<br />MASTER EN MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES<br />
  9. 9. DESARROLLO - BASE CONCEPTUAL<br />Cálculo para pérdidas por orientación e inclinación en estructura fija.<br />9<br />MASTER EN MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES<br />
  10. 10. DESARROLLO - PROGRAMACIÓN MICROCONTROLADOR<br />INICIO<br />SECUENCIA PROGRAMA<br />CALCULAR VOLTAJE <br />LEER CARÁCTER RECIBIDO 1<br />Si 0x01<br />Si 0x00<br />LEER POSICION <br />LEER POSICION<br />POSICIONAR ORIENTACIÓN<br />POSICIONAR INCLINACIÓN<br />ENVIAR VOLTAJE A PC<br />10<br />MASTER EN MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES<br />
  11. 11. DESARROLLO - MONTAJE PROTOTIPO<br />2 SERVO MOTORES <br />FUTABA 3003<br />UNIVERSAL TRAINER<br />4 CÉLULAS FOTOVOLTAICAS<br />PIEZAS MECCANO<br />MICROCONTROLADOR 16F690<br />CABLEADO DE ELECTRÓNICA<br />11<br />MASTER EN MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES<br />
  12. 12. DESARROLLO - LAYOUT<br />12<br />MASTER EN MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES<br />
  13. 13. DESARROLLO - CONFIGURACIÓN CÉLULAS FV<br />Realizaremos un conexionado en serie para obtener la mayor tensión posible. <br />Dispondremos de 4 células con una tensión nominal de la estructura 1,80 V y con una intensidad de corriente de <br />100 mA. Potencia = 0,045 w<br />13<br />MASTER EN MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES<br />
  14. 14. HITOS CONSEGUIDOS<br />BASE DE DATOS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA<br /> Para el soporte de información de la aplicación software se ha creado una base de datos con las coordenadas de cada uno de los municipios de España organizados por provincias.<br />Además de esto se almacena la radiación y la temperatura media por provincia.<br />MODELO DE DATOS <br />14<br />MASTER EN MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES<br />
  15. 15. HITOS CONSEGUIDOS<br />PROTOTIPO DE SEGUIDOR SOLAR DE DOS EJES.<br />Sin depender de elementos externos como sensores de luz<br />Sin almacenar la carta astral en la memoria del sistema de control.<br />Realizando los cálculos en demanda de una determinada localización.<br />Permitiendo el posicionamiento en cualquier localización.<br />APLICACIÓN SOFTWARE<br />Ofreciendo múltiples datos de las localizaciones<br />Obtiene las pérdidas por orientación e inclinación para una estructura fija.<br />Informes de datos astronómicos y geográficos.<br />Control del prototipo mediante comunicación SERIAL<br />15<br />MASTER EN MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES<br />
  16. 16. CONCLUSIONES<br />Se ha diseñado un sistema donde se aglutina conocimiento técnico de varias tecnologías.<br />La necesidad de seguidores solares se ve incrementada por el auge de sectores como la solar fotovoltaica de concentración y la tecnologías termosolares.<br />La instalación de los módulos fotovoltaicos sobre seguidores solares de un eje aumenta la inversión en más de un 20%, y el rendimiento en torno a un 33%. Los seguidores de dos ejes aumentan dicho rendimiento pero sin duplicarlo.<br />Los seguidores deben combinarse con células fotovoltaicos de alto rendimiento. <br />16<br />MASTER EN MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES<br />
  17. 17. MEJORAS<br />Evolucionar el software para que realice más de un seguimiento en paralelo – servidor de posicionamiento para diferentes localizaciones<br />Estimar y calcular el momento de inicio y parada del seguimiento según cálculos de radiación, valorar la conveniencia de posicionar cuando “merece la pena”.<br />Ampliar la aplicación para generar gráficas de un seguimiento realizado durante un día en concreto.<br />Obtener gráficamente los voltajes obtenido para un día en concreto. Almacenar los valores de los posicionamientos en base de datos.<br />17<br />MASTER EN MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES<br />
  18. 18. DEMOSTRACIÓN<br />18<br />MASTER EN MEDIOAMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES<br />
  19. 19. PREGUNTAS.<br />

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