Análisis energético de estrategias de optimización en el diseño de paneles solares bajo las condiciones climáticas de la ciudad de Piura

Abstract

En el presente trabajo se analizaron y compararon diferentes estrategias de optimización en el diseño de paneles solares, con el objetivo de identificar el que nos genera la mayor eficiencia energética bajo las condiciones climáticas específicas de la ciudad de Piura. Se evaluaron técnicas como los sistemas automáticos de seguimiento solar, y los diseños híbridos fotovoltaico-térmicos con refrigeración activa, considerando sus ventajas y limitaciones. La metodología incluye la obtención de datos climatológicos mediante la base de datos del NREL, además del análisis comparativo de los resultados de energía entregada y eficiencia obtenidos mediante simulación por software y por diferentes autores. Se representó en un gráfico la relación inversamente proporcional de la temperatura y la eficiencia del panel, por lo que se demuestra la importancia de un sistema de refrigeración. Además, la refrigeración activa de agua demostró ser la más efectiva y accesible. Los sistemas de seguimiento resultaron aumentar la captación de rayos solares en 27.83% para los de un eje y en 37.28% para los de dos ejes, mientras que la implementación de un sistema híbrido aumentó la eficiencia en un 162.39%. Comparando las diferentes celdas solares que existen, se pudo concluir que el panel de silicio monocristalino es el óptimo en cuanto a eficiencia y disponibilidad.

In this work, different optimization strategies in the design of solar panels were analyzed and compared, with the aim of identifying the one that generates the greatest energy efficiency under the specific climatic conditions of the city of Piura. Techniques such as automatic solar tracking systems and hybrid photovoltaic-thermal designs with active cooling were evaluated, considering their advantages and limitations. The methodology includes obtaining climatological data through the NREL database, in addition to the comparative analysis of the results of energy delivered and efficiency obtained through software simulation and by different authors. The inversely proportional relationship between temperature and panel efficiency was represented in a graph, thus demonstrating the importance of a cooling system. In addition, active water cooling proved to be the most effective and accessible. Tracking systems were found to increase solar ray capture by 27.83% for single-axis systems and by 37.28% for dual-axis systems, while the implementation of a hybrid system increased efficiency by 162.39%. Comparing the different solar cells that exist, it was possible to answer that the monocrystalline silicon panel is the optimal one in terms of efficiency and availability.