4. Bachillerato
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Item Estudio sobre los sistemas de producción de energía eléctrica utilizados en nuestro país, así como la forma de distribución, producción de energía eléctrica utilizando paneles solares(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-08-24) Castillo Quispe, Antonella Krhistel; Asis Gamarra, Cristhian Mauricio; Curi Rengifo, Guillermo Rajinder; Jimenez Chavez, César Alejandro; Bendezú Choque, Oswaldo Yeferson; Torres Mendoza, Luis EnriqueEl uso de un sistema fotovoltaico en la actualidad es una alternativa para obtener energía eléctrica en el ambiente, además, de ser una solución para evitar la contaminación por su uso ecológico. Por ello, para este caso de investigación se optó por realizar un análisis del sistema fotovoltaico para un salón del Centro Educativo ubicado en Puente Piedra - Lima y realizar un comparación técnica y económica con objetivo de ver el rendimiento y efectividad. El caso de estudio se encuentra en Puente Piedra en Lima por lo que la investigación abarcar para la región costera ya que la temperatura, precipitación, humedad va a variar en los distintos lugares. Por otro lado, para la instalación convencional donde la energía proviene de una central hidroeléctrica solo se obtiene datos de instalación y costo con el objetivo de realizar la comparación a diferencia de la instalación de los paneles solares que abarca el diseño, instalación y costo. Asimismo, los datos y equipos elegidos para el sistema fotovoltaico son obtenidos de una distribuidora licenciada en el Perú para generar datos específicos en la investigación. El proceso de diseño proyectado en la investigación muestra que el mejor sistema a elegir es el On-grib y eso se debe a que Lima consta con estaciones donde la irradiancia no llega a horas picos y esto evita el mayor rendimiento de los paneles solares. El sistema On-grib consta de la instalación en conjunto con la instalación convencional para que estos se puedan complementar y su uso sea variado dependiendo de los tiempos. El análisis técnico de los paneles solares se enfoca a la durabilidad y mantenimiento de los equipos por lo que la comparación con el sistema convencional muestra que hay unas mejoras en la obtención de energía eléctrica. Asimismo, en el análisis de costo muestra un enfoque general del ahorro de dinero con el uso de paneles solares en el centro educativo, pero en un rango de tiempo de 6 años lo cual es eficiente ya que la duración del diseño de construcción es de 25 años lo cual muestra ganancia en el costo de energía. Además, la evaluación ambiental muestra que los paneles solares generan impactos positivos al centro educativo. Por último, la investigación del sistema fotovoltaico muestra un óptimo desarrollo de rendimiento y eficiencia en su instalación, costo a largo plazo lo cual es una alternativa recomendable para generar energía eléctrica, pero se debe considerar las estaciones de la zona para analizar su máximo desempeño.Item Estudio y aplicación de métodos analíticos para la extracción de parámetros eléctricos del modelo de un solo diodo para distintas tecnologías de módulos fotovoltaicos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-03-31) Perich Ibáñez, Renzo Alberto; Palomino Töfflinger, Jan AmaruThe single-diode model is used to characterize a photovoltaic (PV) solar cell using an equivalent circuit and an equation that depends on five electric parameters. Three analytical methods are applied to extract the five parameters from an Aluminium Back Surface Field (Al-BSF) PV module using 500 experimental current-voltage (I-V) curves measured in the 100-1000W/m2 range. Two of these methods are also applied to four thin-film PV modules, using four experimental I-V curves measured at an irradiance of 1000 W/m2 and air temperature 25℃. While parameter extraction methods have been studied before, this work offers a new perspective by applying the techniques to outdoor PV modules in Lima-Peru and, on the other hand, thin-film technologies located in Jaen-Spain. Results are presented by comparing the measured I-V curve with the ones modelled using the extracted parameters. The Normalized Root Mean Square Error (NRMSE) is calculated to evaluate and compare each extraction method. Values of NRMSE are then grouped by irradiance using a series of boxplots or bar charts to better visualize the success of each extraction method. The results indicate that the method proposed by Phang et al. is very robust, obtaining low values for error across the different irradiances and technologies (median NRMSE of 0.20 % for silicon and 0.50-1.10 % for thin-films). The Blas et al. method obtained low error with the silicon module (median NRMSE of 0.21 %), it was not applied to thin-films in this study. Finally, the Khan et al. method showed greater error than the other two when applied to the Al-BSF and thin-film modules, with noticeably higher error when applied to amorphous silicon modules (median NRMSE of 0.30 % for silicon and 1.77-6.73 % for thin-films).Item Diseño conceptual de un sistema de filtrado de irradiancia directa en piranómetros(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-16) Quispe Ochoa, Gerardo Raúl; Palomino Töfflinger, Jan AmaruActualmente, se utiliza el piranómetro como instrumento de medición de la irradiancia global (suma de las irradiancias directa y difusa). Sin embargo, los distintos tipos de irradiancia tienen un distinto rendimiento en las tecnologías de paneles fotovoltaicos que recientemente se están estudiando. Por lo tanto, el rendimiento de un panel está ligado a las cantidades de irradiancia de cada tipo y, por ende, deben ser cuantificadas para la evaluación del rendimiento de los paneles fotovoltaicos. Entonces se propone el diseño conceptual de un sistema de filtrado de irradiancia directa en piranómetros para que un usuario pueda cuantificar de forma automatizada estos tres tipos de irradiancia con un solo piranómetro. Anterior al diseño conceptual, se realiza un estudio del fundamento teórico sobre la radiación solar y las tecnologías existentes comerciales para la problemática. Luego, la lista de requerimientos es planteada según exigencias del laboratorio de paneles fotovoltaicos de la sección de Física de la PUCP y de la aplicación. En base a esta lista, se desarrollan los conceptos de solución siguiendo la metodología de diseño mecatrónico VDI 2206 y metodología de diseño de productos VDI 2221. Posteriormente, los conceptos de solución son evaluados técnica y económicamente según la metodología VDI 2225. Finalmente, se concluye con el desarrollo del concepto de solución óptimo del sistema. Este cumple con la propuesta de diseño de este documento y se encuentra listo para un próximo diseño de ingeniería.Item Estudio para el desarrollo de un seguidor solar de dos ejes auto configurable para paneles fotovoltaicos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-01) Vilcanqui Apaza, Jassir Abdalon; Cárdenas Cáceres, PabloEn los últimos años el gobierno peruano ha recurrido al uso de la radiación solar para la generación de energía eléctrica en zonas de difíciles accesos, una de estas zonas se ubica en el Sur del país, específicamente en Las Islas flotantes de los Uros, debido a que su ubicación hace inviable el uso de torres de altas tensión para la electrificación urbana. El sur del país constituye una de las zonas con mayor potencial fotovoltaico de Sudamérica; sin embargo, la estructura de los paneles fotovoltaicos implementados en esta zona son estructuras no móviles, por lo cual no se aprovecha todo el potencial fotovoltaico, es decir, no se aprovecha la generación de energía en todas las horas solares. Por tal motivo, el presente documento realiza la investigación para el desarrollo del diseño conceptual de un seguidor solar de dos ejes de libertad para paneles fotovoltaicos auto configurable, esta última caracteriza, es debido a que el estudio responde a las poblaciones de localidades aisladas o de difícil acceso; en donde es inviable el acceso de personal que brinde algún tipo de configuración inicial. En primer lugar, se realiza el estudio del estado del arte de las tecnologías; en donde, se investiga productos comerciales, patentes y artículos relacionados al tema; así también, se describe los componentes de un sistema fotovoltaico y los tipos de seguidores solares, posteriormente, se conceptualiza diseños de solución tomando como referencia la norma alemana para el diseño de equipos mecatrónicos VDI 2206. Finalmente, en base a un análisis técnico – económico, se escoge y desarrolla la opción más viable; obteniéndose el diseño conceptual de un seguidor solar que, a través de dos ejes de movimiento angular, acimut y altitud, permite el movimiento total de la orientación de los paneles fotovoltaicos para que estos puedan recibir los rayos solares en un ángulo perpendicular. Además, el sistema cuenta con un algoritmo que permite iniciar el sistema sin la necesidad de una configuración inicial. Logrando así, asegurar el aprovechamiento del nivel de radiación incidente en los paneles fotovoltaicos en todas las horas solares y, por ende, asegurar la máxima captación de energía solar.