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Análisis del performance ratio-PR del sistema fotovoltaico conectado a red-SFCR de 5.76 kWpp con inversor multistring para el edificio multifamiliar Independencia de la ciudad de Arequipa
(2023) Ortiz Cruz, Yesica Beatriz; Condori Yucra, Reynaldo
En este trabajo de investigación se analiza y determina el coeficiente de rendimiento de un sistema fotovoltaico conectado a red (SFCR) bajo el estándar IEC 61724 para el edificio multifamiliar Independencia ubicado en la ciudad de Arequipa, Perú. El SFCR tiene una potencia instalada de 5.76 kWp y aprovecha la radiación solar promedio de la ciudad, que es de 5.54 HSP. Los resultados del estudio muestran que el SFCR abasteció el 23.86% de la demanda eléctrica del edificio, lo que equivale a una reducción de 8.05 MWh anuales. Además, se produjo una disminución de 1216.28 ( tCO eq 2 ) de gases de efecto invernadero (GEI). El SFCR consta de un inversor de conexión a red monofásico Fronius Primo 5.0-1 de 5.00 kW de capacidad, 18 módulos fotovoltaicos policristalinos modelo Eagle 72P 320-Jinko Solar con potencias de 320 Wp. De acuerdo a los parámetros de medición de la norma IEC 61724-1, el SFCR tiene un performance ratio de 0.81, lo que indica que el sistema es viable y logra su eficiencia energética desde el punto de vista técnico. El estudio tiene limitaciones, como el hecho de que el SFCR tiene condición de exportación cero, asimismo el estudio se llevó a cabo durante un período de un año, por lo que los resultados pueden variar en períodos de tiempo más largos. El ahorro económico anual generado por el SFCR es de S/6,681.89, equivalente a una reducción del 22.39% en la factura por consumo de energía eléctrica. Finalmente, se realizó el análisis económico del SFCR considerando los índices económicos VAN, TIR, PRS y B/C. Los resultados muestran que el proyecto es capaz de cubrir sus costos y generar beneficios.
Medición y monitoreo de eventos extremos de irradiancia solar a través de un módulo fotovoltaico y un microcontrolador analizado en las condiciones geográficas y climatológicas en las ciudades de Puno y Juliaca
(2021) Quispe Coaquira, Wilber Romario; Condori Yucra, Reynaldo
En este proyecto de investigación, se presenta una plataforma sensorial de adquisición de datos autónomo y de bajo costo para el monitoreo in situ de parámetros ambientales (al nivel micrometeorológico y microescala), analizado en las condiciones geográficas y climatológicas en las ciudades de Puno y Juliaca, durante un periodo de seis meses del 2020. El objetivo del trabajo es realizar la medición, monitoreo y registro de eventos extremos para la identificación de Irradiancia solar extrema (>1000 W m / 2 ) e Irradiancia solar muy extrema (>1367 W m / 2 ), utilizando como sensor un módulo fotovoltaico calibrado. La implementación de la plataforma sensorial se construyó utilizando pequeños módulos fotovoltaicos de 1.3 Wp para la medición de irradiancia, modulo fotovoltaico de 2.5 Wp para la autonomía y un microcontrolador NodeMCU ESP8266 para la comunicación y monitoreo de datos mediante Wifi con el estándar IEEE 80211, basado en el IOT, se emplearon baterías ion litio para la autonomía, sensores de corriente, temperatura del aire y presión atmosférica, lo que permite el desarrollo de soluciones de medición y monitoreo de datos en cualquier parte de la región sin necesidad de estar conectado a la red eléctrica convencional para poder registrar datos de una manera fácil y económica. El costo de inversión del sistema de medición asciende a (S/.500.00). Los valores de Irradiancia se estimaron a partir de mediciones de corriente de corto circuito (Isc) tomadas por un sensor de corriente INA219. Las pruebas de calibración y validación de los datos se realizaron con empleo y comparación de un módulo fotovoltaico patrón calibrado. Los resultados del registro y procesamiento de datos de la plataforma sensorial dan como resultado la ocurrencia de eventos extremos de Irradiancia solar, obteniendo así durante el periodo de medición una Irradiancia solar muy extrema máxima medida de 1566.87 W m / 2 , que se registró el 04 de marzo a las 12:19:26 hrs., con una duración de 13 segundos, haciendo un total de 29 días de eventos de Irradiancia muy extrema medidas en Juliaca, en una latitud -15.488052, longitud. -70.14974 a una altitud de 3832 m.s.n.m. y 1407.89 W m / 2 de Irradiancia solar muy extrema máxima medida en Puno, que se registró el 11 de enero a las 12:20:18 hrs., con una duración de 29 segundos, haciendo un total de 5 días de eventos de Irradiancia muy extrema medida, a una latitud -15.82574, longitud -70.01119 y una altitud de 3818 m.s.n.m.
Análisis de armónicos de tensión, corriente y compensación de potencia reactiva en el sistema fotovoltaico conectado a la red de la isla Amantani-puno
(2021) Payé Huanto, Victor; Beltrán Castañon, Norman Jesús; Payé Colquehuanca, Leonardo
El presente proyecto de tesis tiene como objetivo analizar los armónicos de tensión y corriente, así como la compensación de potencia reactiva del sistema fotovoltaico cuya potencia instalada es de 275 KW, conectado a la red en la isla Amantani de la Región Puno. A través de un analizador de redes que se instaló a la salida del inversor del sistema fotovoltaico que inyecta energía directamente al sistema de transformación de la red primaria se vio el comportamiento de los armónicos de tensión y armónicos de corriente. Luego de efectuar las mediciones correspondientes, se bajó la información del equipo analizador de redes a la PC a través del software PowerView v3.0, el cual nos dio los valores de los armónicos de tensión 86.09% y de corriente 28.52% generados por el sistema fotovoltaico conectado a la red, de la isla Amantani, Luego se efectuó el cálculo utilizando el software ETAP 20.0 a fin de saber el comportamiento del SFCR, de acuerdo a las normas nacionales e internacionales sobre calidad de energía que exigen límites del THD y factor de potencia, mejorando este de 0.8314 a 0.95, luego se dio las alternativas de solución
Diseño, Implementación y Análisis Económico de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red (SFCR) de 3kW con Inversor String Analizado en las Condiciones Geográficas y Climatológicas de la Ciudad de Juliaca
(2020) Chura Palli, Vianey; Pizarro Viveros, Henry
El presente proyecto de investigación se centra en el diseño, implementación y análisis económico de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red (SFCR) con inversor string, en condiciones geográficas y climatológicas de la ciudad de Juliaca. Ello en el marco del proyecto de investigación aplicada y desarrollo tecnológico ganador de los fondos concursables financiado por el FONDECYT-Banco Mundial, con Contrato N° 180-2018- FONDECYT-BM-IADT-AV, con el título: “Diseño y Validación de la Operación y Monitoreo de Sistemas Fotovoltaicos Conectados a la Red (SFCRs) en Condiciones Extremas del Altiplano sobre 3800 msnm”. El SFCR está instalado en la azotea del Instituto de Investigación en Energías Renovables y Eficiencia Energética sede Ayabacas - UNAJ. El SFCR cuenta con 12 módulos fotovoltaicos policristalinos de 270 Wp haciendo un total de 3240 W de potencia del generador fotovoltaico con un inversor de tipo string de 3 kW. Se diseñó la estructura tomando en cuenta las condiciones geográficas y climáticas de la región, fue diseñado el diagrama unifilar del sistema, el estudio energético del lugar y la simulación de sombras. Para la implementación se realizó el montaje del sistema calculando la producción de energía que resulto en 6142.56 kWh/año, considerando las posibles pérdidas del sistema con un rendimiento global o Performance Ratio (PR) de 85.55%. Finalmente, se realizó el análisis económico del SFCR considerando los Índices económicos VAN, TIR, PRS y B/C de S/. 19985.29, 16%, 10 años y 1.76 respectivamente, dando lugar a que el proyecto sea viable económicamente.
Diseño, implementación y análisis económico de un sistema fotovoltaico conectado a la red (SFCR) de 3kW con coversores cc/cc analizado en las condiciones geográficas y climatológicas de la ciudad de Juliaca.
(2020) Chávez Chambi, Vanesa; Condori Yucra, Reynaldo
El objetivo de este trabajo de investigación es diseñar, implementar y analizar económicamente el SFCR de 3 kW con conversores cc/cc en condiciones geográficas y climatológicas de Juliaca. En el desarrollo de este proyecto primero se estimó el recurso solar existente en la zona, luego se usaron programas de diseño y simulación; obteniendo como resultados principales que el sistema tendrá 8 módulos fotovoltaicos de 370 Wp, 8 conversores cc/cc y un inversor monofásico de 3 kW como elementos principales. Con estos equipos y con una irradiación anual promedio de 6 kWh/m2/día, 15° de inclinación y orientado al norte geográfico, se espera obtener una producción de 5650,99 kWh/año. Luego se realizó la implementación del sistema fotovoltaico de acuerdo al diseño realizado anteriormente, el lugar donde se implementó el SFCR con conversores cc/cc es en el pabellón del Instituto de Energías Renovables y Eficiencia Energética en la Universidad Nacional de Juliaca (UNAJ) sede Ayabacas. En seguida se realizó el análisis económico del sistema fotovoltaico, con indicadores de VPN, TIR, Periodo de recuperación y beneficio/costo, los resultados económicos muestran que el sistema es rentable recuperando la inversión inicial en el año 12 con 9 meses de funcionamiento; además se realizó el flujo de caja del proyecto para un tiempo de operación de 25 años, obteniendo para un precio de venta de energía de S/. 0,6545 KWh, un Valor Presente Neto (VAN) de S/. 12 810,06, una relación de Beneficio/Costo de 1,41; y una Tasa Interna de Retorno (TIR) de 13%, podemos concluir que el proyecto es viable económicamente. Ello en el marco del proyecto de investigación aplicada y desarrollo tecnológico ganador de los fondos concursables financiado por el FONDECYT-Banco Mundial, con Contrato N° 180-2018-FONDECYT-BM-IADT-AV, con el título: “Diseño y Validación de la Operación y Monitoreo de Sistemas Fotovoltaicos Conectados a la Red (SFCRs) en Condiciones Extremas del Altiplano sobre 3800 msnm” a través del grupo de investigación GRID SOLAR de la Escuela Profesional de Ingeniería en Energías Renovables de la Universidad Nacional de Juliaca.
Análisis comparativo de la eficicencia térmica en termas solares de tres colores de tubos de vacío, para dos ángulos de inclinación de 25° y 35° para la ciudad de Juliaca
(2021) Quispe Chambi, Stacy; Sarmiento Mamani, Vilma
Se realizó el análisis comparativo de la eficiencia térmica en termas solares de tres diferentes colores de tubos de vacío para una inclinación de 25° y 35° alternando cada dos semanas, instalado en un punto de la ciudad de Juliaca, para analizar qué color de tubo de vacío instalado a una inclinación de 25° y 35° hace que la terma sea más eficiente para la ciudad de Juliaca que está a 3825msnm. Donde se aplicó el análisis comparativo experimental puro; para tres tubos de diferentes colores como son el tubo negro que es el más comercial en la ciudad de Juliaca, tubo lila que por fuentes comerciales es el segundo sistema térmico más expendido y finalmente el tubo plateado porque es una nueva tecnologíaque está llegando a la ciudad, asimismo se instaló a una inclinación de 25° y 35° alternandocada 2 semanas durante los 3 meses y 21 días, los tubos fueron divididos en tres grupos paraver el comportamiento de acuerdo al color, cada terma fue instalada a una inclinación de 25°y 35° orientada al norte. Para lo cual se utilizó tres termas solares, una de tubos de vacío negros, otra de tubos de vacío lilas y por último una de tubos de vacío plateados, sensores de temperatura, un datalogger para la toma de datos, un piranómetro para medir la radiación solar, un goniómetro para medir el ángulo, accesorios para la instalación y funcionamiento del colector solar térmico. Los resultados obtenidos determinaron que el color de tubo de vacío plateado es óptimo para obtener mayor eficiencia térmica solar debido a que tiene una eficiencia de 79% , el tubo lila 78% y el negro 77% de eficiencia . Interpretando que el tubo plateado es 1% más eficiente que el tubo lila y 2% más eficiente que el tubo negro evidencian que el color de tubo plateado es óptimo para la instalación de termas solares en la ciudad de Juliaca; así mismo se determinó que ángulo de inclinación de 25 º es el óptimo para mejorar la eficiencia térmica en las termas solares ya que cuenta con una eficiencia de 90.63% siendo 8.72% más eficiente que el de 35º grados . La toma de datos se realizó durante 3 meses y 21 días comenzando el 21 de febrero del 2021 hasta el 13 de Julio del 2021.
Estudio experimental de la eficiencia de potencia de salida de 2 tecnologías de módulos fotovoltaicos durante la estación seca y lluviosa para el Centro Poblado de Ayabacas en la Universidad Nacional de Juliaca
(Universidad Nacional de Juliaca, 2022) Mamani Pampa, Romael Elias; Sarmiento Mamani, Vilma
En cada lugar las condiciones climatológicas son diferentes y éstas influyen en el rendimiento de los módulos fotovoltaicos, lo cual hace necesario tener una base de datos para la región de Puno, que son indispensables para el mantenimiento de los sistemas; por ello, el objetivo es determinar la eficiencia de la potencia de salida de 2 tecnologías fotovoltaicas durante la estación seca y lluviosa para el centro poblado de Ayabacas. Se utilizaron 4 módulos de tecnologia poli y monocristalina, 2 de cada uno. Se limpio un modulo de cada tecnologia y los 2 restantes fueron expuestos a la acumulación del polvo durante 12 meses, para luego, evaluar la potencia de salida. Se concluye que el sistema monocristalino sin polvo tiene una eficiencia anual de 3.35% siendo este mas eficiente que el sistema policristalino sin polvo que tiene un 3.31 %. En la estación seca, los sistemas de ambas tecnologias reducen su rendimiento, el sistema fotovoltaico policristalino con polvo respecto al sistema sin polvo reduce su eficiencia a razón de 0.042%/día, reduciendo la eficiencia del sistema de 3.11% a 3.07%, el mes con ms reducción fue en septiembre con un 2 .16%. Para el sistema fotovoltaico monocristalino con polvo respecto al sistema sin polvo, la eficiencia se reduce a razón 0.05%/dia, reduciendo la eficiencia del sistema de 3.28% a 3.23%, el mes con mayor reducción fue octubre con un 2.93%. En la estación lluviosa el sistema policristalino con polvo redujo su eficiencia a raz~n de 0.031 %/dia respecto al sistema sin polvo, reduciendo la eficiencia de 3.64% a 3.61 %, el mes con mayor reducción fue noviembre con 2.36%. Para el sistema fotovoltaico monocristalino la eficiencia se reduce a razón de 0.048%/dia con respecto al sistema sin polvo, reduciendo la eficiencia de 3.83% a 3.77% siendo, también, noviembre el mes con mayor reducción con 2.64%. Durante la estación lluviosa se observa que la mayor temperatura para el módulo fotovoltaico policristalino sin polvo fue de 48.58 °C. Para el modulo fotovoltaico monocristalino sin polvo la temperatura máxima fue de 46.3 9C. Durante la estación seca, se observa que la mayor temperatura para el modulo fotovoltaico policristalino sin polvo fue de 48.62 °C. Para el modulo fotovoltaico monocristalino sin polvo la temperatura máxima fue de 47.44 °C.
Diseño, implementación y análisis económico de un sistema fotovoltaico conectado a la red (SFCRs) de 2.16 kW con microinversor analizado en las condiciones geográficas y climatológicas de la ciudad de Juliaca.
(Universidad Nacional de Juliaca, 2020) Vilca Choque, Mary Cymbel; Beltrán Castañón, Norman Jesús
La generación de energía eléctrica a partir de un sistema fotovoltaico y posteriormente conectarlo a la red, es una aplicación muy importante en estos últimos años, ya que tiene un impacto social, económico y ambiental. Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red, se caracterizan por tener una reducción en el consumo de energía eléctrica en una determinada institución, como también la contribución energética de los sistemas instalados beneficiara a la población. En ese contexto que surge la presente tesis con el objetivo de realizar el diseño, implementación y análisis económico del sistema fotovoltaico conectado a la red con microinversor de 2.16 kW analizado en las condiciones geográficas y climatológicas de la ciudad de Juliaca. El sistema fotovoltaico está instalado en el Instituto de Energías Renovables y Eficiencia Energética de la Universidad Nacional de Juliaca en la sede de Ayabacas, está compuesto por 8 módulos fotovoltaicos policristalino de 270 W modelo TP660P, 8 microinversores de potencia de salida con 215 W de modelo Enphase M215 y su sistema de protección. El sistema fotovoltaico tiene una potencia de generación de 2.16 kW. Se estimo una producción anual de energía eléctrica de 4,561.62 kWh/año, como también el rendimiento del microinversor con datos de irradiancia solar y temperatura ambiente de la ciudad de Juliaca donde obtuvimos 96.13% de eficiencia. El costo de instalación y operación del sistema fotovoltaico es de 25,404.24 soles, con un valor presente neto VPN de 8,566.26 soles, tasa de interés de retorno TIR de 12%, con un período de recuperación simple de la inversión de 8.35 años. En conclusión, la instalación del sistema fotovoltaico conectado a la red con microinversores es viable. También se concluye que una de las ventajas de la ciudad de Juliaca es que cuenta con bajas temperaturas ambientales y buena irradiancia por lo que las temperaturas del módulo serán bajas y nuestro inversor se desempeñara en su máxima eficiencia.
Tesis de la Escuela Profesional de Ingeniería Energías Renovables Universidad Nacional de Juliaca
(2023) Flores Ponce, Mario Ángel; Condori Yucra, Reynaldo
El creciente uso de baterías de iones de litio en sistemas fotovoltaicos híbridos requiere garantizar un óptimo desempeño y vida útil de estos dispositivos de almacenamiento, ya que su manejo inadecuado puede comprometer severamente tanto su rendimiento como su longevidad. Este trabajo planteó como objetivo evaluar el comportamiento de un acumulador de litio de 5.0kWh en un sistema fotovoltaico hibrido conectado a red ubicado en Puno, Perú, a más de 3800 msnm, considerando específicamente la profundidad de descarga en relación con el número de ciclos, el efecto de la temperatura sobre la vida útil y la elaboración de un perfil de carga en base a mediciones de tensión y corriente. La metodología de la presente investigación fue de tipo aplicada. el nivel es descriptivo aplicando un diseño de investigación no experimental con un enfoque cuantitativo que consistió en registrar en tiempo real datos operativos del acumulador usando sensores durante su funcionamiento en condiciones reales. Los resultados mostraron que la batería operó con una baja profundidad de descarga, estrategia favorable para maximizar su vida útil al evitar descargas profundas frecuentes. Asimismo, se halló que temperaturas internas por encima de 25°C se asociaban a una mayor profundidad de descarga promedio, lo que podría acortar modestamente la longevidad prevista. El perfil de carga elaborado evidenció un comportamiento energético adecuado del acumulador, distinguiendo claramente las etapas esperadas del proceso de carga. En conclusión, la operación del acumulador estuvo orientada a maximizar su vida útil, pero se requiere un cuidadoso monitoreo de temperatura, mientras que el perfil obtenido será útil para seguir optimizando su rendimiento.
Factibilidad para el uso de generación distribuida mediante energía hidráulica en los centros poblados de Progreso y Accopata del distrito de Asillo en la región Puno
(2022) Gomez Larico, Luis Beltrán; Zapana Moroco, Yeltsin Daniel; Yancachajlla Tito, Ubaldo
En el presente trabajo de investigación se plantea cubrir la demanda energética de los centros poblados de Progreso, Accopata y el distrito de San Antón integrando ocho suministros eléctricos, para lo cual, se propone el desarrollo de una pequeña central hidroeléctrica de 574.0 kW de potencia instalada. El recurso hídrico esta alimentado por la laguna Cotarsaya mediante una bifurcación de canal de riego con 3.11 𝑚3⁄𝑠 de caudal y un salto neto de 20.92 metros, la energía obtenida después de cubrir a toda la demanda de los suministros es de 2.45 GWh al año haciendo posible la aplicación de mediana generación distribuida conectada en media tensión. El presupuesto planteado es de S/1,515,421.93 teniendo una utilidad promedio anual de S/186,293.22 durante 20 años. La turbina seleccionada para este proyecto es de tipo Michell Banki con un generador asincrónico de tipo jaula de ardilla de alto rendimiento. Se aprovechará una pendiente pronunciada en una de las ramificaciones, teniendo en cuenta la recopilación bibliográfica de diseños de pequeñas centrales y se resuelve que para una aplicación con tales características la tecnología más adaptable, eficiente y viable es la turbina Michell Banki. Finalmente, se realizó el análisis económico de la pequeña central hidroeléctrica considerando los Índices económicos VAN, TIR, PRS y B/C de S/. 564,247.36, 11.75%, 07 años y 1.15 respectivamente, dando lugar a que el proyecto sea viable económicamente.
Analisis y Evaluacion del sistema fotovolataico con inyeccion a la red de 3
(2019) Torres Yucra, Junior; Condori Ramos, Julissa; Aquino Larico, Elmer Rodrigo
El interes del presente proyecto de investigación parte de cuantificar la potencia real producida e inyectada a la red electrica en 220V monofasico en el pabellón administrativo de la UNAJ por lo que,el presente trabajo se enmarca en el análisis, evaluación técnica y económica del sistema fotovoltaico de 3kW con inyección a la red en el pabellón administrativo de la Universidad Nacional de Juliaca. El cual cuenta con 12 paneles de 250 Wp, con un inversor de 3kW conectado a la red eléctrica del pabellón administrativo de la UNAJ. Para poder realizar el estudio del comportamiento del sistema fotovoltaico se utilizó la metodología en base a la norma IEC 61724-1, para obtener resultados de potencia, energía, eficiencia global y el comportamiento del sistema solar fotovoltaico, por lo que se obtuvo como resultado en maxima potencia generada por el conjunto de módulos fotovoltaicos de 3180 W , en cuanto a la energía generada en promedio se tiene 430.25 kWh , la eficiencia global en promedio es de 87% y en cuanto al comportamiento del sistema fotovoltaico es favorable para el aprovechamiento del recurso solar . Finalmente se realizó la evaluación energética-económica del sistema fotovoltaico conectado a la red de 3kW, en donde se pudo obtener que los parametros de la irradiación , la temperatura del ambiente como la temperatura del módulo fotovoltaico y las condiciones ectremas de la ciudad de Juliaca son directamente influyentes en el rendimiento y eficiencias evaluadas obteniendo hasi una energía mensual em promedio de 500kWh y como , como tambien teniendo como minimo 5.55horas de sol de 100W valor totalmente aceptable y un rendiemnto del conjunto de paneles y del sistema entre 14% a 16% los cuales tambien son aceptables .Evaluando los parámetros econométricos como el VAN, TIR, PRS y C/B; obteniéndose un periodo de recuperación (PRS) en 11 años con la inversión inicial del proyecto
Estudio de prefactibilidad de un parque eólico en área de influencia minera en el departamento de Cajamarca
(2022) Portugal Bellido, Juan Andres; Abarca Suca, Jhon Eduardo
La energía eólica en la actualidad es una de las fuentes más aprovechadas después de la energía solar. El Perú actualmente tiene un gran potencial eólico aproximado de 20 400.0 MW, donde se tiene emplazamientos potenciales para su aprovechamiento, uno de esos lugares es Cajamarca, en el presente proyecto el objetivo es desarrollar el estudio de prefactibilidad de un parque eólico en área de influencia minera, se opta por usar el área de la Minera La Zanja, teniéndose datos de una estación meteorológica medidas in situ, luego procesándose los datos con el método de Weibull, obteniéndose los parámetros de A = 11.55 m/s y K = 1.76, con una velocidad de viento anual de 10.3 m/s. a 100 m. de altura, con dirección predominantes NE, con el diseño de un parque eólico de una potencia instalada de 23.92 MW, compuesto por 8 aerogeneradores de potencia nominal 2.99 MW, con altura de buje de 100 m., una generación neta anual de energía 95 062 MWh, con un factor de planta de 45.4 %. El costo unitario total de proyecto 1 250 USD/kW, costos de operación y mantenimiento de 30 USD/kW anuales, considerando dichos costos para realizar el flujo de caja, donde se obtiene los parámetros económicos del VAN de 11 064 802 USD en el año 25, una TIR de 14.6 % y tiempo de recuperación de 11.4 años, un costo nivelado de energía (LCOE) de 42.18 USD/MWh, donde se puede observar que un proyecto eólico implementado en área de la minera la Zanja es viable desde el punto de vista técnico se tiene un excelente recurso eólico, económico por la rentabilidad de la misma, socialmente aceptable y ambiental por la reducción de las emisiones de CO2 a nuestro planeta.
Diseño e implementación de un sistema de monitoreo para una instalación fotovoltaica conectada a la red de 3.7 kW con conversores CC/CC utilizando herramientas IoT y computación en la nube
(2022) Felipe Supo, Jose; Sarmiento Mamani, Vilma
En la presente investigación se diseña e implementa el monitoreo de un sistema fotovoltaico conectado a la red (SFCR) con conversores de corriente continua CC/CC de 3.7kW de potencia instalada basado en una solución IoT y servicios en la nube, el sistema de monitorización se implementa en una instalación real localizada en el Instituto de Energías Renovables y Eficiencia Energética de la Universidad Nacional de Juliaca sede Ayabacas. Para lo consecución de este objetivo se evalúan diferentes plataformas IoT y servicios en la nube que nos permitan superar los desafíos de monitorización en instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red. El sistema de monitorización integra dispositivos industriales como sensores de temperatura, convertidores de voltaje y corriente, módulos de expansión y una celda calibrada, todos ellos centralizan los datos en el LOGO! 8.3, este PLC se conecta al Gateway IoT Node-RED que está alojado en un Raspberry Pi 4 el que esta encendido las 24 horas del día y 7 días de la semana, Node-RED es un software de código abierto que modifica los datos y se conecta a Azure IoT Central, esta aplicación alojada en la nube tiene una capa gratuita que brinda el envío de mensajes y conexión de dispositivos en cantidades limitadas sin costo alguno, servicio que se aprovecha, IoT Central permite la monitorización en tiempo real, análisis y exportación de datos a otros servicios en la nube de Azure, por lo que lo datos se guardan indefinidamente en Azure Blob Storage que también cuenta con una capa gratuita que aunque se supere esta capa el costo es mínimo. La solución propuesta Node-RED/IoT supera los desafíos de monitorización de una instalación fotovoltaica como la Interoperabilidad, gestión, seguridad, procesamiento, escalabilidad y costo.
Análisis experimental del rendimiento de un módulo fotovoltaico bifacial a diferentes ángulos de inclinación e irradiancia
(2023) Gonzales Figueroa, Frans Alex; Pizarro Viveros, Henry
Las energías renovables están cada día más utilizadas y en mayor medida la energía solar. El aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica con tecnologías cada vez más eficientes y novedosas tales como los módulos fotovoltaicos bifaciales son cada vez más utilizadas a nivel mundial. En el Perú esta tecnología ya está siendo utilizada en nuevas plantas solares fotovoltaicas, en la región Puno no es muy utilizada este tipo de tecnología debido al elevado costo y a la poca información con análisis experimentales que muestren los incrementos en la eficiencia para justificar la inversión. La presente investigación busca analizar experimentalmente el rendimiento de un módulo fotovoltaico bifacial a diferentes ángulos de inclinación e irradiancia. Se instaló un módulo fotovoltaico bifacial de la marca Trina Solar de 405 W con una estructura metálica versátil que permite la modificación del ángulo de inclinación. Se analizó el rendimiento de conversión y la ganancia bifacial del módulo a diferentes ángulos de inclinación (5°,15° y 25°), para la obtención de datos se utilizó un trazador de curvas I-V Gossen Metrawatt Profitest PV para obtener el rendimiento de conversión a condiciones estándares de prueba. A través de un medidor de energía DC Eastron DCM 230 del cual se obtuvo parámetros fotovoltaicos del módulo para ser conectado a un microinversor con conexión a red y obtener datos a condiciones reales para determinar su rendimiento de conversión y comportamiento de la potencia durante 3 días para cada ángulo de inclinación y en pruebas bifaciales y frontales. Los resultados obtenidos muestran que a condiciones estándares de prueba el rendimiento de conversión es a 5° que alcanzo a 20.70 % con una ganancia bifacial del 15.12 % y una ganancia de potencia de 57.14 W, a condiciones reales con el microinversor el rendimiento de conversión máximo es de 20.65 % a 5° de inclinación. Como conclusión mencionamos mientras menor sea el ángulo de inclinación mayor es la ganancia bifacial y el rendimiento, sin embargo, esta variación es mínima entre cada ángulo de inclinación evaluada, por lo tanto, el ángulo de inclinación óptimo se determinó por el mejor aprovechamiento de la irradiancia incidente sobre el lado frontal del módulo fotovoltaico bifacial.
Desarrollo de una interfaz de monitoreo y análisis de parámetros fotovoltaicos de un SFCR con microinversor
(2022) Ortiz Quispe, Edwin Jose; Pizarro Viveros, Henry
La implementación de proyectos fotovoltaicos en el Perú está en franco crecimiento. De la misma forma en la región Puno se aumentó las aplicaciones de la energía solar fotovoltaica. De esta manera se busca aprovechar el enorme recurso solar que junto a las bajas temperaturas de la región son las mejores condiciones para la generación fotovoltaica. En el Instituto de Energías Renovables y Eficiencia Energética en la sede de Ayabacas se cuenta con ocho SFCR con microinversor (sistemas instalados en 08 monopostes), los cuales no estaban monitorizados. Por tal motivo, en el presente trabajo se desarrolló una interfaz de monitoreo que permite determinar y así analizar los parámetros fotovoltaicos del SFCR con microinversor. Para este fin se monitorizó dos SFCR con microinversor (02 de los 08 que existen), uno se limpió constantemente (sin polvo) y el otro se expuso a la acumulación natural de polvo. Estos SFCR tienen un módulo fotovoltaico de 270Wp conectado a un microinversor ReneSola Replus-250A de 250 W y medidores bidireccionales en el lado AC y DC del sistema. La interfaz de monitoreo se desarrolló en el software LabVIEW, por medio del protocolo de comunicación Modbus RS485, de esta manera se recolectó, visualizó y registró en tiempo real los parámetros fotovoltaicos como corriente, tensión, potencia en la entrada como en la salida de cada microinversor durante 6 meses en intervalos de 1 minuto entre cada medición. Dentro de los resultados obtenidos para los SFCR (02 monospostes) limpio y sucio tenemos, en eficiencia 𝜂𝑓(𝑠𝑝) = 13.52% y 𝜂𝑓(𝑐𝑝) = 13.23% con Performance Ratio de 𝑃𝑅 (𝑠𝑝) = 81.95% y 𝑃𝑅(𝑐𝑝) = 80.22% respectivamente. La disminución de energía por efecto de la suciedad durante el periodo de monitoreo fue de 5.035 kWh, la mayor parte de esta pérdida se dio en el mes de junio donde también se observó un 𝑃𝑅𝑐𝑝(𝑗𝑢𝑛𝑖𝑜) = 72.01%. En conclusión, la interfaz permitió observar el comportamiento de los SFCR con microinversor así mismo la falta de un mantenimiento adecuado tiene como consecuencia una disminución en el rendimiento, el cual reflejado a gran escala representaría pérdidas considerables.
Diseño, implementación y evaluación económica de un sistema fotovoltaico aplicado a una máquina de ordeño mecánico
(2022) Choque Calcina, Dalthon Valentin; Pizarro Viveros, Henry
La región Puno es tradicionalmente agrícola y ganadera que necesita de energía eléctrica para cubrir sus necesidades. Estos sectores utilizan comúnmente la energía de la red eléctrica pública del concesionario local. Sin embargo, ese servicio de energía eléctrica no abastece a todas las localidades de la región mucho menos a localidades rurales alejadas con potencial ganadero, además en lugares donde sí se cuenta con energía eléctrica se tiene el problema de constantes cortes del abastecimiento que afectan a la población. Por ese motivo no pueden cubrir diversas aplicaciones tecnológicas ganaderas como por ejemplo el funcionamiento de los sistemas de ordeño mecánico para optimizar la producción de leche, es en este contexto que la utilización de las energías renovables se tornan una opción para solucionar este problema. El objetivo del presente trabajo fue diseñar, implementar y evaluar económicamente un sistema fotovoltaico que suministre energía eléctrica de manera constante y principalmente limpia a una máquina de ordeño mecánico en el establo Bonanza de la localidad de Copacachi del centro poblado de Hanajquia del distrito y provincia de Azángaro. Fue diseñado el sistema fotovoltaico considerando la potencia de la máquina de ordeño mecánico para una capacidad de 550 W con un tanque de vacío que tiene la capacidad de ordeñar en menos tiempo y obteniendo leche sin agentes contaminantes dándole un valor agregado a la leche, el diseño del sistema fotovoltaico dio resultados a un módulo fotovoltaico de 405 W, un inversor cargador de 1600 W y dos baterías de 100 Ah. Como resultado se tiene el aprovechamiento de la energía solar fotovoltaico que es abundante en la región para generar energía eléctrica que alimente a una máquina de ordeño mecánico. Fue realizado la evaluación económica que, a través de los indicadores económicos de VAN, TIR, B/C y Payback, donde los resultados nos muestran que el proyecto es rentable recuperando la inversión inicial en el año 4. Se realizó una proyección del funcionamiento del sistema por 10 años con una relación de B/C = 1.08 y un TIR = 21.99 % y VAN = S/. 5,938.91. Teniendo en cuenta que el sector rural tiene la facilidad de trabajar con Agrobanco con la tasa de interés del 3.5 %, además se consideró que en el año 6 se realizará la compra de baterías nuevas.
Diseño, evaluación técnica y económica de un sistema solar fotovoltaico conectado a la red de 60.0 kW, ubicado en la sede Ayabacas de la Universidad Nacional de Juliaca
(2023) Cutipa Huayapa, Enzo Yonel; Condori Yucra, Reynaldo
El proyecto de investigación actual se centra en proponer un diseño técnico, evaluación económica y ambiental de un sistema fotovoltaico conectado a la red de 60.0 kW. Este sistema se proyectó en la cubierta de la planta superior del Instituto de Energías Renovables y Eficiencia Energética, en la sede Ayabacas de la Universidad Nacional de Juliaca. La metodología empleada es propia, tomando en cuenta las consideraciones más relevantes del Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía (IDAE). En términos de proyección, se determinó utilizar 136 módulos fotovoltaicos de tipo monocristalinos con una potencia máxima de 630 W y una eficiencia del 22.54%, 2 inversores trifásicos de 33.0 kW AC, 2 controladores smart energy manager de 50.0 kW, entre otros materiales esenciales. Para llevar a cabo un diseño correcto, se realizó una evaluación exhaustiva que incluyó la determinación de la demanda eléctrica del usuario, recopilación de datos de irradiancia e irradiación solar, determinación de pérdidas del sistema fotovoltaico, dimensionamiento fotovoltaico, correcciones de potencia, tensión y corriente del módulo fotovoltaico, entre otros aspectos. Según los cálculos realizados, la energía generada del sistema fotovoltaico cuenta con un valor de 168.77 MWh/año, del mismo modo la potencia generada alcanza un indicador de 23.81 MW/año. Para comprobar la efectividad de los cálculos realizados, se realizó una simulación con el software Helioscope, en la que el resultado contó con una producción energética de 172.40 MWh/año. El costo total proyectado tiene un monto de S/ 487,686.39, y un cronograma de ejecución programado en 60 días calendarios. En cuanto a la evaluación económica, se utilizó una tasa de descuento del 12%, en la que se obtuvo las estimaciones del valor actual neto (VAN) con un valor de S/ 407,938.93, una tasa interna de retorno (TIR) del 24% y un periodo de recuperación de la inversión (PRI) de 4.07 años. Finalmente, en el análisis ambiental, se usó los factores de emisión de CO₂ por kWh de energía generada por centrales térmicas que funcionan a carbón, petróleo, gas natural, ciclo combinado, biogás y biomasa, en la que se obtuvo resultados que cuentan con un valor mínimo de 8.94 Tn de CO₂/kWh/año y un valor máximo de 67.51 Tn de CO₂/kWh/año que se dejará de emitir si el sistema fotovoltaico conectado a la red de 60.0 kW se pone en funcionamiento.
Diseño y construcción de un vehículo eléctrico autónomo impulsado por energía solar fotovoltaica en la Universidad Nacional de Juliaca - Puno
(2021) Puraca Calapuja, Enrique Americo; Suxso Hancco, Isidro; Condori Yucra, Reynaldo
Debido a que en la región de Puno se tiene una gran cantidad de vehículos de combustión interna que emiten dióxido de carbono CO2. En ese contexto surge la presente tesis con el objetivo de realizar el diseño y construcción de un vehículo eléctrico autónomo impulsado por energía solar fotovoltaica. La metodología utilizada para el presente investigación es de tipo descriptivo y aplicativo porque se comprobará el sistema de alimentacion fotovoltaica del vehículo eléctrico, además se utilizó un software Solidworks para diseñar la estructura tubular. El vehículo eléctrico solar tiene un peso total de 620 Kg, se alimenta de energia solar fotovoltaico instalada en su techo de una potencia de 825 W para recargar el banco de baterias de 18947.36 Wh y posteriormente alimenta el motor eléctrico trifásica de corriente continua de 10kW, con una fuerza de tracción eléctrica de 1094.32N; la energía generada total es de 4.986 kW/ día; esto aporta una carga de 25% al banco de baterías. El vehículo eléctrico solar tiene una autonomía de dos horas de recorrido de 60 Km, una velocidad 50 Km/h. con un ascenso de 8.53º. Es muy rentable y sus costos de operación son menores. Reduce emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Contribuye a la mejora de la calidad del aire y reduce la contaminación sonora.
Diseño e implementación de un sistema de monitoreo y adquisición de datos de parámetros eléctricos y ambientales de un sistema fotovoltaico conectado a la red de 3Kw
(2021) Cruz Ticona, Edisson Jiro; Beltrán Castañón, Norman Jesús
En el presente trabajo de investigación se realizó el diseño e implementación de un sistema de monitoreo y adquisición de datos inalámbrico con un interfaz en LabVIEW en tiempo real para monitoreo de parámetros eléctricos en DC y ambientales de un SFCR de 3kW, El cual se llevó a cabo integrando dispositivos como un Raspberry pi 3B+, un Arduino Nano, usando como sensores de temperatura 03 PT100, como sensor de tensión un divisor de tensión, como sensor de corriente el ACS758, como sensor de irradiancia una celda calibrada y como interfaz gráfica y almacenamiento de datos un programa elaborado en LabVIEW, también se hizo el modelado e impresión en 3D de las piezas de la carcasa pudiendo así implementar un prototipo con un sujetador para riel DIN. Todo esto orientado bajo la norma IEC-61724-2017. En el periodo de prueba de 05 días nos entrega los siguientes resultados: Influencia de la temperatura en el módulo fotovoltaico, en el cual pudimos observar que las temperaturas de cada célula en el módulo no son iguales, teniendo una desviación de hasta 3C el cual ocasiona pérdidas por dispersión de parámetros. Influencia de la temperatura en el generador fotovoltaico, en el cual pudimos observar que la temperatura y la tensión en un sistema fotovoltaico son inversamente proporcionales y cuando más caliente esté un módulo fotovoltaico es menos eficiente, en este apartado se registró temperaturas de hasta 52.31C en la superficie del modulo fotovoltaico. Influencia de la irradiancia en el generador fotovoltaico, apartado en el cual observamos que la irradiancia y la corriente generada son directamente proporcionales, también se presentó eventos de irradiancia solar extrema, siendo el más alto y menos prolongado el día 17 de Junio del 2021, con un valor 1245.89[W/m2], una duración de 06 segundos, registrados a las 11:39:13 y el más prolongado, presentado el mismo día, con un valor de 1219.75[W/m2], una duración de 176 segundos registrados a las 11:34:17 segundos. Finalmente se concluye que los indicadores proporcionados sobre la energía generada por el SFRC bajo ciertas condiciones ambientales son confiables debido a lineamientos con la norma propuesta, calibración y validación de las lecturas de los sensores y demás componentes usados.
Construcción e implementación de una vivienda rústica de la región puno para pruebas de calefacción solar por piso radiante.
(2022) Qquelcca Roa, Edgar; Aguilar Lope, Ever Yournet; Pizarro Viveros, Henry
La utilización de las energías renovables para evitar el calentamiento global en el mundo debe ser promovido ampliamente. En la región andina de Puno se tiene una de la más alta irradiancia solar del país, esta energía es utilizada para la generación eléctrica y en forma de energía solar térmica. En la serranía peruana las bajas temperaturas descienden hasta -10 °C , esto afecta a la población más vulnerable, por tal se construyó un prototipo de vivienda rústica principalmente para realizar pruebas de calefacción solar por piso radiante donde fueron evaluados dos tipos de tubería, la tubería de cobre y la tubería Pex. Donde se analizó el comportamiento de temperatura interior de la vivienda con los dos tipos de tubería instalados. Para este sistema de calefacción se calienta el fluido caloportador (agua) mediante un colector solar de tubos al vacío de 20 tubos. El fluido caloportador circula por una tubería de cobre y PEX de ½” a una temperatura promedio de 73 °C. A través de un sistema de control que cuenta un PLC y un variador de frecuencia, se controla la velocidad de la bomba de 0.5 HP a 900 rpm. El área calefactado es de 12 m2 donde fueron instalados los serpentines de tubería, primero se instaló la tubería de cobre y en segundo lugar se instaló la tubería PEX. Cada piso radiante instalado se evaluó durante un mes, obteniendo como resultado el sistema de calefacción por tubería cobre tuvo mejor transferencia de calor. La temperatura promedio del interior de la vivienda se mantuvo para tubería de cobre y tubería PEX son Tcu = 16.10 °C y TPex = 15.91 °C respectivamente. Finalmente, este proyecto muestra la factibilidad de instalación de un sistema de calefacción solar aplicado a viviendas rústicas de la región que se torna como una alternativa de solución a los efectos de las bajas temperaturas.

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