Análisis técnico y económico para la implantación de sistemas de iluminación fotovoltaica conectados a la red eléctrica

Pérez Sáenz, Alfonso
Lozano Serrano, Miguel Ángel (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2013
Departamento de Ingeniería Mecánica, Área de Máquinas y Motores Térmicos

Máster Universitario en Sistemas Mecánicos

Resumen: En este trabajo se presenta un análisis técnico y económico para la implantación de sistemas de iluminación fotovoltaica conectados a la red eléctrica. Las farolas solares tradicionales están compuestas por uno o varios módulos fotovoltaicos, un regulador de carga, una batería o banco de baterías y una luminaria de tecnología LED. Trabajan de forma totalmente aislada de la red eléctrica, autoabasteciéndose con la energía que captan durante las horas con radiación solar. En general, estos sistemas tienen su nicho de mercado donde los costos de la prestación del servicio de distribución eléctrica son altos y al mismo tiempo no son necesarios elevados niveles de iluminación. Estás características hacen que el lugar más habitual de instalación de estas farolas independientes sea en los países en vías de desarrollo, donde la red eléctrica es de difícil acceso o inexistente. Se diseñan según la localización donde vayan a ser instaladas, de forma que con la energía almacenada en las baterías se cubra el 100% de la demanda durante todos los días del año. Esto hace que el sistema esté sobredimensionado en las épocas de mayor radiación, generándose un exceso de energía que no tiene ninguna vía de utilización. En este trabajo se proponen los equipos necesarios para transformar una farola convencional conectada a la red eléctrica en una farola alimentada parcialmente con energía solar. Un sistema de control mantendrá la posibilidad de conexión a la red eléctrica para cubrir el cien por cien del consumo en caso de ser insuficiente la energía de origen renovable disponible en los equipos de almacenamiento. Se expone con detalle el modelado de los equipos principales para poder analizar el recorrido del flujo de energía desde la captación solar hasta el uso para la iluminación nocturna. Se presentan una serie de casos realizados con el software de simulación energética "HOMER Energy". Se llevan a cabo análisis dinámicos de la operación anual de diferentes configuraciones de equipos. El ratio de autonomía de la farola respecto a la red eléctrica es el resultado de dichos análisis. Los estudios realizados conllevan una valoración económica del proyecto, tomando como base las ciudades de Sevilla, Madrid y Bilbao, con el fin de investigar bajo qué condiciones climatológicas pueden resultar económicamente viables estos sistemas de iluminación solar. De entre los distintos tipos de kits de apoyo que se analizan, se obtiene qué configuración de equipos es la que ofrece un mejor rendimiento económico en cada ciudad y cuál es la fracción de energía renovable que queda cubierta del total de la demanda.

Palabra(s) clave (del autor): fotovoltaica ; led ; iluminación ; homer energy

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master