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"ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO PARA
UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR UBICADA EN LA PARROQUIA NUEVA FÁTIMA
DEL CANTÓN SOZORANGA"
Article · March 2022
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Damián Rafael Manchay
Universidad Nacional de Loja (UNL)
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“ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD DE UN SISTEMA SOLAR
FOTOVOLTAICO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR
UBICADA EN LA PARROQUIA NUEVA FÁTIMA DEL
CANTÓN SOZORANGA”
Damián Manchay 1
Resumen
Abstract
La energía eléctrica es una herramienta que permite
a la ciudadanía desarrollar sus actividades diarias,
sin embargo, la inestabilidad del sistema eléctrico en
la red del cantón Sozoranga producido por desastres
naturales y acción involuntaria del ser humano, no
permite a los estudiantes continuar con normalidad
el desarrollo de sus actividades estudiantiles.
El objetivo de este proyecto es realizar un estudio de
factibilidad sobre la instalación de un sistema solar
fotovoltaico en una vivienda unifamiliar de la
parroquia, con el fin de solventar la inestabilidad en
el servicio de energía eléctrica que existe en la zona.
El diseño se lo realizo utilizando la metodología del
"mes peor”, el principal objetivo de este método es
determinar el tamaño de batería y generador para
abastecer el consumo durante el mes con peor
relación entre la radiación y el consumo.
Los datos recolectados muestran que el mes peor es
el mes de febrero donde existe una radiación de 4.29
kWh/m2día, demandando una potencia de captación
equivalente a 701Wp para solventar las necesidades
energéticas de la vivienda. El costo total del SSFV
principal tiene un valor de $9599,408, es decir
producir 1 kWh costaría 47.69 centavos de dólar, por
lo tanto, implementar este tipo de sistemas en la
vivienda no es factible, ya que actualmente el valor
del kWh en el país equivale a 9.2 centavos de dólar,
sin embargo, en un futuro la instalación de sistemas
solares puede resultar factible ya que hoy por hoy en
el Ecuador se tiene un subsidio a la energía eléctrica.
Electric power is a tool that allows citizens to develop
their daily activities, however, the instability of the
electrical system in the Sozoranga canton network
caused by natural disasters and involuntary human
action, does not allow students to continue with
normality the development of their student activities.
The objective of this project is to conduct a feasibility
study on the installation of a solar photovoltaic system
in a single-family house in the parish, in order to solve
the instability in the electric power service that exists
in the area. The design was carried out using the
"worst month" methodology, the main objective of
this method is to determine the size of battery and
generator to supply the consumption during the month
with the worst ratio between radiation and
consumption.
The data collected show that the worst month is
February, where there is a radiation of 4.29
kWh/m2day, requiring a collection power equivalent
to 701Wp to meet the energy needs of the house. The
total cost of the main PV system has a value of
$9599,408, that is, to produce 1 kWh would cost 47.69
cents, therefore, implementing this type of system in
the house is not feasible, since currently the value of
the kWh in the country is equivalent to 9.2 cents,
however, in the future the installation of solar systems
may be feasible since today in Ecuador there is a
subsidy for electricity.
Palabras Clave: fotovoltaico,
radiación, paneles solares.
1
energía
solar, Keywords: photovoltaic, solar energy, radiation, solar
panels.
Universidad Nacional de Loja - Ecuador
1
1. Introducción
Según la Organización De las Naciones Unidas
existen alrededor de 789 millones de personas no
tienen acceso a la electricidad, y existen millones
de personas que solo tienen acceso a una
electricidad muy limitada o precaria. [1]
En el Ecuador al año 2019 más del 97% de las
viviendas disponen de servicio eléctrico continuo.
Sin embargo, aún existen alrededor de 150 mil
viviendas no cuentan con un servicio eléctrico
normalizado. [2]
Ante situaciones que enfrenta la población como la
pandemia Covid-19, que es una limitante para que
los estudiantes puedan desarrollar clases de manera
presencial, teniendo así que recurrir a la modalidad
virtual la misma que implica que se debe contar
con una fuente de energía continua, la que en
muchas caso no es posible, es por eso que, surge la
necesidad de poder contar con una fuente de
energía alterna la cual está enfocada en los
sistemas solares térmicos y fotovoltaicos que son
las principales tecnologías utilizadas para la
conversión y aprovechamiento de energía solar. [3]
Se calcula que la generación de energía fotovoltaica
producida a partir de energía solar en el año 2020
aumentó en un récord de 156 TWh, lo cual
constituye un incremento del 23 % con respecto al
año 2019. De esta manera, se tiene que la energía
solar fotovoltaica representó el 3,1 % de la
producción total de electricidad mundial y se
mantiene como la tercera tecnología de electricidad
renovable más importante después de la energía
hidroeléctrica y terrestre. eólica tras superar a la
bioenergía en 2019. [4]
La energía solar fotovoltaica (FV) es única, lo cual
es de gran beneficio para los hogares ya que
permite generar electricidad y a la misma vez
consumirla inclusive en niveles de capacidad bajos
con tasas de mantenimiento pequeñas. [5]
Actualmente la parroquia Nueva Fátima cuenta con
aproximadamente 50 estudiantes universitarios que
se encuentran desarrollando sus actividades
académicas en modalidad virtual, sin embargo,
debido a la inestabilidad que se produce en el
sistema eléctrico de la red del Cantón Sozoranga
como consecuencia de desastres naturales la
acción involuntaria del ser humano, las clases de
los estudiantes se ven interrumpidas ocasionando la
paralización de sus actividades lo cual no permite
desarrollar con normalidad sus estudios.
El análisis de factibilidad del sistema solar
fotovoltaico se lo desarrollara para una vivienda
unifamiliar ubicada en La Parroquia Nueva Fátima,
la misma que se encuentra ubicada al Sur del
Ecuador, en la provincia de Loja, al Suroeste de
esta, constituye una de las dos parroquias rurales
del Cantón Sozoranga, este análisis se lo realizara
siguiendo la literatura utilizada en análisis similares
para otras viviendas.
En este escenario esta investigación tuvo como
objetivo Analizar la factibilidad de la
implementación de un sistema solar fotovoltaico
off grid. Para lo cual se han considerado algunas
etapas: investigar la irradiación solar de la zona de
estudio, determinar la demanda energética,
dimensionar el sistema solar fotovoltaico, luego
realizar el análisis de factibilidad y si no es factible
se debe realizar un rediseño del sistema, y como
parte final elaborar el diseño del sistema sola
fotovoltaico.
Este artículo está organizado de la siguiente
manera: En la Sección 2, se presentan los
materiales utilizados una descripción de estos, y
además se describe la metodología empleada la
cual es a través del método del “Mes Peor”, en la
Sección 3, presentamos los resultados obtenidos y
finalmente en la Sección 4, presentamos las
conclusiones en base a los resultados obtenidos.
2
2. Materiales y Métodos
Baterías de Electrolito Inmovilizado
El diseño se trata de un Sistema Aislado Off Grid,
es decir una instalación fotovoltaica independiente
de la Red Eléctrica Pública, pues su única fuente de
energía es la radiación solar. Este tipo de sistemas
es una solución viable para suministrar energía a
lugares remotos de forma confiable y sostenible.
Son un tipo de baterías de plomo-ácido, con la
especial característica de tener el electrolito
inmovilizado de algún modo. Estas baterías son
muy sensibles a los métodos de carga, voltajes de
regulación y operación bajo temperaturas extremas.
Los dos tipos más comunes de este tipo de baterías
son las baterías de gel y las AGM (Absorbed Glass
Mat).
COMPONENTES DE UN SSFV
Módulos Fotovoltaicos
Los módulos fotovoltaicos o paneles solares son
dispositivos que se utilizan para capturar la energía
de la luz del sol. Los paneles solares fotovoltaicos
contienen un conjunto de células solares que
convierten la luz en electricidad. Las células solares
tienen el efecto fotovoltaico para absorber la
energía del sol y hacer que la corriente eléctrica
fluya entre dos capas cargadas en la dirección
opuesta. [6]
Regulador de carga
Las instalaciones fotovoltaicas autónomas o
aisladas necesitan de un sistema de baterías o
acumuladores para almacenar la energía producida
en excedente cuando tenemos sol y utilizarla
posteriormente cuando los paneles no son capaces
de producir la energía necesaria que demanda la
instalación.
El control de este proceso de carga y descarga de
las baterías lo realiza un dispositivo llamado
"Regulador de Carga". Este dispositivo es
fundamental para proteger la vida útil de las
baterías y mejorar el funcionamiento del sistema
fotovoltaico.
El regulador solo controla la carga de las baterías,
siendo el inversor el encargado de controlar que no
se descarguen en exceso.
En instalaciones conectadas a Red sin Baterías NO
es necesario el Regulador de Carga, ya que no hay
baterías. [7]
Las baterías de gel suelen utilizar rejillas de plomocalcio. Estas baterías utilizan un mecanismo
interno de recombinación para minimizar el escape
de gases y por tanto reducción de las pérdidas de
agua.
Funcionamiento de una batería
El funcionamiento de una batería consta de dos
ciclos:
Carga: el panel genera una corriente eléctrica, la
batería en este caso se comporta como un receptor
y cierra el circuito. De esta manera circula por el
interior de la batería un corriente, que, si no es
consumida, queda almacenada en su interior en
forma de tensión que se forma entre los dos polos.
Descarga: como cualquier generador eléctrico, la
energía que almacena se manifiesta en forma de
tensión entre sus extremos, esto es tan simple que
si cerramos el circuito aparecerá una intensidad. [8]
Inversor
Un inversor de voltaje es un dispositivo electrónico
capaz de convertir la corriente directa (CD) a
corriente alterna (CA). El objetivo de un inversor
es la conversión de un voltaje de entrada en
corriente continua, la cual es suministrada desde un
sistema de baterías, a un voltaje de salida en
corriente alterna con especificaciones de tensión y
frecuencia de acuerdo a la necesidad del usuario.
3
Dimensionamiento de cableado
Es importante que la sección de los cables
empleados sea la adecuada. En la parte de corriente
continua de la instalación se suele trabajar con muy
baja tensión, pero con intensidades de corriente
relativamente altas. Por tanto, si la sección del
conductor no es la adecuada, las pérdidas podrían
ser elevadas y consecuentemente provocar
incendios. [9]
Método
El método utilizado es el método del “Mes peor”,
este es un método sencillo donde se supone que, si
la instalación es capaz de asegurar el suministro en
el período en el cual la relación de la radiación
disponible y el consumo de energía es más crítica,
no habrá problemas en el suministro durante el
resto del año. Para ejecutar este método se utiliza
valores medios mensuales de radiación global y
valores medios diarios de carga, con las
limitaciones que ello conlleva. [10]
Para el dimensionamiento del sistema solar
fotovoltaico de la vivienda unifamiliar se elaboró el
siguiente flujograma donde se detalla el método a
seguir, partiendo desde las condiciones iniciales,
hasta el estudio económico de factibilidad del
sistema. A continuación, se observa el flujograma.
4
Tabla 2
Radiación en la zona de estudio
3. Resultados
Datos medios mensuales
Mes
Wh/(m2día)
Análisis de la demanda eléctrica
La vivienda en la que se va a implementar el SSFV se
encuentra ubicada en las coordenadas geográficas
-4.270098, -79.823095.
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
Total anual
Consumo en corriente alterna
En la siguiente tabla se presenta el consumo de
energía de la vivienda unifamiliar.
Tabla 1
Consumo de energía de la vivienda
Aparato
Electrónico
Consumo vivienda unifamiliar
P.
Potencia
Cantidad
total Horas/día
(W)
(W)
Focos tipo
8
15
bombilla
Refrigeradora
1
200
Radio
1
14
Televisor
2
200
Carga de
3
15
celular
Laptop
1
150
Plancha
1
400
Total diario CA (Wh/dia)
4500
4290
4500
4580
4480
4500
4740
5000
5100
5240
5390
4840
4763
Consumo total
Consumo
(Wh)
120
3
360
200
14
400
8
0.5
1
1600
7
400
45
2
90
150
400
1329
3
0.25
450
100
3007
La potencia total es de 1329 W, mientras que el
consumo en la vivienda es de 3007 Wh/día.
Consumo total de corriente alterna:
𝑇𝑐𝑎=3007 𝑊ℎ/𝑑í𝑎
Consumo total de corriente continua:
𝑇𝑐𝑐=0 𝑊ℎ/𝑑í𝑎
El consumo total necesario para cubrir las
necesidades de los equipos instalados en la vivienda
unifamiliar. resulta de la sumatoria entre el consumo
de corriente alterna y continua, ecuación (1)
Radiación solar disponible
Los datos de radiación directa en la zona fueron
obtenidos la plataforma digital NASA POWER, la
cual ofrece datos promedios desde enero 1990 hasta
diciembre 2019. Estos valores se muestran a
continuación:
𝐶𝑡=𝑇𝑐𝑎+𝑇𝑐𝑐
𝐶𝑡=3007 𝑊ℎ/𝑑í𝑎+0 𝑊ℎ𝑑/í𝑎
𝐶𝑡=3007 𝑊ℎ/𝑑í𝑎
Inclinación de los paneles solares
La ciudad de Sozoranga se encuentra a una latitud de
4 grados, y debido a que el diseño se trata de una
instalación fija tenemos, ecuación (2)
𝛽𝑜𝑝𝑡=3.7+0.67∗ 𝜑 𝛽𝑜𝑝𝑡=6.38 ~ 7°
El valor de 7° es la mínima inclinación que podrán
tener los módulos solares.
Relación consumo/radiación
5
La tabla 3 expresa la relación que existe entre los
valores de consumo y radiación
Tabla 4
Especificaciones técnicas panel solar
Especificaciones técnicas del panel solar
Tabla 3
Relación Consumo y Radiación
CONSUMO/RADIACIÓN
Rd
Ct
Enero
4500
3007
Febrero
4290
3007
Marzo
4500
3007
Abril
4580
3007
Mayo
4480
3007
Junio
4500
3007
Julio
4740
3007
Agosto
5000
3007
Septiembre
5100
3007
Octubre
5240
3007
Noviembre
5390
3007
Diciembre
4840
3007
C/R
668
701
668
657
671
668
634
601
590
574
558
621
Según la tabla (6), el valor máximo de relación
consumo/radiación C/Rmax es de 701Wp
correspondiente al mes de febrero (mes peor).
Marca
Serie
Tipo
Potencia nominal
[Pmax ± 5%]
Voltaje Circuito Abierto
[Voc]
Voltaje nominal [Vmp]
Corriente de
cortocircuito [Isc]
Corriente nominal
[Imp]
Eficiencia [%]
Dimensiones [mm]
Peso [kg]
Duración [años]
Precio sin IVA [$]
Tamaño del campo de captación
Haciendo uso del catálogo en línea de la empresa
ecuatoriana HELIOS STRATEGIA ECUADOR
elegimos el panel con el que vamos a realizar los
cálculos. En la siguiente tabla se muestra su ficha
técnica.
JinkoSolar
JKM385M-6RL3-B
Monocristalino
385 Wp
44.34 V
37.02 V
11.22 A
10.40 A
20.17 %
1855x1029x30mm
20.8 kg
25
265
Cálculo del número de paneles a utilizar
El cálculo del número de paneles a utilizar en el
SSFV, se realiza mediante la ecuación (3)
𝑁𝑝=1.1∗ 𝐶/𝑅𝑚𝑎𝑥 /𝑃𝑝
𝑁𝑝=1.1∗701𝑊𝑝385𝑊𝑝
6
𝑁𝑝=2
Dimensionamiento del sistema de acumulación
Para dimensionar el tamaño del sistema de
acumulación se escogió los siguientes parámetros; D:
3días y Mpd: 70%. Aplicamos la siguiente ecuación
Para garantizar el voltaje y corriente requeridos por el
sistema (24V y 600Ah) es necesario realizar un
arreglo de baterías como se muestra en la figura 1, el
mismo tiene un total de 8 baterías que serán las
utilizadas por el sistema de acumulación del SSFV.
Figura 1
Disposición de las baterías en serie-paralelo
𝑄=110∗𝐶𝑡∗𝐷/ (𝑉∗𝑀𝑝𝑑 𝑄)
=110∗3007∗3 / (24∗70)
𝑄=590.661 𝐴ℎ
𝑄=590.661 𝐴ℎ~600𝐴ℎ
𝑄=600𝐴ℎ
Se determinó que es necesario acumular 600Ah para
asegurar la autonomía del SSFV. Con esta
consideración se escogió una batería de la marca
UltraCell Gel 12V 150Ah, en la tabla 9 se muestra
una pequeña especificación de la misma. Esta batería
fue escogida del catálogo en línea de la empresa
ecuatoriana HELIOS STRATEGIA ECUADOR. La
ficha técnica completa del mismo y el link de
direccionamiento a la página se encuentran en el
ANEXO II.
Tabla 5
Especificaciones técnicas batería
Elección del regulador de carga
Especificaciones técnicas de la batería
Debido a que la corriente de corto circuito de cada
panel es de 11,22A, tenemos una intensidad total de
paneles de 22.44A, ya que son 2 paneles los
requeridos por el sistema. Utilizando la siguiente
ecuación:
𝐼𝑟𝑒𝑔 = (𝐼𝑡𝑝 ∗ 25%) + 𝐼𝑡𝑝
𝐼𝑟𝑒𝑔 = (22.44𝐴 ∗ 25%) + 22.44𝐴
𝐼𝑟𝑒𝑔 = 28.05 𝐴
Marca
Serie
Voltaje [V]
Ciclos
Dimensiones [mm]
Peso [kg]
Duración [años]
Precio sin IVA [$]
ULTRACELL
UCG150-12
12
1200
485x170x240
43.5
15
435
Con el resultado obtenido de 28.05A, se escogió un
regulador de carga solar SRNE MPPT 12V/24V 30A,
en la tabla 10 se muestra una pequeña especificación
del mismo. El regulador de carga fue escogido del
catálogo en línea de la empresa ecuatoriana HELIOS
STRATEGIA ECUADOR. A continuación, se
muestran las especificaciones del regulador de carga:
7
Tabla 6
Especificaciones del regulador de carga
Tabla 7
Especificaciones del inversor
Especificaciones técnicas del regulador
Marca
Serie
Voltaje [V]
Carga [A]
Potencia paneles 24V
[W]
Pantalla de control
Precio sin IVA [$]
Especificaciones técnicas del inversor
Marca
Serie
Tensión de salida
[VCA]
Regulador de Carga [A]
Potencia paneles MAX
[Wp]
Aparatos eléctricos
MAX [Wp]
Apoyo
Baterías
SRNE
ML2430
12/24 Automático
30
800W
SI
170
Elección del inversor
Para elegir el inversor es importante tener en cuenta
que los electrodomésticos serán alimentados a una
tensión de 110V, y el sistema solar fotovoltaico
operara a 24V en corriente continua. Se escogió el
INVERSOR OFF GRID HELIOS 5KVA 48V SPLIT
PHASE del catálogo en línea de la empresa
ecuatoriana HELIOS STRATEGIA ECUADOR. En
la tabla 7 se presenta una pequeña especificación del
producto.
Precio sin IVA [$]
AXPERT
MLV 5KW
110/220
MPPT 2*80A
2*4000
5000
Red o Generador
Gel y litio, carga en
48V
1699
Dimensionamiento del Cableado en CC del
Sistema Fotovoltaico
Para la selección de los conductores se utilizó el
catálogo de Electrocables, en la siguiente figura
muestra la distribución de los componentes del SSFV
y el tamaño de cable a utilizar en cada uno de los
tramos
Figura 2
Configuración del sistema y tamaño de cables.
8
ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO
Materiales y equipos
En la siguiente tabla se presenta el costo de materiales
y equipos requeridos para realizar la instalación del
SSFV.
por el diseño ingenieril que depende del criterio de
cada profesional, para el presente estudio se realizó
un estudio de ingeniería valorado en $1977,9 que
equivale al 30% del total de la instalación, este
estudio se muestra en la tabla 10 a continuación.
Tabla 10
Costo SSFV
Tabla 8
Costo de materiales y equipos
COSTOS
Total, equipo/material
Equipo/Material
Cantidad
Precio
Unitario
[$]
265
Precio
Total
[$]
530
PRECIO [$]
6428
Total, personal/transporte
165
TOTAL
6593
Panel solar
2
Batería
8
435
3480
Regulador
1
170
170
Estudio de ingeniería [30%]
1977,9
Inversor
1
1699
1699
TOTAL
8570,9
Imprevistos
1
200
200
1
150
150
IVA [12%]
1028,508
COSTO TOTAL
9599,408
Rollo cable
4AWG
Rollo cable
10AWG
Imprevistos
Varios
1
49
49
1
200
200
1
150
TOTAL
150
Análisis de rentabilidad
6428
Mano de obra y transporte
Para la construcción y transporte de los equipos del
SSFV se requiere personal calificado y no calificado,
los costos y cantidad de los mismo se indican en la
tabla 9
Tabla 9
Costo mano de obra y transporte
Según [9], la tarifa promedio a nivel nacional con la
aplicación de pliego tarifario aprobado por el
directorio del CONELEC, es de 0.092USD/kWh.
Con este dato se puede decir que los valores en la
planilla de energía eléctrica no serán elevados, pero
también debemos tener en cuenta que existe cierto
subsidio en la energía eléctrica lo que hace rentable el
consumo de misma directamente de la red de
distribución.
Costos de Generación de Energía
Personal/Transpor
Cantidad
te
Precio
Precio
Unitari
Total
o [$]
[$]
Albañil
1
60
60
Ayudante
1
25
25
Transporte
1
80
80
TOTAL
165
Para este análisis se considerará los costos por
generación eléctrica del SSFV de los cuales depende
el tiempo de retorno de la inversión.
Para determinar la generación de energía se debe
tener presente el HPS de la provincia de Loja que
según (Carrión, 2019) equivale a 3.6:
𝐺𝑒𝑛𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 = 𝐻𝑃𝑆 ∗ 𝑊𝑝(𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙)
∗ 𝑃𝑒𝑟𝑑. 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙
Costo Total del SSFV
Para la estimación del costo del SSFV se realizó la
sumatoria de los valores totales obtenidos en las
tablas 8 y 9, además se adiciona el valor del IVA que
corresponde al 12% del costo total del SSFV. Otro
aspecto muy importante es el valor que se cobraría
𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 = 3.6 ∗ 385 ∗ 0.7957
𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 = 1102.84 𝑊ℎ/𝑑í𝑎
9
Por lo tanto, un panel nos genera 1102.84Wh/día, este
valor lo transformaremos a Wh/año para saber la
cantidad de energía generada en un año.
1102.84
𝑊ℎ 365𝑑í𝑎𝑠 1𝑘𝑊ℎ
𝑘𝑊ℎ
∗
∗
= 402.54
𝑑í𝑎
𝑎ñ𝑜
1000𝑊ℎ
𝑎ñ𝑜
A esta producción anual se la debe multiplicar por
la cantidad de paneles del SSFV que equivale a 2:
𝑃𝑟𝑜𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 ∗ 𝑁𝑝
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 402.54
𝑘𝑊ℎ
∗2
𝑑í𝑎
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 805.07
𝑘𝑊ℎ
𝑎ñ𝑜
Redimensionamiento del Sistema
Redimensionamiento del Sistema con Distintos
Elementos “D2”
Se escogió nuevos elementos (paneles solares,
baterías, regulador de carga, inversor de voltaje),
manteniendo la misma carga a satisfacer. Cabe
señalar que con la metodología utilizada la elección
del panel la realiza el diseñador de acuerdo con sus
criterios.
En la tabla 11 se muestra los nuevos componentes del
sistema:
Tabla 11
Resultados del redimensionamiento con nuevos elementos
CARACTERIS
TICAS
𝑘𝑊ℎ
Por lo tanto 805.07 𝑎ñ𝑜 es la energía que se produce
en un año, ya que según el fabricante la vida del
panel solar es de 25 años y es el elemento con mayor
duración, el estudio de factibilidad se lo realizara
con respecto al tiempo de vida útil del panel.
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐. 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙25𝑎ñ𝑜𝑠 = 805.07
Panel
Solar
𝑘𝑊ℎ
∗ 25 𝑎ñ𝑜𝑠
𝑎ñ𝑜
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙25𝑎ñ𝑜𝑠 = 20126.83𝑘𝑊ℎ
Costo del kWh con el SSFV
Batería
Para realiza el estudio se utiliza la siguiente ecuación:
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑆𝑆𝐹𝑉
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑔𝑒𝑛. 𝑆𝑆𝐹𝑉 =
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙25𝑎ñ𝑜𝑠
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑆𝑆𝐹𝑉 =
9599.408𝑈𝑆𝐷
20126.83𝑘𝑊ℎ
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑆𝑆𝐹𝑉 = 0.4769
Regulad
or
𝑈𝑆𝐷
𝑘𝑊ℎ
Inversor
Costo
total del
sistema
En conclusión, la energía producida por el SSFV
cuesta cinco veces más en comparación a la energía
utilizada de la red de distribución. Bajo estos
resultados se puede decir que la utilización de un
SSFV no es factible.
Marca: Vertex S
Modelo: TSMDE09.08
Potencia: 405 Wp
Corriente
cortocircuito:12.3
4A
Cantidad: 2
Duración: 25
años
Marca: Ultracell
Modelo:
UCG200-12
Capacidad [Ah]:
200
Voltaje [V]: 12
Cantidad: 6
Duración: 15
años
Marca: SRNE
Serie: ML2420
Voltaje
automático [V]:
12/24
Carga [A]: 40
No cambia
PRE
CIO
[$]
IMAGEN
272
586
204
1699
-
-
9721.
712
-
-
0.461
-
[USD]
Costo
Producc
ión
energía
[USD/k
Wh]
10
De este nuevo redimensionamiento se tiene un valor
final de 0.461USD/kWh que corresponde al costo de
generación de energía utilizando el nuevo SSFV. A
partir de este valor también se puede decir que la
energía sigue costando casi cinco veces el valor de la
energía suministrada por la red de distribución
eléctrica lo que lleva a la conclusión de que el nuevo
SSFV o D2 no es factible
Redimensionamiento
Cargas “D3”
del
Sistema
Luego de obtener la carga a utilizar en el sistema se
dimensiono el nuevo SSFV estos resultados se
muestran en la siguiente tabla:
Tabla 13
Resultados obtenidos con la nueva carga
4
Panel
solar
Excluyendo
Batería
Se consideró excluir las cargas de menor importancia
como el televisor y el radio, pero se mantiene el
mismo panel solar del primer SSFV. La tabla 12
presenta la nueva estimación de carga para
redimensionar el SSFV, la cual corresponde a
2500Wh/día.
Regulado
r
Inversor
Costo
Tabla 12
Nueva carga del sistema
total del
sistema
CARACTERISTI
CAS
Primer SSFV
Cantidad: 2
Marca: Ultracell
Modelo: UCG25012
Capacidad [Ah]:
250
Voltaje [V]: 12
Cantidad: 4
Duración: 15 años
Marca: SRNE
Serie: ML2430
Voltaje automático
[V]: 12/24
Carga [A]: 30
No cambia
PRECI
O [$]
IMAGEN
265
-
787
170
1699
-
-
9116.0
16
-
-
0.451
-
[USD]
Pot.
Cant
Precio
[w]
.
[w]
15
8
120
3
360
200
1
200
8
1600
Cargador
15
3
45
2
90
Laptop
150
1
150
3
450
diario [Wh/día]
2500
Aparato
Foco
Refrigerado
r
Hora
Consu
Costo
.
Producci
ón
energía
[USD/k
Wh]
Consumo total
Con este nuevo estudio se determinó que el costo de
la energía con el nuevo diseño del SSFV es
0.451USD/kWh americanos. A partir de este valor
también se puede decir que la energía sigue costando
alrededor de cinco veces el valor de la energía
suministrada por la red de distribución eléctrica lo
que lleva nuevamente a la conclusión de que el nuevo
SSFV o D3 no es factible.
Comparación entre costo del sistema y costo en la
generación de energía.
La diferencia que existe entre cada sistema se muestra
la tabla 14, en la misma se puede apreciar que el costo
del sistema varia bastante entre los tres sistemas, pero
el costo de producción de energía varia en
aproximadamente 0.01USD americanos, lo que
indica claramente que el costo de la energía no
depende del costo del sistema, puesto que en el
11
cálculo del costo de la energía se toma en cuenta la
eficiencia del panel solar escogido y su diferencia
entre eficiencias y costos es mínima.
de 30A, 8 baterías de 12V-150 Ah y 1 inversor de 5
kW. El segundo sistema (D2) conformado por 2
paneles fotovoltaicos de 405Wp-24V, 1 regulador
de carga de 40A, 6 baterías de 12V-200Ah y 1
inversor de 5kW. Por último, el tercer sistema
propuesto (D3) consta de 2 paneles solares
fotovoltaicos de 385Wp-24V, 1 regulador de carga
de 30A, 4 baterías de 12V-250Ah y 1 inversor de
5kW.
El valor total de los sistemas D1, D2 y D3
corresponde a 9599,408USD; 9721,712USD y
9116.016USD respectivamente, de la misma
manera el costo de producción de 1kWh de cada uno
de ellos corresponde a 0.4769USD; 0.461USD y
0.451USD, con lo que se puede decir que la
implementación del cualquiera de estos tres
sistemas no es factible, ya que el valor del kWh en
territorio nacional equivale a 0.092 USD
americanos.
Tabla 14
Comparación de costos entre sistemas
SISTEMA
Sistema
inicial “D1”
Sistema
redimensiona
do con otros
elementos
“D2”
Sistema
redimensiona
do con nueva
carga “D3”
COSTO
DEL
SISTEM
A [$]
COSTO DE LA
ENERGÍA[USD/kW
h]
9599.408
0.4769
9721.712
0.461
9116.016
0.451
Teniendo en cuenta todos los datos presentados en la
tabla 14, se sugiere la instalación del primer sistema
D1, puesto que en este se contempla todas las cargas
que requieren ser energizadas, además el sistema
propuesto D1 podría llegar a ser factible efectuando
un estudio con Créditos del Carbono.
4. Conclusiones
El objetivo de este artículo fue analizar la factibilidad
de implementación de un sistema solar fotovoltaico
para una vivienda unifamiliar ubicada en la Parroquia
Nueva Fátima del Cantón Sozoranga, en donde se
analizó la influencia de la energía solar y la
rentabilidad del sistema diseñado. Luego del análisis
de los resultados de esta investigación, se plantean las
siguientes conclusiones:
La demanda energética de la vivienda unifamiliar
conformada por seis personas, ubicada en la
parroquia Nueva Fátima del cantón Sozoranga es de
3,007 kWh/día, distribuida en el uso de focos,
refrigeradora, radio, televisor, carga de celular, laptop
y una plancha.
La energía del sol en la zona es de 4290 Wh/m2 día,
por lo tanto, para realizar el autoabastecimiento
eléctrico de la vivienda se diseñó el primer sistema
(D1), el cual está compuesto por 2 paneles
fotovoltaicos de 385 Wp-24V, 1 regulador de carga
5. Recomendaciones
Así mismo se platean algunas recomendaciones:
Se recomienda usar paneles de una potencia alta para
que el número de paneles sea menor.
Configurar de manera correcta el banco de baterías
para obtener los valores necesarios de intensidad y
voltaje.
Se recomienda usar baterías de alta capacidad para
reducir el espacio y número de baterías.
Prestar especial atención al dimensionar cables, ya
que esto puede generar una gran pérdida de energía
en el sistema, corto circuito e incendios.
Realizar un estudio técnico para saber qué tan
rentable es la utilización de un SSFV.
La mano de obra debe ser contratada considerando la
preparación de los obreros y las necesidades de la
obra.
Efectuar un estudio técnico-económico tomando en
cuenta los créditos del carbono para saber si el
sistema puede llegar a ser factible.
12
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