Español (pdf)
Articulo en XML
Referencias del artículo
Traducción automática
Enviar articulo por email
Citado por SciELO 
Similares en
SciELO 
Permalink
INTRODUCCIÓN
El presente informe plantea la implementación de un sistema fotovoltaico autónomo diseñado para abordar la carga de vehículos eléctricos, la iluminación y las telecomunicaciones. La necesidad de esta solución surge para asegurar fuentes de energía verde para la carga de vehículos eléctricos. Adicionalmente, se busca subsanar la carencia de cobertura de telefonía en áreas desatendidas, un servicio fundamental en la era actual. Cabe destacar que, en el territorio nacional, los automóviles que utilizan combustibles fósiles son responsables de una significativa cantidad de emisiones de dióxido de carbono. La transición hacia vehículos eléctricos está en constante crecimiento debido a su menor impacto ambiental. Sin embargo, la limitada autonomía de estos vehículos plantea desafíos, y la provisión de puntos de carga en las vías se plantea como una solución para garantizar su uso fiable. [1].
El análisis del recurso energético, llevado a cabo mediante un método para la obtención de datos de radiación solar, desempeña un papel crucial en la configuración de un sistema eficiente que satisface las múltiples demandas de los usuarios. Este enfoque multipropósito abarca tanto la carga de vehículos eléctricos como la iluminación y las telecomunicaciones. Se subraya la relevancia de los sistemas aislados, que no dependen de las fuentes de energía del sistema eléctrico interconectado del país. Estos sistemas representan soluciones de gran utilidad para llevar electricidad a zonas rurales o comunidades que, de otra forma, no podrían acceder a la red eléctrica nacional debido a diversos factores como la distancia, los costos económicos o las limitaciones técnicas. [2].
DESCRIPCIÓN Y ESCENARIOS
Descripción del Problema de Estudio
En la actualidad, los sistemas aislados desempeñan un papel crucial debido a su independencia de las fuentes de energía del sistema eléctrico nacional interconectado. Estos sistemas resultan de gran relevancia, ya que garantizan el suministro de electricidad en áreas donde las contingencias en el sistema eléctrico convencional no deben afectar. Representan una solución efectiva para llevar energía eléctrica a zonas rurales y comunidades a las que resulta inaccesible o poco viable extender la red eléctrica. Esto puede deberse a diversas razones, como las grandes distancias o las limitaciones económicas que hacen que un proyecto de electrificación convencional no sea factible. Los sistemas aislados ofrecen beneficios similares a los usuarios en términos de acceso a la electricidad, pero a menudo requieren una inversión menor en comparación con la extensión de la red eléctrica, lo que los convierte en una alternativa viable. [3], [4].
Caso de Estudio
Vía E487
La Vía E487, ubicada en Ecuador, se erige como un ejemplo destacado de una carretera principal que conecta la región costera con la región montañosa, específicamente entre Guayaquil y Riobamba. Esta vía se encuentra transitada por camiones que transportan productos entre ambas regiones, y en días festivos, se congestiona con vehículos que se dirigen a la costa. Uno de los problemas más acuciantes en esta vía es la frecuencia de asaltos a los conductores de camiones, agravados por los accidentes de tráfico que ocurren con regularidad debido a la neblina que se presenta en las noches, dificultando la visibilidad de los conductores [5].
Si bien algunos tramos de la vía cuentan con acceso a la electricidad, en otros lugares, la electricidad no se distribuye a lo largo de la carretera para conectar las pequeñas comunidades y pueblos circundantes sin incurrir en costos excesivos. Sin embargo, en esta misma ruta, se encuentran comunidades aisladas en el páramo de Navag, que carecen de acceso a la energía eléctrica. La implementación del sistema fotovoltaico sería especialmente beneficiosa para estas comunidades.
Vía E28
La Vía E28 es otra carretera relevante que conecta la región costera con la región montañosa en Ecuador, específicamente entre Calacalí y Nanegalito. Esta vía es utilizada por vehículos de carga ligera y pesada, ya que la región es conocida por la producción de productos como palmito, banano, yuca, entre otros. Sin embargo, esta vía es oscura, insegura y carece de cobertura de telefonía móvil, lo que dificulta la comunicación en caso de emergencia [6].
Vía E45
La Vía E45 se destaca por conectar diferentes regiones de Ecuador, y en este caso, se considera el tramo ubicado en el Oriente que enlaza la región montañosa con la región amazónica. Esta vía es un corredor comercial vital entre las dos regiones, pero enfrenta desafíos relacionados con la falta de alumbrado público, la electricidad y la cobertura de señal para teléfonos celulares [7][8].
En cada uno de estos casos de estudio, la falta de iluminación, la inseguridad y la escasez de acceso a servicios básicos se presentan como problemas críticos que podrían abordarse de manera efectiva mediante la implementación de sistemas fotovoltaicos multipropósito. Estos sistemas no solo mejorarían la calidad de vida y la seguridad de los residentes, sino que también respaldarían el desarrollo sostenible y la movilidad eléctrica en el país [9].
Sistema solar fotovoltaico
Los sistemas solares fotovoltaicos aprovechan la energía del sol para generar electricidad de manera sostenible. La radiación solar incidente en la Tierra se compone de tres componentes: radiación directa, radiación reflejada y radiación difusa. El cálculo de la radiación global permite la correcta evaluación del recurso solar. Se utilizan métodos empíricos, como el método de Glover & McCulloch, que consideran factores como la latitud del lugar. En Ecuador, situado cerca del ecuador, el método resulta viable. El cálculo de la radiación global implica el uso de ecuaciones que incluyen la radiación extraterrestre diaria, el promedio mensual de horas diarias de brillo solar y el número máximo diario promedio mensual de horas de sol.
Donde:
H: La radiación global diaria promedio mensual en kWh. m −2 . dia −1 .
Ho: La radiación solar diaria promedio mensual en kWh. m −2 . dia −1 .
n: El promedio mensual de horas diarias de brillo solar.
N: El número máximo diario promedio mensual de horas sol.
a y b: Son las constantes de regresión.
Elementos de los Sistemas Solares
Un sistema solar fotovoltaico se basa en la captación y conversión de la energía solar en electricidad. Esto se logra mediante varios elementos clave:
Paneles Fotovoltaicos: Estos paneles consisten en múltiples celdas fotovoltaicas, cada una de las cuales genera un voltaje de alrededor de 0.3 V a 0.5 V. Para obtener voltajes adecuados para aplicaciones eléctricas, se conectan en serie para incrementar el voltaje y en paralelo para aumentar la corriente. Estos grupos de celdas se conocen como paneles fotovoltaicos.
Baterías: En sistemas aislados, son esenciales para almacenar la energía generada por los paneles solares y utilizarla cuando no se está generando electricidad. Las baterías pueden variar en tecnología, como las de plomo-ácido, níquel-hierro, iones de litio, entre otras. La vida útil de las baterías está directamente relacionada con su profundidad de descarga, lo que implica no descargarlas más del 40% de su capacidad.
Tabla 1: Eficiencia de los paneles solares
| Materiales | Eficiencia nominal (%) | Eficiencia real (%) |
|---|---|---|
| Panel de silicio Monocristalino | 24 | 14-17 |
| Panel de silicio Policristalino | 18 | 13-15 |
| Panel de silicio Amorfo | 13 | 5-7 |
Reguladores de Carga: Estos dispositivos permiten una carga eficiente de las baterías al supervisar el voltaje y protegerlas contra sobrecargas o descargas profundas que reducirían su vida útil [11].
Inversores: Los inversores transforman la corriente continua (CC) generada por los paneles en corriente alterna (CA), que es la forma de electricidad utilizada en la mayoría de las aplicaciones eléctricas. Los inversores comerciales pueden ser monofásicos o trifásicos y operan a frecuencias de 50 Hz o 60 Hz. La cantidad de pulsos generados por el inversor influye en la calidad de la señal de CA resultante [12].
Alumbrado Público:
En el contexto de este proyecto, el alumbrado público se considera, utilizando lámparas LED debido a sus características técnicas óptimas. Estas lámparas LED ofrecen un rendimiento lumínico entre 100 lm/W y 154 lm/W, lo que significa que convierten una cantidad significativa de energía en luz visible, lo cual es crucial para lograr una iluminación eficiente y efectiva. Además, su larga vida útil, que varía entre 50,000 y 100,000 horas, reduce la necesidad de reemplazos frecuentes, lo que es especialmente ventajoso en áreas de difícil acceso, como las carreteras mencionadas en el proyecto [13].
La temperatura de color de las lámparas LED puede variar de 2700 K a 5000 K. En este proyecto, se ha seleccionado una lámpara Sylvania de 90 W y 4000 K. Esta elección está respaldada por su temperatura de color adecuada, que es lo suficientemente cálida para proporcionar una iluminación cómoda y no deslumbrante [14][15]
Donde:
P: Es la clase de iluminación va de M1 a M6
La disposición de los postes de alumbrado público debe basarse en criterios específicos. Para determinar la clase de iluminación más adecuada, se utiliza la fórmula (2) indicada en la Tabla 2, considerando factores como la velocidad del tráfico, el volumen de vehículos y otros parámetros. Esto garantiza que la iluminación sea óptima y se adapte a las necesidades específicas de las vías [17][15]
Parámetros Fotométricos
Para definir la disposición de las luminarias y la distancia entre los postes en el alumbrado público de acuerdo con el proyecto, se emplea la fórmula (3). Esta fórmula toma en cuenta varios factores esenciales, como el ancho de la vía, el flujo luminoso de las lámparas, el factor de utilización y la iluminancia media deseada. La iluminancia media (Em) es crítica para garantizar una iluminación uniforme y segura [18][19].
Donde:
Em: Iluminancia media
k: Factor de utilización
fm: Factor de utilización
W: Ancho de la vía
d: Distancia entre postes
El factor de utilización (K) se determina mediante la fórmula (4) y se basa en factores que incluyen la distribución de la luz de las luminarias y las características del entorno. Asegura que la luz emitida por las lámparas LED se utilice eficazmente en el área específica que se ilumina [16].
Donde:
N: Cantidad de luminarias
L: Largo de la vía
H: Altura de la luminaria con respecto a la calzada
R: Relación separación entre luminarias y altura (H/d).
D: RxH separación entre puntos de L [20].
La cantidad de postes o luminarias a lo largo una vía se determina mediante la aplicación de la fórmula (5). Esta ecuación considera la longitud de la vía y la relación entre la separación de las luminarias y su altura sobre el nivel de la calzada. Esto garantiza que la vía esté adecuadamente iluminada sin exceso ni falta de luminarias [20] [21].
Donde:
N: Cantidad de luminarias
L: Largo de la vía
H: Altura de la luminaria con respecto a la calzada
R: Relación separación entre luminarias y altura (H/d).
D: RxH separación entre puntos de L [20].
La diseño del alumbrado público en este proyecto se realiza utilizando varios métodos, como la disposición unilateral, bilateral alternada, bilateral opuesta y central doble, dependiendo del ancho y las características de la vía. También se considera el nivel de suciedad en las carreteras para calcular el factor de mantenimiento (fm) [22]. Además, se determina la iluminancia media necesaria de acuerdo con la velocidad de circulación de los vehículos en diferentes tipos de vías. Esta información se utiliza para establecer una base técnica sólida para la distribución de luminarias en el proyecto de alumbrado público [22].
DESARROLLO Y APLICACIONES MULTIPROPÓSITO
Las estaciones de carga
La infraestructura de movilidad sostenible con energía renovable incluye estaciones de carga eléctrica que son el equivalente a las gasolineras para vehículos eléctricos y son fundamentales para promover la adopción de esta tecnología y se clasifican en tres tipos estaciones de carga:
- Carga Lenta: ideales para hogares o entornos de trabajo. Tienen un bajo consumo eléctrico (alrededor de 3.7 kW) y son convenientes para vehículos que permanecen estacionados durante largos períodos. La carga completa tarda alrededor de 8 horas [24].
- Carga Semi-rápida: estas estaciones de carga operan a una potencia de aproximadamente 7.3 kW, lo que permite cargar vehículos más rápido que la carga lenta. Aún son adecuadas para uso residencial o en el trabajo y pueden cargar un vehículo por completo en unas 4 horas [25].
- Carga Rápida: estaciones de carga son esenciales en ubicaciones estratégicas como estaciones de servicio o áreas de alto tráfico. Tienen un alto consumo de energía (entre 50 kW y 62.5 kW) y permiten cargar el 80% de la batería en solo 30 minutos o el 50% en 15 minutos. Son ideales para viajes largos o cuando se necesita cargar de manera rápida [26].
La clave para la carga rápida es el uso de un conversor que transforma la corriente alterna en corriente continua, garantizando una transferencia eficiente de energía a las baterías de los vehículos eléctricos. En general, la expansión de la red de estaciones de carga desempeña un papel fundamental en la promoción de la movilidad eléctrica y la reducción de la dependencia de los combustibles fósiles en el transporte [27].
Evaluación de Recurso Solar por el Método de Glover & McCulloch
La evaluación del recurso energético utilizando el método de Glover & McCulloch es esencial para el diseño de sistemas solares fotovoltaicos eficientes. La radiación global, que se obtiene a partir de la base de datos de la NASA, es un factor crítico para calcular la generación de energía de los paneles solares. La tabla 3 proporciona datos de radiación global en kWh/m2 durante un año a lo largo de cada vía, lo que resulta fundamental en la planificación de estos sistemas.
| Meses | E45 (kWh/m 2) | E487 (kWh/m 2 ) | E28 (kWh/m 2 ) |
|---|---|---|---|
| Enero | 4.17 | 4.33 | 3.91 |
| Febrero | 3.97 | 4.21 | 3.87 |
| Marzo | 4.17 | 4.58 | 4.29 |
| Abril | 4.06 | 4.40 | 4.12 |
| Mayo | 4.01 | 4.21 | 3.87 |
| Junio | 3.98 | 4.18 | 3.75 |
| Julio | 3.90 | 4.29 | 3.97 |
| Agosto | 4.20 | 4.60 | 4.01 |
| Septiembre | 4.41 | 4.59 | 3.83 |
| Octubre | 4.56 | 4.55 | 3.81 |
| Noviembre | 4.77 | 4.65 | 3.7 |
| Diciembre | 4.41 | 4.38 | 3.63 |
La evaluación del recurso energético es un proceso mensual que se basa en los valores proporcionados en las tablas 4 y 5, específicamente diseñados para el método de Glover & McCulloch. Estas tablas contienen datos esenciales que se utilizan en el proceso de evaluación.
Tabla 4: Tabla de valores para el método de Glover & McCulloch[24]
| Delta | Ws | HRADIAN | Ho | N |
|---|---|---|---|---|
| -22.930 | 90.811 | 1.5849 | 35.386 | 12.10 |
| -17.245 | 90.595 | 1.5811 | 36.479 | 12.07 |
| -7.9149 | 90.266 | 1.5754 | 37.494 | 12.03 |
| 4.4139 | 89.851 | 1.5682 | 37.315 | 11.98 |
| 15.210 | 89.478 | 1.5616 | 35.746 | 11.93 |
| 22.174 | 89.217 | 1.5571 | 34.059 | 11.89 |
| 23.049 | 89.183 | 1.5565 | 33.811 | 11.89 |
| 17.650 | 89.389 | 1.5601 | 35.214 | 11.91 |
| 7.3423 | 89.752 | 1.5664 | 37.018 | 11.96 |
| -4.611 | 90.154 | 1.5734 | 37.616 | 12.02 |
| -15.363 | 90.527 | 1.5800 | 36.762 | 12.07 |
| -22.23 | 90.7 | 1.5844 | 35.538 | 12.14 |
Tabla 5: Valores para el método de Glover y McCulloch[24]
| n | Irradiación Global (kWh/m2) | H/Ho | n/N |
|---|---|---|---|
| 4.57674 | 4.33 | 0.1223 | 0.3779876 |
| 5.31333 | 4.21 | 0.1154 | 0.4398658 |
| 4.08133 | 4.58 | 0.12219 | 0.3391057 |
| 3.77366 | 4.4 | 0.11796 | 0.3149907 |
| 4.583 | 4.21 | 0.11777 | 0.3841440 |
| 4.641 | 4.18 | 0.12272 | 0.3901410 |
| 4.726 | 4.29 | 0.12687 | 0.3974398 |
| 6.075 | 4.6 | 0.13062 | 0.5097086 |
| 5.8356 | 4.59 | 0.12399 | 0.4876455 |
| 4.35233 | 4.55 | 0.12095 | 0.3620715 |
| 4.6713 | 4.65 | 0.12648 | 0.3870100 |
| 5.50333 | 4.38 | 0.12324 | 0.4550596 |
En la Fig. 6 se muestra los valores de la regresión lineal para obtener los valores a y b.
La gráfica presenta el resultado de una regresión lineal aplicada a los datos en el eje X, que corresponden a las horas de sol divididas por el fotoperiodo, mientras que en el eje Y se muestran las cifras de radiación global dividida por la radiación solar extraterrestre. A través de este proceso de regresión lineal, se obtienen los valores de 'a' y 'b', los cuales son claves para el cálculo de la irradiación mediante el método Glover & McCulloch, como se detalla en la tabla 10.
Tabla 6: Valores de irradiación por el método de Glover & McCulloch[24]
| Meses | a | b | Glover & McCulloch (KWh/m2) |
|---|---|---|---|
| Enero | 0.0336 | 0.109 | 4.30441489 |
| Febrero | 0.0336 | 0.109 | 4.51319667 |
| Marzo | 0.0336 | 0.109 | 4.51176309 |
| Abril | 0.0336 | 0.109 | 4.46004918 |
| Mayo | 0.0336 | 0.109 | 4.3555989 |
| Junio | 0.0336 | 0.109 | 4.15691534 |
| Julio | 0.0336 | 0.109 | 4.13492711 |
| Agosto | 0.0336 | 0.109 | 4.43931525 |
| Septiembre | 0.0336 | 0.109 | 4.63933282 |
| Octubre | 0.0336 | 0.109 | 4.55552896 |
| Noviembre | 0.0336 | 0.109 | 4.48296791 |
| Diciembre | 0.0336 | 0.109 | 4.41490018 |
En la Tabla, se presentan los coeficientes de regresión 'a' y 'b' correspondientes a cada mes a lo largo de la vía E435, los cuales se calculan a partir de los valores de irradiación obtenidos mediante el método de Glover & McCulloch. Estos valores se utilizan para elaborar una gráfica de comparación entre los datos provenientes de la base de datos de la NASA y los datos generados por el método propuesto por Glover & McCulloch, tal como se ilustra en la Fig. 14.
En la Fig. 7 se muestra la irradiación por cada mes la misma que está dada en kWh/m2.dia.
La Fig. 8 ilustra una comparación entre la irradiación proporcionada por las bases de datos de la NASA, PVSYST y el método de Glover & McCulloch. Se puede observar que la base de datos de PVSYST muestra una irradiación especialmente favorable para el sector considerado como caso de estudio. Esto se debe a que PVSYST es un programa ampliamente utilizado con fines comerciales y ofrece datos que respaldan la idoneidad de la instalación de un sistema fotovoltaico en esa área, por esta razón los resultados de irradiación no son los mas adecuados.
Calculo distancia entre luminarias
La correcta disposición de las luminarias en el contexto de los postes de alumbrado público, son elementos fundamentales en el sistema. Estos postes de 500Kgf albergarán componentes esenciales como paneles solares, reguladores de carga, inversores, baterías y las propias luminarias, tal como se ilustra en la Fig. 9.
Cada poste tiene una altura de 12 metros y la capacidad de alojar dos paneles de 400 W. Además, cuenta con una unidad de almacenamiento que incluye un inversor, un regulador de carga y baterías. La luminaria se posiciona a una distancia de 1.5 metros desde el poste.
Para determinar la separación óptima entre las luminarias, tomamos como caso de estudio la vía E487. En este escenario, aplicamos un factor de mantenimiento de 0.65, que corresponde a condiciones de luminaria abierta en un entorno con niveles de suciedad considerables debido al alto tráfico vehicular en la vía. A continuación, procedemos al cálculo de los parámetros relacionados con el factor de utilización.
Se obtiene un valor de 39 m la cual es la separación entre postes, a continuación, con el valor obtenido se calcula la iluminación media en el momento en el que se pone en marcha la instalación.
Para el cálculo del número de postes a lo largo de la vía se realiza lo siguiente.
Se realiza el cálculo para el número de postes que serán instalados en la vía por cada km [18].
Dentro del software DiaLux, se introducen los parámetros de distancia y el tipo de pavimento con el propósito de verificar si los resultados que se generan son adecuados para el tipo específico de vía en consideración.
La Tabla 7 presenta una comparativa entre los parámetros fotométricos de iluminación obtenidos mediante el software DiaLux y los valores nominales correspondientes al tipo de vía, que es M2 en el caso de la vía E487. En esta comparación, garantiza que todos los valores generados por el software superen los valores nominales, a excepción del Incremento Umbral, que debe ser menor para cumplir con las regulaciones específicas del tipo de vía en cuestión.
Tabla 7: Parámetros fotométricos obtenidos del software DiaLux
| Párametros | DiaLux | Nominal |
|---|---|---|
| Lm | 1.68 cd/m2 | >1.50 cd/m2 |
| Uo | 0.5 | >0.4 |
| Ui | 0.76 | >0.7 |
| Tl | 9% | <10% |
| R | 0.62 | >0.35 |
El panel solar posee especificaciones técnicas detalladas que se presentan en la Tabla 8. Estas especificaciones permiten determinar la cantidad de paneles necesarios en el sistema. Las especificaciones técnicas del panel solar diseñado para las estaciones de carga.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Después de realizar los cálculos necesarios, se efectúa la simulación utilizando el software Etap. En esta etapa inicial, se lleva a cabo la configuración de baterías, reguladores de carga e inversores específicos para cada poste, como se ilustra en la Fig. 13.
La Fig. 12 presenta la disposición diseñada para cada poste, con un enfoque en la iluminación y las comunicaciones. Un convertidor dc/dc se emplea para abordar la necesidad de adaptar el voltaje elevado del panel a los 48V requeridos para el inversor.
Cada panel en la figura representa un poste, y en el interior de cada panel se encuentra una configuración de 2 paneles en paralelo y 1 en serie. Estas configuraciones se conectan a un bus, tal como se ilustra en la Fig. 13.
La Fig. 12 exhibe un conjunto de 10 postes, cada uno con su propio sistema destinado a las comunicaciones y la iluminación.
Cualquier energía sobrante se redirige hacia las estaciones de carga, y el bus, visible en la misma figura, se encarga de recopilar esta energía excedente. Es importante tener en cuenta que, debido a las distancias involucradas, se producen caídas de voltaje. La Tabla 14 proporciona información detallada sobre la cantidad de energía que contribuye cada poste al bus y muestra las caídas de voltaje en este arreglo de 10 postes.
Tabla 9: Caídas de voltaje del arreglo de 10 postes
| Distancia (m) | Voltaje (V) | Caída de voltaje(V) | Voltaje total(V) |
| 39 | 160.8 | 1.93 | 158.90 |
| 78 | 160.8 | 3.87 | 156.96 |
| 117 | 160.8 | 5.80 | 155.03 |
| 156 | 160.8 | 7.74 | 153.09 |
| 195 | 160.8 | 9.67 | 151.16 |
| 234 | 160.8 | 11.61 | 149.22 |
| 273 | 160.8 | 13.54 | 147.29 |
| 312 | 160.8 | 15.47 | 145.36 |
| 351 | 160.8 | 17.41 | 143.42 |
| 390 | 160.8 | 19.34 | 141.49 |
La Tabla 9 presenta datos sobre las pérdidas de voltaje en los conductores, que varían según las distancias entre los postes. Los valores están expresados en voltios. El voltaje nominal es el voltaje que proviene del panel solar y, a medida que pasa a través de los conductores, experimenta una pérdida de voltaje acumulativa. Notablemente, la pérdida de voltaje en el último poste es de 19.34 V. Por lo tanto, se decide realizar una nueva configuración de conexiones. En lugar de la configuración original, que era en paralelo, se conectan los 10 postes en serie, lo que aumenta el voltaje total. Esta nueva configuración es necesaria debido a las mayores distancias involucradas y permite alcanzar las estaciones de carga.
La Fig. 14 ilustra el sistema total diseñado para cubrir la mitad de la vía E485, y este sistema se replica para abarcar la totalidad de la vía.
Resumen Final
El sistema multipropósito que se extiende a lo largo de la carretera para alimentar dos estaciones de carga se desplegará en un área de paneles solar de 13,160 m2, equivalente a aproximadamente una hectárea y media de terreno, esto debido a la autonomía de los vehículos eléctricos. A continuación, se proporciona la Tabla 10, que detalla las especificaciones técnicas del sistema de energía solar aislado.
Tabla 10: Características del sistema aislado fotovoltaico [2]
| Descripción | Valor | Unidades |
|---|---|---|
| Potencia Nominal | 666225 | W |
| Potencia instalada | 158295.875 | W |
| Área de paneles | 13160 | m2 |
| Energía producida diaria | 1608822.96 | Wh |
| Energía producida anual | 587220380 | Wh |
| Módulos instalados | 1645 | u |
Debido a las pérdidas de potencia en los conductores, es necesario aumentar el número de paneles para satisfacer la demanda. Las pérdidas de potencia no permiten alcanzar la potencia necesaria con la cantidad inicial de paneles, por lo que se requiere una mayor cantidad para cumplir con la demanda de manera efectiva.
Es importante destacar que el sistema se replica en la otra mitad de la vía para abastecer dos estaciones de carga a lo largo de la carretera. Cada conjunto de postes incorpora un convertidor dc/dc debido al alto voltaje de los paneles, lo que hace esencial el uso de convertidores para adecuar el voltaje a las necesidades del sistema.
CONCLUSIONES
La implementación de sistemas fotovoltaicos en infraestructuras viales, como estaciones de carga y alumbrado público, es una estrategia eficaz para promover la movilidad sostenible y reducir la dependencia de los combustibles fósiles. Estos sistemas aprovechan la energía solar para alimentar tanto la iluminación como la carga de vehículos eléctricos, lo que contribuye significativamente a la reducción de emisiones de carbono y la optimización de la eficiencia energética.
La planificación y el diseño de estos sistemas son fundamentales para garantizar su eficacia. Consideraciones como la ubicación de los postes, la selección de la clase de iluminación y los cálculos técnicos de distancias y pérdidas de energía son esenciales para lograr un funcionamiento óptimo y rentable de las infraestructuras viales que incorporan energía solar.
La implementación de sistemas fotovoltaicos a lo largo de carreteras ofrece una solución eficiente a la inserción a futuro de vehículos eléctricos en el país, evitando cargas en el sistema nacional interconectado y brindando mayor confiabilidad al uso de vehículos eléctricos. Al utilizar estos sistemas, se puede aprovechar el espacio sin necesidad de ocupar terrenos adicionales, lo que representa una ventaja significativa. A pesar de las pérdidas por distancias y las condiciones de irradiación, estos sistemas contribuyen a una mejor utilización de áreas existentes, lo que es fundamental para la generación sostenible de energía.
La eficiencia de los sistemas fotovoltaicos se beneficia enormemente del uso de concentradores solares fotovoltaicos en comparación con los paneles convencionales. Mientras que los paneles tradicionales tienen una eficiencia típica del 17%, los concentradores solares logran una eficiencia del 170%, es decir, alrededor de diez veces mayor. Esta mejora en la eficiencia representa un avance significativo en la generación de energía solar, lo que contribuye a un rendimiento óptimo y sostenible de los sistemas fotovoltaicos en diversas aplicaciones.
