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Estudio de Factibilidad para la Implementaci�n de un Sistema Fotovoltaico en la Escuela Jaime Rold�s Aguilera: An�lisis T�cnico y Econ�mico

 

Feasibility Study for the Implementation of a Photovoltaic System at the Jaime Rold�s Aguilera School: Technical and Economic Analysis

 

Estudo de Viabilidade para Implanta��o de Sistema Fotovoltaico na Escola Jaime Rold�s Aguilera: An�lise T�cnica e Econ�mica

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: sunnyquinonez@insluistello.edu.ec

 

Ciencias de la Educaci�n

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 18 de febrero de 2025 *Aceptado: 27 de marzo de 2025 * Publicado: �05 de abril de 2025

 

        I.            Instituto Superior Tecnol�gico Luis Tello, Carrera de Tecnolog�a Superior en Electricidad, Esmeraldas, Ecuador.

      II.            Instituto Superior Tecnol�gico Luis Tello, Carrera de Tecnolog�a Superior en Electricidad, Esmeraldas, Ecuador.

Resumen

El presente estudio plante� como objetivo realizar an�lisis t�cnico y econ�mico de factibilidad para la implementaci�n de un sistema fotovoltaico en la Escuela Jaime Rold�s Aguilera, Ecuador. La metodolog�a empleada es de enfoque cuantitativo, de tipo campo, por lo que la recolecci�n de informaci�n se realiz� a trav�s de la observaci�n directa para el levantamiento de datos sobre las instalaciones de red el�ctrica y cargas conectadas del edificio y acerca de los modos de uso de la energ�a el�ctrica del edificio. Tambi�n se realiz� el an�lisis de consumos energ�ticos del edificio y el an�lisis t�cnico y econ�mico del potencial de implementar la alternativa del sistema fotovoltaico. Los resultados del consumo de energ�a arrojaron un valor de 83,742kWh/d�a que constituye un ahorro monetario reflejado en la disminuci�n del costo de la factura a pagar por concepto de consumo energ�tico y en el aspecto medioambiental en la minimizaci�n de emisiones de CO2. Dentro de las conclusiones se determin� que el verdadero impacto que tiene la implementaci�n del sistema fotovoltaico se evidencia en aspectos ambientales, sociales, econ�micos y tecnol�gicos reflejados de manera uniforme en el valor exacto del beneficio costo por unidad monetaria invertida.

Palabras clave: Edificaci�n escolar; consumo; energ�a; panel solar; sistema fotovoltaico.

 

Abstract
The objective of this study was to conduct a technical and economic feasibility analysis for the implementation of a photovoltaic system at the Jaime Rold�s Aguilera School, Ecuador. The methodology employed is a quantitative, field-based approach. Data collection was conducted through direct observation to gather data on the building's electrical grid installations and connected loads, as well as on the building's energy usage patterns. An analysis of the building's energy consumption and a technical and economic analysis of the potential for implementing a photovoltaic system as an alternative were also conducted. Energy consumption results showed a value of 83,742 kWh/day, representing a monetary savings reflected in the reduction of the energy bill and, on the environmental side, in the minimization of CO2 emissions. The conclusions determined that the true impact of implementing the photovoltaic system is evident in environmental, social, economic, and technological aspects, which are uniformly reflected in the exact value of the cost benefit per monetary unit invested.

Keywords: School building; consumption; energy; solar panel; photovoltaic system.

 

Resumo

O presente estudo teve como objetivo realizar uma an�lise de viabilidade t�cnica e econ�mica para a implementa��o de um sistema fotovoltaico na Escola Jaime Rold�s Aguilera, Equador. A metodologia empregada � uma abordagem quantitativa, baseada em campo, portanto as informa��es foram coletadas por meio de observa��o direta para reunir dados sobre as instala��es da rede el�trica do edif�cio e cargas conectadas, bem como sobre os padr�es de uso de energia el�trica do edif�cio. Tamb�m foi realizada uma an�lise do consumo energ�tico do edif�cio e uma an�lise t�cnica e econ�mica do potencial de implementa��o de uma alternativa de sistema fotovoltaico. Os resultados do consumo de energia apresentaram um valor de 83.742 kWh/dia, o que representa uma economia monet�ria refletida na redu��o da conta de energia e, do lado ambiental, na minimiza��o das emiss�es de CO2. As conclus�es determinaram que o verdadeiro impacto da implementa��o do sistema fotovoltaico � evidente nos aspectos ambientais, sociais, econ�micos e tecnol�gicos, que se refletem uniformemente no valor exato do custo-benef�cio por unidade monet�ria investida.

Palavras-chave: Edif�cio escolar; consumo; energia; painel solar; sistema fotovoltaico.

 

Introducci�n

Es indudable la importancia de la energ�a el�ctrica para el desarrollo social y econ�mico de la humanidad, este hecho se ha reflejado en situaciones que permiten atender sistemas y servicios esenciales como la habitabilidad en los hogares, la salud p�blica, la educaci�n, procesos productivos empresariales e industriales, comerciales, financieros, entre otros muchos m�s aspectos.

En t�rminos concretos, vinculados al funcionamiento de los edificios escolares, se registra un significativo consumo el�ctrico para satisfacer las demandas de iluminaci�n, climatizaci�n, refrigeraci�n y funcionamiento de los equipos para las tareas escolares y administrativas. Desde esta perspectiva, el uso de la energ�a el�ctrica en las escuelas, tal como afirma Kralj (2020), es un requisito fundamental para ofrecer un h�bitat saludable y con condiciones de confort adecuadas para el aprendizaje. En este sentido, tambi�n Moreno & Sosa (2020) destacan que las condiciones de las aulas relacionadas con los aspectos de confort t�rmico, ventilaci�n e iluminaci�n, tienen consistentemente beneficios significativos en el logro estudiantil.

Igualmente, De la Cruz Chaidez et al., (2023) consideran que es fundamental identificar las condiciones ambientales al interior de las aulas debido a que estas se relacionan con el bienestar, el rendimiento y la productividad de los estudiantes en t�rminos de concentraci�n, atenci�n y aprendizaje durante el horario escolar.

No obstante, autores como Thewes et al, (2019) se�alan a las escuelas como �importantes consumidores de energ�a, a la par de los edificios residenciales y de oficinas� (p. 469). En la misma perspectiva, Casta��n et al, (2024) manifiestan que los edificios de instituciones educativas son consumidores importantes en energ�a, cuyo uso es principalmente en iluminaci�n, lo que puede relacionarse con impactos negativos como emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), el confort t�rmico y rendimiento acad�mico de los estudiantes.

De hecho, las principales fuentes de energ�a que consumen energ�a los centros educativos son la electricidad y los combustibles f�siles, es por ello, que Schwartz et al (2021)., enfatizan su participaci�n tangible en las emisiones de di�xido de carbono (CO2) en el sector p�blico. As�, en este contexto, las emisiones de CO2 se han multiplicado y tienen consecuencias en el calentamiento del planeta, aunque otros gases como el metano (CH4) y el �xido nitroso (N2O) presentes en la atm�sfera en menor medida, tambi�n pueden contribuir todav�a m�s al calentamiento global que provoca el cambio clim�tico (Parlamento Europeo, 2023).

Este escenario ha conllevado a reconocer en numerosas reuniones de expertos en el tema ambiental, la necesidad de potenciar una sensibilizaci�n sobre el cuidado del medio natural, donde el comportamiento energ�tico de las edificaciones escolares es indispensable dada su contribuci�n mediante el consumo de energ�a a la emisiones de GEI, a la par de dar respuesta a la necesidad de formaci�n en buenas pr�cticas ambientales, consiguiendo as� los cambios requeridos para generar soluciones a los problemas ambientales producidos por las actividades antr�picas.

En este sentido, las instituciones educativas pueden adoptar tecnolog�as renovables como los sistemas fotovoltaicos para reducir sus emisiones de GEI, adem�s de promover una adecuada formaci�n en la tem�tica medioambiental, lo que implica necesariamente un cambio de conductas y h�bitos en los estudiantes en lo individual y en lo grupal, lo que invariablemente repercutir� en la sociedad en general.

Los sistemas de energ�a fotovoltaica tienen un gran potencial como tecnolog�a de suministro de energ�a con un nivel bajo de emisiones de carbono (Resch, 2019). Seg�n los autores Stucki et al., (2023) las emisiones de carbono asociadas con la generaci�n de 1 kWh de electricidad solar a partir de sistemas fotovoltaicos son mucho menores que las emisiones de los generadores de combustibles f�siles, que pueden emitir hasta 1 kg de CO2 por kWh.

La ciencia lo indica claramente que, para evitar los impactos m�s negativos del cambio clim�tico, es necesario reducir las emisiones a casi la mitad en 2030 y alcanzar el cero neto en el a�o 2050 (Naciones Unidas, 2020).

Teniendo presente la actual situaci�n de emergencia planetaria, tal como aportan Chavarry et al., (2023) la implementaci�n de energ�as renovables en la construcci�n y la mejora de la eficiencia energ�tica en los edificios son soluciones clave para reducir las emisiones de CO2, donde evidentemente tambi�n se acogen los establecimientos escolares.

Actualmente, las energ�as renovables suponen, en realidad, la opci�n m�s asequible en la mayor parte del mundo, pues sus precios est�n disminuyendo cada vez m�s. Esta ca�da de los precios hace que las energ�as renovables sean m�s atractivas en cualquier lugar, incluso en los pa�ses con rentas medias o bajas, de donde proceder� principalmente la demanda adicional de esta nueva electricidad (Naciones Unidas, 2020).

En este marco, Ecuador es un pa�s con caracter�sticas topogr�ficas muy variadas, de gran diversidad clim�tica y condiciones �nicas que le confieren un elevado potencial de energ�as renovables y limpias (Izquierdo, 2019). En atenci�n a esto, el presente estudio plantea como objetivo realizar an�lisis t�cnico y econ�mico de factibilidad para la implementaci�n de un sistema fotovoltaico en la Escuela Jaime Rold�s Aguilera, Ecuador.

 

Metodolog�a

Este trabajo de investigaci�n se desarroll� bajo un enfoque cuantitativo, dentro de un dise�o de campo, con apoyo de un estudio bibliogr�fico, se ejecut� en tres etapas, la primera fase comprendi� la realizaci�n del diagn�stico general a partir de visitas a la instituci�n, con lo cual se logr� una aproximaci�n de la situaci�n actual que presenta la instituci�n educativa, respecto al uso y consumo de energ�a por las diferentes luminarias y equipos para el desarrollo de las funciones escolares y administrativas. Para ello fue esencial la utilizaci�n de las t�cnicas de entrevistas informales y observaci�n directa que permitieron la recopilaci�n y registro de la informaci�n de inter�s (Hurtado, 2000).

En un segundo momento se procedi� a realizar un an�lisis sobre los datos obtenidos, relativos al estudio de cargas el�ctricas de luminarias, consumo de aires acondicionados y equipos para las tareas escolares y administrativas (computadoras, impresoras, otros).

El tercer momento, corresponde al an�lisis de la factibilidad t�cnica y econ�mica, del sistema fotovoltaico con posibilidades de implementarse en la Instituci�n Educativa Jaime Rold�s Aguilera en Tonsupa, Esmeraldas-Ecuador.

Descripci�n del �rea de estudio

En la Figura 1 se encuentra la ubicaci�n de la Escuela Jaime Rold�s Aguilera.

 

Figura 1. Localizaci�n Escuela Jaime Rold�s Aguilera de Ecuador

Nota. Fuente: Google Maps

 

En la Figura 2 se muestra la fachada de la Escuela Jaime Rold�s Aguilera.

 

 

 

 

 

 

Figura 2. Fachada de la Escuela Jaime Rold�s Aguilera de Ecuador

El estudio se realiza en las instalaciones correspondientes a la edificaci�n donde se imparte el nivel de Educaci�n General B�sica de la Unidad Educativa Jaime Rold�s Aguilera en Tonsupa, Esmeraldas-Ecuador, desde el punto de vista del gasto de la energ�a el�ctrica en los centros educativos como la Escuela Jaime Rold�s Aguilera, est� asociada a factores como el tama�o, la cantidad de alumnos y personal, y las condiciones clim�ticas.

En este sentido, los servicios que aportan beneficios para un aprendizaje de calidad, repartidos en dos jornadas matutina y vespertina, comprenden aulas totalmente equipadas y climatizadas, proyectores y equipos tecnol�gicos y c�maras de seguridad e todas las instalaciones, por lo que, el gasto energ�tico se concentra mayoritariamente en el consumo de electricidad y en menor porcentaje para la� climatizaci�n artificial mediante aires acondicionados tipo Split y para el funcionamiento de equipos para el desarrollo de las actividades acad�micas y administrativas (computadoras, proyectores y dem�s equipos tecnol�gicos).

Las caracter�sticas generales de la escuela se describen a continuaci�n: niveles PB, 1piso superior contentivo de los siguientes espacios, aulas (14), laboratorio de computaci�n (1), oficinas (6), pasillos (2), auditorio peque�o (1); biblioteca (1); ba�os p/hombres (3) y ba�os p/mujeres (3), escaleras a planta alta (1), el promedio de aula 35 a 41 m2; para un �rea total 2585 m2. La instituci�n cuenta con una iluminaci�n natural y artificial, siendo la iluminaci�n artificial usada la mayor parte del tiempo.

 

Metodolog�a para el levantamiento de la informaci�n del diagn�stico general

Esta fase se realiza en tres fases:

a.      Levantamiento de datos

-                   Visitas: observaci�n arquitectura del edificio: recorrido, conversaciones con el personal directivo, docente, administrativo y personal de mantenimiento.

-                   Observaci�n de equipos para tareas acad�micas y administrativas e instalaciones de red el�ctrica y cargas conectadas del edificio: levantamiento de la informaci�n sobre los modos de uso de la energ�a el�ctrica del edificio. Se toma nota en una planilla con el listado de equipamiento y un estimado de la cantidad de horas por d�a de funcionamiento de cada elemento.

b.      An�lisis de consumos energ�ticos

-                   Estudios de cargas de las luminarias

-                   Estudio del consumo el�ctrico del sistema de aires acondicionados y equipos para la labor escolar y administrativa (computadoras, impresoras, proyectores, otras)

-                   Se obtienen los valores de consumo y porcentaje de participaci�n de cada uso final.

c.       An�lisis de potencial de la alternativa del sistema fotovoltaico

-                   Factibilidad t�cnica: Potencial ahorro energ�tico

 

Factibilidad econ�mica

Selecci�n estrategia de sistema fotovoltaico

La inspecci�n de las instalaciones correspondientes a cada espacio de la edificaci�n, con el fin de realizar el estudio de cargas, se limit� a aquellos equipos prioritarios para el funcionamiento escolar y administrativo, de esta forma, contempl� la estimaci�n del n�mero de l�mparas que conforman la luminaria tanto interna como externa, y sistemas de aires acondicionados.

La edificaci�n donde se imparte el nivel de Educaci�n General B�sica de la Unidad Educativa Jaime Rold�s Aguilera en Tonsupa, Esmeraldas-Ecuador, dispone de una planta baja y un nivel superior en donde cada uno de los dos niveles dispone de varias aulas de clase, oficinas, pasillo, biblioteca, ba�os para hombres y mujeres, escalera y un auditorio de peque�as dimensiones.

El consumo diario de energ�a estimada para cada �rea del edificio es el par�metro m�s importante a considerar en el dimensionamiento del Sistema Fotovoltaico (FV), mediante el cual se logr� estimar la cantidad de m�dulos fotovoltaicos a conectar en serie y en paralelo que conforman el mismo.

 

Resultados

Resultados correspondientes al estudio de cargas de luminarias de la Unidad Educativa Jaime Rold�s Aguilera en Tonsupa, Esmeraldas-Ecuador.YT�

La Tabla 1 muestra la carga que maneja la Escuela Jaime Rold�s Aguilera.

 

Tabla 1. Cuadro de carga

Nota. Elaboraci�n propia

 

Las luminarias de la Unidad Educativa Jaime Rold�s Aguilera en Tonsupa, Esmeraldas-Ecuador, donde se muestra el consumo energ�tico correspondiente a la cantidad de 61 luminarias fluorescentes de tipo ahorradora, con un consumo el�ctrico te�rico diario de 17,08 kWh/d�a, un gasto mensual obtenido de 375,76 kWh/mes y una carga conectada total a la red de 2440kW en el edificio escolar relacionada al uso de luminarias ahorradoras.

Los sistemas de iluminaci�n en las edificaciones escolares, requeridas para ejecutar las actividades acad�micas, de gesti�n y apoyo, emiten di�xido de carbono (CO2) un gas de efecto invernadero que tiene un relevante impacto en el medioambiente, sobre este particular el autor Saavedra (2020) resalta que el mayor consumo por la actividad acad�mica directa corresponde a las aulas, laboratorios y biblioteca.

De esta manera, la Red de Observadores Escolares (2023) se�ala que las escuelas como edificaciones, cumplen un rol activo en el proceso de aprendizaje, por tanto, deben contar regularmente con los servicios b�sicos necesarios para garantizar su operatividad. Las condiciones b�sicas se entienden como las caracter�sticas con las cuales deben contar las escuelas para asegurar un adecuado funcionamiento que permiten establecer est�ndares de calidad asociados a la infraestructura, servicios, espacios pedag�gicos y equipamiento escolar, as� como el impacto de estas condiciones en los d�as de clase (Red de Observadores Escolares, 2023). En especial, los centros educativos tienen la responsabilidad relevante de contribuir al logro de disminuir las emisiones de GEI que provienen del uso constante de las luminarias, en este sentido, a la par de la formaci�n acad�mica de estudiantes, sensibilizaci�n de docentes y dem�s personal que labora en la escuela, para actuar a favor de la protecci�n del medioambiente desde el aula y de los otros espacios escolares, se puede establecer un sistema fotovoltaico que se enmarca dentro de las fuentes de generaci�n de energ�a m�s limpia para tal efecto.

El uso de aire acondicionado en los diversos espacios, donde los ni�os y ni�as de la Unidad Educativa Jaime Rold�s Aguilera en Tonsupa, Esmeraldas-Ecuador, as� como los profesores, tanto del horario matutino como vespertino, pasan un promedio de 7 horas diarias, 22 d�as h�biles al mes en la instituci�n durante m�s de 180 d�as al a�o, en atenci�n a ello, por mencionar, en concreto, el impacto sobre el medioambiente las altas concentraciones de emisi�n de CO2 son especialmente frecuentes en los espacios de alta ocupaci�n, tal como suelen ser el caso de las aulas.

En este particular, vale expresar que el consumo de energ�a el�ctrica tiene un costo en el tiempo, as�, mientras m�s energ�a el�ctrica se utilice en largos periodos de tiempo m�s elevado ser� su costo, de esta forma la energ�a consumida se calcula como sigue:

Consumo el�ctrico (Energ�a consumida) = Potencia (W) x Tiempo (h).

En este sentido, para poder determinar el consumo el�ctrico en la edificaci�n que alberga el centro educativo abordado, se asumi� un funcionamiento continuo de los equipos de 12h diarias con turnos matutinos y vespertinos, desde las 7am hasta las 6pm, con una jornada laboral de 22 d�as laborales al mes.

A la hora de medir el gasto energ�tico se tiene que un sistema de aire acondicionado tipo Split, com�nmente utilizado por su eficiencia y dise�o compacto que consumen diariamente alrededor 18,662 kWh por hora.

El consumo de energ�a el�ctrica total antes indicado en la Tabla 2, se considera es la demanda el�ctrica que se debe tomar en consideraci�n para implementar un sistema fotovoltaico para minimizar el gasto y disminuir las emisiones de GEI.
La tabla anterior muestra el consumo el�ctrico de los equipos ofim�ticos utilizados para el desarrollo de las actividades escolares y administrativas en la Escuela Jaime Rold�s Aguilera, donde se refleja que el mayor gasto corresponde a la carga conectada a la red el�ctrica de las computadoras de escritorio (42 kWh) debido al mayor n�mero de equipos en uso diario correspondiente a 30 equipos para el desarrollo de actividades acad�micas en el Laboratorio de computaci�n de la escuela.

En segundo lugar, se ubican las fotocopiadoras con una carga conectada (kW) a la red, correspondiente a 1.2 kW, en tercer lugar, con un 4.8 kWh de gasto de carga conectada se tienen los 2 equipos de Video Beam del centro escolar.

En atenci�n a ello, en el texto publicado por el Ministerio del Ambiente del Ecuador (2019) se pone de relieve que en la continua b�squeda para dar respuesta a la problem�tica ambiental y social, en Ecuador, las pol�ticas educativas p�blicas se identifican como un compromiso con el mejoramiento de la calidad ambiental y conservaci�n del patrimonio natural del pa�s, tomando como premisa que la Educaci�n Ambiental es fundamental para orientar la planificaci�n y viabilizar el desarrollo de la gesti�n ambiental nacional, en funci�n de coadyuvar a la educaci�n formal y no formal en el �mbito ambiental de la sociedad ecuatoriana en general.

Desde esta perspectiva, en el documento de la Red de Observadores Escolares (2023) se indica que la infraestructura educativa debe cumplir con una serie de condiciones fundamentales, que permitan garantizar un ambiente f�sico adecuado para que ocurran los aprendizajes, la convivencia y el esparcimiento. La edificaci�n escolar debe garantizar la seguridad, calidad, oportunidad, y sustentabilidad en su estructura, componentes y equipos.

En la Tabla 2, se encuentra una descripci�n de los resultados del consumo de energ�a el�ctrica de las luminarias, computadoras de escritorio, aire acondicionado, impresoras y proyectores de la edificaci�n escolar contexto de este estudio.

 

Tabla 2. Matriz an�lisis de resultados del consumo de energ�a el�ctrica de luminarias, computadoras de escritorio, aire acondicionado, impresoras y proyectores

Nota. Elaboraci�n propia

 

La demanda total diaria 83,742 kWh/d�a y mensual de 1842,324 kWh/mes, la cual es necesario disminuir por su incidencia econ�mica, aunado a su impacto ambiental por las emisiones de GEI. La demanda el�ctrica es la cantidad de potencia el�ctrica que un consumidor utiliza en un per�odo de tiempo (Barroso, 2019).

 

An�lisis de potencial de la alternativa del sistema fotovoltaico

Evaluaci�n t�cnica

El sistema fotovoltaico es un instrumento para poner en pr�ctica la eficiencia energ�tica del edificio escolar y el manejo responsable de recursos energ�ticos que permita el funcionamiento de las oficinas, las aulas, laboratorios, oficinas y dem�s espacios escolares.

La Norma Ecuatoriana de Construcci�n NEC-11, en Ecuador los componentes de los Sistemas solares fotovoltaica (SFV) deber�n ser homologados por una entidad creada espec�ficamente para estas funciones, acreditada ante el Organismo de Acreditaci�n Ecuatoriano (OAE), bajo las normas que se creen para el efecto (NEC-11, 2011).

Los elementos y equipos de un sistema fotovoltaico son los siguientes: paneles solares, estructura para soporte de paneles, controlador de carga, banco de bater�as, inversor, gabinete de protecciones el�ctricas, acometida el�ctrica y sistema de puesta a tierra (Pinillos et al., 2022).

Siguiendo con estos aportes, a partir de la radiaci�n solar y la identificaci�n de las necesidades energ�ticas de la sede, se define el dimensionamiento para el sistema fotovoltaico (Pinillos et al., 2022). El recurso Solar, est� determinado por la radiaci�n solar que incide sobre una zona geogr�fica determinada (Mart�nez, 2021). La energ�a solar en Ecuador es muy elevada debido a su ubicaci�n en la zona intertropical, las Horas Solares pico (𝐻𝑆𝑃) alcanza un promedio de 4.378 (kW - h/m2 d�a) (Echegaray et al., 2018).

 

Sistema solar fotovoltaico

Paso 1: Datos iniciales

Demanda total del edificio

1842,324 kWh/mes

Convertimos a Wh/d�a:

Datos del panel solar

Potencia nominal: 580 Wp

Horas solares pico (HSP) en Esmeraldas: 4.5 h/d�a (este valor representa la cantidad de horas en las que la radiaci�n solar es equivalente a 1000 W/m2)

Paso 2: Energ�a generada por un panel solar al d�a

Cada panel solar de 580 Wp generada:

Paso 3: C�lculo del n�mero de paneles solares necesarios

Para determinar la cantidad de paneles solares requeridos. Usamos la ecuaci�n:

Como no podemos instalar fracciones de paneles, redondeamos hacia arriba:

�24 paneles

Potencia del sistema

Paso 1: Determinar la potencia m�xima del sistema

La potencia m�xima del sistema solar fotovoltaico se calcula como:

Donde:

24 paneles (calculados anteiormente)

(potencia nominal de cada panel)

Paso 2: Selecci�n del inversor

Un inversor solar debe manejar al menos la potencia generada por los paneles. Sin embargo, se recomienda que su capacidad sea aproximadamente 20% mayor que la potencia nominal del sistema para evitar sobrecargas y compensar posibles variaciones.

Para este sistema, se recomienda un inversor de al menos 16.7 kW. Comercialmente, los inversores m�s cercarnos serian de 17 kW o 20 kW.

Paso 3: cantidad de inversores requeridos

Si elegimos un inversor comercial de 17 kW, la cantidad de inversores necesarios es:

Como no podemos instalar fracciones de inversores, se necesita 1 inversor de 17 kW.

Sistema de almacenamiento

Paso 1: determinar la energ�a a almacenar

La capacidad de almacenamiento del banco de bater�as debe ser suficiente para cubrir la demanda de energ�a del edifico durante un periodo sin sol.

Ya sabemos que el consumo diario del edificio es:

= 61.41 kWh/d�a

Para calcular el banco de bater�as, consideramos una autonom�a de 1 d�a (es decir, almacenar suficiente energ�a para operar sin sol durante un d�a completo). Si se requiere m�s autonom�a, se puede ajustar.

Paso 2: Determinar la capacidad del banco de bater�as en Ah

La capacidad del banco de bater�as se determina con la siguiente ecuaci�n:

Donde:

(energia que se bede almacenar)

(sistema tipico en bancos de bater�as solares)

(profundidad de descarga t�pica del 50% para bater�as de plomo-acido, si se unas bater�as de litio pueden ser 80%)

(rendimiento del banco de bater�as, incluye perdidas en el inversor y cableado, t�picamente 90%)

Sustituyendo los valores:

Esto significa que el banco de bater�as debe tener una capacidad de 2845 Ah a 48 V.

Paso 3: Selecci�n del tipo de bater�as

-                   Opci�n 1: Bater�as de Plomo- Acido (gel o AGM)

Si usamos bater�as de 250 Ah a 12 V, podemos conectar 4 bater�as en serie para lograr 48 V. Luego, calculamos el n�mero de cadenas en paralelo:

Se necesitan 12 cadenas en paralelo de 4 bater�as de 250 Ah a 12V, lo que da un total de 48 bater�as.

-                   Opci�n 2: Bater�as de litio (LiFeP04)

Si usamos bater�as de litio de 200 Ah a 48V, podemos calcular:

Se necesitan 15 bater�as de litio de 200 Ah a 48V.

 

Conclusiones

Se determin� que la implementaci�n de un sistema fotovoltaico en la Escuela Jaime Rold�s Aguilera es t�cnicamente factible, considerando la demanda el�ctrica del edificio y la disponibilidad del recurso solar en la zona.

La instalaci�n del sistema fotovoltaico contribuir� significativamente a la reducci�n del consumo de energ�a convencional, minimizando las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Esto se traduce en una mejora ambiental y un avance en la transici�n hacia fuentes de energ�a limpia y renovable.

La implementaci�n del sistema no solo mejorar� la eficiencia energ�tica del edificio escolar, sino que tambi�n servir� como una herramienta did�ctica para estudiantes y docentes, promoviendo la conciencia ambiental y el uso de energ�as renovables en la comunidad educativa.

 

Referencias

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