Diseño e implementación de un seguidor solar de un eje para la optimización de un sistema fotovoltaico de 100 W aplicando cálculos matemáticos y automatización industrial

Resumen

El presente trabajo se enfoca en el diseño de un seguidor solar de un eje, el cual permitirá la optimización de captación de energía de un sistema solar fotovoltaico de 100 vatios implementado en la ciudad de Riobamba, provincia de Chimborazo. Inicialmente se realizan cálculos matemáticos sobre parámetros ambientales y físicos importantes en la selección de los materiales óptimos para la estructura mecánica del sistema de seguimiento solar y su construcción, además importantes también para la selección apropiada de los elementos electrónicos y de control automático necesarios para el seguidor solar de un eje. El sistema diseñado, está compuesto por sensores electrónicos de corriente, voltaje, irradiancia y HDR´s, los cuales hacen posible el cálculo de la potencia nominal generada por el seguidor solar, irradiancia total captada por el panel en el transcurso del tiempo durante el día, ángulo de elevación solar (altitud) y ángulo de azimut solar; Valores a partir de los cuales y utilizando métodos matemáticos, de programación y técnicas de control automático, han permitido en este trabajo diseñar y programar 2 algoritmos de seguimiento solar: seguimiento solar por programación astronómica y seguimiento solar por punto luminoso, garantizando con ellos una incidencia perpendicular del sol sobre el sistema durante el día y consiguiendo así el objetivo de máxima captación de energía y máxima producción del sistema fotovoltaico. En el sistema, la información obtenida de las variables censadas y los valores calculados, se almacena en una tarjeta de memoria microSD y mediante una conexión ethernet el usuario puede visualizarlas en tiempo real mediante una interfaz gráfica (HMI). Finalmente, una vez implementados los algoritmos de seguimiento y estando el sistema en funcionamiento, utilizando como referencia un sistema fotovoltaico de posicionamiento fijo de 100 W instalado en la ciudad de Riobamba bajo las mismas condiciones que el sistema de seguimientos solar de un eje, se realiza una comparación entre este y el sistema fotovoltaico de seguimiento solar de un eje horizontal planteado, contrarrestando los valores de las variables censadas y los valores calculados de potencia nominal , irradiancia, ángulo de elevación solar (altitud) y ángulo de azimut solar medidos para cada uno de los sistemas. A partir de lo cual se concluye que el sistema de seguimiento solar de un eje supera en eficiencia al sistema fotovoltaico fijo en valores entre 8,51% al 35,46%.