Desarrollo de Prácticas de Laboratorio de Energía Solar Fotovoltaica
Esta idea nace en los laboratorios de Electrónica UDES durante el desarrollo del curso de Energías Alternativas impartido a los estudiantes de pregrado dado a la necesidad de elaborar una serie de Prácticas de Laboratorio para un Módulo Entrenador de Energía Solar Fotovoltaico, las cuales se fundame...
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| Institution: | Universidad EIA |
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| Main Authors: | , , , |
| Format: | Trabajo de grado - Maestría |
| Language: | Español |
| Published: |
Universidad de Santander
2023-03-31
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| Subjects: | |
| Online Access: | https://repositorio.udes.edu.co/handle/001/8658 |
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Palomino-Prieto, Orlando Durán-Jaimes, Sergio Andrés Luna-Guevara, Francisco Caycedo-García, Maya Sian 2023-06-08T23:29:14Z 2023-06-08T23:29:14Z 2023-03-31 Digital Esta idea nace en los laboratorios de Electrónica UDES durante el desarrollo del curso de Energías Alternativas impartido a los estudiantes de pregrado dado a la necesidad de elaborar una serie de Prácticas de Laboratorio para un Módulo Entrenador de Energía Solar Fotovoltaico, las cuales se fundamentan con la capacitación, el diseño y evaluación de dicha tecnología. Además, se enfoca en el análisis de conocimientos que deben ser adecuados para la enseñanza-aprendizaje y de esta manera estudiar todos los parámetros que rigen la conversión directa de la radiación procedente del sol en Energía Eléctrica. Las Prácticas contarían, además, con la posibilidad de interconexiones a dispositivos electrónicos y sistemas de control monitoreados por computador usando una interfaz gráfica, diseñada en LabVIEW, lo que permitiría el registro, toma e interpretación de datos, en tiempo real e in situ. Este proyecto de grado tiene como propósito conocer el funcionamiento de los sistemas Solares fotovoltaicos y busca poner en práctica los conocimientos recibidos para el desarrollo de diversas aplicaciones usando módulos entrenadores y simuladores en cada uno de los campos de las energías renovables, además contribuirá de forma importante, en la búsqueda de nuevas alternativas, medios y herramientas para acercar aún más el conocimiento a los estudiantes de la UDES. This idea was born in the UDES Electronics laboratories during the development of the Alternative Energies course taught to undergraduate students given the need to develop a series of Laboratory Practices for a Photovoltaic Solar Energy Trainer Module, which are based on the training, design, and evaluation of said technology. In addition, it focuses on the analysis of knowledge that must be adequate for teaching-learning and thus study all the parameters that govern the direct conversion of radiation from the sun into Electrical Energy. The Practices would also have the possibility of interconnections to electronic devices and control systems monitored by computer using a graphical interface, designed in LabVIEW, which would allow the recording, collection, and interpretation of data, in real time and in situ. This degree project has the purpose of knowing the operation of photovoltaic Solar systems and seeks to put into practice the knowledge received for the development of various applications using training modules and simulators in each of the fields of renewable energy, it will also contribute significantly, in the search for new alternatives, means and tools to bring knowledge even closer to the students of the UDES. Maestría Magíster en Sistemas Energéticos Avanzados Introducción 21 Planteamiento del Problema 23 Justificación 24 Objetivos 25 Objetivo General 25 Objetivos Específicos 25 Estado del Arte 26 Antecedentes 26 Ámbito Internacional 26 Ámbito Nacional 28 A Nivel Local 29 Marco Teórico 32 Energía 32 Formas de Energía 33 Fuentes de Energía 34 Generalidades de Energía Solar Fotovoltaica 34 Potencia y Energía 34 Panel Solar 35 Batería 36 Regulador de Carga 38 Inversor 38 Conductores 39 Constante Solar 39 Posición de Recepción 40 Corriente de Cortocircuito 40 Voltaje en Circuito Abierto 41 Potencia Pico 41 Eficiencia 41 Potencia Nominal Pico 41 Control 41 Estado de Carga 42 Desarrollo del Proyecto 43 Caracterización del Módulo Fotovoltaico SolarTec-80 D 45 Componentes 47 Dimensiones del Equipo 47 Determinar los Parámetros a Trabajar 49 Competencias que se van a Utilizar 51 Características de las Prácticas de Laboratorio 51 Etapa de Identificación 53 Etapa de Planificación 53 En este Numeral se Especifica el Nivel del Curso 54 Este Numeral Responde a la Distribución de los Tiempos y Créditos 54 Etapa de Ejecución 55 Aplicativo LabVIEW 57 Especificación de Requerimientos 61 Corriente a Través del Dispositivo LMP8601 62 Voltaje del OPA (365) 64 Amplificadores OPA365 65 Configuración de la Adquisición Realizada con LabVIEW 2020 66 Circuito CAS 69 Terminales de la Tarjeta CAS 70 Módulo de Acondicionamiento de Señales para Entrenamiento de Sistema Fotovoltaico 71 Conexiones de Control en el Módulo SolarTec-80 D 71 Conexión de la Etapa de Adquisición Solar 73 Pruebas con el Módulo Entrenador SolarTec-80 D 74 Voltaje de Salida del Panel Solar 74 Medición de la Tensión en Vacío del Módulo Fotovoltaico 76 Corriente Tensión del Módulo Fotovoltaico 77 Regulación y Carga de la Batería 82 Instalación Solar de Corriente Continua 84 Instalación Solar de Corriente Alterna 86 Conclusiones 89 Referencias Bibliográficas 91 Apéndices 96 127 p application/pdf Universidad de Santander T 82.23 D871d Repositorio Digital Universidad de Santander https://repositorio.udes.edu.co https://repositorio.udes.edu.co/handle/001/8658 spa Universidad de Santander Bucaramanga Facultad de Ingenierías y Tecnologías Maestría en Sistemas Energéticos Avanzados A. C. Barón Moreno and I. I. Contreras García, “Biogás: Importancia y Beneficios de Energías Alternativas en el Mundo,” Bogotá, 2020. [Online]. Available: http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/96024/Documento_completo.pdf-PDFA.pdf?sequence=1&isAllowed=y. N. Unidas, “Perspectivas de la población mundial 2019 Metodología de las Naciones Unidas para las estimaciones y proyecciones de población 132 poblacion y desarrollo,” 2019, [Online]. Available: www.cepal.org/apps. Unidad de planeación Minero-Energética, “UPME_Proyeccion_Demanda_Energia_Junio_2021,” 2021, Accessed: Nov. 22, 2021. [Online]. Available: chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/viewer.html?pdfurl=https%3A%2F%2Fexpeditiorepositorio.utadeo.edu.co%2Fbitstream%2Fhandle%2F20.500.12010%2F16060%2FTrabajo%2520de%2520grado.pdf%3Fsequence%3D1%26isAllowed%3Dy&clen=777326. J. Tadeo, L. Bogotá -Colombia, C. Andrés, and S. Sánchez, “Propuesta Curricular para la Enseñanza de las Energías Alternativas en Educación Media.” Ministerio de Educación Nacional, “( Noviembre 13 ),” pp. 1–9, 2003, [Online]. Available: chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.mineducacion.gov.co/1621/articles-86417_Archivo_pdf.pdf. C. Quiñones, M. Bernal, and P. Grancolombiano, “LabVIEW y la instrumentación virtual aplicados a la docencia y la investigación en ciencias básicas,” 2010. [Online]. Available: https://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/5085383.pdf. [7] V. W. Salas Eduinson, “Control Local del Módulo de Monitoreo y Control De Instrumentación M2CI por Computador,” UNAD, 2015. V. W. Salas Eduinson, “Control Local del Módulo de Monitoreo y Control De Instrumentación M2CI por Computador,” UNAD, 2015. Congreso de Colombia, “Ley 1715 de 2014,” D. Of., p. 104, 2014. EL congreso de la Republica, “Ley_2099_de_2021,” Dep. Adm. la Función Publica, pp. 1–20, 2021. J. Gómez Ramírez, J. D. 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Montoya Rasero et al., “Montoya Rasero, C., Iván, V.-R., Melitón, E.-J., José, M.-R., Agustina, O.-S., Mayer, E., Guédron, S., Point, D., Acha, D., Bouchet, S., Baya, P. A., Tessier, E., Monperrus, M., Molina, C. I., Groleau, A., Chauvaud, L., Thebault, J., Amice, E., Alanoca, L,” Environ. Pollut., vol. 16, no. 3, pp. 262–270, 2017, [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.1016/j.solmat.2017.02.016%0Ahttp://dx.doi.org/10.1016/B978-0-08-027571-0.50013-6%0Ahttp://dx.doi.org/10.1016/j.riit.2015.05.012%0Awww.eoi.es. C. K. Alexander and M. Sadiku, Fundamentos de circuitos eléctricos 5ed, 4 edición. Mexico, 2013. L. Arribas and M. García Villas, Energía Solar Fotovoltaica y Cooperación al desarrollo, IEPALA. 2001. D. Tierra-sol, “10 Anexo A : Aspectos Básicos de la Radiación Solar,” no. 1971, pp. 143–152, 2001, [Online]. Available: https://tdx.cat/bitstream/handle/10803/6839/10Nvm10de17.pdf?sequence=11. T. C. 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Al consultar y hacer uso de este recurso, está aceptando las condiciones de uso establecidas por los autores. info:eu-repo/semantics/openAccess http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0) https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Energía Solar Radiación Solar Paneles Fotovoltaicos Sistema Fotovoltaico Solar Energy Solar Radiation Photovoltaic Panels Photovoltaic System Desarrollo de Prácticas de Laboratorio de Energía Solar Fotovoltaica Development of Photovoltaic Solar Energy Laboratory Practices Trabajo de grado - Maestría http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc http://purl.org/coar/version/c_71e4c1898caa6e32 Text info:eu-repo/semantics/masterThesis http://purl.org/redcol/resource_type/TM info:eu-repo/semantics/submittedVersion Todas las Audiencias Publication |
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Desarrollo de Prácticas de Laboratorio de Energía Solar Fotovoltaica Durán-Jaimes, Sergio Andrés Palomino-Prieto, Orlando Durán-Jaimes, Sergio Andrés Luna-Guevara, Francisco Caycedo-García, Maya Sian Energía Solar Radiación Solar Paneles Fotovoltaicos Sistema Fotovoltaico Solar Energy Solar Radiation Photovoltaic Panels Photovoltaic System Introducción 21 Planteamiento del Problema 23 Justificación 24 Objetivos 25 Objetivo General 25 Objetivos Específicos 25 Estado del Arte 26 Antecedentes 26 Ámbito Internacional 26 Ámbito Nacional 28 A Nivel Local 29 Marco Teórico 32 Energía 32 Formas de Energía 33 Fuentes de Energía 34 Generalidades de Energía Solar Fotovoltaica 34 Potencia y Energía 34 Panel Solar 35 Batería 36 Regulador de Carga 38 Inversor 38 Conductores 39 Constante Solar 39 Posición de Recepción 40 Corriente de Cortocircuito 40 Voltaje en Circuito Abierto 41 Potencia Pico 41 Eficiencia 41 Potencia Nominal Pico 41 Control 41 Estado de Carga 42 Desarrollo del Proyecto 43 Caracterización del Módulo Fotovoltaico SolarTec-80 D 45 Componentes 47 Dimensiones del Equipo 47 Determinar los Parámetros a Trabajar 49 Competencias que se van a Utilizar 51 Características de las Prácticas de Laboratorio 51 Etapa de Identificación 53 Etapa de Planificación 53 En este Numeral se Especifica el Nivel del Curso 54 Este Numeral Responde a la Distribución de los Tiempos y Créditos 54 Etapa de Ejecución 55 Aplicativo LabVIEW 57 Especificación de Requerimientos 61 Corriente a Través del Dispositivo LMP8601 62 Voltaje del OPA (365) 64 Amplificadores OPA365 65 Configuración de la Adquisición Realizada con LabVIEW 2020 66 Circuito CAS 69 Terminales de la Tarjeta CAS 70 Módulo de Acondicionamiento de Señales para Entrenamiento de Sistema Fotovoltaico 71 Conexiones de Control en el Módulo SolarTec-80 D 71 Conexión de la Etapa de Adquisición Solar 73 Pruebas con el Módulo Entrenador SolarTec-80 D 74 Voltaje de Salida del Panel Solar 74 Medición de la Tensión en Vacío del Módulo Fotovoltaico 76 Corriente Tensión del Módulo Fotovoltaico 77 Regulación y Carga de la Batería 82 Instalación Solar de Corriente Continua 84 Instalación Solar de Corriente Alterna 86 Conclusiones 89 Referencias Bibliográficas 91 Apéndices 96 |
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2023-03-31 |
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Universidad de Santander |
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127 p |
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Esta idea nace en los laboratorios de Electrónica UDES durante el desarrollo del curso de Energías Alternativas impartido a los estudiantes de pregrado dado a la necesidad de elaborar una serie de Prácticas de Laboratorio para un Módulo Entrenador de Energía Solar Fotovoltaico, las cuales se fundamentan con la capacitación, el diseño y evaluación de dicha tecnología. Además, se enfoca en el análisis de conocimientos que deben ser adecuados para la enseñanza-aprendizaje y de esta manera estudiar todos los parámetros que rigen la conversión directa de la radiación procedente del sol en Energía Eléctrica. Las Prácticas contarían, además, con la posibilidad de interconexiones a dispositivos electrónicos y sistemas de control monitoreados por computador usando una interfaz gráfica, diseñada en LabVIEW, lo que permitiría el registro, toma e interpretación de datos, en tiempo real e in situ. Este proyecto de grado tiene como propósito conocer el funcionamiento de los sistemas Solares fotovoltaicos y busca poner en práctica los conocimientos recibidos para el desarrollo de diversas aplicaciones usando módulos entrenadores y simuladores en cada uno de los campos de las energías renovables, además contribuirá de forma importante, en la búsqueda de nuevas alternativas, medios y herramientas para acercar aún más el conocimiento a los estudiantes de la UDES.
This idea was born in the UDES Electronics laboratories during the development of the Alternative Energies course taught to undergraduate students given the need to develop a series of Laboratory Practices for a Photovoltaic Solar Energy Trainer Module, which are based on the training, design, and evaluation of said technology. In addition, it focuses on the analysis of knowledge that must be adequate for teaching-learning and thus study all the parameters that govern the direct conversion of radiation from the sun into Electrical Energy. The Practices would also have the possibility of interconnections to electronic devices and control systems monitored by computer using a graphical interface, designed in LabVIEW, which would allow the recording, collection, and interpretation of data, in real time and in situ. This degree project has the purpose of knowing the operation of photovoltaic Solar systems and seeks to put into practice the knowledge received for the development of various applications using training modules and simulators in each of the fields of renewable energy, it will also contribute significantly, in the search for new alternatives, means and tools to bring knowledge even closer to the students of the UDES.
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| contents |
Introducción 21
Planteamiento del Problema 23
Justificación 24
Objetivos 25
Objetivo General 25
Objetivos Específicos 25
Estado del Arte 26
Antecedentes 26
Ámbito Internacional 26
Ámbito Nacional 28
A Nivel Local 29
Marco Teórico 32
Energía 32
Formas de Energía 33
Fuentes de Energía 34
Generalidades de Energía Solar Fotovoltaica 34
Potencia y Energía 34
Panel Solar 35
Batería 36
Regulador de Carga 38
Inversor 38
Conductores 39
Constante Solar 39
Posición de Recepción 40
Corriente de Cortocircuito 40
Voltaje en Circuito Abierto 41
Potencia Pico 41
Eficiencia 41
Potencia Nominal Pico 41
Control 41
Estado de Carga 42
Desarrollo del Proyecto 43
Caracterización del Módulo Fotovoltaico SolarTec-80 D 45
Componentes 47
Dimensiones del Equipo 47
Determinar los Parámetros a Trabajar 49
Competencias que se van a Utilizar 51
Características de las Prácticas de Laboratorio 51
Etapa de Identificación 53
Etapa de Planificación 53
En este Numeral se Especifica el Nivel del Curso 54
Este Numeral Responde a la Distribución de los Tiempos y Créditos 54
Etapa de Ejecución 55
Aplicativo LabVIEW 57
Especificación de Requerimientos 61
Corriente a Través del Dispositivo LMP8601 62
Voltaje del OPA (365) 64
Amplificadores OPA365 65
Configuración de la Adquisición Realizada con LabVIEW 2020 66
Circuito CAS 69
Terminales de la Tarjeta CAS 70
Módulo de Acondicionamiento de Señales para Entrenamiento de Sistema Fotovoltaico 71
Conexiones de Control en el Módulo SolarTec-80 D 71
Conexión de la Etapa de Adquisición Solar 73
Pruebas con el Módulo Entrenador SolarTec-80 D 74
Voltaje de Salida del Panel Solar 74
Medición de la Tensión en Vacío del Módulo Fotovoltaico 76
Corriente Tensión del Módulo Fotovoltaico 77
Regulación y Carga de la Batería 82
Instalación Solar de Corriente Continua 84
Instalación Solar de Corriente Alterna 86
Conclusiones 89
Referencias Bibliográficas 91
Apéndices 96 |
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