Sistema automatizado de limpieza de paneles solares con control PID para la optimización de los recursos usados en la mitigación de polvo

Abstract

La demanda de energía eléctrica ha aumentado exponencialmente con el transcurso de los años y el avance de la tecnología, por lo cual el ser humano ha buscado diferentes fuentes energéticas que puedan cubrir la gran demanda de energía eléctrica existente. Una de las fuentes de energía que se han desarrollado con mayor fuerza, es la energía solar, sin embargo presenta algunos problemas, uno de los problemas es el polvo que reduce la captación de la energía solar, por lo cual se han desarrollado con los años los sistemas automatizados de limpieza para la mitigación del polvo, sin embargo los sistemas actuales presentan problemas que hacen deficiente la función que realizan y por ende tienen una baja optimización de los recursos que usan para el proceso de limpieza. En la presente tesis se buscó mejorar la eficiencia de los sistemas automatizados permitiendo mejorar la optimización de los recursos usados para la limpieza, con la implementación de un control PID, por lo cual se realizaron pruebas en un panel solar de la marca Shunshine de tipo monocristalino, con una potencia máxima de 60W y una eficiencia de conversión de energía solar en energía eléctrica de 19,6%, la toma de datos se realizó antes y después de la implementación. Los datos hallados confirmaron que la implementación de un control PID mejora el proceso de limpieza de un panel solar drásticamente, debido a que antes de la implementación se obtuvieron 35 W a la salida del panel solar, dicho valor representa un 11.5470% en la eficiencia de conversión de energía solar a energía eléctrica, representando una baja considerable en la eficiencia, luego se procedió a la implementación del control PID, usando una tarjeta Arduino uno, un sensor de polvo, un actuador, siendo ventiladores los usado como los encargados de la limpieza. Obteniendo 57 W a la salida del panel solar, representando una eficiencia de 18.8051%. mejorando el proceso de limpieza en más de 7% y siendo muy cercana a la eficiencia nominal del panel solar, con apenas una reducción menor al 1%. También permitiendo optimizar los recursos empleados para el proceso de limpieza, gracias a que la tarjeta Arduino y los ventiladores consumen 12V y 5V respectivamente. También se demostró que es rentable la implementación, gracias a los cálculos realizados con la fórmula de retorno de la inversión (ROI), obteniéndose 12.09% anual, siendo un valor muy bueno para la inversión realizada.