Charla organizada por: La Ruta Solar 2010 Experiencia de diseño y construcción de tricicleta solar y Primera competencia latinoamericana de vehículos solares EDUARDO SOTO SEPÚLVEDA Ingeniero Eléctrico UTFSM - CHILE (Est.) Máster Europeo en Energías Renovables CIRCE UZ - ESPAÑA Graduate Member IEEE 1
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Océano Pacífico Universidad Técnica Federico Santa María Valparaíso - CHILE 3
1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 Tiempo [min] Línea de tiempo del proyecto 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Investigación de mercado, desarrollo de la estructura Ingeniería Básica y de detalle Finalización pruebas de la tricicleta solar. Segunda etapa: Proyecto Ruta Solar Búsqueda de capitales empresariales concursos internacionales. Creación de la Fundación Ruta Solar Competencia latinoameric ana de vehículos solares Radiación Solar Diaria - Valparaíso Nace la idea Potencia [W/m2] 4
Congresos 2006 2007 2008 COLOMBIA V Congreso Latinoamericano de Estudiantes de Ingeniería Mecánica y Metalurgia, Medellín BRASIL International Conference Engineering for Sustentable Energy in Developing Countries, Río de Janeiro CHILE Congreso IEEE INGELECTRA, Temuco ESPAÑA XIV Congreso Ibérico y IX Congreso Iberoamericano de energía solar, Vigo 5
Simulación del sistema fotovoltaico Un desafío para el dimensionamiento del panel fotovoltaico y banco de baterías 6
Simulación del sistema fotovoltaico Información de fabricantes o características a través de ensayos Información histórica obtenida de estaciones solarimétricas Fisiología humana Rendimiento global del sistema Información del trayecto a evaluar 7
Perfil de Altura Recorrido Casa Central UTFSM Valparaíso - Campus JMC Quilpué Velocidad v/s Pendiente 45 0,20 40 35 30 Z=11,98[km] (JMC - UFTSM) Y=150[m] [km/h 25 20 15 10 5 0-0,2-0,15-0,1-0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 Pendiente (dz/df) 0,10 Eje Y [km] Z=0[km] (Casa Central - UFTSM) 0,00 0,0 4,9 6,3 8,0 9,3 12,0 Distancia [km] 8
Diseño del algoritmo para la simulación fotovoltaica E parcial = E + µ E + κ E solar humana batería ( E potencial + Ecinética + E pérdidas) 1200 Ejemplo de radiación solar diaria 30/01/2003 - Valparaíso 1100 1000 900 800 Energía potencial, cinética y perdidas Energía solar-eléctrica Potencia [W/m2] 700 600 500 400 300 200 100 0 Energía humana y batería Energía solar-fotovoltaica posible acumular 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10001100120013001400 Tiempo [min] 9
Resultado de la simulación del sistema fotovoltaico 1x SM10012P 2 x SM10012P 1 x SQ175PC 10
La tricicleta Diseño y construcción de la tricicleta, desarrollo del accionamiento eléctrico y sistema de control de energía 11
La tricicleta 12
Panel fotovoltaico 13
Esquema general del accionamiento eléctrico de la tricicleta solar 14
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Boost Corriente v/s Tensión Potencia v/s Tensión Corriente [A] 7 6 5 4 3 2 1 Potencia [W] 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Tensión [V] 0 0 10 20 30 40 Tensión [V] Ejemplo Radiación global en plano horizontal:1100 W/m2 Temperatura: 52 C 16
Buck/Boost 17
Microcontrolador 18
Medición 19
Control 20
Energía humana T P 75W 20rpm humana _ max humano _ max = = = 35, 8 W pedales _ min ( 2π / 60) Nm 21
Calibración y ensayos T 1 > 1 > 1) Ref A: 500 mv 50 us 22
Modificaciónes de la tricicleta 23
Motor DC a Motor Brushless DC 24
Transmisión de datos Alcance 1 km 100010101 1010101 Antena + ordenador + software ATMega + PIC + Antena almacenamiento de datos 25
La Ruta Solar Rumbo al 2010 26
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Fomento a la investigación, desarrollo e innovación en soluciones de transporte. Sensibilización de la ciudadanía. Unión entre países para la solución de problemas comunes con tecnologías apropiadas para la región. Potenciar el turismo y conocimiento de los lugares donde se realice la competición. 28
1200 Radiación Solar Diaria - Valparaíso 1100 1000 900 800 Potencia [W/m2] 700 600 500 400 300 200 100 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 Tiempo [min] 29
Lo que falta Medición Evaluar el funcionamiento de la tricicletasolar en la ruta. Adquisición de datos relevantes para los equipos participantes (diciembre 2009) Seguridad Evaluación de riesgos (seguridad de los participantes) Coordinación con la policía y servicios de emergencias. Reglas Establecer los requerimientos técnicos para la construcción de los vehículos que competirán. Reglamento de la competencia. Aspectos logísticos y otros. Fundación Ruta Solar Aspectos legales para crear la Fundación Ruta Solar. Promoción de la competición como proyecto bicentenario. Sociedad con instituciones, empresas, entidades gubernamentales y organizaciones internacionales que apoyen la actividad y la mantengan a través del tiempo 30
Muchas gracias! Agradecimientos a instituciones Dirección General de Comunicaciones UTFSM Departamento de Electricidad UTFSM Grupo GEA UTFSM Generación de Energías Alternativas Laboratorio de evaluación solar Federación de Estudiantes UTFSM Ministerio de Educación Rama de Estudiantes IEEE Universidad de Zaragoza Agradecimientos a personas Profesores guías y correferente: Sr. Ricardo Fuentes, Sr. Germán Stolz (q.e.p.d) y Sr. Nelson Leiva Profesor Pablo Lezana Profesor Víctor Figueroa Profesor Rodrigo Godoy Marcelo Ávalos Ramón Zulén Juan Carlos Casanova Ruben Bravo Amigos y familiares que contribuyeron en el desarrollo directo e indirecto del proyecto 31