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Estudio energético en sistemas fotovoltaicos empleando seguimiento solar en regiones ecuatoriales / Carlos Edison Morales Cumba

By: Morales Cumba, Carlos Edison.
Contributor(s): Ordoñez Malla, Freddy Geovanny [Director].
Material type: Computer fileComputer fileQuito : EPN, 2017Description: 85 hojas : ilustraciones, 29 x 21 cm + CD-ROM 7940.Subject(s): Transferencia de calor | Energías renovablesOther classification: T-IM/ Online resources: Texto completo
Contents:
LA BIBLIOTECA CENTRAL DISPONE DE ESTA TESIS EN FORMATO FÍSICO Y DIGITAL 08/11/2017.
Dissertation note: FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA 2017 Tesis (Ingeniero Mecánico). -- Escuela Politécnica Nacional. Summary: Resumen .- El presente trabajo tiene como objetivo realizar un análisis cuantitativo de la ganancia energética en sistemas fotovoltaicos que implementan seguimiento solar, localizados en regiones ecuatoriales. Luego de realizar una extensa revisión bibliográfica se determinó que los sistemas de seguimiento solar representan una ganancia energética de entre 15% y 55% en la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos, pero los estudios que puedan validar esta información en latitudes cercanas a la línea Ecuador aún se encuentran en desarrollo. El estudio numérico que se presenta a continuación planteo tres configuraciones de paneles, un arreglo estático y dos sistemas que incluyen seguimiento en uno y dos ejes, empleando como herramienta de simulación el paquete informático “System Advisor Model-SAM”. Los resultados generados por los modelos que implementan seguimiento muestran un incremento en la ganancia energética que supera el 27% y posteriormente fueron propuestas diferentes estrategias de seguimiento para maximizar la ganancia energética basándose en condiciones meteorológicas y en las horas de mayor beneficio. Este análisis fue necesario ya que implementar sistemas de rastreo solar no garantiza un incremento en la producción energética en todo momento. Como parte final de este proyecto fue desarrollado un estudio del impacto de sombras en la eficiencia del sistema. Se estudiaron 3 elementos capaces de generar sombras, en primer lugar, se analizaron sombras producidas por objetos cercanos al arreglo de paneles los cuales pueden disminuir la capacidad de generación energética del sistema hasta en un 30% dependiendo del Angulo de elevación relativo al arreglo de paneles. Por otra parte, sombras producidas por paneles cercanos puede disminuir hasta 35% la ganancia energética de un arreglo de paneles al no colocarlos a una distancia prudencial entre ellos. Finalmente, la disminución de la radiación incidente debido al horizonte producido por obstáculos naturales como montañas en el caso particular de la ciudad de Quito alcanza una disminución energética inferior al 3% de la energía eléctrica producida.Summary: Abstract .- The present work aims to perform a quantitative analysis of the energy gain in photovoltaic systems that implement solar tracking located in equatorial regions. After an extensive bibliographic review, it was determined that solar tracking systems represent an energy gain of 15% to 55% in the efficiency of photovoltaic systems. Studies are being conducted to test how this relates to latitudes close to the equator line. The numerical study presented below presents three configurations of panels, a static arrangement and two systems that include one and two axes tracking, using “System Advisor Model-SAM” software package as a simulation tool. Results generated by the models that implement solar tracking, show an increase in the energy gain that exceeds 27% and based in this information different tracking strategies to maximize the energy gain were proposed based on meteorological conditions and the hours of greater benefit. This analysis was necessary since implementing solar tracking system does not guarantee an increase in energy production all the time. As a final part of this project an impact study of shadows was developed to analyze the reduction of efficiency in photovoltaic systems. Three elements capable of generating shadows were studied. Firstly, shadows produced by objects close to the array of panels were analyzed, which can reduce the solar gain of the system by up to 30% depending on the elevation angle relative to the array of panels. Secondly, shadows produced by nearby panels can represent 35% of energy loss by not placing them at a prudential distance. Finally, the decrease of the incident radiation due to the horizon produced by natural obstacles like mountains around Quito, Ecuador, is lower than 3% decrease of the electric energy produced.
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Tesis Tesis BIBLIOTECA GENERAL
T-IM/1894/CD 7940 (Browse shelf) Ej. 1 Available 032753
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FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA 2017 Tesis (Ingeniero Mecánico). -- Escuela Politécnica Nacional.

Bibliografía: páginas 65 - 69.

LA BIBLIOTECA CENTRAL DISPONE DE ESTA TESIS EN FORMATO FÍSICO Y DIGITAL 08/11/2017.

Resumen .- El presente trabajo tiene como objetivo realizar un análisis cuantitativo de la ganancia energética en sistemas fotovoltaicos que implementan seguimiento solar, localizados en regiones ecuatoriales. Luego de realizar una extensa revisión bibliográfica se determinó que los sistemas de seguimiento solar representan una ganancia energética de entre 15% y 55% en la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos, pero los estudios que puedan validar esta información en latitudes cercanas a la línea Ecuador aún se encuentran en desarrollo. El estudio numérico que se presenta a continuación planteo tres configuraciones de paneles, un arreglo estático y dos sistemas que incluyen seguimiento en uno y dos ejes, empleando como herramienta de simulación el paquete informático “System Advisor Model-SAM”. Los resultados generados por los modelos que implementan seguimiento muestran un incremento en la ganancia energética que supera el 27% y posteriormente fueron propuestas diferentes estrategias de seguimiento para maximizar la ganancia energética basándose en condiciones meteorológicas y en las horas de mayor beneficio. Este análisis fue necesario ya que implementar sistemas de rastreo solar no garantiza un incremento en la producción energética en todo momento. Como parte final de este proyecto fue desarrollado un estudio del impacto de sombras en la eficiencia del sistema. Se estudiaron 3 elementos capaces de generar sombras, en primer lugar, se analizaron sombras producidas por objetos cercanos al arreglo de paneles los cuales pueden disminuir la capacidad de generación energética del sistema hasta en un 30% dependiendo del Angulo de elevación relativo al arreglo de paneles. Por otra parte, sombras producidas por paneles cercanos puede disminuir hasta 35% la ganancia energética de un arreglo de paneles al no colocarlos a una distancia prudencial entre ellos. Finalmente, la disminución de la radiación incidente debido al horizonte producido por obstáculos naturales como montañas en el caso particular de la ciudad de Quito alcanza una disminución energética inferior al 3% de la energía eléctrica producida.

Abstract .- The present work aims to perform a quantitative analysis of the energy gain in photovoltaic systems that implement solar tracking located in equatorial regions. After an extensive bibliographic review, it was determined that solar tracking systems represent an energy gain of 15% to 55% in the efficiency of photovoltaic systems. Studies are being conducted to test how this relates to latitudes close to the equator line. The numerical study presented below presents three configurations of panels, a static arrangement and two systems that include one and two axes tracking, using “System Advisor Model-SAM” software package as a simulation tool. Results generated by the models that implement solar tracking, show an increase in the energy gain that exceeds 27% and based in this information different tracking strategies to maximize the energy gain were proposed based on meteorological conditions and the hours of greater benefit. This analysis was necessary since implementing solar tracking system does not guarantee an increase in energy production all the time. As a final part of this project an impact study of shadows was developed to analyze the reduction of efficiency in photovoltaic systems. Three elements capable of generating shadows were studied. Firstly, shadows produced by objects close to the array of panels were analyzed, which can reduce the solar gain of the system by up to 30% depending on the elevation angle relative to the array of panels. Secondly, shadows produced by nearby panels can represent 35% of energy loss by not placing them at a prudential distance. Finally, the decrease of the incident radiation due to the horizon produced by natural obstacles like mountains around Quito, Ecuador, is lower than 3% decrease of the electric energy produced.

Carlos Edison Morales Cumba Cedido 2017/06/27 46058 $ 0.20 Ej. 1 Biblioteca Central

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