IMPLEMENTACIÓN DE UN GENERADOR DE LUZ A PARTIR DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA

El creciente costo económico y ambiental de los combustibles fósiles ha promovido el desarrollo de fuentes renovables como alternativas energéticas. Entre las fuentes de energía renovable de mayor potencial figura la energía solar, disponible en todo el mundo y catalogada como un recurso universal que no tiene costo.

En respuesta al reto de mejorar la tecnología para el aprovechamiento de la energía solar y su aplicación en actividades concretas, nuestro grupo ha propuesto una línea un diseño de un poste de luz, iniciándose el proyecto piloto como el diseño e implementación de sistemas fotovoltaicos para la iluminación de espacios.

Ubicación del proyecto

- Provincia: Mórrope
- Distrito: Lambayeque
- Departamento: Lambayeque

Importancia 

Con este proyecto se pretende incursionar en el mundo de energía solar por ser una fuente limpia cuyo impacto al ambiente es mínimo. Existe una opinión mayoritaria con respecto a que no contamina el ambiente, sin embargo se han hecho estudios tomando en cuenta que en algunos casos el sistema utiliza un banco de baterías y que una vez que éstas cumplen su tiempo de vida pasan a ser residuos contaminantes, fuera de esto, un sistema de energía solar no proporciona ningún impacto negativo al ambiente, y por ello suele recibir el calificativo de energía ecológica. A su vez, la energía solar es sana para el hombre, porque además de que no contamina, es absolutamente silenciosa. En general la inversión en un sistema solar se reduce a la instalación con todos sus elementos y al cambio de batería cada 3 años aproximadamente, no tiene partes móviles por lo que prácticamente es inalterable con el paso del tiempo y la energía que recibirán los paneles será totalmente gratis. El uso de la energía solar viene tomado de la mano con el concepto de Desarrollo Sustentable, el cual consiste en utilizar los recursos del medio ambiente para satisfacer las necesidades del hombre causando el menor impacto ambiental posible, de manera que futuras generaciones también puedan disfrutar de dichos recursos.

El Led es la tecnología más nueva en iluminación de todas las que hemos descrito y presenta las siguientes ventajas con respecto a las anteriores:

• Pequeño tamaño.

• Bajo consumo

• Luz puntual

• Larga vida útil

• Bajo calor

• No emite radiación IR (Infrarroja) ni UV (Ultravioleta) –

• Baja mortalidad temprana

Sistema Fotovoltaico

Un sistema fotovoltaico es un sistema capaz de generar energía eléctrica a partir de la energía solar, para alimentar ininterrumpidamente cargas de corriente continua (DC) y/o de corriente alterna (AC). Un sistema fotovoltaico no es solo el panel solar, o arreglo de paneles solares, es además el conjunto de elementos (acumuladores, reguladores de carga e inversores) que hacen posible que se aproveche de manera adecuada la electricidad generada por éste, o éstos, para suministrar energía a las cargas ininterrumpidamente y sin dañarlas.

Sistema Fotovoltaicos Puros

Son los sistemas en los cuales toda la energía que entrega el sistema es generada a partir de energía solar. Entre las aplicaciones de este tipo de sistemas tenemos: telecomunicaciones, telemetría, señalización, protección catódica y electrificación de áreas rurales.

Diseño del Inversor

En el desarrollo del documento, se han mencionado las formas más comunes para obtener una señal alterna y basados en el estudio realizado, la mejor opción costo/beneficio que tenemos para sistemas de iluminación es utilizar Inversores de Onda Senoidal Modificada.

El diseño se basa en la conmutación de dos Mosfets controlados cada uno por una señal PWM, las cuales son generadas utilizando los dos canales del Modulo TIM del microcontrolador. Cada PWM es de 400Hz y está diseñada para conmutar los Mosfet de forma alternada, de manera de inducir corriente en el transformador en un sentido y luego en otro, originándose la señal alterna cuadrada con retorno a cero deseada en el secundario del transformador. Se eligió trabajar a 400Hz de modo que el transformador también opere a esta frecuencia, lo cual trae beneficios en cuanto a costos y tamaño, además esto no altera el funcionamiento de la lámpara de acuerdo a pruebas realizadas en el laboratorio. La señal senoidal que proviene de la red eléctrica y para la cual los dispositivos están diseñados tiene las siguientes características:

9 VPico = 170
V9 Vrms= 120V

En la búsqueda de generar una señal lo más parecida posible a ésta, se diseñó el inversor con el fin de obtener a su salida una onda senoidal modificada que cumpla con estas dos 77 condiciones. Para cumplir con la primera condición se diseñó el transformador con dos devanados en el primario y uno en el secundario, y cuando se aplique en el primario una señal de entrada de 12V (voltaje de la batería), en el secundario se refleje un voltaje de salida pico de 170V.

Diseño del Poste de Iluminación

Características:

Altura de montaje: 5m. Para seleccionar esta altura nos remitimos a la Norma COVENIN 3290, de acuerdo a ésta, para iluminación en veredas, vías de peatones, jardines públicos, parques, estacionamientos, entre otros, se permiten alturas de montaje menores a 6m pero en el caso de parques, calles de circulación restringida y jardines públicos no se recomienda alturas menores a 4m.

En la parte más alta del poste, a 6,5 m. del suelo, se ubican los paneles solares conectados en paralelo, cuya base presenta la característica de girar 360° horizontalmente, de manera que una vez elegida la ubicación del poste se proceda a orientar los paneles hacia el Sur, como se explicó en capítulos anteriores. Además puede girar en el plano vertical (paralelo al poste) 180° para establecer la inclinación adecuada de acuerdo a la latitud de la zona geográfica en la que se instale. 

La Luminaria en la que va a ir la lámpara fluorescente compacta de 45W, es una luminaria especial para alumbrado público, que cumple con los requerimientos mínimos para estar expuesta a la intemperie y la cual fue donada por la empresa Exportica C.A. para la realización de este proyecto. 

La Luminaria es sostenida a 1,5m del poste por un brazo, como se muestra. Por último se diseño la base del poste para que fuera la caja de control del sistema, en la cual estará el banco de baterías y toda la electrónica del sistema (regulador e inversor). Para Farolas Solares como ésta, generalmente se ubica la caja de control a una altura considerable del poste de modo que sea poco accesible, esto es porque se han reportado problemas de robo de baterías al ponerlas a una altura accesible.

Sin embargo, para este primer prototipo  se decidió poner la caja de control en la parte baja para poder manipular mejor los controles, ya que una vez finalizada la instalación se desea poner en período de prueba el sistema y ver como se comporta al variar sus parámetros.
Muchas gracias .