Energía Solar

Resumen. Muchos cálculos para determinar el comportamiento térmico de edificaciones consideran solamente la transfencia de calor en estado estacionario mediante el cálculo de la resistencia térmica de las diferentes partes de la envoltura de la edificación. Estos cálculos no consideran el calor acumulado en los materiales de construcción, que depende del tiempo, por lo cuál estos cálculos no son de todo confiable, especialmente si son aplicados en zonas climáticas extremas, tal como existen en el Perú. En el presente trabajo se presenta la aplicación de programas de simulación térmica del comportamiento de edificaciones que consideran la transferencia de calor en función del tiempo. La ventaja de utilizar estas herramientas previo al diseño, construcción o modificación de una edificación, van a coadyuvar en el ahorro de tiempos y costos, además, permiten tomar decisiones en cuanto a elegir determinada estrategia y técnica bioclimática a implementar en el diseño de una edificación sustentable con eficiencia energética que mejore las condiciones de confort térmico y habitabilidad. En los países desarrollados, son comunes estas aplicaciones que incluso algunos son de código abierto y uso gratuito como el OpenStudio o el Energyplus que trabajan con un plug in para Google SketchUp como herramienta de diseño en 3D. En el presente trabajo se demuestra estas simulaciones aplicadas a un módulo experimental de vivienda alto andina, MEV, a 3700 msnm, en Raymina, Ayacucho, y se compara con las mediciones reales realizadas en este módulo de vivienda. Los resultados muestran un buen acuerdo entre la simulación y los datos experimentales, con un una diferencia de temperatura promedio entre lo medido y simulado de 0.28°C. Asi mismo, el uso de un modelo adaptativo de confort térmico para emplazamiento del MEV reduce la demanda energética en calefacción en un 50% en comparación a los modelos de confort estandarizados para climas fríos.

Este estudio se realizó con el fin aprovechar con mayor eficiencia la energía solar para diferentes aplicaciones en Costa Rica y para fines de ahorro energético. Es muy importante usar mejores y durables materiales, inclusive materiales baratos, y hasta materiales de desecho; aparte de la realización de un buen diseño en los proyectos de investigación, así como de ingeniería. Para analizar teóricamente el comportamiento de varios materiales ante la radiación solar, es importante conocer la transmisividad, reflectividad, absorbidad, el color de su superficie, así como el ángulo de incidencia de los rayos solares y su variación con la longitud de onda.
Aunque estos valores se pueden encontrar en diferentes libros para materiales estándar, dichos datos no se consiguen para materiales disponibles localmente considerados no convencionales, de fabricación reciente, materiales de desecho o reciclados. Por lo tanto, hemos medido estas variables a diferentes ángulos de incidencia del sol en el rango de 0 a 40 grados. Para esto hemos usados dos piranómetros iguales, uno para medir intensidad solar directa global (Idir) y otro para medir intensidad reflejada (Iref) y transmitida (Itra).
La transmisividad se midió en materiales seleccionadas, a saber: vidrio comercial, plástico normal y plástico de uso para construcción de biodigestores, plexiglass, botellas de Coca Cola, así como agua potable a diferentes profundidades. Para estos materiales, la transmisividad (Itra/Idir) vario entre 0.72 a 0.95. Hay una ligera disminución del transmisividad con ángulo de incidencia, como se esperaba. En el caso del agua, la transmisividad disminuyó de 0.75 a 0.52 a profundidades desde 3 cm a 14 cm sobre la superficie del agua. En relación con la reflectividad (Iref/Idir) se realizaron mediciones al papel aluminio, espejo de uso común, acero inoxidable, plástico aluminisado, hierro galvanizado y papel aluminio de desecho de bolsa de comidas tipo “snack”. Los valores de reflectividad variaron entre 0.5 a 0.8 y se observa un ligero aumento en la reflectividad con el ángulo de incidencia del sol. Por último, la absorbidad de materiales opacos y con diferentes colores fue calculado con base en la medición de reflectividad. Para esto se utilizó una superficie de acero inoxidable pintada con varios colores. Los valores obtenidos variaron entre 0.5 al 0.9 en el siguiente orden de menor a mayor absorbidad: dorado, celeste, rojo, azul, verde y negro. También hemos medido el aumento de la intensidad solar con el uso de reflectores comunes y otros no convencionales con diferentes ángulos de inclinación del reflector y se encontró una ganancia en la energía solar concentrada hasta de un 60%.
Se espera que estos resultados puedan asistir en la toma de decisión para la selección de materiales y en el diseño de dispositivos solares para aplicaciones térmicas de baja y media temperatura en el contexto de Costa Rica. Así como, incentivar el uso de materiales no convencionales, de desecho o reciclados en futuros proyectos de investigación y otras iniciativas en las áreas de ingeniería y arquitectura en general.

This work carries out the conceptual design of an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) with photovoltaic cells on its wings to generate their own power and have the ability to stay in flight continuously. It is shipped with camera developed for UAVs, so that its main application is to capture pictures on the varied applications missions. The conceptual design was performed using criteria of efficiency and low cost in order to get an aircraft long endurance, with the ability to monitor territories of any size in Brazil. The work uses a methodology of the technical literature with some proposed adjustment, and its result is a self-sufficient energy aircraft, with 3.44 meters of wingspan, solar panels on the wing totaling 120 W of power, and total mass estimated in 2.536 kg. Among the parameters evaluated for the preliminary design of the aircraft is the total mass, energy consumption of the load, the avionics system, the maximum altitude operation, the global irradiance, flight location and time of the year, the aerodynamic coefficients for finite wing, the energy density of batteries, photovoltaic cells, the Maximum Power Point Tracker and the propulsion system. The result is a preliminary design of a relatively light solar UAV with high flight range.

Este estudio plantea una forma sostenible de climatizar piscinas aprovechando la energía solar mediante dos dispositivos como lo son el colector solar y anillos solares. Los resultados muestran que se puede lograr el aumento en la temperatura promedio del agua hasta en 7ºC usando ambos dispositivos al mismo tiempo en comparación con una piscina de referencia bajo las mismas condiciones ambientales.

— [pt]: Este trabalho objetiva uma maior compreensão do uso da energia solar para gerar eletricidade, assim como ter uma idéia da relevância da energia elétrica na sociedade atual, e as possibilidades de geração de eletricidade tanto por meios heliotérmicos como fotovoltaicos, suas características básicas, componentes essenciais de cada um dos sistemas, caracterização visual de coletores e painéis solares, diagramas básicos de ligação dos sistemas elétricos solares, etc.

— [fr]: Ce travail vise à mieux comprendre l'utilisation de l'énergie solaire pour produire de l'électricité, ainsi qu'à se faire une idée de la pertinence de l'énergie électrique dans la société d'aujourd'hui, et des possibilités de produire de l'électricité à la fois par des moyens héliothermiques et photovoltaïques, ses caractéristiques de base, essentielles chacun des systèmes, caractérisation visuelle des panneaux solaires et des collecteurs, schémas de base pour connecter les systèmes électriques solaires, etc.

— [en]: This work aims at a greater understanding of the use of solar energy to generate electricity, as well as to have an idea of the relevance of electric energy in today's society, and the possibilities of electricity generation by both heliothermic and photovoltaic means, its basic characteristics, essential components of each of the systems, visual characterization of solar panels and collectors, basic diagrams for connecting solar electrical systems, etc.

En este documento se encuentra el análisis para determinar
la factibilidad de implementación de calentadores
solares para obtener agua caliente sanitaria
(ACS) en el Ecuador, en la provincia del Azuay, en
el cantón Cuenca, con el fin de disminuir la contaminación
ambiental provocada por el uso de combustibles
fósiles. El proyecto considera la puesta en
marcha de una red meteorológica y toma de datos de
radiación solar global en 16 puntos ubicados zonas
pobladas del cantón durante los años 2014 y 2015,
posteriormente a través de un trabajo de campo se
realiza un diagnóstico para establecer cuáles son los
actuales sistemas usados para obtener ACS, también
se analizan de manera teórica y práctica las eficiencias
de dos tipos de calentadores solares de tubos
de vacío para producción de ACS; con los datos de
radiación medidos se modela aplicando las ecuaciones
de transferencia de calor y se establece la factibilidad
de implementación en función de la energía solar
medida; finalmente, se realiza una comparación para
determinar cuál sería la disminución de emanaciones
de CO2 si se ejecutaría esta propuesta. Los resultados
obtenidos indican que el 82 % de familias utiliza
ACS, de estas el 65 % emplean sistemas a base de
GLP y, que el 44 % de la demanda de energía para
obtener ACS puede ser cubierta con energía solar
necesitando utilizar sistemas auxiliares para garantizar
un abastecimiento constante. La implementación
de estos sistemas permitiría reducir 108 537 tn CO2
eq al año.

El presente trabajo es un resumen de una propuesta metodológica que permite abordar con criterio científico-cuantitativo soluciones aplicadas a la problemática actual abarcando el tema de la ausencia de soluciones efectivas de diseño arquitectónico-urbano que aprovechen o resuelvan el acceso de luz natural y  aseguren la habitabilidad en recintos urbanos permitiendo su aprovechamiento para captación de energía solar. Mediante simulación, que se elaboró como metodología de estudio, se revisaron los lineamientos respecto de habitabilidad, salubridad y garantías de accesibilidad de energía solar, que propone el Código de Planificación Urbano y su cumplimiento en el Área Central de San Miguel de Tucumán. Se propone un proceso de simulación sistematizado para analizar las consecuencias de la densificación, producto de la industria de la construcción en curso, aplicando una metodología para investigar los efectos reales de la puesta en práctica de las normas urbanísticas. Esta permite el análisis del potencial de producción de energía limpia en superficies expuestas a la misma, la pre-visualización y estudio de la habitabilidad de patios de edificios de gran altura y la verificación de legislaciones que necesiten ser revisadas a fin de dar una solución real y efectiva a problemas de diseño y habitabilidad.
Palabras claves: Simulación Urbana, Energía Solar, Radiación Solar, Planificación, Morfología.

La primera Asociación Costarricense de Energía Solar (ACES) se fundó en el año 1990 por iniciativa del Señor S.S. Nandwani, investigador del Laboratorio de Energía Solar de la UNA. ACES empezó con 11 miembros fundadores y durante sus 10 años de actividades registró 122 asociados, más de 50 actividades oficiales y en total 24 boletines informativos. Gracias a su labor en la promoción de la energía solar a nivel nacional, logró la representación de Costa Rica ante el International Solar Energía Society (ISES). Algunas de las experiencias y actividades relevantes realizadas por ACES se mencionan en este artículo con el fin de rescatar algunas vivencias y presentar lecciones aprendidas para incentivar el desarrollo del sector de la energía solar en Costa Rica.

Mediante la investigación que da origen a este artículo se busca demostrar la viabilidad técnica, financiera y legal del uso de la cogeneración solar para el sector de industrias alimentarias en nuestro país; para esto se procederá con una cuantificación de la energía eléctrica y térmica obtenida mediante un ciclo Rankine convencional, con la particularidad de que el agua usada para condensar el vapor saliente de la turbina será utilizada para los procesos requeridos en las plantas industriales, debido a la elevada temperatura obtenida del intercambio térmico con el vapor. Todo ello se realizará detallando los procesos en los que se aprovechará la energía obtenida y la cantidad de equipos a utilizar en este sistema, así como las especificaciones necesarias y parámetros termodinámicos para el correcto funcionamiento del sistema de cogeneración. Además, demostraremos la viabilidad legal de optar por un sistema de cogeneración solar en el ordenamiento jurídico peruano, y, en vista de la importancia de este proyecto, plantearemos un esquema legal y administrativo por medio del cual puede ser llevado a cabo. En ese sentido, el proyecto es interdisciplinario, pues implica la conjunción de planteamientos jurídicos y de ingeniería.

A fonte solar se mostra como uma alternativa viável para o alcance das metas estratégicas energéticas e ambientais do estado da Califórnia, que desenvolveu benefícios substanciais, nos últimos anos, para aqueles que optassem pela instalação de painéis fotovoltaicos em suas propriedades. Neste sentido, o estado da Califórnia lançou mão de um arranjo de políticas públicas e incentivos que o tornaram referência mundial para a difusão da energia solar. O objetivo do presente trabalho é apresentar o arcabouço regulatório implementado pelo Estado da California para viabilizar a expansão da energia solar em sua matriz elétrica, com dados levantados através de extensa revisão bibliográfica. Desta forma, o artigo está dividido em quatro seções. Na primeira, é definido o Estado da Arte do caso californiano. Na seção 2, são apresentadas as principais metas estabelecidas pelo governo californiano e os resultados esperados. A seção 3, por sua vez, destina-se à análise do regime de incentivos do estado californiano. Por fim, a conclusão.Ao longo do trabalho são levantadas as principais causas da rápida difusão da geração solar na Califórnia: metas ambientais ambiciosas (California's Renewables Portfolio Standard e California's Greenhouse Gas Emissions Performance Standard); políticas públicas estaduais baseadas em incentivos fiscais e subsídios governamentais (California Solar Initiative e Net Metering); metas para instalação de capacidade renovável centralizada e distribuída; e redução da burocracia envolvida para emissão das licenças necessárias à instalação de painéis fotovoltaicos residenciais (Expedited Solar Permitting Act). Após essa análise, é possível concluir que o arranjo das políticas públicas estaduais implantadas na Califórnia para fomento da energia solar residencial teve êxito no cumprimento de seus objetivos. Embora algumas dessas políticas não sejam mais necessárias para a continuidade da expansão da geração solar distribuída, foram essenciais em determinado espaço temporal para tornar a instalação dos sistemas fotovoltaicos economicamente atrativa.

El presente trabajo es un resumen de una propuesta metodológica que permite abordar con criterio científico-cuantitativo soluciones aplicadas a la problemática actual abarcando el tema de la ausencia de soluciones efectivas de diseño arquitectónico-urbano que aprovechen o resuelvan el acceso de luz natural y aseguren la habitabilidad en recintos urbanos permitiendo su aprovechamiento para captación de energía solar. Mediante simulación, que se elaboró como metodología de estudio, se revisaron los lineamientos respecto de habitabilidad, salubridad y garantías de accesibilidad de energía solar, que propone el Código de Planificación Urbano y su cumplimiento en el Área Central de San Miguel de Tucumán. Se propone un proceso de simulación sistematizado para analizar las consecuencias de la densificación, producto de la industria de la construcción en curso, aplicando una metodología para investigar los efectos reales de la puesta en práctica de las normas urbanísticas. Esta permite el a...

El presente trabajo es un resumen de una propuesta metodológica que permite abordar con criterio científico-cuantitativo soluciones aplicadas a la problemática actual abarcando el tema de la ausencia de soluciones efectivas de diseño arquitectónico-urbano que aprovechen o resuelvan el acceso de luz natural y  aseguren la habitabilidad en recintos urbanos permitiendo su aprovechamiento para captación de energía solar. Mediante simulación, que se elaboró como metodología de estudio, se revisaron los lineamientos respecto de habitabilidad, salubridad y garantías de accesibilidad de energía solar, que propone el Código de Planificación Urbano y su cumplimiento en el Área Central de San Miguel de Tucumán. Se propone un proceso de simulación sistematizado para analizar las consecuencias de la densificación, producto de la industria de la construcción en curso, aplicando una metodología para investigar los efectos reales de la puesta en práctica de las normas urbanísticas. Esta permite el ...

Resumen: Este artículo presenta el diseño de un sensor autónomo para sistemas de protección eléctrica empleando tecnologías innovadoras que, para su operación, se abastecen de recursos energéticos del medio ambiente y además requieren de un bajo consumo de potencia. El prototipo posee tarjetas electrónicas que operan en cuatro etapas. La primera etapa se encarga de adquirir datos reales de corriente de un sistema eléctrico de prueba. En la segunda etapa, mediante el preprocesamiento y análisis de datos, se detectan perturbaciones en la señal de corriente del sistema eléctrico de prueba. La tercera etapa comprende la comunicación de datos por radiofrecuencia, la cual se ejecuta solo cuando su algoritmo de procesamiento ha detectado valores de corriente anormales, caso contrario, la transmisión de información se mantiene deshabilitada y con el dispositivo operando en modo de ultra bajo consumo de energía. La última etapa del sensor autónomo se encarga de proveerlo de energía mediante baterías de litio-polímero y paneles fotovoltaicos que aprovechan el uso y almacenamiento de la energía solar. Finalmente, para probar el sensor diseñado, se realizan varias pruebas de funcionamiento y se analizan los resultados obtenidos.

Abstract: This article constitutes the design of an autonomous sensor for electrical protection systems using new technologies that includes energy harvesting and the low power consumption of the electronic elements used. The prototype is developed in four stages. The first stage focuses on acquiring information from an external electrical system using a current sensor, that data is processed in the second stage by the development card which detects when a disturbance occurs in the current signal of the external electrical system and prioritizes the low power consumption of the devices when it is not necessary to transmit information. The third stage covers radio frequency data communication, which is executed once the processing algorithm has detected that the current exceeds the limits of normal operation, otherwise the transmission of information is disabled, and the device is in a low consumption mode. The last stage makes energy harvesting and storage of it, using solar modules, the solar radiation is harvested and transformed into electrical energy, the same that feeds the prototype, the excess energy is stored in a lithium-polymer battery, which works in absence of solar radiation. Finally, the equipment is integrated in a printed circuit board that constitutes the final prototype. To verify the correct operation of the designed sensor, many operation tests are carried out and the results obtained are analyzed.

La eficiencia energética es un tema relevante globalmente debido a la creciente dificultad para acceder a fuentes de energía con mínimos impactos ambientales, según la Agencia Internacional de la Energía en el 2016 el porcentaje de renovables mundialmente fue 24,5% [9], en este sentido el objeto del artículo es transmitir la investigación de un grupo multidisciplinario que se respalda con la ingeniería para determinar condiciones de energía renovable en un proyecto piloto, el proyecto sobre el acondicionamiento de energía fotovoltaica aplicada en paradas de buses eliminando energía por fuentes convencionales a lo largo del boulevard Albino Corzo, en la ciudad de Chiapas en el departamento de Tuxtla Gutiérrez de México.

La metodología del estudio es cuantitativa basada en resultados de cálculo carácter investigativo y de acción, los resultados son aceptables, contrastados con la incorporación de un arreglo de cinco (5) paneles solares simulados en un programa informático para la parada de bus tipo conejo que reduce 48,37 [kg] de CO2 anuales al ambiente.

El objetivo principal de este trabajo es implementar una herramienta de análisis automático de datos de operación para detectar fallos en instalaciones fotovoltaicas domésticas que disponen de sistemas de monitorización. Para ello se han analizado los datos de productividad de 10.650 sistemas fotovoltaicos (9.657 situados en Francia y 993 en Bélgica). El Performance Ratio (PR) promedio ha sido de 76% en Francia y 78% en Bélgica, y el Performance Index (PI) promedio es de 85% en ambos países. La potencia real media de los módulos fotovoltaicos es un 4,9% inferior a su valor nominal anunciado en la ficha técnica del fabricante. Los módulos de heterounión (HIT) muestran productividades superiores a la media, mientras que los módulos de Cobre-Indio-Selenio (CIS) muestran una potencia real un 16% inferior a su valor nominal.

La presente investigación, comprende el diseño de un sistema integrado fotovoltaico para el bombeo de agua mediante una electrobomba, para beneficiar el riego y mitigar la escasez hídrica que hay en el fundo las pampas ubicado en el caserío Mucha, distrito de Simbal, provincia Trujillo, departamento La Libertad; este fundo comprende 4 hectáreas de terreno de cultivo, 3.5 hectáreas sembradas de aguacate(palta) y 0.5 hectáreas sin sembrar. La principal actividad económica de los propietarios de este fundo es la agricultura, sin embargo; existe escasez hídrica; por tal motivo se ha identificado el siguiente problema de investigación :¿Cuál es la viabilidad técnica y económica para la ejecución del estudio del sistema integrado fotovoltaico para el bombeo de agua y mitigar la escasez hídrica que hay en el fundo las pampas del caserío MuchaDistrito Simbal?, teniendo como objetivo principal “Diseñar un sistema integrado fotovoltaico para abastecer la demanda máxima de energía eléctrica de...