seguidor solar: el post

Un seguidor solar es un dispositivo mecánico capaz de orientar los paneles solares de forma que éstos permanezcan aproximadamente perpendiculares a los rayos solares, siguiendo al sol desde el este en la alborada hasta el oeste en la puesta. Los seguidores solares son usados en todas las tecnologías de seguimiento solar: FPV, CPV y CSP. Existen de varios tipos: En dos ejes (2x): la superficie se mantiene siempre perpendicular al sol. Existen de dos tipos: Monoposte: un único apoyo central. Carrousel: varios apoyos distribuidos a lo largo de una superficie circular. En un eje polar (1xp): la superficie gira sobre un eje orientado al sur e inclinado un ángulo igual a la latitud. El giro se ajusta para que la normal a la superficie coincida en todo momento con el meridiano terrestre que contiene al Sol. La velocidad de giro es de 15° por hora, como la del reloj. En un eje azimutal (1xa): la superficie gira sobre un eje vertical, el ángulo de la superficie es constante e igual a la latitud. El giro se ajusta para que la normal a la superficie coincida en todo momento con el meridiano local que contiene al Sol. La velocidad de giro es variable a lo largo del día. En un eje horizontal (1xh): la superficie gira en un eje horizontal y orientado en dirección norte-sur. El giro se ajusta para que la normal a la superficie coincida en todo momento con el meridiano terrestre que contiene al Sol. Algunos videos link: http://www.youtube.com/watch?v=2LoK03oYSKg link: http://www.youtube.com/watch?v=u3szT7HCSdo Rentabilidad del seguimiento solar El coste y la energía generada dependen del tipo de seguidor. De forma general, se suele admitir que el seguimiento azimutal recoge de un 10% a un 20% más que las estructuras fijas. Los seguidores azimutales pueden llegar hasta el 25%. Entre los distintos seguidores a dos ejes existen variaciones de entre el 30% y el 45% de incremento de producción frente a las instalaciones fijas, así como variaciones importantes en el coste de los equipos y de las cimentaciones. Los parámetros más importantes para comparar los seguidores solares son: Incremento de producción de energía Coste del equipo e instalación del mismo Resistencia al viento Disponibilidad Mantenibilidad Mi diseño A continuacion presento algunas consideraciones para la correcta realizacion del diseño de un seguidor solar. Cllma El conocimiento de la disponibilidad de la energía solar es indispensable porque facilita el provechamiento adecuado de este recurso energético mediante el uso de sistemas y tecnologías que lo transforman en diversas formas de energía útil; sistemas fotovoltaicos o térmicos para la producción de electricidad, destilación solar para separación de contaminantes, climatización de edificaciones como tecnología fuente de confort térmico, y como fuente directa de producción de biomasa. para ello, debemos tener claro en primera medida las coniciones climatologicas de la zona donde vayamos a desarrollar nuestro seguidor solar. se deben considerar factores como: Radiacion solar La radiación solar es el flujo de energía que recibimos del Sol en forma de ondas electromagnéticas de diferentes frecuencias (luz visible, infrarrojo y ultravioleta). Aproximadamente la mitad de las que recibimos, comprendidas entre 0.4μm y 0.7μm, pueden ser detectadas por el ojo humano, constituyendo lo que conocemos como LUZ VISIBLE. De la otra mitad, la mayoría se sitúa en la parte infrarroja del espectro y una pequeña parte en la ultravioleta. La porción de esta radiación que no es absorbida por la atmósfera, es la que produce quemaduras en la piel a la gente que se expone muchas horas al sol sin protección. La radiación solar se mide normalmente con un instrumento denominado piranómetro. Brillo solar (Insolación) El brillo solar o insolación, es la cantidad de energía en forma de radiación solar que llega a un lugar de la Tierra en un día concreto (insolación diurna) o en un año (insolación anual). Puede calcularse asumiendo que no hay atmósfera o que se mide en la parte alta de la atmósfera y se denomina insolación diurna o anual no atenuada o que se mide en la superficie de la Tierra para lo cual hay que tener presente la atmósfera y que en este caso se denomina atenuada siendo su cálculo mucho más complejo. Precipitacones Debido a que la eficiencia energética de un arreglo FV esta estrechamente relacionada con las condiciones climáticas del medio en el cual este se desempeña, se debe conocer o tener cierta idea de factores metereologicos que afectan el rendimiento y desempeño del sistema fotovoltáico. El modelo de investigación y previsión del tiempo (Weather Research and Forecasting -WRF) es un sistema de predicción numérico de mesoescala de nueva generación, diseñado para servir previsiones operacionales y necesidades de estudio de la atmósfera. El WRF puede ser utilizado en una amplia gama de aplicaciones a lo largo de un rango de escalas que van desde los metros hasta los miles de kilómetros” . Por medio de este obtenemos informacion actual de la probabilidad de precipitaciones, de nubosidad, etc. Indices de medicion A la hora de realizar la puesta en marcha y el acondicionamiento del sistema FV, se deben considerar diversos facores metereológicos, que influyen en el desempeño del mismo. Estos pueden ser sacados de la base de datos del programa RETScreen demi otro post. Diseño y desarrollo del sistema La idea de este proyecto es el diseño e implementación de un sistema fotovoltáico de control girasol (sistema SOLARIS) para el aprovechamiento de la energía solar. Para ello, se utilizarán un número de módulos FV, el o los cuales se moverán dependiendo de la dirección del sol, haciendo un seguimiento continuo de este, desde el alba hasta el ocaso, permitiendo de este modo que la radiación solar incida directamente sobre toda la superficie de las celdas fotovoltáicas el mayor tiempo posible, logrando así, mejorar la eficiencia de estas en presencia del sol. Para lograr dicho objetivo, se creará una plataforma móvil con un sistema de control que se encarga de ajustar el grado de inclinación que debe tener el/los módulo(s) FV para que este/estos pueda(n) ofrecer su mejor desempeño. Posteriormente, la energía eléctrica se almacenará en un banco de acumuladores o baterías, para disponer de ella en el momento necesitado. El suministro de energía tiene dos opciones: DC y AC; la primera orientada para el uso como fuente regulada para aplicaciones DC, con un voltaje máximo de 12V; y la segunda, debido a que la mayoría de los equipos eléctricos/electrónicos funcionan con AC, se instalara un inversor determinado, a la salida del suministro de energía DC; para que se encargue de ese trabajo. Diagrama de bloques del seguidor solar. Estructura La estructura que soporta el peso y movimiento del panel FV; esta hecha acero estructural y tubería circular galvanizada, recubierta con pintura negra anticorrosiva para protegerla del óxido al ser expuesta al medio ambiente; se fija al rotor elevación mediante un eje circular tubular de 5m de largo y 1”1/4 de diámetro por medio de dos agarraderas para cada extremo del eje, mediante tornillos milimétricos de acero. El panel FV está sujeto mediante cuatro tornillos tipo lámina, ubicados cada uno en los extremos del panel. El mástil, de 155cm de altura, esta formado por un polín de madera maciza insertado en un tubo de hierro hueco de 2” de diámetro fijado a una base cuadrada de 30cm x 30cm con refuerzos en cada esquina de esta apuntados hacia el mástil, fijada a una segunda base cuadrada en madera de 60cm x 60cm con tornillos milimétricos de acero en cada esquina. El peso de la estructura mas el panel FV es de 16Kg aproximadamente. Control Girasol (CG) El control que da el movimiento preciso al sistema fotovoltáico, basa su operatividad en el principio de funcionamiento de los sistemas girasol o también conocidos como seguidores solares (sun trackers). El sistema CG, coloca a los actuadores encargados del movimiento del sistema FV en una posición por defecto; paso a seguir, da una posición inicial de azimuth y elevación, correspondientes a la “primera hora solar” del día en funcionamiento; estos valores, gracias a la programación del controlador, se incrementan y se ajustan a lo largo del día, de una forma gradual para lograr la mayor exactitud y precisión en los valores correspondientes de azimuth y elevación que el sol tiene en dicho día. Al finalizar el día, el seguidor, luego de dar la posición final para la “ultima hora solar” en valores de azimuth y elevación, deja al sistema FV en la posición correspondiente al siguiente día. Rotor YAESU G-5500 Dispositivo electromecánico; como tal consta de dos motores eléctricos, las cajas de engranes, los sensores de posición (Potenciómetros); todo esto encapsulado en un empaque que le brinda la debida protección ante las exigencias climáticas. Este rotor en realidad son dos rotores por separado, uno de Azimut y uno de Elevación, que pueden ser instalados conjuntamente, o pueden ser usados por separado obteniendo un resultado de movimiento de Azimut o de Elevación según sea el rotor escogido. Estos motores están debidamente lubricados y no requieren de mantenimiento según su fabricante. rotor YAESU G5500. Para la operación y manejo, el rotor YAESU G-5500 posee adicionalmente una unidad de control, mediante la cual se controlan los motores que dan elevación y azimuth al objetivo a mover. “La unidad de control es una unidad de escritorio con doble medidor y controles de dirección para azimut, en direcciones de brújula y grados; y de elevación, desde 0° hasta 180°. Una salida para control externo está habilitada en la parte trasera del controlador como interfaz de conversión A/D hacia un computador externo u otro tipo de visualización o controlador. Unidad de control del rotor. Al mover el potenciómetro de Out vol. Adj., se está variando el voltaje que entrega a la salida este módulo, ya sea para azimut o para elevación, y variando el potenciómetro Full scale, se mueve la aguja para establecer cuál es el rango máximo que se quiere. Fuerza del viento La fuerza que el viento ejerce sobre la estructura del sistema SOLARIS, se basa en la velocidad, la presión atmosférica, la inclinación, la superficie y la altura a la cual se encuentra ubicado el panel FV. Cableado La conexión panel FV – regulador – batería(s), se realizó en cable encauchetado tipo ST-C AWG 2X10 600V, aislados en PVC 75°C; cableados entre sí y con una chaqueta común de PVC, retardante a la llama. Es apto para usos industriales y domésticos. La conexión controlador YAESU – rotor YEASU G-5500, se realizó en cable UTP no blindado cat. 5 de 8 pares. Soporta una temperatura de funcionamiento de -20°C a 60°C. Protección contra incendios bajo norma IEC60332-1 (CM), UL 1581 VW-1. Montaje y funcionamiento SOLARIS establece la hora y fecha en la cual comenzará a realizar el seguimiento solar, mediante tres pulsadores y un reloj digital ajustable DS1307, que dan al usuario la posibilidad de cambiar dichos datos a su antojo. Con la hora y fecha establecidas, SOLARIS recibe los datos de azimuth y elevación que el rotor YAESU G-5500 tiene en ese instante, empleando para ello al PIC 18F4550, este procesa dicha información, la compara con los valores que el programa de control da como resultado, y, en base a estos últimos, ajusta los valores que el rotor debe tener en determinada fecha y hora, los envía nuevamente hacia el rotor, y este ajusta su posición finalmente; para lograr así, con la mejor precisión y exactitud, el seguimiento de la trayectoria del sol en dicha fecha y hora. Los datos de hora/fecha/azimut/elevación son visualizados en un display LCD LM16, la comunicación entre SOLARIS y el controlador del rotor se realiza mediante una interfaz RS232 – DIN8, o USB – DIN8; para el disparo de los relevos que alimentan los motores del rotor, se usan cuatro optoacopladores 4N26; como fuente de alimentación del SOLARIS se utiliza la suministrada por el controlador del rotor; una batería de 3V suministra la alimentación para el reloj DS1307, para energizar al reloj de forma independiente del resto del sistema. El nivel de seguimiento de SOLARIS es de 1°/4minutos aproximadamente, logrando 15 movimientos en azimuth y 15 en elevación al transcurso de cada hora. Imagenes circuito del controlador SOLARIS para el sistema girasol o seguidor solar. estructura para el montaje del panel FV. montaje del controlador en impreso. controlador SOLARIS montaje del sistema girasol con el controlador SOLARIS. Rendimiento Con el controlador SOLARIS, logramos un rendimiento energetion del 40% mayor al de una sintalacion FV fija. Comparacion de stma seguidor solar FV Vs. stma FV fijo Video del stma girasol con SOLARIS link: http://www.youtube.com/watch?v=2eqB5rJV4_I PROXIMAMENTE MAS......COMENTA Y DEJA PUNTITOS PORFAVOR!!!!