Optimización energética y ambiental de sistemas fotovoltaicos para su integración en la edificación

Vega Guiracocha, Gabriela (2018). Optimización energética y ambiental de sistemas fotovoltaicos para su integración en la edificación. Thesis (Doctoral), E.T.S. de Edificación (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.52379.

Description

Title: Optimización energética y ambiental de sistemas fotovoltaicos para su integración en la edificación
Author/s:
  • Vega Guiracocha, Gabriela
Contributor/s:
  • Morón Fernández, Carlos
  • Ferrández Vega, Daniel
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: March 2018
Subjects:
Freetext Keywords: Energía solar fotovoltaica; Seguimiento solar; integración arquitectónica; eficiencia energética; Arduino = Photovoltaic solar energy; Solar tracking; architectural integration; energy efficiency; Arduino
Faculty: E.T.S. de Edificación (UPM)
Department: Tecnología de la Edificación
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

A finales del siglo pasado la energía solar fotovoltaica se encontraba en su máximo apogeo. Incluso con las precarias tecnologías existentes en aquella época, la posibilidad de transformar la energía solar en energía eléctrica era un fenómeno a que ninguno dejaba indiferente. No obstante, esta tecnología fue perdiendo fuerza en detrimento de los combustibles fósiles y de otras formas de generación de energía menos respetuosas con el medio ambiente, pero que aportan mayor rendimiento. Por suerte, el panorama mundial está cambiando, el agotamiento del petróleo y los problemas medioambientales aparejados al uso de combustibles fósiles, han favorecido el resurgir de las energías renovables, respaldadas por los gobiernos que elaboran directivas donde ya se incluye como obligatorio el uso de fuentes de energía de larga duración y no contaminantes. El sector de la edificación también se ha visto afectado por este cambio en la forma de producir energía. Desde la entrada en vigor de actual Código Técnico de la Edificación, ya recoge la obligatoriedad de aportar un porcentaje significativo de la energía generada en los edificios mediante energía solar u otras fuentes renovables. Es por ello, que cualquier esfuerzo que se realice en mejorar este tipo de instalaciones y en facilitar su integración arquitectónica, es apostar por una tecnología que seguro será la que se emplee en un futuro cercano. En este trabajo se presenta un prototipo de una instalación aislada con la que se realizará una toma de medidas, para posteriormente hacer una comparativa con las medidas captadas con la misma instalación, pero sustituyendo el módulo fijo por un sistema de seguimiento solar. Este sistema de seguimiento es de elaboración propia, de dos ejes, capaz de realizar movimientos en dirección cenital y acimutal posicionándose perpendicularmente a los rayos del sol durante todo el día, de forma que la radiación incide lo más directamente posible sobre la superficie del panel, incrementando su eficiencia y mejorando el rendimiento de este tipo de tecnologías. Para la lógica de control y programación de los mecanismos de movimiento se ha empleado el lenguaje de codificación de Arduino, por su sencillez y facilidad a la hora de ser manejado. Su coste reducido frente a otras tecnologías, hace que sea una herramienta puntera a la hora de realizar circuitos electrónicos. El resto de componentes son de diseño propio, tratando de optimizar el espacio y aprovechando al máximo las características del módulo fotovoltaico. También se ha aplicado dicha instalación fotovoltaica para el desarrollo de un sistema autónomo de regadío con el que mantener la fachada vegetal instalada en dicha vivienda. Aprovechando la incidencia del viento sobre los paneles solares, se ha estudiado la posibilidad de colocar un deflector para redirigir dicho aire e incorporarlo en el sistema de ventilación de la vivienda y su posible aplicación en fachadas ventiladas. De esta forma, nos permite una adecuada ventilación de la cámara de aire posterior y una reducción de la temperatura, además de proporcionar espacio para el cableado y las conexiones. ----------ABSTRACT---------- At the end of the last century photovoltaic solar energy was at its peak. Even with the precarious technologies existing at that time, the possibility of transforming solar energy into electrical energy was a phenomenon that none left indifferent. However, this technology was losing strength to the detriment of fossil fuels and other forms of energy generation that are less respectful with the environment, but that provide greater performance. Fortunately, the global landscape is changing, the depletion of oil and the environmental problems associated with the use of fossil fuels, have favored the resurgence of renewable energies, backed by governments that develop directives where use is already mandatory. of longNlasting and nonNpolluting energy sources. The building sector has also been affected by this change in the way energy is produced. Since the entry into force of the current Technical Building Code, it already includes the obligation to contribute a significant percentage of the energy generated in buildings through solar energy or other renewable sources. That is why any effort that is made to improve this type of facilities and facilitate their architectural integration, is to bet on a technology that is sure to be used in the near future. In this work a prototype of an isolated installation is presented for a measurement will be taken, to later make a comparison with the measurements taken with the same installation, but replacing the fixed module with a solar tracking system. This tracking system is selfNmade, with two axes, capable of performing zenith and azimuthal movements positioned perpendicular to the sun's rays throughout the day, so that the radiation hits the surface of the panel as directly as possible, increasing its efficiency and improving the performance of this type of technologies. For the logic of control and programming of movement mechanisms, the Arduino coding language has been used, due to its simplicity and ease of handling. Its reduced cost compared to other technologies, makes it a leading tool when making electronic circuits. The rest of components are of own design, trying to optimize the space and making the most of the characteristics of the photovoltaic module. This photovoltaic installation has also been applied for the development of an autonomous irrigation system with which to maintain the plant facade installed in said house. Taking advantage of the incidence of wind on solar panels, the possibility of placing a deflector to redirect this air and incorporate it into the ventilation system of the house and its possible application in ventilated facades has been studied. In this way, it allows adequate ventilation of the rear air chamber and a reduction in temperature, in addition to providing space for wiring and connections.

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Item ID: 52379
DC Identifier: http://oa.upm.es/52379/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:52379
DOI: 10.20868/UPM.thesis.52379
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 27 Sep 2018 06:39
Last Modified: 28 Mar 2019 23:30
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