ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL DISEÑO DE LOS SISTEMAS ELECTRICOS BASADOS EN COMPUTADORA
TEMA: TECNOLOGIA LED IMPLEMENTADA IMPLEMENTADA EN RESIDENCIA
INTEGRANTES:
BYRON JAVIER RAMIREZ AÑAZCO MITCHELL MORAN MORAN LUIS UGARTE VEGA
II TERMINO - 2014
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Contenido INTRODUCCIÓN .............................................................................. ...................................... 3 .......................................................................................................... ................................................................. ............ 5 JUSTIFICACIÓN..................................................... OBJETIVOS ................................................... ...................................................... .......................................................................... .................... 6 MARCO TEÓRICO ..................................................................................... ............................. 7 ......................................................................................................... ....................................................... ... 8 FUNCION DE UN LED ..................................................... ESTRUCTURA DE UN LED’S ........................................................... ...................................... 9 ...................................................................... .................. 12 FUENTES DE ALIMENTACION DE LOS LED .................................................... APLICACIÓN DE LA TECNOLOGIA LED .................................................. ........................... 13 VENTAJAS DE LOS LED .................................................. .................................................... ...................................................... 14 DESVENTAJAS DE LOS LED ................................................... ............................................. 15 DIFERENCIA DE LOS FOCOS INCANDESCENTES Y LED ................................................. 16 DIFERENCIA DE LOS CFL Y LAMPARAS LED .................................................. .................. 17 TEMPERATURA DE COLOR ................................................... ............................................. 18 QUE BUSCO EN UN FOCO LED ......................................................................... .................. 18 COMPATIBILIDAD ................................................ ..................................................... ............................................................... .......... 20 IMPACTO AMBIENTAL ..................................................................................... .................. 22 LUMINOSIDAD LUMINOSIDAD DE LOS LED ............................................................................................... 23 BENEFICIOS DE LA ILUMINACION LED ................................................. ........................... 25 ANALISIS DE AHORROS FOCO LED Vs. FOCO INCANDESCENTE INCANDESCENTE .................................... 26 EL NUEVO CARGO TARIFARIO MENSUAL ........................................................................ 27 ........................................................................ .................. 28 CÁLCULO EN EL CONSUMO ENERGÉTICO ...................................................... ........................................................... ........ 30 ANALISIS DE AHORROS FOCO LED Vs. FOCO CFL ................................................... CÁLCULO EN EL CONSUMO ENERGÉTICO ...................................................... ........................................................................ .................. 31 UNA IMPLEMENTACION PARA OBTENER UN MEJOR CONSUMO .................................. 35 APLICACIÓN DE ENERGIA FOTOVOLTAICA EN RESIDENCIA ....................................... . 35 ELEMENTOS EN UN SISTEMA DE GENERACIÓN FOTOVOLTAICA ........................ ........ 38 ...................................................... 41 IMPACTO ECONOMICO .................................................. .................................................... DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO ................................................... 41 RECUPERACION DE LA INVERSION .................................................................................. 44 ......................................................................................................... ............................................................... .......... 45 CONCLUSIONES.................................................... BIBLIOGRAFIA..................................................................................................................... 46
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INTRODUCCIÓN El campo de la iluminación ha evolucionado rápidamente en los últimos años. La necesidad de fuentes más económicas y de procurar el ahorro de energía ha provocado un incremento en el número de opciones existentes, pero las que utilizamos tienen poca eficiencia en su desempeño. Las lámparas incandescentes, son las más empleadas por su bajo costo y facilidad de instalación, su funcionamiento está basado en el flujo luminoso emitido por un filamento. Presenta un bajo rendimiento por ende un mayor consumo de energía. También se utilizan lámparas de descarga eléctrica, que son más eficientes, pero su utilización es más compleja por sus requerimientos al ser utilizada, normalmente se la utiliza en fabricas, alumbrado público, etc. La tecnología LEDs ha evolucionado rápidamente y son la fuente de luz artificial más eficiente y con mayor ahorro ah orro de energía. Alrededor de un 25% de la energía que se consume en un hogar va destinada a la iluminación. Gracias a los avances que se realizan en el ámbito de la energía, las bombillas LED (diodo emisor de luz), cubren con creces las necesidades de cualquier hogar proporcionando ventajas en el ahorro de la energía. El consumo con la iluminación de una bombilla LED, se caracteriza por durar mucho y consumir poco. El presente documento también corresponde a un estudio en el ámbito de las energías energías limpias y renovables, que pretende pretende analizar económica y socialmente los efectos efectos que se generan a partir de los sistemas sistemas de energía fotovoltaica en el Ecuador. La importancia del tema estudiado radica en la necesidad imperante de dar a conocer e incentivar el uso de energías limpias y renovables a través 3
del uso eficiente de recursos disponibles en la naturaleza. Cada año el Sol arroja sobre la Tierra cuatro mil veces más energía que la que vamos a consumir, es por esto que tenemos como obligación el cómo saber aprovecharla. Es así como la energía solar se vuelve una alternativa atractiva especialmente especialmente en Guayaquil donde los niveles de radiación solar se encuentra entre uno de los más elevados del Ecuador. Las fuentes alternas de energía (FAE), son todas aquellas formas de generación de energía energía eléctrica no convencionales. convencionales. Los orígenes orígenes de estas energías residen en fenómenos de la naturaleza o procesos procesos que al sufrir una transformación dan como resultado energía eléctrica aprovechable, que se puede encontrar disponible de manera continua o periódica. Algunas de las FAE son: El viento (energía (energía eólica), El sol (energía (energía térmica o energía solar), Movimiento de agua en causes naturales o artificiales (micro hidroeléctrica), Energía oceánica (mareomotriz o maremotérmica), Materia orgánica (biocombustibles o turbo generadores). La participación del Gobierno en la generación de programas de energías solares fotovoltaicas es una tarea pendiente por desarrollar. Uno de los actores claves para el desarrollo de nuevas políticas en ésta temática son los centros de investigación y universidades que cumplen un papel fundamental en el estudio de factibilidades técnicas y económicas de energías solares fotovoltaicas en Ecuador. De acuerdo a lo expuesto, este trabajo pretende analizar si los sistemas fotovoltaicos residenciales generan un impacto económico positivo en los usuarios, y de qué modo podría verse afectado su entorno socialmente.
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JUSTIFICACIÓN La gran diferencia entre las bombillas LED y las de bajo consumo, es que las LED no contienen ningún elemento tóxico y alcanzan el 100% de su rendimiento desde el mismo momento en que las encendemos, por lo que resultan más eficientes a largo plazo. Las bombillas de bajo consumo han de ser recicladas con tratamiento de residuos peligrosos, algo que desconoce gran cantidad de población. Además, por su funcionamiento conlleva una reducción de emisión de calor muy elevada, debido a que las bombillas LED transforman hasta el 90% de su energía en luz y sólo un 10% en calor.
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OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL
Demostrar que el sistema de iluminación LED es una alternativa de solución para el ahorro energético. Determinar los impactos económicos y sociales de la energía solar fotovoltaica a nivel residencial de Ecuador.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Compara el sistema de iluminación LED ante el sistema de bombillos incandescentes y focos ahorradores. Indicar la eficiencia de la tecnología LED como la alternativa para el ahorro energético. Establecer ventajas y desventajas de la tecnología LED. Diferencias de la tecnología LED LED con respectos a las demás fuentes de iluminación del mercado. Mejorar la Eficiencia Energética obteniendo ahorros. Suministrar información detallada de las nuevas fuentes de iluminación y aplicaciones. Evaluación de los aspectos técnicos, económicos, ambientales, tecnológicos y sociales de las nuevas fuentes de iluminación. Calcular el costo nivelado de energía por sistema fotovoltaico. Comparar el costo nivelado de energía por sistema fotovoltaico con tarifa eléctrica residencial. Identificar los potenciales impactos sociales que se generan por sistema fotovoltaico.
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MARCO TEÓRICO LED Es un “Diodo emisor de luz” o también “Diodo Luminoso” es un diodo
semiconductor que emite luz. Se usan como indicadores en muchos dispositivos, y cada vez con mucha más frecuencia, en iluminación. Presentado como un componente electrónico en 1962, los primeros diodos Led emitían luz roja de intensidad baja, pero los equipos actuales emiten luz de alto brillo en el espectro infrarrojo, visible y ultravioleta. Así mismo, un Led es un diodo semiconductor que emite luz, su definición abarca que, dicha tecnología de iluminación determinada por un diodo, existe desde 1962, pero que en la actualidad está saliendo a la luz, aunque para la sociedad moderna esta tecnología t ecnología sea nueva, lleva muchos años de existencia, aunque se la puede llamar innovadora. Diodo: Un Diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un sentido. Este término generalmente se utiliza para referirse a un diodo semiconductor, el más común en la actualidad, consta de una pieza de cristal semiconductora a dos terminales. t erminales.
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FUNCION DE UN LED Su función varía según su aplicación, puede servir para iluminación, tanto como para dispositivos de ondas infrarrojas como los controles remotos, en este caso, su función seria iluminar, y por lo tanto atreves de las bombillas o en este caso dios LED. Las funciones que un LED ejercen, como bien se dijo, cambian el uso que se les quiera dar, su función principal es iluminar, al hacer pasar una corriente eléctrica entre sus dos partes, se excitan los electrones y emiten luz al saltar de un extremo al otro.
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ESTRUCTURA DE UN LED’S Por ahora nos detendremos a estudiar las partes constitutivas de un led a través de la siguiente imagen la cual representa tal vez el encapsulado más popular de los leds que es el T1 ¾ de 5mm. de diámetro. Como vemos el led viene provisto de los dos terminales correspondientes que tienen aproximadamente aproximadamente 2 a 2, 5 cm de largo y sección generalmente de forma cuadrada. En el esquema podemos observar que la parte interna del terminal del cátodo es más grande que el ánodo, esto es porque el cátodo está encargado de sujetar al sustrato de silicio, por lo tanto será este terminal el encargado de disipar el calor generado hacia el exterior ya que el terminal del ánodo se conecta al chip por un delgado hilo de oro, el cual prácticamente no conduce calor. Es de notar que esto no es así en todos los leds, solo en los últimos modelos de alto brillo y en los primeros modelos de brillo estándar, ya que en los primeros led de alto brillo es al revés. Por eso no es buena política a la hora de tener que identificar el cátodo, hacerlo observando cual es el de mayor superficie. Para eso existen dos formas más convenientes, la primera y más segura es ver cuál es el terminal más corto, ese es siempre el cátodo no importa que tecnología sea el led. La otra es observar la marca plana que también indica el cátodo, dicha marca plana es una muesca o rebaje en un reborde que tiene los leds. Otra vez este no es un método que siempre funciona ya que algunos fabricantes no incluyen esta muesca y algunos modelos de leds pensados para aplicaciones de clúster donde se necesitan que los leds estén muy pegados, directamente no incluye este reborde. El terminal que sostiene el sustrato cumple otra misión muy importante, la de reflector, ya que posee una forma parabólica o su aproximación semicircular, este es un punto muy crítico en la fabricación y concepción del led ya que un mal enfoque puede ocasionar una pérdida considerable de energía o una proyección despareja.
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Un led bien enfocado debe proyectar un brillo parejo cuando se proyecta sobre una superficie plana. Un led con enfoque defectuoso se puede identificar porque proyecta formas que son copia del sustrato y a veces se puede observar un aro más brillante en el exterior de circulan, síntoma seguro de que la posición del sustrato se encuentra debajo del centro focal del espejo terminal. Dentro de las características ópticas del led aparte de su luminosidad esta la del ángulo de visión, se define generalmente el ángulo de visión como el desplazamiento angular desde la perpendicular donde la potencia de emisión disminuye a la mitad. Según la aplicación que se le dará al led se necesitara distintos ángulos de visión así son típicos leds con 4, 6, 8, 16, 24, 30, 45,60 y hasta 90 grados de visión. Generalmente el ángulo de visión está determinado por el radio de curvatura del reflector del led y principalmente por el radio de curvatura del encapsulado. Por supuesto mientras más chico sea el ángulo y a igual sustrato semiconductor se tendrá una mayor potencia de emisión y viceversa. Otro componente del led que no es muestra en la figura pero que es común encontrarlo en los led de 5mm son los stand-off o separadores, separadores, son topes que tienen los terminales y sirven para separar los leds de la plaqueta en aplicaciones que así lo requieren, generalmente si se va colocar varios leds en una plaqueta conveniente que no tenga stand - off ya que de esta forma el encapsulado del led puede apoyarse sobre la plaqueta lo que le dará la posición correcta, esto es especialmente importante en leds con ángulo de visión reducido. Por último tenemos el encapsulado epoxi que es el encargado de proteger al semiconductor de las inclemencias ambientales y como dijimos ayuda a formar el haz de emisión. Existen básicamente 4 tipos de encapsulado si lo catalogamos por su color.
Transparente o clear water (agua transparente): Es el utilizado en leds de alta potencia de emisión, ya que el propósito de estos leds es fundamentalmente iluminar, es importante que estos encapsulados no absorban de ninguna manera la luz emitida. 10
Coloreados o tinted: Similar al anterior pero coloreado con el color de emisión de sustrato similar al vidrio de algunas botellas, se usa principalmente en leds de mediana potencia y/o donde sea necesario identificar el color del led aun apagado.
Difuso o difused: Estos leds tiene un aspecto más opacos que el anterior y están coloreados con el color de emisión, poseen pequeñas partículas en suspensión de tamaño microscópicos que son las encargadas de desviar la luz, este tipo de encapsulado le quita mucho brillo al led pero le agrega mucho ángulo de visión ya que los múltiples rebotes de la luz dentro del encapsulo le otorgan un brillo muy parejo sobre casi todos los ángulos prácticos de visión.
Lechosos o Milky: Este tipo de encapsulado es un tipo difuso pero sin colorear, estos encapsulado son muy utilizados en leds bicolores o multicolores. El led bicolor es en realidad un led doble con un cátodo común y dos ánodos (3 terminales) o dos led colocados en contraposición (2 terminales). Generalmente el primer caso con leds rojo y verde es el más común aunque existen otras combinaciones incluso con más colores.
Es muy importante hacer notar que en todos los casos el sustrato del led es el que determina el color de emisión y no el encapsulado. Un encapsulado con frecuencia de paso distinta a la frecuencia de emisión del sustrato solo lograría filtrar la luz del led, bajando así su brillo aparente al igual que todo objeto colocado delante de él.
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FUENTES DE ALIMENTACION DE LOS LED Los LEDs trabajan normalmente con corriente continua (CC), por lo tanto, si queremos que funcione en una instalación de corriente alterna (CA), la que tenemos en casa y en la mayoría de instalaciones, necesita de un controlador (driver) que convierta la CA en CC y que a su vez disminuya el voltaje. Además de transformar la corriente alterna en corriente continua, el driver debe adaptar el voltaje de d e salida a las necesidades del LED. Los LED debido a su baja impedancia, funcionan a una tensión de corriente baja, por lo que una tensión elevada no sólo no funcionaría sino que los quemaría. Los drivers no son necesarios, por ejemplo, en los LED instalados en linternas a pilas, ya que la corriente de salida de una pila es muy baja en comparación con la red eléctrica. Dicho de otro modo: la corriente de salida de una instalación eléctrica supera con creces los miliamperios que necesita un LED para emitir luz. El driver es el encargado de rebajarla sin desperdiciar energía, manteniendo la tensión constante y atenuando la generación de calor. Los LED son muy sensibles a las alteraciones de corriente, por eso es necesario que el driver estabilice la tensión, lo que a su vez estabilizará el flujo lumínico (intensidad (intensidad y color) y la temperatura temperatura del LED (ya hemos hemos hablado de la importancia de la disipación de calor para optimizar la vida útil de una lámpara LED). El driver es esencial ya que de él depende en gran medida aprovechamiento real de la energía eléctrica consumida por un LED. Una fuente de alimentación apropiada influye en la eficiencia y la estabilidad de la luminaria. Además, optimizará la vida del LED.
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APLICACIÓN DE LA TECNOLOGIA LED Según Wikipedia.com, Los Diodos infrarrojos se emplean a mediados del siglo XX en mandos a distancia de televisores, o viéndose generalizados sus usos en otros electrodomésticos como Equipos de música, indicadores, etc. Además de ser utilizado para transmitir datos entre dispositivos electrónicos, aunque esta tecnología de transmisión de datos ha dado paso al Bluetooth o wifi directo en sus últimos años, quedando casi obsoleta. El uso de lámparas LED en el ámbito de la iluminación (incluyendo la señalización de tráfico) es previsible que se incremente en el futuro, ya que aunque sus prestaciones son intermedias entre la lámpara incandescente y la fluorescente, presenta indudables ventajas, particularmente su larga vida útil, su menor fragilidad y la menor disipación de energía, además de que, para el mismo rendimiento luminoso, producen la luz de color, mientras que los hasta ahora utilizados, tienen un filtro, lo que reduce notablemente su rendimiento. Los led blancos son el desarrollo más reciente. Un intento muy bien fundamentado para sustituir las bombillas actuales por dispositivos mucho más eficientes desde un punto de vista energético. También se utilizan en la emisión de señales de luz que se trasmiten a través de fibra óptica.
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LED CONSUME MENOS ENERGIA Debido a que el proceso es más eficiente, es decir, se produce luz al pasar la corriente eléctrica, a diferencia de los focos tradicionales que requieren de calentar un filamento hasta el punto donde se ponga al rojo vivo para generar luz, generando así calor y luz infrarroja, haciendo que energía que no utilizamos sea desperdiciada tanto en forma de calor y en luz que no vemos. Normalmente encontramos que los focos incandescentes tienen una eficiencia de 10 Lm/W, los fluorescentes 40Lm/W y los LED tienen 90~110 Lm/w, la siguiente grafica muestra pruebas que se han logrado obtener en laboratorios, como podemos observar son mayores a los que encontramos en el mercado.
VENTAJAS VENTAJAS DE LOS LED Mostramos varias ventajas de los Led a continuación: Máxima Autonomía: Las bombillas pierden el 90% de energía al transformarse en calor. Con el Led, casi la totalidad de energía se transforma en luz, solo el 10% en calor. Ahorro Económico: Si bien, es cierto que una lámpara Led no es muy accesible, al comprar una que perdura hasta 100.000 horas de vida, en vez de comprar cada 8 meses bombillas incandescentes, fluorescentes o focos ahorradores. Reducción de reparaciones. reparaciones. Conservación del medio ambiente. Resistencia al agua.
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Fiabilidad y facilidad de Usos. Reducido Tamaño. Elevada eficiencia de conservación. Larga vida útil: 100.000 horas de vida. Elevada resistencia.
DESVENTAJAS DE LOS LED Las principales dificultades existentes para aplicar de forma masiva la tecnología LED no son técnicas, sino económicas. Reducir los costes es el mayor reto al que se enfrentan los fabricantes de lámparas con tecnología LED. En la actualidad los LED se fabrican con materiales caros, como el carburo de silicio o el zafiro. Con esta tecnología los costes de la instalación son ligeramente superiores superiores a los de una tecnología convencional y el ahorro energético que se va a conseguir lo ya a compensar en un corto periodo de tiempo. Se puede decir que las desventajas principales relacionadas relacionadas con estos equipos son: Sin duda la principal desventaja es su precio, actualmente caros en relación al precio por lumen. La percepción de los Led bajo la luz solar, puede variar en mas que los de sus competidores los incandescentes incandescentes o fluorescentes. Los Led deben ser suministrados con ms voltaje y menos corriente innecesaria. El rendimiento de los LED depende en gran parte de la temperatura ambiente de trabajo en la que se encuentran. Trabajar con LED en temperaturas altas degrada considerablemente la vida útil. Los LED dirigen su radiación en una determinada dirección con un mayor o menor ángulo de proyección, pero no existen aplicaciones en las que se emita luz en todas las direcciones como las fluorescentes o las lámparas incandescentes. incandescentes.
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DIFERENCIA DE LOS FOCOS INCANDESCENTES Y LED Tienen muchas ventajas tanto económicas como técnicas, comparados con los focos incandescentes y los conocidos fluorescentes como ahorradores: Ahorran hasta el 85% de energía eléctrica. Ahorro en el mantenimiento, ya que no hay que sustituir lámparas o balastros en 10 o 15 años. Importantes ahorros en el uso de aire acondicionado, ya que la tecnología led no produce calor. La energía se transforma directamente en luz monocromática, por lo que no genera calor, ni emisiones de luz ultravioleta, ni infrarroja. Por su diseño alumbran solamente el área de trabajo, no omnidireccionalmente omnidireccionalmente como los l os focos actuales. Su encendido es instantáneo. Mayor vida útil, las tecnologías convencionales duran de 2000, a 6000 horas, mientras los leds duran hasta 100,000 horas, esto es hasta 17 veces más. Protegen el medio ambiente, no contienen contaminantes peligrosos como el mercurio, cadmio y plomo que usan las lámparas convencionales.
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DIFERENCIA DE LOS CFL Y LAMPARAS LAMPARAS LED
Foco LED utiliza menos energía. Tiempo de Vida de los LED puede llegar a ser hasta 10 veces más largo que un foco ahorrador (CFL). LED genera y disipa menos calor que un foco ahorrador (CFL). LED no contiene mercurio ni ninguna otro metal pesado toxico y todos los focos LED cumplen la regulación ROHS, lo cual verifica que no tengan metales pesados como mercurio, plomo o cadmio. LED no emite rayos UV (Ultravioletas), lo que permite que no dañe lo que esta iluminando como son las obras de arte o cualquier otro producto que pueda ser dañado con los rayos UV. LED no produce rayos infrarrojos (IR), por lo cual no hace interferencia con los equipos de control remoto. El LED puede encender y apagar de manera inmediata, lo que permite que se puedan utilizar con sensores de movimiento, sin que esto deteriore la vida del producto, mientras que el CFL tarda unos minutos en otorgar la totalidad de su luz, y entre más lo enciendas y lo apagues, su tiempo de vida va disminuyendo. Aunque se han hecho intentos para sustituir algunos tipos de focos como los spots con focos CFL, podemos ver que hasta el momento no han sido del todo t odo adecuados, ya que no son luz dirigida, mientras que el LED puede sustituir sin problemas un dicroico, o un spot, o un reflector industrial. 17
Los LED pueden ser instalados en ambientes con vibraciones sin que éstos tengan problemas en su funcionamiento, mientras que el CFL es propenso a fallas o roturas, por lo que se requiere de un manejo cuidadoso. Los CFL son más fáciles de romper, sobre todo cuando ya fueron utilizados y deben tener cuidados especiales. Los CFL deberán ser dispensados a un confinado adecuado y certificado para manejar mercurio, de tal manera que pueda limpiar el vidrio antes de su reciclado. En algunos países.
TEMPERATURA DE COLOR La temperatura de color es la medida que se utiliza para definir el color de la iluminación del foco. Para definir el color se toma una barra de hierro negro y se calienta teniendo así una relación entre el color que toma la barra de hierro con respecto a la temperatura en grados Kelvin. Normalmente en el mercado se tienen los siguientes rangos de temperatura para la luz blanca utilizada en iluminación: Luz Fría (55006500°K), Luz Blanco Puro (4000-4600°K), Luz Cálida (2700-3000°K).
QUE BUSCO EN UN FOCO LED A continuación lo que se busca en un foco LED:
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Vida del Producto.- Un producto que te diga que va a durar 100,000 horas, es muy probable que te esté mintiendo, ya que se tiene definido que el tiempo de vida promedio para un foco led es el tiempo que tardará en llegar al 70% de la iluminación total original, los fabricantes serios están etiquetando sus productos entre 30,000 y 50,000 horas. Importante aclarar que no significa que el foco ya no pueda ser utilizable al llegar a ése valor. Temperatura de Color.- La temperatura de color es lo que conocemos normalmente como luz cálida, natural o fría. Los focos con luz cálida normalmente emiten menos luz, por lo que si encuentras que alguien te dice que sus productos emiten la misma cantidad de luz en cálida y en fría, te están mintiendo. Eficiencia.- Consumo vs luz emitida, si el fabricante no lo pone, simplemente hagamos la división cantidad de lúmenes del foco entre los watts que consume. Factor de Potencia.- Debemos buscar que el factor de potencia sea siempre mayor a 0.90. Una explicación llana es que el factor de potencia es una eficiencia energética, que nos dice que tan bien es aprovechada la energía dentro del producto. Diseño.- El led debe tener en cuenta la disipación de calor, por lo que es de vital importancia como está diseñado para hacer la disipación del calor, una mala disipación de calor hace que el foco reduzca su tiempo de vida. Nosotros recomendamos que el diseño técnico vaya unido con el diseño estético, de tal manera que se tenga un diseño eficiente en la disipación de calor y un diseño agradable a la vista. Verifiquen calidad de productos y de ensambles. Especificaciones técnicas y manuales técnicos.- Las empresas serias siempre cuentan con éste tipo de información. Garantía.- Mínimo 2 años, recomendamos 3 años, así estaremos encontrando un producto que tenga el diseño de la electrónica para durar. Prueba del producto.- Comprar por catálogo puede llegar a ser una mala opción, siempre exijan una prueba del producto, donde ustedes puedan ver la calidad de los materiales y el ensamble y lo más importante es si cumple con lo que ustedes están buscando. Con la prueba física, estarán viendo en realidad si funcionan o no en tu propio ambiente. 19
COMPATIBILIDAD Luz Fluorescente: Se produce cuando la energía y el vapor de mercurio crean un arco que activa los fosfatos que cubren el interior de la bombilla. Debido a que la luz emite uniformemente en la superficie completa del tubo, se difunde en todas las direcciones y crea una luz estable, sin sombras. Los tubos requieren de un balastro para el encendido y para mantener el flujo eléctrico uniforme. Los tubos fluorescentes no tienen rival en lo que a eficiencia de energía se refiere, o al menos eso antes de que la tecnología de iluminación Led saliera a la Luz. Los tubos fluorescentes antiguos producen ruido, parpadean y dan un poco de rendimiento de color. Las balastras electrónicas y una mejor protección de la instalación en contra del brillo, han resuelto los dos primeros problemas; en cuanto al último, los fabricantes desarrollaron fluorescentes de amplio aspecto. 20
Luz Incandescente: Tipo utilizado con mayor frecuencia en los hogares, proviene de un filamento de tungsteno que se “Incendia” y
consume lentamente adentro de una bombilla de vidrio al vacio. Así mismo, los hay variantes de tres intensidades de larga vida. Los Focos R, PAR y ER producen un rayo más controlado; los del tipo plateado que difunden luz desde su interior. También se pueden conseguir focos decorativos
Lámpara Fluorescente Compacta (CFL): es un tipo de lámpara que aprovecha la tecnología de los tradicionales tubos tradicionales tubos fluorescentes para hacer lámparas de menor tamaño que puedan sustituir a las lámparas incandescentes con pocos cambios en la armadura de instalación y con menor consumo. La luminosidad emitida por un fluorescente depende de la superficie emisora, por lo que este tipo de lámparas aumentan su superficie doblando o enrollando el tubo de diferentes maneras.
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IMPACTO AMBIENTAL El Led no emplea mercurio, metales pesados u otros materiales, tiene un mínimo impacto térmico en el entorno. No existe contaminación lumínica, no existe polillas ni mosca o insectos. El uso de la iluminaria y bombillas Led tiene un impacto ambiental, que se debe considerar muy seriamente ya que esta al no contener filamento de tungsteno como las bombillas normales, ni mercurio como las lámparas fluorescentes, no representa ningún peligro ni contaminación para el medio ambiente. Además, no emiten ningún tipo de radiación ultravioleta (UV) ni infrarrojo (IR) lo que hace que los ambientes interiores iluminados con esta bombilla Led son muchos mas cómodos y agradables. E incluso se pueden instalar en sitios de muy baja temperatura sin problemas. Los focos LED son los más ecológicos que hay hasta el momento, en un estudio que realizó el "Green Design Institute" de la Universidad de Carnegie Mellow, demostró que la energía total que se requiere para utilizar un foco el led fue la mejor opción, la energía que se midió fue desde su producción hasta su destrucción o reciclado. El estudio calculo 25,000 horas como promedio de vida de un foco led, si lo comparamos con 30,000 o 50,000, obtendremos un mucho mejor resultado.
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Prácticamente el 100% de los focos LED es reciclable, al igual que los focos incandescentes, los focos ahorradores (CFL) requieren de un proceso especial y más delicado debido al manejo del mercurio que tienen.
LUMINOSIDAD DE LOS LED Los focos tradicionales tienen una dispersión esférica, es decir, los focos emiten luz hacia todos lados, en el caso de los focos LED, la luz es dirigida en un ángulo específico (llamado ángulo de dispersión), lo que permite que la luz sea dirigida a donde se requiere, por lo que tenemos mayor luz en las áreas de trabajo y menos luz desperdiciada. Al tener menor luz desperdiciada, hace que podamos tener con menos lumen del foco, mayor iluminación en las áreas requeridas. En otras palabras, los focos tradicionales no solo desperdician calor, también t ambién desperdician Luz.
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A continuación presentamos una tabla de la cantidad de lúmenes que tiene un foco normal o incandescente.
Foco Incandescente Incandescente (Watts) 40 50 75 100 150
Lúmenes del Foco 450 800 1.100 1.600 2.600
Con los focos fluorescentes tenemos un problema, ya que existen muchas marcas y muchos modelos con diferentes calidades, de tal manera que podemos encontrar un foco de 13 W otorgando desde 430 Lm hasta 950 lm, incluso encontramos ese problema con la misma marca, seguramente el precio del foco también refleje la calidad y eficiencia. A continuación encontrarás una tabla con algunos modelos, consumo en watts w atts y lúmenes. lú menes. Marca / Modelo Joinluck/R20 T2S 13W Yankon/FE213 13S 6500K General Electric / FLE13HT3/2/6H Sylvania / CF20EL/BR40/RP (29740) Sylvania / CF20EL/BR40/1BL (29398) 24
Foco Fluorescente (Watts) 13 13 13 20
Lúmenes del foco 430 700 900 900
20
950
Sylvania / CF23EL/BR40/827/BL3 (29463) Sylvania DULUX EL / CF16EL/BR30 (29475)
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1.250
16
750
BENEFICIOS DE LA ILUMINACION ILUMINACION LED 1. Bajo consumo de electricidad. 2. Alta duración. Duración de más de 50mil a 100mil horas equivalentes de 10 a 20 años de vida útil. 3. Color. Ofrece una gran gama de colores. 4. Ahorro de cable. Una instalación con iluminación Led, puede hacerse con un cable de un calibre mucho menor al normal. En lugar de usar calibre 12 para iluminación se puede usar calibre 22. Otro beneficio es que no desgasta el cable eléctrico, a diferencia de las demás tecnología. 5. Luz Fria. Un bombillo incandescente o ahorrador utiliza solamente el 10% de cada vatio para iluminar, el resto se va en calor. La iluminación Led utiliza un 90% en iluminar y solamente 10% en calor. 6. No genera calor. A diferencia de las otras, no desperdicia la energía en calor, calienta menos las áreas iluminadas (esto puede traducirse ahorros en aires acondicionados y ambientes más frescos) y elimina peligros de quemaduras al tacto. 7. Menos desperdicios de iluminación. La iluminación Led no tiene perdida por la reflexión, todos los demás sistemas necesitan de reflectores para concentrar la luz al lugar donde queremos iluminar, lo que supone perder60% de efectividad, mientras que el Led no precisa estos sistemas y la luz puede ser dirigida a la zona que queremos iluminar con una eficiencia del 90%. 8. Diseño. Por su durabilidad, color y sus otras ventajas, permite utilizar la luz con más variedad de diseño y formas de instalación. 9. Led de alta potencia. 25
Pueden tener una duración máxima de hasta 100.000 horas, ya que no tienen filamentos. (Hilo incandescente que produce la luz en los bombillos eléctricos) este hecho hace que no se fundan como lo hacen los bombillos tradicionales. Estos dispositivos de estado sólido son muy resistentes a los golpes. Los materiales con que están hechos los bombillos Led son de d e estado sólido, a diferencia de los demás, por lo mismo los Led son reciclables. Presentando beneficios claros, como protección del medio ambiente. La luz ultravioleta con Led también tiene el potencial de revolucionar la purificación del agua ya que el ultravioleta profundo que emite el Led mata bacterias y virus sin necesidad de químicos. 10. La energía renovable tiene la desventaja que su producción es costosas, el beneficio del Led es que por su bajo consumo funciona muy bien con este tipo de generación renovable. 11. No necesita capacitor ni balastro. 12. El Led tiene el mismo rango luminoso que el convencional y ahorrador. 13. La iluminación Led viene diseñada para ser instalada en cualquier fase. Voltaje 110, 220 y trifásico = (227) 14. Completamente ecológico. Cero contaminantes sin mercurio ni sodio. 15. Ahorro en mantenimiento.
ANALISIS DE AHORROS FOCO FOCO LED Vs. Vs. FOCO INCANDESCENTE Condiciones: Lúmenes.- La unidad de medida de flujo de luz, o “flujo luminoso”. Con las bombillas, que proporciona una estimación de la cantidad aparente de la luz de la bombilla. Colorear índice de rendimiento (CRI).- representa la calidad de la luz y su capacidad para representar los colores correctamente. 26
Equivalente potencias y salidas de luz de incandescencia y bombillas LED Salida de Luz
LED
Las bombillas incandescente
Lumenes
Watts 3 4,5 6,5 10 12 20
Watts 15 25 40 50 60 100
150 250 400 500 600 1200
Comparando las bombillas LED superior para uso domestico Bombilla LED
Precio
Watss
Lumenes
Watts incandescente equivalente
regulable
Duracion de vida
Zetalux blanco caliente
7 7
350 450
40-50 50-60
No No
>50000horas
Zetalux blanco frio
$39,95 $39,95
DesignoLux NX8
$43,95
8
300
40-50
No
>50000horas
Evolux SH blanco caliente
$49,95
13
1000
75-100
No
>50000horas
Evolux fresco SH blanca
$49,95
13
1075
75-100
No
>50000horas
DesignoLux Candelabro
$27,95
3
150
20
No
>50000horas
EL NUEVO CARGO TARIFARIO MENSUAL TARIFA(A) 501 a 750 kwh a 11.85 centavos= $60 a $88 TARIFA (B) 27
>50000horas
751 a 1000 kwh a 16.05 centavos= $121 a $160,5 TARIFA(C) 1001-1500 kwh a 26.48 centavos= $265 a $398 TARIFA (D) 1501-2000 kwh a 42.56 centavos= $639 a $851.20 TARIFA (E) MAS DE 2000 kwh a 67.12 centavos= $1.343 4000 kwh a 67.12 centavos= $2.685
CÁLCULO EN EL CONSUMO ENERGÉTICO EJEMPLO DE CÁLCULO DE AHORRO Son varios los factores a considerar para determinar el ahorro económico entre diferentes tipos de lámparas y van más allá del coste individual de cada una y de la reducción en el consumo eléctrico. Comparamos una lámpara incandescente de 60W (están prohibidas las de 100W), que tiene un precio de $0,50 con su equivalente en Led de 12W que tiene un precio de $10. 28
Debemos considerar al menos: Coste de cada lámpara. Vida útil ú til de cada lámpara: 1.000 horas para las incandescentes incandescentes y 50.000 50.00 0 horas para las leds. Horas de encendido. Ahorro energético. Coste de reposición por agotamiento de las lámparas. Emisiones de CO2 a la atmósfera. Considerando un encendido de 5 horas diarias para cada una de ellas el cálculo sería: Vida útil de cada lámpara: Incandescente: 1.000 horas / 5 horas-día » 200 días de vida útil, poco más de medio año Led: 50.000 horas / 5 horas día » 10.000 días de vida útil, útil, más de de 27 años.
La LED dura 50 veces más que la incandescente.
Consumo eléctrico año: Incandescente: 60 (W*h) * 8(horas) * 365 (días) = 175.200 (W*h) » 175 (kW*h) por año Led: 12 (W*h) * 8(horas) * 365(días) = 35.040 (W*h) » 35 (kW*h) por año
Es 5 veces mayor el de la lámpara incandescente. incandescente.
Coste del consumo eléctrico año: La compañía eléctrica cobra el consumo de electricidad por kW/hora (kw/h) a un precio $0,1185 el kwh: Incandescente: 175 (kw*h) * $0,1185 » $20,74 año Led : 35 (kw*h) * $0,1185 » $4,15 año
Podemos notar que al año existe un ahorro del 80% que es un porcentaje lo suficientemente elevado de ahorro por foco. Conclusión: En el primer año se amortiza sobradamente el precio superior de la lámpara led permitiéndonos recuperar la inversión rápidamente.
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Coste del consumo eléctrico durante la vida útil: Suponiendo que no varíe el precio del kwh. Incandescente: 27 años * 175 (kW*h) año » 4.725 (kw*h) * $0,1185 » $559.91 Led : 27 años * 35(kW*h) año » 945 (kw*h) *$ 0,1185 » $111.98 Ahorro: 3.780 kwh * $0,1185 » $447,93
Coste de reposición de lámparas incandescente durante la vida útil: Se necesitarán 50 lámparas incandescentes para cubrir la vida útil de una lámpara led. (50.000horas ÷ 1.000horas) Coste de las 50 lámparas lámparas incandescentes: incandescentes: $0,5 * 50 = $25 Coste de una lámpara lámpara led: $10,0 * 1 =$10 Luego por este concepto también también se ahorran ahorran al menos $15 que habrían de sumarse al ahorro por menor consumo eléctrico. En resumen durante los 27 años de vida útil de la lámpara led el ahorro frente a la lámpara incandescente es $462.93, ($447,93 en consumo eléctrico + $15 en lámparas). En el mismo tiempo se reducirá la emisión de CO2 en más de una tonelada.
ANALISIS DE AHORROS FOCO FOCO LED Vs. Vs. FOCO CFL Equivalente potencias y salidas de luz de incandescencia y bombillas LED
Salida de Luz
LED
CFL
Lúmenes
Watts
Watts
30
150
3
8
250
4,5
10
400
6,5
13
500
10
18
600
12
20
1200
20
30
CÁLCULO EN EL CONSUMO ENERGÉTICO EJEMPLO DE CÁLCULO DE AHORRO Son varios los factores a considerar para determinar el ahorro económico entre diferentes tipos de lámparas y van más allá del coste individual de cada una y de la reducción en el consumo eléctrico. Comparamos una lámpara incandescente de 20W , que tiene un precio de $2,50 con su equivalente en Led de 12W que tiene un precio de $10. Debemos considerar al menos: Coste de cada lámpara. Vida útil de cada lámpara: 5.000 horas para las incandescentes incandescentes y 50.000 50.00 0 horas para las leds. Horas de encendido. Ahorro energético. Coste de reposición por agotamiento de las lámparas. Emisiones de CO2 a la atmósfera. Considerando un encendido de 5 horas diarias para cada una de ellas el cálculo sería: Vida útil de cada lámpara: CFL: 5.000 horas / 5 horas-día » 1000 días de vida útil, poco más de 2 años y medio Led: 50.000 horas / 5 horas día » 10.000 días de vida útil, útil, más de de 27 años.
La LED dura 10 veces más que la incandescente. Consumo eléctrico año: CFL: 20 (W*h) * 8(horas) * 365 (días) = 58.400 (W*h) » 58.4 (kW*h) por año 31
Led: 12 (W*h) * 8(horas) * 365(días) = 35.040 (W*h) » 35 (kW*h) por año
Es 1,7 veces mayor el de la lámpara CFL. Coste del consumo eléctrico año:
La compañía eléctrica cobra el consumo de electricidad por kW/hora (kw/h) a un precio $0,1185 el kwh: CFL: 58,4 (kw*h) * $0,1185 » $6,92 año Led : 35 (kw*h) * $0,1185 » $4,15 año
Podemos notar que al año existe un ahorro del 40% que es un porcentaje elevado de ahorro por foco. Conclusión: En el primer año se amortiza un 30% de la inversión permitiéndonos recuperar en 3 años y medio el valor del foco led. Coste del consumo eléctrico durante la vida útil: Suponiendo que no varíe el precio del kwh. CFL : 27 años * 58,4 (kW*h) año » 1.576,8 (kw*h) * $0,1185 » $186,85 Led : 27 años * 35(kW*h) año » 945 (kw*h) *$ 0,1185 » $111.98 Ahorro: 631,8 kwh * $0,1185 » $74,87
Coste de reposición de lámparas incandescente durante la vida útil: Se necesitarán 10 lámparas CFL para cubrir la vida útil de una lámpara led.
Coste de las 10 lámparas incandescente incandescentes: s: $2,5 * 10 = $25 Coste de una lámpara lámpara led: $10,0 * 1 =$10 Luego por este concepto también se ahorran al menos $15 que habrían de sumarse al ahorro por menor consumo eléctrico. En resumen durante los 27 años de vida útil de la lámpara led el ahorro 32
frente a la lámpara l ámpara incandescente incandescente es $89,87 ($74,87 en consumo eléctrico + $15 en lámparas). En el mismo tiempo se reducirá la emisión de CO2 en más de una tonelada. COMPARACION MENSUAL EN UNA CASA UTILIZANDO FOCOS LED, CFL E INCANDESCENTES
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34
Como podemos observar en las tablas al utilizar focos led obtenemos el mayor ahorro en todos los rangos de carga. Comparando el uso de led vs incandescentes incandescentes tenemos un ahorro del 80% en la tarifa mensual de consumo. Ahora comparando el uso de led vs CFL tenemos un ahorro del 40% en la tarifa mensual de consumo. Podemos concluir que es necesario y muy beneficioso beneficioso el uso de led en vez de luces incandescentes y asi empezar ahorrar dinero, caso que no es muy cierto en comparación con los CFL ya que para recuperar nuestra inversión necesitamos varios años para obtener los resultado buscados en este este estudio el cual cual es ahorrar en su su consuno eléctrico. eléctrico.
UNA IMPLEMENTACION PARA OBTENER UN MEJOR CONSUMO APLICACIÓN DE ENERGIA FOT FOTOV OVOL OLT TAICA EN RESIDENCIA El funcionamiento de una celda solar consiste en que la luz solar caliente la superficie de la celda, esto ocasiona desplazamiento de electrones y generan un flujo de corriente eléctrica. El total de electricidad producida por el dispositivo dependerá de la cantidad de luz que incida sobre la celda y de su eficiencia. Las celdas solares se instalan junto con otras para construir módulos, los cuales a su vez juntos forman paneles, con el fin de producir cantidades significativas de energía eléctrica. En la siguiente figura se muestra las celdas, módulos y paneles solares. La energía generada por los paneles solares es siempre en corriente continua (cd), habitualmente en las casas habitación se utiliza corriente alterna (ca), por lo que se tendrá que recurrir al uso de un inversor electrónico, el cual convierte de cd a ca.
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Un sistema solar fotovoltaico (SSF) para aplicaciones residenciales está compuesto de un modulo solar, un centro de control de carga, una batería un inversor que convierte la corriente directa en alterna y la carga o aparatos que van a utilizar la energía.
Sin embargo en existen proyectos, donde el banco de baterías ni el control de carga no serán considerados con la finalidad de no emplear estos dispositivos para reducir el costo de inversión, Por lo cual el esquema queda como se muestra en la siguiente figura:
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Sistema Autónomo (Off-Grid) Los sistemas autónomos o off-grid corresponden a sistemas donde la energía generada por los paneles fotovoltaicos es almacenada en un arreglo de baterías. Las baterías aseguran un suministro continuo de energía. Estos sistemas se implementan mayoritariamente en sectores aislados en donde no existe suministro a través de Red Pública. En la siguiente figura se muestra un sistema autónomo típico.
Sistema Sincronizado Sincronizado A La Red (Grid-Tied)
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Los sistemas sincronizados a la red, a diferencia de los Off-Grid, pueden o no tener baterías. En los casos donde no se coloquen baterías, toda la energía producida por los paneles fotovoltaicos será entregada al sistema. Si las cargas en el sistema no son suficientes para consumir la energía producida por los paneles, ésta es entregada a la red pública. En la siguiente figura se muestra un esquema de sistema sincronizado a la red.
ELEMENTOS EN UN SISTEMA DE GENERACIÓN FOTOVOLTAICA Entre los elementos que conforman un sistema de generación fotovoltaica se tiene: · Módulos solares. · Regulador de carga. · Acumuladores (Baterías). · Inversor. · Sistemas de seguimiento.
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A continuación se presentará cada componente con sus características y definiciones fundamentales:
Módulos Fotovoltaicos Corresponden a los elementos del sistema que convierten la energía de la luz solar en corriente continua. Existe una gran variedad de módulos fotovoltaicos, los cuales pueden ser clasificados dependiendo del material y su proceso de fabricación, distinguimos 3 grupos principales: · Silicio monocristalino (Si) : Fabricados en base a lingotes de silicio puro. Posee un rendimiento en laboratorio de 25% y un rendimiento comercial entre 14-16%. · Silicio policristalino (Si) : Fabricados en base a la refundición de piezas de silicio puro produciendo rendimientos menores al monocristalino. Los rendimientos de laboratorio se encuentran alrededor del 20,4% y su rendimiento comercial entre los 12-14% · Silicio amorfo (Thin film): Fabricados también en base a la refundición de silicio puro y además combinado con múltiples capas u otras tecnologías, entregando rendimientos que supera el 18%. Además, existen otras tecnologías de capa fina existentes en el mercado: · Diseleniuro de cobre en indio (CIGS) : Tecnología de capa fina, compuesto por cobre, indio, galio y selenio. Rendimiento de laboratorio 19,4% y un rendimiento comercial de 9%. · Telurio de Cadmio (CdTe): El telurio elemento semimetálico que combinado con el Cadmio (subproducto del Zinc, plomo y cobre) producen Telurio de Cadmio. Rendimiento de laboratorio 16,7% y un rendimiento comercial de 8%. De todos los tipos de módulos presentados, los módulos de Silicio Monocristalinos y Policristalinos representan el 85% al 90% del mercado anual global. Mientras que las tecnologías de capa finas representan el 10% al 15% restante. (Intenational Energy Agency, 2010)
Reguladores de carga El regulador de carga corresponde a un dispositivo de protección que tiene como finalidad proteger a la batería de sobretensiones o sobrecargas producidas por los paneles fotovoltaicos. Los paneles 39
fotovoltaicos se dimensionan de manera tal de obtener la carga óptima durante los meses de menor luminosidad del sol. Por esto en estaciones donde se producen altos niveles de luminosidad, de no contar con un regulador de carga, podría llegar a sobrecargarse la batería de manera permanente.
Baterías Las baterías cumplen la función de almacenamiento de la energía generada por los paneles fotovoltaicos, además de esto proporcionan una potencia elevada y fijan la tensión del sistema. Los datos y características básicas a considerar al comprar una batería son: · Eficiencia de carga: corresponde a la relación entre la energía empleada para cargar la batería y la energía almacenada en ésta. Debe estar en torno al 100%. · Auto descarga: proceso por el cual descarga la batería cuando esta no está siendo utilizada. Se tomará en consideración la batería que presente bajos niveles de autodescarga. · Profundidad de descarga: es un indicador de la vida útil de la batería, en función del porcentaje de descarga. En consecuencia a mayor profundidad de descarga, menor número de ciclos de carga/descarga soportará la batería. Una de las baterías más utilizadas en los sistemas fotovoltaicos son las de plomoácido por las características que presentan.
Inversor Los inversores son los encargados de convertir la corriente continua generada por los paneles fotovoltaicos, en corriente alterna para uso en la red eléctrica convencional. Sus características dependerán del arreglo de paneles fotovoltaicos que se realice, los rendimientos de estos dispositivos están en torno al 90%. De igual manera, mientras más cerca estemos de la potencia nominal señalada por el fabricante, obtendremos el rendimiento óptimo de este. Sistemas de seguimiento (Control de Carga) En algunos casos las estructuras de soporte de los módulos fotovoltaicos poseen sistemas que proveen seguimiento solar de manera de proveer un máximo de aprovechamiento de la energía entregada por el Sol. 40
IMPACTO IMP ACTO ECONOMICO ECONOM ICO Con la finalidad de cuantificar de mejor manera los impactos económicos de los sistemas fotovoltaicos en Ecuador, se tomarán en consideración los siguientes análisis económicos: ·Precios del sistema fotovoltaico residencial en Ecuador. ·Costo nivelado de energía por sistema fotovoltaico. ·Comparación de costo nivelado de energía por sistema fotovoltaico v/s tarifa eléctrica residencial. ·Financiamiento estatal para la implementación de sistemas fotovoltaicos.
DIMENSIONAMIEN DIMENS IONAMIENTO TO DEL SISTEMA SISTE MA FOTOVOLT FOTOVOLTAICO Como el sistema que se propone para este proyecto no tiene baterías que permitan almacenar la energía, el sistema fotovoltaico funcionara solamente durante el día mientras que durante la noche la carga será alimentada por la energía de la compañía suministradora. Para el dimensionamiento del sistema fotovoltaico se parte del valor de potencia que lo podemos trabajar por tarifas: El modulo elegido es el modelo KD185GX-LPU de la Marca Kyocera que proporciona una potencia de 180 watts por 8 horas produciría 1440 Wh, ya que se trata de que cada panel supla la potencia de un electrodoméstico de gran consumo como el televisor, la refrigeradora, etc; y tiene un costo de USD 617.68, el cual tiene un voltaje de salida de circuito abierto de Vca = 29.5 y con carga o de circuito cerrado de Vcc = 23.6. ENERGIA MENSUAL
ENERGIA DIARIA
TARIFA(A): 501 a 750 kwh TARIFA(A): 16.7 a 25 kwh TARIFA (B): 751 a 1000 kwh TARIFA (B): 25.03 a 33.33 kwh TARIFA(C)1001-1500 kwh TARIFA(C): 33.36-50 kwh TARIFA (D)1501-2000 kwh TARIFA (D): 50.03-66.67 kwh 41
NUMERO DE PANELES 12 a 18 paneles 18 a 23 paneles 23 a 35 paneles 35 a 47 paneles
TARIFA (E): MAS DE 2000 kwh
TARIFA (E): MAS DE 66.67 kwh
Mas de 47 paneles
El valor de los paneles : NUMERO DE PANELES 12 a 18 paneles 18 a 23 paneles 23 a 35 paneles 35 a 47 paneles Más de 47 paneles
$ COSTO (c/u cuesta $617.68) 7412.16 a 11118.24 11118.24 a 14206.64 14206.64 a 21618.8 21618.8 a 29030.96 Más de $29030.96
Selección del Inversor. Para el inversor tiene como datos, la potencia requerida por la carga y el voltaje de salida del panel solar, por lo que tendrá que cumplir con estas características características aparte de tener un precio contenido. El inversor seleccionado es el modelo IC600-E24S120 de la marca INVERCOM el cual tiene un costo de USD 72.20. Es un inversor de 250 watts continuos 600 watts de pico y una relación de voltaje de entrada salida de 24vcd / 120vca. Como ya se menciono anteriormente, el sistema va a ser diurno, por lo que requiere de un control cuya función será la de direccionar la alimentación a la carga, ya sea del sistema fotovoltaico o de la compañía suministradora. Este control tiene un costo de USD 6.0. NUMERO DE PANELES 12 a 18 paneles 18 a 23 paneles 23 a 35 paneles 35 a 47 paneles Más de 47 paneles
COSTO (c/u cuesta $617.68) 7412.16 a 11118.24 11118.24 a 14206.64 14206.64 a 21618.8 21618.8 a 29030.96 Más de $29030.96
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+($ INVERSOR y $CONTROL) 7490.36 a 11196.44 11196.44 a 14284.84 14284.84 a 21697 21697 a 29109.16 Mas de $ 29109.16
Por lo general una casa de consumo medio que tiene 10 focos, un refrigerador, un equipo de sonido, 4 televisores, 3 aires acondicionados (24000BTU), una licuadora, una plancha y una lavadora, requieren 501Kwh, deberán tener una instalación de paneles de 12 donde si adicionamos el inversor y el control se tendrá un valor de $7490.6. Ahora si queremos aproximar a un valor total que incluya las baterías, instalación y mano de obra del sistema fotovoltaico, fotovoltaico, estos 16.7 Kw Kw los dividimos para 24 horas y tendremos 695.83 W los multiplicas por 10 dólares (el costo promedio por watt instalado) y se tiene un total aproximado de $7000. Para el resto de casos de las diferentes tarifas se puede realizar el mismo procedimiento donde se obtiene los watts instalados y se los multiplica por $10 que es el costo promedio por watt instalado para tener como resultado un aproximado de cuanto costara el sistema fotovoltaico incluyendo mano de obra de instalación, paneles, inversor, baterías y regulador (control).
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RECUPERACION DE LA INVERSION EL objetivo del análisis de la recuperación de la inversión entre el costo del sistema fotovoltaico total y el costo de energía mensual, al dividir esos valores respectivamente tendremos el tiempo en meses de recuperación de la inversión. El análisis se muestra a continuación en la siguiente tabla: TOTAL 7490.36 a 11196.44 11196.44 a 14284.84 14284.84 a 21697 21697 a 29109.16 Mas de $ 29109.16
COSTO ENERGIA MENSUAL TARIFA(A): TARIFA(A): $60 a $88 TARIFA (B): $121 a $160,5 TARIFA(C): $265 a $398 TARIFA (D): $639 a $851.20 TARIFA (E): $1342.4
TIEMPO (MESES) 124.84 a 127.23 92.53 a 89.00 53.90 a 54.52 33.95 a 34.19 Menor de 21.68
TIEMPO (AÑOS) 10.4 a 10.6 7.71 a 7.42 4.49 a 4.54 2.83 a 2.85 Menor de 1.81
El tiempo final para visualizarlo de una forma más global se lo puede ver en años, donde para las tarifas A, B y C se puede analizar que no conviene la instalación de un sistema fotovoltaico para una residencia ya que el tiempo de recuperación de la inversión es muy grande comparado con la cantidad de dinero que tiene que pagar por energía consumida de la red pública. Para lo casos de las tarifas D, E, el tiempo e recuperación es más más pequeño, aproximadamente desde 1 año hasta 3 años entre ambas tarifas, donde se podría estar considerando que es un tiempo de recuperación de la inversión aceptable. 44
CONCLUSIONES
Como lo refleja el estudio realizado la iluminación con tecnología LED es la mejor opción para obtener un bajo consumo y mayor eficiencia de energía eléctrica. Los LED por su composición ayudan al medio ambiente no contaminándolo. Los LED permiten un ahorro de energía del 80% con respecto a las lámparas incandescentes incandescentes y un 40% con respecto a los CFL. Esta tecnología es de un elevado costo, pero sus beneficios son rentables por el consumo, eficiencia y su tiempo de vida útil. Se presento una alternativa viable aunque costosa para el ahorro de energía eléctrica en casas de habitación de nivel medio, donde analizando el tiempo de recuperación de lo invertido se observa que a un nivel de tarifa desde 1501Kwh los años son pequeños desde 2.83 años, o sea aproximadamente 3 años de recuperación de la inversión. Se puede hacer un análisis dentro del estudio donde permite mostrar que alimentando solo el aparato de mayor consumo del hogar con sistemas fotovoltaicos es posible posible reducir reducir de manera significativa el cobro de la compañía suministradora, pero también hay que analizar si es factible la inversión respecto al tiempo de recuperación de la inversión. Dependiendo los recursos económicos, se presento dos propuestas para implementar sistemas fotovoltaicos, Sistema Autónomo (OffGrid) y Sistema Sincronizado Sincronizado A La Red (Grid-Tied), (Grid-Tied), donde si no se se cuenta con los recursos necesarios se puede aplicar el sistema autónomo donde no se incorpora las baterías en el diseño del sistema fotovoltaico, por lo que durante el dia la casa se alimentara 45
del sistema fotovoltaico por la energía receptada en los paneles, pero en la noche ya se consumiría energía eléctrica por medio de la red pública.
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Solares”
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en:
