Estimación del desempeño de un sistema fotovoltaico aislado bajo diferentes técnicas de seguimiento solar

1. Introducción2. Objetivos2.1. General2.2. Específicos3. Marco Teórico3.1. Radiación solar3.1.1. Interacción de la radiación solar con la atmosfera3.2. Geometría solar3.2.1. Posición del Sol en un sistema de referencia local3.2.2. Tiempo local oficial y hora solar verdadera3.2.3. Determinación de la posición aparente del Sol3.2.4. Irradiancia incidente sobre plano horizontal3.2.4.1. Irradiancia global horizontal3.2.4.2. Irradiancia normal en plano horizontal3.2.4.3. Irradiancia difusa horizontal3.2.5. Irradiancia sobre un plano generador con inclinación y orientación arbitraria3.2.5.1. Irradiación de haz incidente en plano inclinado3.2.5.2. Irradiación difusa incidente en plano inclinado3.2.5.3. Irradiación incidente en plano inclinado reflejada en el suelo3.3. Técnicas de seguimiento solar3.3.1. Sistema de seguimiento de doble eje Altazimutal3.3.2. Sistema de seguimiento de único eje3.3.2.1. Seguidor acimutal3.3.2.2. Seguidor con eje de rotación horizontal alineado con la dirección Norte-Sur y plano generador paralelo al eje de giro3.3.2.3. Seguidor con eje de rotación horizontal alineado con la dirección Este-Oeste y plano generador paralelo al eje de giro3.3.3. Sistemas estáticos3.3.3.1. Sistema inclinado3.3.3.2. Sistema estático horizontal3.4. Celdas solares3.4.1 Celdas solares tipo homojuntura3.4.2. Características de una celda solar3.5. Sistemas fotovoltaicos (SFV)3.6. Energía generada por un panel solar4. Metodología4.1. Determinación de la posición aparente del Sol4.2. Estimación de las componentes directa y difusa de la irradiancia solar global sobre una superficie horizontal4.3. Estimación de las componentes directa, difusa y reflejada de la irradiancia solar global sobre una superficie inclinada4.4. Estimación de las componentes directa, difusa y reflejada de la irradiancia solar sobre un sistema fotovoltaico bajo diferentes técnicas de seguimiento solar4.5. Estimación de la potencia DC de salida del módulo fotovoltaico bajo las diferentes técnicas modeladas5. Resultados y análisis5.1 Energía disponible sobre el plano generador fotovoltaico y energía generada por el mismo para sistemas estáticos y sistemas dotados con seguimiento solar5.1.1. Plano generador estático horizontal5.1.2. Plano generador estático inclinado y orienta hacia el sur5.1.3. Plano generador dotado con seguimiento solar con eje de rotación horizontal y paralelo a la dirección Este-Oeste5.1.4. Plano generador dotado con seguimiento solar con eje de rotación horizontal y paralelo a la dirección Norte-Sur5.1.5. Plano generador dotado con seguimiento solar de un eje vertical acimutal5.1.6. Plano generador dotado con seguimiento solar de doble eje altazimutal6. Conclusiones7. BibliografíaEn el presente trabajo, a partir de simulaciones realizadas usando el software Matlab, se estudia el desempeño de un sistema fotovoltaico aislado considerando algunos sistemas de seguimiento solar de uno y de dos ejes, que operan basados en cálculos astronómicos de la posición del sol. El funcionamiento del sistema fotovoltaico es analizado para un lugar de baja latitud en Montería, Colombia, y considerando un seguimiento continuo entre la hora de puesta y salida del sol para cada día del año 2021. La estimación de la radiación solar incidente en el lugar de interés es llevada a cabo considerando modelos de atmósfera despejada, determinando para cada una de las técnicas de seguimiento estudiadas, la energía eléctrica anual producida por el plano generador fotovoltaico y el incremento porcentual de esta energía, relativo a la obtenida para el caso de un plano generador horizontal. Para efectos de comparación, la energía anual generada con un plano generador estático inclinado también es determinada. Al final, criterios de selección del sistema de seguimiento solar o de la inclinación del plano generador estático, con miras a maximizar la energía eléctrica anual producida por el sistema fotovoltaico son presentados.PregradoFísico(a)Trabajos de Investigación y/o Extensió