Conferencia «Parámetros en el Diseño de SFVI» (UMSNH)

Rogelio AT — Wed, 23 Nov 2022 00:42:23 +0000

ABSTRACT

El diseño de un sistema fotovoltáico es un proceso que integra tanto conocimientos técnicos de energía, solarimetría, normatividad vigente hasta análisis de costos, entre otros. En esta charla, dirigida a estudiantes de ingeniería, abordamos la parte del dimensionamiento de un sistema de forma sencilla y en una secuencia lógica, basada en datos técnicos de fabricantes. Lo necesario para que al término de la misma, los alumnos puedan dimensionar un sistema hasta «en una servilleta».

El día viernes 4 de noviembre del presente año 2022, se llevó a cabo un seminario organizado por la sección estudiantil ASME en las instalaciones de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la UMSNH.

Vitema tuvo el honor de ser invitado a presentar una conferencia sobre parámetros y dimensionamiento de sistemas fotovoltáicos, donde se expusieron aspectos relevantes para la integración de dichos sistemas para circunstancias, principalmente, domésticas y comerciales, desde las necesidades del cliente que busca adoptar estas tecnologias hasta las implicaciones ténicas, regulaciones y condiciones ambientales para su óptimo aprovechamiento y eficiencia.

CONTENIDO DE LA PRESENTACIÓN

El ponente Rogelio Aguilar Torres, director general de Vitema, abrió la charla introduciendo a los estudiantes a algunos conceptos básicos sobre energía y la información necesaria para realizar el diseño de un sistema fotovoltaico interconectado.

Energía Solar
Dimensionamiento del sistema
Selección del Inversor
Condiciones de diseño

DINÁMICA DE LA PONENCIA

Bajo una secuencia dinámica de preguntas y participación de los asistentes, la ponencia se centró en poder hallar los datos numéricos a sustituir en una sola ecuación, la ecuación para hallar la potencia fotovoltaica requerida para un ejemplo.

El interés principal de la ponencia, iba más allá de resolver numéricamente una ecuación, el objetivo era poder entender los conceptos que la integran, con diagramas y analogías de fácil entendimiento, que ilustraran el alcance que puede tener el dimensionamiento de un sistema, es decir, saber cuántos paneles solares fotovoltaicos, se requieren para abastecer las necesidades de un usuario. Se abordaron también algunos criterios de selección de un inversor adecuado para el ejemplo, resolviendo el problema con dos inversores distintos para analizar las diferencias.

En la sala hubo la oportunidad de conocer físicamente algunos de los inversores comúnmente utilizados para su uso en dichas instalaciones, así como sus ventajas y rendimientos.

Los asistentes tuvieron una aproximación general a los múltiples parámetros que pueden ser considerados para elevar el nivel de detalle de los cálculos en función de lo que se necesite precisar. La conferencia cerró ubicando el cálculo del dimensionamiento dentro del proceso completo de diseño de un sistema fotovoltaico, el cual también comprende la solarimetría, el cumplimiento de normas, análisis de tarifas eléctricas, cálculo de retorno de inversión, análisis estructural, protecciones eléctricas, etc.

La invitación del capítulo ASME de la Facultad de Ingeniería Mecánica, ha sido muy grata, debido a que el equipo de Vitema y el mismo Rogelio Aguilar, fueron miembros del Capítulo estudiantil en su momento, periodo en cual se podrían destacar inumerables satisfacciones y aprendizajes, que integran a quienes hoy somos Vitema. Por todo ello, agradecemos a Claudia Saucedo, integrante del Capítulo ASME, por sus atenciones y al Ing. Salvador Naranjo, maestro de la Facultad, por sus palabras al inicio de la conferencia.

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El Gran Problema

Rogelio AT — Thu, 25 Nov 2021 23:32:50 +0000

Cambio climático natural

Definamos “cambio climático” como el cambio cíclico de las condiciones climatológicas en la Tierra, cambios que son eventualmente naturales en términos planetarios. En los últimos 650,000 años ha habido siete ciclos glaciares, y para ponerlo en perspectiva, el último fue hace 7,000 años, a partir del cual surge la civilización humana.

¿De qué depende el clima de la Tierra? de la radiación solar recibida, la cual puede variar de tres formas:

Variando la radiación solar entrante, mediante cambios en la órbita terrestre (ciclos Milankovitch) o del propio sol; lo que ha sucedido estos últimos miles de años.
Cambiando la fracción de la radiación solar reflejada (albedo), mediante variaciones en la envoltura de las nubes, de partículas denominadas aerosoles o de la envoltura terrestre.
Alterando la energía de onda larga que se irradia nuevamente al espacio, mediante cambios en las concentraciones de los gases de efecto invernadero.

Tomando en consideración estas variables, se ha pronosticado que la próxima gran reducción de insolación, similar a las que dieron origen a los periodos glaciares pasados, deberá comenzar en 30,000 años.

Sin embargo, existen otro tipo de cambios climáticos abruptos dentro de un periodo glaciar, asociados a la redistribución de calor debido a cambios de circulación y transporte térmico en los océanos, demostrando así que existen otros factores además de la cantidad de insolación, que pueden incidir en el clima global.

Los análisis geológicos indican que los periodos cálidos libres de hielo coinciden con altos niveles de CO₂ atmosférico. En escalas de tiempo de un millón de años, los niveles de CO₂ cambian debido a actividad tectónica que afecta las tasas de intercambio de CO₂ entre el océano y la atmósfera con la Tierra sólida.

Los seres humanos se han convertido en una fuerza geológica.

Lonnie Thompson Tweet

vs Cambio climático actual

Habiendo descrito de manera general lo que es un cambio climático, podríamos ahondar sobre el cambio climático actual, en el que algunas de sus características no son inusuales, pero otras sí lo son. Para comparar el cambio climático actual con los anteriores, es importante hacer tres diferenciaciones:

Definir la variable que se compara. Las concentraciones de gases de efecto invernadero o la temperatura; y definir si se compara el valor absoluto o su tasa de variación.
Discriminar entre cambios locales y cambios mundiales. Los cambios climáticos locales son a menudo mayores que los mundiales pues los factores locales pueden cambiar el traslado de calor o humedad de un lugar a otro. Los cambios en la temperatura media mundial, precisan de ciertos forzamientos mundiales, como los cambios de concentración de los gases de efecto invernadero.
Distinguir entre las escalas de tiempo. Los cambios climáticos a lo largo de millones de años pueden ser mucho mayores y tener causas diferentes, comparado con cambios climáticos en escalas de tiempo de un siglo.

La variable más preocupante sobre el cambio climático actual es el aumento de la concentración de dióxido de carbono atmosférico, que resulta muy inusual en los dos últimos millones de años. La concentración de CO₂ se conoce con precisión desde hace 650,000 años a partir de muestras de hielo, durante este tiempo la concentración de CO₂ varió de un mínimo de 180 ppm durante los periodos glaciares fríos y un máximo de 300 ppm durante las épocas interglaciares cálidas. Ahora se ha superado este rango. El dióxido de carbono atmosférico medido en el Observatorio de referencia atmosférica Mauna Loa de la NOAA alcanzó su punto máximo para 2021 en mayo con un promedio mensual de 419 partes por millón (ppm). Para entender la magnitud de este hecho, el aumento de unas 80 ppm en la concentración de CO₂ al final de los periodos glaciares anteriores tardó en promedio más de 5,000 años.

partes por millón de CO2

Calentamiento global

La temperatura es una variable más difícil de reconstruir que el CO₂, pues no tiene el mismo valor en todo el mundo, por lo que un registro sólo tiene un valor limitado. Las fluctuaciones locales de temperatura, aun las que tuvieron lugar hace apenas algunos decenios, pueden ser de varios grados Celsius, por encima de la señal de calentamiento mundial del siglo pasado que fue de 0.7°C.

Una variable completamente distinta es la tasa actual de calentamiento global. Los ciclos glaciares registran los mayores cambios de temperatura del último millón de años; durante éstos, la temperatura media mundial varió en unos 4°C a 7°C entre los periodos glaciares y los periodos interglaciares cálidos. Sin embargo, los datos indican que el calentamiento global al final de un periodo glaciar era un proceso mundial que tomaba unos 5,000 años. Evidentemente la tasa actual de cambio climático mundial es mucho más rápida e inusual en el contexto de los cambios pasados.

Nunca habían ocurrido grandes cambios climáticos tan rápido como el calentamiento global actual. De cumplirse las proyecciones de un calentamiento aproximado de 5°C en este siglo, entonces la Tierra habrá experimentado la misma magnitud de calentamiento medio mundial que el que sufrió al final del último periodo glaciar; no hay evidencia de que esta tasa de cambio climático haya sido igualada en los últimos 50 millones de años.

Citando a Lonnie Thompson, profesor de ciencias geológicas en la Universidad Estatal de Ohio: “… los seres humanos se han convertido en una fuerza geológica”, “En ningún momento de la historia de la Tierra ha habido 7.3 millones de personas al mismo tiempo y el número probablemente crecerá hasta los 10 millones en 2050”.

He aquí el gran problema.

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