SEGUIDOR SOLAR LIGERO PARA CUBIERTAS

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1 RESUMEN DEL PROYECTO FIN DE CARRERA SEGUIDOR SOLAR LIGERO PARA CUBIERTAS AUTOR: Cecilia Pintos Lanzuela MADRID, Junio de 2010

2 RESUMEN Resumen El consumo de energía es básico para muchos aspectos del funcionamiento. La demanda de electricidad en nuestra sociedad es cada vez más alta. Hoy en día las energías renovables, o verdes, están muy demandadas por dos motivos: - Son respetuosas con el medio ambiente ya que su uso no emite productos contaminantes. - Se obtienen a partir de fuentes naturales que son inagotables. Gracias a éstas en un futuro se verá una gran disminución de la dependencia actual de las fuentes tradicionales de energía: los combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas natural). Según los pronósticos las fuentes fósiles utilizadas actualmente terminarán agotándose. La energía solar es la energía obtenida mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el Sol. Ésta es un tipo de energía de las conocidas como energía verde. España, gracias a su situación geográfica, es uno de los países con mayor capacidad de aprovechamiento de la energía solar. Para captar la radiación solar se utilizan paneles solares situados sobre cubiertas o sobre el suelo. Estos paneles pueden ser fijos o estar situados sobre seguidores solares. La potencia y orientación de la radiación solar varía según el día del año, la hora, las condiciones atmosféricas y la latitud del lugar de posición del panel solar. Por estos cambios en la orientación la energía solar obtenida por paneles situados sobre seguidores solares es superior a la obtenida por paneles fijos. Los seguidores de dos ejes se inclinan de manera que se mantienen siempre perpendiculares a los rayos solares y los de un eje se inclinan de forma que se mantengan lo más perpendiculares posible a la radiación solar. De esta forma son capaces de captar más radiación solar y así generar la máxima energía solar posible.

3 RESUMEN El proyecto que aquí se va a tratar, consiste en el diseño de un seguidor solar de un eje más ligero, de carga distribuida, con un coste de fabricación reducido y diseñado para las cubiertas de los edificios. Ilustración 1: Fotografía del seguidor solar diseñado Como se observa en la ilustración 1, el seguidor solar que se va a tratar en este proyecto tiene un diseño mecánico particular. El soporte del panel consiste en cuatro láminas elásticas que permiten inclinar el panel colector según el giro diario, Este-Oeste. El movimiento se realiza mediante hilos tensores que están atados al borde del panel y tiran de éste gracias al movimiento del motor. El mecanismo está situado, mediante los flejes, sobre un soporte metálico que permite desplazarlo de forma sencilla. El objetivo principal de este proyecto es obtener un movimiento preciso del seguidor solar definido. Para controlar el movimiento del motor se ha diseñado un circuito electrónico que tiene como corazón el microcontrolador PIC16F877. Ha sido también necesario un reloj en tiempo real (para la cuenta perfecta de horas,

4 RESUMEN minutos y segundos), un potenciómetro angular (para medir el ángulo exacto de inclinación del panel en cada momento) y otros componentes, la placa electrónica diseñada se puede ver en la ilustración 2. Ilustración 2: Fotografía de la placa electrónica Una vez definida la posición que ha de tener el panel en cada momento del día (vector normal al panel lo más paralelo posible a los rayos del Sol) se ha programado el microcontrolador para que el motor, que se conecta a la placa mediante dos cables, realice el movimiento necesario para que el panel colector se incline el ángulo deseado.

5 SUMMARY Summary Energy consumption is essential for any kind of development in a country. Electricity demand in our society is, nowadays, increasing very quickly. The world renewable energy demand is growing, and this is manly for two reasons: - They are environmentally friendly, their use does not emit pollutants. - They come from natural resources such as sunlight, wind, rain, etc. which are naturally replenished. Modern society rely largely on fossil fuels (oil, coal and natural gas), which are finite resources; actual dependence on them will be diminished by using renewable energies. Solar energy, one of the renewable energies, refers to the use of solar heat and radiation. Spain is one of the most advanced countries in the development of this kind of energy, since it is one of the European countries with more hours of sunlight. Solar panels are used to capture solar radiation, they can be located on roofs or in the floor, and can also be fixed or mobile. The solar radiation power and orientation depends on the day of the year, the hour, the atmospheric conditions and the latitude of the place in which the solar panel is located. This is why solar energy obtained by solar trackers is higher than the energy obtained by fixed panels. Two axis solar trackers move in order to stay always perpendicular to solar rays and one axis solar trackers move to stay as perpendicular to solar rays as the mechanism allows. This project consists on the design of a one axis solar tracker which is lighter than the existent solar trackers and has a distributed load; it also has a reduced manufacture cost and is designed to be located on building s roofs.

6 SUMMARY Illustration 1: Photograph of the solar tracker The illustration 1 shows a photograph of the solar tracker, it has a special design. The panel support consists of four metallic sheets that can be bended in order to place the panel towards the required direction. The movement is carried out through a tension cable which is tied to the edge of the panel and pulls it thanks to the motor movement. The mechanism is situated on a metallic support which allows an easier transportation. The main purpose of this project is to design and develop a precise movement of the solar tracker. In order to control the motor movement, a circuit has been designed. In the circuit the microcontroller PIC16F877 is the most important element. The circuit is also constituted by a real time clock (to count with precision hours, minutes and seconds), an angular potentiometer (to measure the panel inclination) and other components; the designed circuit is represented in illustration 2. The motor is connected to the circuit with two wires.

SUMMARY Illustration 2: Photograph of the circuit In order to program the microcontroller to control the motor movement the first step is to determine the

7 SUMMARY Illustration 2: Photograph of the circuit In order to program the microcontroller to control the motor movement the first step is to determine the inclination that the panel should have in each moment of the day. Once the programming is done, the microcontroller is programmed to control the motor movement.

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