Análisis y mejoras en el movimiento de seguidores solares: aplicación al retroseguimiento
- Autores: Francisco Javier Gómez Uceda
- Directores de la Tesis: José Cristóbal Ramírez Faz (dir. tes.), Luis Manuel Fernández-Ahumada (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2021
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Reca Cardeña (presid.), Víctor Pallarés López (secret.), Inmaculada Pulido Calvo (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Agraria, Alimentaria, Forestal y del Desarrollo Rural Sostenible por la Universidad de Córdoba y la Universidad de Sevilla
- Materias:
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- Resumen
1. introducción o motivación de la tesis La presente tesis nace de la necesidad de avanzar en la investigación del comportamiento de los seguidores solares de 1 y 2 ejes, debido a la demanda creciente en instalaciones fotovoltaicas (PV).
Hay que tener en cuenta que el sector energético es clave para la lucha contra el cambio climático, y, por consiguiente, el fomento en el uso de energías renovables desempeña un papel clave para alcanzar los objetivos de sostenibilidad que a nivel mundial son cada vez más exigidos.
De todas las fuentes que proporcionan energía renovable destaca la proporcionada por el Sol, al ser la más abundante y limpia, destacando el papel de la proporcionada por instalaciones fotovoltaicas, y dentro de ellas las que disponen de un seguimiento solar.
Si bien existen multitud de estudios sobre el comportamiento de los seguidores, en revisión bibliográfica previa, no se encontraron estudios sobre el enfoque que en la presente tesis se desarrolla, incluyendo elementos innovadores en el tratamiento del seguimiento solar.
Para ello se evalúan distintos modelos físicos y empíricos que permitan la evaluación de la captación radiativa de los mismos, que tienen en cuenta todas las componentes de la irradiancia, lo que nos permitirá determinar la orientación óptima y paralelamente evaluar la influencia de intersombreo y otras variables tales como la geometría y orografía.
Por consiguiente, el objetivo general ha sido la obtención de mejoras en el rendimiento de los seguidores solares de 1 y 2 ejes.
2.contenido de la investigación La tesis doctoral avanza en el estudio del comportamiento de seguidores solares, centrándose en los objetivos que se relacionan a continuación: • Maximizar la captación de radiación solar en seguidores de 1 y 2 eje.
• Optimizar trayectorias de seguimiento y su interacción con las variables del terreno.
• Monitorizar el sistema de seguimiento.
• Evaluar todas las componentes de irradiancia global (directa, difusa y reflejada).
• Estudiar los efectos negativos de sombreamiento entre colectores, y actuaciones a seguir, en caso de que se produzca dicho efecto.
• Proponer técnicas de retroseguimiento.
• Estudiar la influencia de la geometría de colectores PV en la captación radiativa.
3.conclusión Se ha modelizado la captación solar en seguidores solares de 1 eje y 2 ejes, evaluando el sombreamiento, lo que ha llevado a la utilización de la técnica de retroseguimento y paralelamente interrelacionarlo con terrenos no horizontales en el caso de seguidores de 1 eje y geometrías irregulares de los colectores en los de 2 ejes.
Se observa para instalaciones orientadas hacia el Sur ( =0°), la orientación óptima del eje del colector es en la misma dirección (𝛾=0°), independientemente de la inclinación del terreno.
Si el terreno tuviese otra orientación, el acimut óptimo, en el que ha de orientarse el colector, debe ser en la misma dirección que el acimut terrestre. Si el eje de rotación se posiciona en una dirección diferente, surgen pérdidas de energía que varían según la inclinación del terreno.
Paralelamente, se ha observado que, para terrenos y eje del colector con orientación Sur, el valor de radiación máxima se obtiene para inclinaciones ꞵ=21°.
Respecto a otra influencia en la inclinación del terreno, se ha demostrado que cuando nos alejamos de la orientación óptima del eje de rotación del colector, las pérdidas aumentan considerablemente conforme la inclinación del terreno era mayor, llegando a valores cercanos al 7%.
En relación con el estudio realizado en seguidores solares de 2 ejes con geometrías no rectangulares de los colectores, permite concluir que la forma geométrica de los mismos tiene poca influencia en instalaciones de seguimiento y retroseguimiento.
Por otro lado, el modelo propuesto nos ha permitido identificar las variables que influyen notablemente en la incidencia anual de la irradiancia, y que vienen determinadas por la distancia entre colectores, superficie de colector y el GCR (Ground Cover Ratio) de la instalación, lo que puede llevar a variaciones en la producción eléctrica de 116 kWh/m2 año, 24kWh/m2 año y 104 kWh/m2 año respectivamente.
En lo que respecta a la distribución espacial de forma regular frente a tresbolillo, no es conveniente asumir un mejor comportamiento de uno frente a otro, debido a que la variación de 1.6 kWh/m2 año se sitúa dentro del margen de incertidumbre de los modelos de predicción de radiación.
Finalmente, el desarrollo de un sensor de aplicación a seguidores solares de 2 ejes permite evaluar de forma instantánea el valor de la irradiancia solar incidente en todas sus componentes, lo que determina la orientación de la bóveda celeste donde la captación de energía es máxima y por tanto optimizar la producción de energía en PV. Esto se consigue asignándole como datos de entrada, la elevación y acimut de los planos colectores de seguidores solares de doble eje, unido a un análisis previo de intersombreado.
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