Análisis, diseño y simulación de sistema solar fotovoltaico para suministro eléctrico en apoyo a programa nutricional en la Escuela Rural en Cardonal, Tibaná (Boyacá) - Colombia.

Abstract

Se presentan las actividades investigativas desarrolladas para establecer las condiciones de la Escuela Rural El Cardonal, Tibaná, Boyacá, en cuanto a sus necesidades energéticas, en particular, para lograr el sostenimiento de las actividades escolares por medio del aprovechamiento del recurso solar en el sitio mediante un sistema fotovoltaico autónomo, apoyando además, un plan gubernamental de alimentación de los niños en formación escolar, para el caso, se escogió la Escuela en una zona rural típica, en situación social en desventaja debido a los escasos recursos de la región campesina que atiende. Aunque existe una conexión al sistema eléctrico nacional, esta se encuentra en condiciones precarias que están afectando tanto el desempeño como el programa nutricional de los estudiantes, por la falta de electricidad para la refrigeración de los alimentos. Este proyecto consideró el diseño, posible instalación y seguimiento de una instalación fotovoltaica suficiente, que garantizase el suministro eléctrico de la Escuela. Ante el no cumplimiento de la etapa de construcción, por falta de recursos antes prometidos, y para un mejor aprovechamiento de este estudio, se desarrolló un modelo de simulación del sistema solar fotovoltaico por medio del software especializado TRNSYS. Este, además de facilitar la caracterización de la instalación, analiza el comportamiento de los equipos diseñados para las condiciones dadas, facilitando estudiar los resultados del sistema en modelación, y así, poder realizar previamente los ajustes que se consideren necesarios para una optimización del aprovechamiento de la operación del sistema fotovoltaico. Ante la necesidad de conocer más precisamente el recurso solar de la zona, se registró in situ la radiación solar incidente, además de otros registros meteorológicos, durante más de un año, por medio de una estación meteorológica instalada con apoyo de la Universidad. Determinado el potencial solar, se diseñó el sistema fotovoltaico de acuerdo a los requerimientos de carga eléctrica de la Escuela, definiendo las características de operación de los dispositivos necesarios e introduciendo toda la información al programa de cómputo TRNSYS para simular su operación. De esta forma se generó el perfil de modelación que recrea las condiciones de funcionamiento del sistema y de la carga eléctrica, de acuerdo a la radiación solar incidente y exhibiendo el comportamiento que presentaría el modelo solar fotovoltaico proyectado. De este modo se demostró la bondad del sistema solar para satisfacer los requerimientos eléctricos básicos de la Escuela, incluida la necesidad de refrigeración de alimentos para el plan nutricional de los niños, además proyectándose como un prototipo que puede ser empleando para situaciones similares y en otros estudios de aplicación de la energía solar.