Valores medios y críticos, del consumo energético y de las variables meteorológicas, para el diseño de un sistema fotovoltaico y de respaldo, para la Universidad Libre - Seccional Socorro

Average and critical values of energy consumption and meteorological variables, for the design of a photovoltaic and backup system, for the Universidad Libre - Seccional Socorro.

La Universidad Libre - Seccional Socorro, a través del grupo de investigación GIAM-Z, tomó la iniciativa de diseñar un sistema de generación fotovoltaico capaz de suplir la energía consumida en la iluminación de los bloques de aulas, así como, un sistema de respaldo que brinde una autonomía de dos horas. De allí, aparece la necesidad de determinar el comportamiento medio y crítico de las condiciones meteorológicas y del consumo de energía, con el propósito de tener la información necesaria para calcular las especificaciones requeridas. Para tal fin, se hizo un muestreo a lo largo del día y del año del consumo energético, de la velocidad y dirección de los vientos, de la nubosidad, de la trayectoria solar y de la radiación solar. Además, se usaron datos provenientes de recibos de consumo energético, así como, datos meteorológicos del IDEAM, de la NASA y de la estación Majavita.

1. Introducción

Se denomina energía renovable a la energía que se obtiene de fuentes naturales inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o porque son capaces de regenerarse por medios naturales [1].

La energía fotovoltaica es la transformación directa de la radiación solar en electricidad. Esta transformación se produce en unos dispositivos denominados paneles fotovoltaicos. En éstos, la radiación solar excita los electrones de un dispositivo semiconductor generando una pequeña diferencia de potencial.

El aprovechamiento de la radiación solar depende de varios factores entre los que se puede destacar: la intensidad de radiación recibida por la tierra, los ciclos diarios (día y noche) y anuales (estaciones del año) y las horas de sol del lugar. Éste tipo de energía está incluida en el grupo de energías renovables que son fuente de energía gratuita, limpia, continua e inagotable. Sus aplicaciones van desde la aéreo espacial utilizada por la NASA, hasta la aplicación en juguetes, además, de la producción a pequeña escala para el autoconsumo de viviendas y, de la producción a gran escala [1].

La radiación solar, cuya unidad de medida es W/m², se debilita debido a la reflexión, difusión y absorción de la energía proveniente del sol, a medida que esta atraviesa la atmósfera. Es por esto, que estos factores meteorológicos, y otros como la nubosidad y el ángulo de incidencia, afectan la radiación solar recibida [2].

Los vientos deben ser tenidos en cuenta en la instalación de un sistema fotovoltaico, ya que pueden afectar la temperatura de los paneles y hacer un torque sobre la estructura. La escala de Beaufort es utilizada para clasificar la fuerza del viento, esta consta de doce grados que definen la relación causa/efecto de las diversas intensidades del viento sobre la superficie del mar y la tierra [3].

2. Descripción

Para el desarrollo de un sistema de generación de energía fotovoltaico y de un sistema de respaldo, se requiere conocer el comportamiento medio y crítico, a lo largo del día y del año, de las condiciones meteorológicas y del consumo de energía. Lo anterior, con el fin de establecer las especificaciones y la cantidad de paneles solares, la resistencia que debe tener la estructura de los mismos, la cantidad y tipo de baterías y, las especificaciones técnicas de los inversores.