Titulo: Implementación de un sistema fotovoltaico para iluminación en aulas de instituciones de educación

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Enrique Reyes Salas
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1 Titulo: Nombre: Pedro Melchor Chávez Sede Regional: Centro Fecha: 20 de octubre de 2016 Implementación de un sistema fotovoltaico para iluminación en aulas de instituciones de educación

2 Proyecto Implementación de un sistema fotovoltaico para iluminación en aulas de instituciones de educación Melchor Chávez Pedro Reyes Alonso Gonzalo Cuerpo académico: Eficiencia energética y automatización Instituto Tecnológico Superior del Occidente del Estado de Hidalgo. Departamento de Ingeniería Electromecánica. Mixquiahuala de Juárez, Hidalgo C.P Proyecto desarrollado con el apoyo del Tecnológico Nacional de México.

3 Tabla de contenido Resumen Planteamiento del problema Justificación Objetivo General Objetivos específicos Hipótesis Sustento: Marco Contextual Marco Teórico y/o conceptual Plan Metodológico Tipo y Diseño de la investigación Resultados de la investigación Conclusiones Recomendaciones Referencias

4 Resumen Sistema fotovoltaico para alimentar lámparas fluorescentes de iluminación de un aula de clase. Consta de cuatro paneles fotovoltaicos conectados en paralelo, con capacidad de 250 W cada uno, así como inversores de corriente, controladores de carga y banco de baterías. La evaluación del proyecto de inversión resulta aceptable.

5 Planteamiento del problema La demanda de energía eléctrica aumenta en forma exponencial, de continuar la tendencia es posible que exceda la capacidad de abastecimiento. En su generación cada año se producen millones de toneladas métricas de gases de efecto invernadero (Omer, 2008). El uso de energías limpias como alternativa a la reducción del consumo de combustibles fósiles representa un alto costo y un lento crecimiento (Midilli & Dincer, 2006).

6 Justificación Reducción del consumo de energía eléctrica producida por combustibles fósiles, sustituyendo por solar fotovoltaica: Es una fuente inagotable de energía. Bajo costo de mantenimiento. Sistema silencioso limpios que no afectan el medio ambiente. Los módulos se añaden gradualmente para incrementar la energía disponible.

7 Objetivo general Implementar un sistema fotovoltaico aislado a la red de distribución pública, para el ahorro de energía eléctrica en iluminación del aula de clase.

8 Objetivos específicos Medición del consumo de energía eléctrica en iluminación. Realizar las adecuaciones a la instalación eléctrica de las lámparas instaladas. Realizar análisis del retorno de la inversión y del ahorro económico del sistema fotovoltaico empleando mediciones y costos del consumo

9 Marco teórico Las celdas fotovoltaicas transforman la energía solar luminosa en eléctrica. Compuestas por material semiconductor, al chocar un fotón se genere una diferencia de potencial. Conectando sus terminales a un circuito, el voltaje permitirá la circulación de corriente eléctrica. México cuenta con excelente recurso solar, en el Estado de Hidalgo existen regiones con insolación normal directa superior a la mínima recomendada para este tipo de proyectos.

10 Hipótesis Mediante la implementación de un sistema fotovoltaico aislado de la red de distribución eléctrica pública, se tendrá un correcto funcionamiento del sistema de iluminación en aulas de clases y un ahorro en el consumo de energía eléctrica.

11 Diseño de la investigación Experimental, implementando un sistema fotovoltaico aislado a la red de distribución eléctrica pública. Inductiva, buscando generalizar los resultados. Cuantitativa, adecuado funcionamiento del sistema de iluminación en aulas de clases y ahorro en el consumo de energía eléctrica.

Para la medición física, el instrumento se conecta a la caja de fusibles

12 Resultados de la investigación El consumo teórico máximo de energía en el aula es de: 24 lámparas por 32 Watts = 768 Watts; por 7 horas = kw h. Para la medición física, el instrumento se conecta a la caja de fusibles térmicos de las luminarias por una hora y se registra un consumo de 0.76kW.

13 P P M M c c s Resultados de la investigación (Cont.) Dimensionamiento del sistema: E Consumo de energía Factor de sobre dimensionamiento Horas Pico de insolación Factor de eficiencia de sistema Watts Donde: E Potencia de Carga Tiempo de uso Pc t0 watt hora s %de eficiencia F Factor de sobredimencionamiento normalmente10% P M = 5,632 W Ec Fs hp s

14 Resultados de la investigación (Cont.) La energía generada se calcula con; número de paneles, 4; potencia máxima c/u, 250W; horas solares pico en la localidad, 6 h; 365 días, 25 años y 0.88 como factor de pérdidas, dando 5.3, 158 y 1927 kw h de energía diaria, mensual y anual respectivamente.

15 Resultados de la investigación (Cont.) El costo del sistema fue de $42,605 M.N. Del recibo de CFE, se estima el consumo y la facturación de la energía para iluminación del aula con tarifa HM: 768W * 7h * = $9.46 diarios * 290 días = $2,745.

16 Conclusiones El sistema cumple con la generación de energía eléctrica limpia con funcionamiento aceptable de las luminarias del aula. El tiempo de recuperación de la inversión se proyecta en 15 años y 6 meses, por lo que el resto del tiempo de vida, 25 años, se estima ahorro. Con el modelo del Valor Presente Neto, es aceptable dado que se recupera la inversión, tomando en cuenta una inflación anual del 4%, mismo porcentaje que representa la Tasa Interna de Rendimiento.

17 Recomendaciones Reemplazar la lámparas del aula por iluminación LED. Automatización del sistema para lograr la eficiencia energética en iluminación Desarrollo de acuerdos con los proveedores de sistemas fotovoltaicos.

18 Referencias Di Stefano, J. (2000). Energy Efficiency and the Environment: the Potential for Energy Efficient Lighting to Save Energy and Reduce Carbon Dioxide at Melbourne University. Energy(25), Melchor Chávez, P. (2016, Julio). Valuación de activos financieros. (UAEH, Ed.) Xikua, 4(8). Midilli, A., & Dincer, I. (2006). Green Energy Strategies for Sustainable Development. Energy Policy(34), Omer, A. M. (2008, December). Energy, Environment and Sustainable Development. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 12(9), Orndoff, C. (2010). Public Institution fast Tracking Solar Panel Array Implementation. Sustainable Systems and Technology. ISST 09. Raya Narváez, V. (2009). Estudio Técnico Económico de Instalación Fotovoltaica en cubierta y conectada a red en el Instituto de Enseñanza Secundaria Francisco Salinas de Salamanca. Salamanca, España: Universidad Internacional de Andalucía. Salinas, M. (2012, Agosto 28). Sistema Fotovoltaico de mayor potencia en el país con asesoría del Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE). (237). Secretaría de energía. (2008). Prospectiva México: SENER. SENER. (2012). Norma Oficial Mexicana NOM 001 SEDE 2012, Instalaciones Eléctricas (utilización). Diario Oficial de la Federación.

19 Gracias por su atención!

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