Analysis and contributions 161 - How ‘technological’ is pollution-saving technological change?

Paper 2: How ‘technological’ is pollution-saving technological change? 98

6. Analysis and contributions 161

A partir de los datos ya obtenidos se puede deducir que en el resultado de E_G;Q), se tiene en cuenta los valores tomados de REETscren, de radiación global en plano horizontal, ya que estos se emplearon para la obtención de radiación directa y difusa.

Los datos obtenidos de radiación global en plano inclinado para la Estación de Florida- Valle, serán los utilizados para determinar el ángulo adecuado de instalación del panel, ver Tabla 19.

Figura 31. Radiación solar global en plano inclinado Fuente: Autores

50 Resultados Radiación Global en Plano Inclinado

Tabla 21. Radiación global en plano inclinado Fuente: Autores

β ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

15° 4,7710 4,1321 4,1594 3,7444 3,5701 3,3821 3,7472 3,8941 3,9614 3,9161 3,8393 3,7087 20° 4,8189 4,1377 4,1160 3,6455 3,4061 3,1827 3,5312 3,7475 3,8923 3,9044 3,8608 3,7465 25° 4,8450 4,1257 4,0548 3,5308 3,2267 2,9687 3,2983 3,5834 3,8057 3,8758 3,8663 3,7652 30° 4,8489 4,0961 3,9762 3,4014 3,0338 2,7422 3,0509 3,4034 3,7026 3,8307 3,8555 3,7699 35° 4,7475 4,0094 3,8750 3,2816 2,8717 2,5543 2,8467 3,2482 3,5923 3,7446 3,7778 3,6943 40° 4,7905 3,9850 3,7694 3,1019 2,6121 2,2574 2,5184 3,0006 3,4491 3,6918 3,7860 3,7318 45° 4,7286 3,9045 3,6429 2,9343 2,3871 2,0033 2,2381 2,7812 3,3010 3,5994 3,7277 3,6894 50° 4,6455 3,8080 3,5021 2,7562 2,1544 1,7436 1,9506 2,5515 3,1399 3,4923 3,6543 3,6317 55° 4,5417 3,6963 3,3481 2,5692 1,9161 1,4804 1,6586 2,3137 2,9671 3,3714 3,5663 3,5592 60° 4,4181 3,5702 3,1820 2,3746 1,6741 1,2158 1,3641 2,0695 2,7839 3,2378 3,4644 3,4726 65° 4,2757 3,4309 3,0055 2,1742 1,4303 0,9521 1,0698 1,8210 2,5921 3,0926 3,3495 3,3724 70° 4,1155 3,2791 2,8194 1,9691 1,1862 0,6907 0,7773 1,5697 2,3925 2,9365 3,2223 3,2594 75° 3,3818 2,6200 2,1080 1,2734 0,4538 -0,0462 -0,0406 0,7953 1,6845 2,2945 2,6284 2,7000 80° 3,6777 2,8819 2,3608 1,4912 0,6445 0,1243 0,1420 1,0021 1,9149 2,5383 2,8786 2,9446 85° 3,5409 2,7620 2,2194 1,3424 0,4720 -0,0579 -0,0653 0,8191 1,7645 2,4167 2,7773 2,8526 90° 3,3229 2,5733 2,0105 1,1350 0,2459 -0,2895 -0,3276 0,5762 1,5505 2,2305 2,6115 2,6978

2.3 Inclinación y Orientación del Panel

El determinar estas variables es de suma importancia en la elaboración del diseño fotovoltaico, ya que de la precisión en la definición de éstas, depende el lograr un mayor aprovechamiento de la radiación solar.

2.3.1 Orientación

Éste parámetro se define partiendo de la ubicación de la Estación Florida-Valle, ya que ésta determina su orientación será hacia el sur o hacia el norte así:

• Hemisferio sur: si la instalación se encuentra en este hemisferio, la ubicación de los paneles deberá ser hacia el norte, (Alonlso Abella, 2011).

• Hemisferio norte: si la instalación se encuentra en este hemisferio, la ubicación de los paneles deberá ser hacia el sur, (Alonlso Abella, 2011).

Como la Estación se encuentra ubicada en Florida - Valle del cauca, lugar en el cual la latitud es de 3.3275° con respecto a la línea ecuatorial, es decir la Estación se ubica en el hemisferio norte, lo que permite establecer que la orientación de los paneles debe ser hacia el sur.

Cabe resaltar que a pesar de que el recorrido del sol es de oriente a occidente, la ubicación se da hacia el sur o hacia el norte para que la radiación se aproveche durante todas las horas del día y no solo en las mañanas o en las tardes, lo cual ocurriría si se ubicaran en el oriente o el occidente Figura 32.

Figura 32.Trayectoria Solar Fuente: Autores

2.3.2 Inclinación del panel

La cantidad de radiación solar global incidente sobre los paneles solares, se determina en gran medida por la inclinación que se dé en estos, ya que está puede variar en función del ángulo que forma con la horizontal y que se ha denominado en el transcurso del documento como Q.

La inclinación del panel se obtiene, teniendo en cuenta el ángulo con el que se tenga la mayor radiación global para el mes que menos radiación tenga, de acuerdo a los datos de la Tabla 21. Radiación global en plano inclinado.

Para poder encontrar el mes con menos radiación solar, es necesario verificar los datos obtenidos en la Tabla 21 Radiación global en plano inclinado, de esto se obtiene que el mes con los niveles más bajos de radiación es junio, una vez esta premisa es identificada, se selecciona la inclinación con la que más se obtiene radiación en este mes, para el caso se presenta en 15° que es la inclinación seleccionada, ver Tabla 22.

Cabe resaltar que el criterio tomado para escoger la inclinación fue básicamente el mes donde los niveles de radiación fueran más bajos, con el fin de tener un sistema para generar la cantidad de energía demanda en la instalación con los factores menos favorables en cuanto a niveles de radiación y esto junto al ángulo de inclinación seleccionado serán insumo para determinar más adelante la cantidad de paneles y demás componentes necesarios para implementar el sistema fotovoltaico (Prat, 2010).

En la Figura 33, se resumen los criterios para determinar la inclinación más apropiada para el diseño.

Figura 33. Criterios para determinar inclinación. Fuente: Autores

1.Encontrar radiación de todos los meses del año.

2. Seleccionar mes con menor radiación

RADIACIÓN GLOBAL EN PLANO INCLINADO [kWh/m2dia]

β ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

Tabla 22. Radiación de la inclinación seleccionada Fuente: Autores

2.4Dimensionamiento de los Componentes del Sistema

Fotovoltaico

Un sistema de generación solar, debe ser diseñado de acuerdo a las condiciones del lugar donde se quiere implementar, lo cual evita que se presenten proyectos no funcionales para una instalación, es por esto que los componentes del sistema fotovoltaico, deben ser dimensionados de acuerdo a las necesidades energéticas de la instalación y a la cantidad de radiación que se puede obtener en el sitio.

Antes de dar inicio con el cálculo de cada uno de estos componentes se debe tener clara la cantidad de energía que va a demandar la instalación, la potencia nominal que puede generar el panel y las horas pico solar, es por esto que se explica la obtención de cada uno de estos, para de esta manera continuar con el cálculo de los elementos que componen el sistema.

Por lo anterior, en este proyecto se indica el cálculo realizado para determinar cada uno de los elementos necesarios en los dos sistemas fotovoltaicos que se deben implementar, partiendo de la consideración inicial previamente planteada y es que el apartamento fiscal debe ser independiente del resto de la Estación, y así de esta manera cumplir con las necesidades que se tienen en ella, para esto se siguen los pasos que se muestran en la Figura 34.

Una vez obtenidos los datos de radiación global, es necesario dimensionar los componentes que debe tener el sistema para que sea funcional, es por esto que teniendo en cuenta el tipo de instalación y el diseño realizado en el capitulo uno se va a establecer el esquema de conexión y los parámetros básicos para el diseño solar fotovoltaico los cuales se encuentran en la Figura 35, estos son las condiciones generales que se deben tener en cuenta para el dimensionamiento total de la instalación fotovoltaica.

Figura 34. Metodología diseño fotovoltaico Fuente: Autores

Figura 35.Parámetros para el diseño del sistema fotovoltaico. Fuente: Autores

Examinando las consideraciones ya mencionadas, los dos sistemas a implementar tendrán los componentes que se muestran en la Figura 36, de acuerdo al tipo de conexión que se tiene y a las cargas que deben ser alimentadas, en el transcurso del capítulo se proyecta explicar el método para determinar el valor de cada uno, cantidad y tipo de conexión.

Figura 36. Componentes sistema fotovoltaico Fuente: Autores

1

• El sistema a diseñar será aislado, es decir en ningún momento alimentará redes de distribución para otras zonas aportando energía para éstas.

2

• Debe ser autónomo, pero en el diseño se conecta a la red local, teniéndola en cuenta como un respaldo para el suministro de energía en caso de fallos o mantenimiento del sistema.

3

• Se deben diseñar dos sistemas independientes teniendo en cuenta el diseño en el cual la alimentación del apartamento fiscal es independiente de la estación ya que la facturación por el comercializador debe ser independiente.

Sistema fotovoltaico Paneles Solar Regulador Iversor Baterías

2.4.1 Energía Demandada

La demanda de energía en un día normal, como ya se menciono es de suma importancia para determinar los elementos que componen el sistema, por lo que se realiza el cálculo usando como método determinar la carga efectiva de la Estación y del apartamento fiscal, de acuerdo a las horas en el día que se hace uso de cada circuito o equipo especial, lo cual se llama factor de utilización el cual se calcula mediante la Ecuación 23, y este se multiplica por la carga instalada para cada circuito, ver Tabla 23.

UV= WV

24∗ 100 [%]

Ecuación 23. Factor de utilización

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