Sistema para la evaluación del desempeño de sistemas solares domésticos

System for the performance evaluation of solar home systems

Este artículo es producto de la investigación "Desarrollo de un sistema piloto fotovoltaico para evaluación de desempeño de sistemas aislados en el Laboratorio de Energías Renovables de la UNAB" desarrollada en la Universidad Autónoma de Bucaramanga (UNAB) en el año 2019, considerando que los sistemas solares domésticos aislados de la red (SHS) son una alternativa factible en zonas rurales remotas, donde el acceso a la energía eléctrica es limitado debido a su carencia de red eléctrica. El objetivo es desarrollar un sistema fotovoltaico de prueba para la evaluación del rendimiento de los sistemas solares domésticos aislados de la red. Para el desarrollo se analiza un caso de estudio basado en el comportamiento de la demanda diaria de un usuario en Hato Corozal, Casanare. También se elaboran aspectos de diseño del sistema. Los parámetros clave de desempeño identificados para ser monitoreados son la irradiancia solar, la generación de energía, el consumo de energía y el estado de carga de la batería. Se analizan dos escenarios de comportamiento de la demanda diaria para evaluar la influencia del cambio de carga en el rendimiento del sistema. Se validan los criterios de diseño aplicados obteniendo que el sistema dimensionado satisface el requerimiento energético sin que la profundidad de descarga (DOD) de la batería sea superior a la especificada, mostrando la capacidad del sistema para realizar estudios en periodos más largos con la posibilidad de generar diferentes escenarios de comportamiento de la demanda. El sistema diseñado presenta un ratio de rendimiento de 0,77 cuando se considera un consumo diario, mientras que cuando se desplazan las cargas para hacerlas coincidir con la mayor irradiancia el PR fue de 0,95. En ambos casos, el SoC fue superior al 79%, manteniendo un DOD del banco de baterías acorde a lo especificado en el dimensionado. El sistema presenta un exceso de energía que puede utilizarse ampliando la capacidad del banco de baterías. Los resultados sugieren que se obtiene un mayor coeficiente de rendimiento al coincidir los picos de consumo con las horas de mayor radiación solar.

1. INTRODUCCIÓN

En los últimos años, proyectos de energías renovables como la solar, la eólica, la hidráulica y la biomasa han comenzado a atraer la atención mundial y a sustituir la generación de energía a partir de combustibles fósiles como el petróleo, el carbón y el gas [1], lo que ha llevado a que su implantación sea ampliamente fomentada por sus ventajas de integración como solución al aumento de la demanda energética y a la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero [2].

La energía solar fotovoltaica (FV) se considera una buena alternativa para zonas rurales remotas donde no hay red eléctrica y para aplicaciones aisladas de la red a pequeña escala; los llamados sistemas solares domésticos (SHS), que se utilizan para suplir la falta de energía eléctrica en países en vías de desarrollo [3].