Sensor IoT para la medida del recurso solar disponible en automóviles

Abstract

(SPA)En las últimas décadas se ha producido un aumento exponencial del uso de energías renovables en todos los ámbitos de la vida cotidiana. Este aumento se debe a
la necesidad de reducir las emisiones de carbono y al agotamiento de los recursos fósiles. Esto ha propiciado que cada vez más empresas, tanto públicas como privadas,
inviertan recursos para el desarrollo de tecnologías que incluyan estas fuentes de energía alternativas a las utilizadas mayoritariamente en la actualidad.
Este proyecto se enmarca en el creciente interés para la incorporación de la energía solar fotovoltaica en el sector del vehículo eléctrico (también conocido como movilidad solar) con el objetivo de mejorar su autonomía. Sin embargo, su viabilidad económica depende del tipo de vehículo, el itinerario típico, o la radiación solar que pueda captar el vehículo a lo largo del día. Si bien existen bases de datos de radiación y herramientas que permiten predecir la generación energética de un sistema fotovoltaico para cualquier localización del mundo, éstas asumen que el sistema fotovoltaico se encontrará en un lugar determinado, y con una inclinación y orientación determinadas. Sin embargo, los sistemas fotovoltaicos empotrados en un vehículo eléctrico cambian constantemente de ubicación y orientación, y se ven afectados por sombras cambiantes. En este sentido sería útil poder medir directamente la dosis de
radiación que un vehículo cualquiera recibe a lo largo de sus trayectos diarios, en cualquier de las superficies de su carrocería. Si, además, el usuario puede tener acceso
a esas medidas, sería posible tomar decisiones respecto de los trayectos óptimos para maximizar la autonomía del vehículo. Este TFG presenta el diseño y prototipado de un
sensor de radiación solar para vehículos capaz de enviar los datos obtenidos a un servicio en la nube para su posterior análisis. Este dispositivo sería útil tanto para el usuario como para fabricantes de vehículos u otras empresas interesadas en conocer el potencial de generación fotovoltaica de los vehículos eléctricos.
El prototipo obtenido, se basa en un microcontrolador NodeMCU y cuenta con un fotodiodo OPT101 para realizar las medidas. Estas medidas se leen cada diez segundos y se calcula la media de la radiación tomada recibida durante un minuto. Este es el valor que queda disponible al usuario, que puede consultar los datos accediendo, desde cualquier dispositivo con conexión a la red, al servicio en la nube
utilizado. En este caso se ha utilizado la plataforma AdafruitIO.(ENG)During the last decades there has been an exponential increase in the use of renewable energy in multiples areas of daily life. This increase is due to the need to reduce carbon emissions and the depletion of fossil resources. This has led to more and more companies, both public and private, investing resources for the development
of technologies that include these energy sources that are alternatives to those used mostly today.
This project is focused on the incorporation of photovoltaic solar energy in the electric vehicle sector (also known as solar mobility) with the aim of improving its autonomy. However, its economic viability depends on the type of vehicle, the typical itinerary, or the solar radiation that the vehicle can capture throughout the day. Although there are radiation databases and tools that allow predicting the energy generation of a photovoltaic system for any location in the world, they assume that the photovoltaic system will be in a certain place, and with a certain inclination and
orientation. However, photovoltaic systems embedded in an electric vehicle constantly change location and orientation, and are affected by changing shadows. In this sense it
would be useful to be able to directly measure the radiation dose that any vehicle receives along its daily journeys, on any of the surfaces of its body. If, in addition, the
user can have access to these measures, it would be possible to make decisions regarding the optimal paths to maximize the autonomy of the vehicle. This TFG presents the design and prototyping of a solar radiation sensor for vehicles capable of sending the data obtained to a service in the cloud for further analysis. This device would be useful both for the user and for vehicle manufacturers or other companies interested in knowing the potential of photovoltaic generation of electric vehicles.
The prototype obtained is based on a NodeMCU microcontroller and has an OPT101 photodiode to perform measurements. These measurements are taken every ten seconds and the average of the received radiation received during one minute is
calculated. This is the value that is available to the user, who can consult the data accessing, from any device with connection to the network, to the cloud service used.
In this case, the AdafruitIO platform has been used.