Design and control of an electric to thermal energy converter, using a wind-solar hybrid system as source

Main Article Content

Carlos Mauricio Carrillo Rosero
Alexis Abraham Aldaz Toaza
Luis David Moreta López
Alex Santiago Mayorga Pardo

Abstract

Introduction: This research is focused on satisfying the basic energy needs of a small house that did not have electricity, located in the Río Blanco community of Yatzaputzán, Tungurahua province. Initially, and due to economic, geographical and environmental conditions, as a cold moor-type climate prevails, a hybrid wind-photovoltaic system was designed and installed for battery charging, which made it possible to provide lighting and use of electrical appliances; as well as providing hot water through a preheating system consisting of vacuum tubes and flat plate thermal panels. Objective: To generate electrical energy that allows adequate battery charging by applying a control system, in order to optimize operating periods of a converter that uses electrical resistors and converts them into thermal energy. Methodology: The tests were carried out by taking data in situ, considering the parameters of solar radiation, wind speed and average ambient temperature. Results: From the analysis carried out, it was obtained that the monthly average of the wind speed is to  with a reference height of  and the average monthly radiation takes values ​​between  to . To guarantee the correct operation of the converter, projections were made to determine the increase in water temperature, showing that the project has a high efficiency. Conclusions: It was established that by carrying out a preheating process and a constant supply of electrical energy from the batteries and generated by unconventional means with ambient temperature and initial voltage conditions in the Río Blanco community, they produce an average increase in temperature in the operation of the converter in the range of  to .

Downloads

Download data is not yet available.

Article Details

How to Cite
Carrillo Rosero, C. M., Aldaz Toaza, A. A., Moreta López, L. D., & Mayorga Pardo, A. S. (2021). Design and control of an electric to thermal energy converter, using a wind-solar hybrid system as source. ConcienciaDigital, 4(2), 185-197. https://doi.org/10.33262/concienciadigital.v4i2.1657
Section
Artículos

References

Aldaz, A. (2019). Diseño y construcción de un sistema de control para un generador de energía renovable híbrido eólico-fotovoltaico ubicado en el sector de Río Blanco comunidad de Yatzaputzán provincia de Tungurahua. Universidad Técnica de Ambato.
Carrillo, M., Romero, J., & Mayorga, A. (2020). Evaluation of the Performance of a Low Power Wind Turbine Applied to Isolated Communities of the Andean Region in Ecuador. (Springer, Ed.) International Conference on Innovation and Research, 515-530.
Colmenar, A., Borge, D., Collado, E., & Castro, E. (2015). Generación distribuida, autoconsumo y redes inteligentes . Madrid, España: UNED.
En One. (15 de Agosto de 2019). Obtenido de http://enone.pe/producto/resistencia-original-para-ducha-3t-5500w-lorenzetti-1-pieza/
Espín, F. (2019). Diseño e implementación de un software para evaluar el comportamiento en tiempo real de un sistema híbrido eólico-solar en el sector de Río Blanco comunidad Yatzaputzán. Ambato: Universidad Técnica de Ambato.
Ethernet library. (s.f.). Ethernet Shield Módule. Recuperado el 20 de Julio de 2019, de https://www.arduino.cc/en/Reference/Ethernet
Geek Factory. (s.f.). Tarjeta genérica compatible con Arduino Uno SMD CH340. Recuperado el 20 de Julio de 2019, de https://www.geekfactory.mx/tienda/sensores/sensor-voltaje-ac-zmp101b/
Guananga, M. A. (2017). Diseño y construcción de un sistema fotovoltáico de baja potencia en el sector Rio Blanco perteneciente a la comunidad de Yatzaputzan.
INEN. (1992). Calentadores eléctricos de agua para uso doméstico. Requisitos. Instituto Ecuatoriano de Normalización, Quito.
Méndez, J. M., & García, R. C. (2007). Energía solar fotovoltaica (Segunda ed., Vol. I). Madrid: FC Editorial.
Moreta, L. (2019). Diseño de un convertidor que permita transformar la energía eléctrica obtenida mediante un sistema de generación híbrido compuesto por paneles solares fotovoltaicos y un generador eólico en energía térmica. Universidad Técnica de Ambato.
Naranjo, J. (2017). Determinación del potencial eólicodisponible en el sector de Río Blanco perteneciente al Cantón Ambato provincia de Tungurahua. Universidad Técnica de Ambato.
Ogata, K. (2010). Ingeniería de control moderna. Madrid: Prentice Hall.
OMS. (s.f.). Organización Mundial de la salud. Recuperado el 25 de Noviembre de 2019, de https://www.who.int/globalchange/ecosystems/water/es/
Prats, D., García, R., & Alonso, J. (Abril de 2011). Sistemas híbridos con base en las energías renovables para el suministro de energía a plantas desaladoras. Ingeniería Mecánica, XIV(1), 22-30.
Salcedo, V., & Cabrera, S. (2011). Influencia del estudio de la tecnología de vacío en tubos sobre la eficiencia para el calentamiento de agua usando la energia solar. Universidad Técnica de Ambato.
Toalombo, B., & Cabrera, S. (2011). Estudio del espectro de irradiación solar para determinar el potencial de energía aprovechable en la ciudad de Ambato. Universidad Técnica de Ambato,.