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PLANTA FOTOVOLTAICA DOMESTICA AUTO SOSTENIBLE EN LA POBLACIÓN DE GUATEQUE BOYACÁ 2015-2016
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PLANTA FOTOVOLTAICA DOMESTICA AUTO SOSTENIBLE EN LA
POBLACIÓN DE GUATEQUE BOYACÁ
2015-2016
SENA – CEET Profundización en sistemas solares fotovoltaicos
Bogotá, diciembre 11 de 2015
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ÍNDICE
1 INFORMACIÓN GENERAL .................................................................................. 3
2 INTERESADOS DEL PROYECTO ....................................................................... 3
3 RESUMEN EJECUTIVO ....................................................................................... 4
3.1 LA IDEA ................................................................................................................. 4
3.2 LA VENTAJA COMPETITIVA ................................................................................ 4
3.3. EL ESTADO DEL PRODUCTO Y EL DESARROLLO TECNOLÓGICO ................ 4
3.4. EL EQUIPO ............................................................................................................ 5
3.5. LAS NECESIDADES FINANCIERAS Y LA RENTABILIDAD ESPERADA: ........... 6
4 JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO ...................................................................... 7
4.1 OBJETIVOS DEL PROYECTO ............................................................................... 8
5 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ........................................................................ 8
5.1 UBICACIÓN Y CÁLCULO DEL RECURSO SOLAR .............................................. 8
5.2 ANÁLISIS SOLAR ................................................................................................. 9 5.2.1 Rotación Solar ............................................................................................................. 9 5.2.2 Análisis de sombras ................................................................................................. 10 5.2.3 Entrada de los rayos solares ................................................................................... 10 5.2.4 Ventana solar ............................................................................................................. 11 5.2.5 Sombra ....................................................................................................................... 11
5.3 DEMANDA ENERGÉTICA ................................................................................... 12
5.4 CÁLCULO DE PANELES ..................................................................................... 13
5.5 CÁLCULO DE INVERSOR ................................................................................... 13
5.6 ESPECIFICACIONES PANEL .............................................................................. 14
5.7 VARIABLES ......................................................................................................... 14
5.8 ESQUEMA DE DISEÑO ....................................................................................... 15
5.9 ALCANCE DEL PROYECTO................................................................................ 16
5.10 RESTRICCIONES ................................................................................................. 16
6 REQUERIMIENTOS DEL PROYECTO/ENTREGABLES ................................... 16
7 HITOS Y ENTREGABLES DE LA GESTIÓN DE PROYECTOS¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
8 PRESUPUESTO ................................................................................................. 17
9 RECURSOS ........................................................................................................ 18
10 RIESGOS ............................................................................................................ 18
11 ORGANIZACIÓN DEL PROYECTO ................................................................... 19
11.1 ORGANIGRAMA DEL PROYECTO ..................................................................... 19
12 APROBACIÓN DEL PROYECTO ....................................................................... 20
13 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................... 21
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1 INFORMACIÓN GENERAL
Enunciado del proyecto:
Implementación de una
planta fotovoltaica
domestica auto sostenible
en la población de Guateque
Boyacá como pilotaje de
innovación energética en la
región.
El recurso energético
proporcionado, nace como
ejemplo de viabilidad de
solución social y que se
pueda proyectar para
brindar soluciones a corto
plazo en las principales
instituciones de servicio
comunitario y en su
mediano plazo a
establecimientos
comerciales y domésticos.
ID del proyecto:
Nombre del proyecto: Planta fotovoltaica domestica auto sostenible en la población de Guateque Boyacá Ámbito de tecnológico Energías renovables fotovoltaicas Duración: 15 días
Responsables del proyecto:
Marcelo Argüello Darío Benítez
Pedro Guerrero José Puerto
2 INTERESADOS DEL PROYECTO
Cargo Nombre/Organización Teléfono E-mail
Sena – Ceet
Instructor Ceet Daniel Adrián Pérez M [email protected]
Cliente/Usuario Pedro Guerrero 320 5655284 [email protected]
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3 RESUMEN EJECUTIVO
3.1 LA IDEA
Implementar una planta fotovoltaica domestica auto sostenible en la
población de Guateque Boyacá como pilotaje de innovación energética en la
región.
3.2 LA VENTAJA COMPETITIVA
La propuesta “Implementación de una planta fotovoltaica domestica auto
sostenible en la población de Guateque Boyacá como pilotaje de innovación
energética en la región” es la oportunidad para generar y motivar una experiencia
innovadora cercana a la comunidad de Guateque Boyacá con intereses de
aplicación social de contingencia. Las características propias de energía renovable
hacen que se genere una motivación en cuanto a su uso y de alternativa energética
que bajan costos en su consumo.
Una concientización del cuidado del medio ambiente, es una ventaja colateral, que
dependiendo de la interacción comunitaria en el mismo, harían que se aporte una
pequeña solución en la reducción de componentes de CO2 producidos en la
región.
Los bajos costos de inversión, el tiempo de amortización energética de la misma y
el tiempo de producción con utilidad o retorno de inversión, son otra ventaja de tipo
económico que se espera tengan su aceptación general en dicha región.
3.3. EL ESTADO DEL PRODUCTO Y EL DESARROLLO TECNOLÓGICO
Desde que se empieza la profundización y capacitación técnica de las energías
solares fotovoltaicas, se adquiere una posición de actualidad en cuanto a dicho
recurso energético, permitiendo dar un complemento con los elementos que
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componen dichos sistemas fotovoltaicos, en cuanto a su saber hacer y el uso
aplicado de la energía fotovoltaica.
En cuanto al desarrollo tecnológico, en la actualidad la industria energética mundial,
específicamente de Alemania, Reino Unido, China, Japón, entre otros, posibilitan
contar con la garantía de un desarrollo confiable y una puesta en marcha del
producto energético para dar soluciones de innovación en cuanto a su uso, cuidado
del planeta y ahorro económico.
3.4. EL EQUIPO
Para la gestión de este proyecto se requiere de la integración de actores activos
con variadas competencias técnicas y de saberes que garanticen un equipo que se
complemente para diferentes momentos en la gestión e implementación del
proyecto.
El equipo base para el desarrollo del proyecto es:
Marcelo Argüello: Investigador y formación en Gestión y diseño de
proyectos tecnológicos aplicados a las energías renovables.
Darío Benítez: Técnico en carpintería y construcción, y tecnólogo industrial
con más de 20 años en la estructuración y montajes domiciliarios e
industriales.
Pedro Guerrero: Técnico mecánico y técnico en plásticos con más de 20
años de experiencia en la industria de polímeros y estructuras.
José Puerto: Ingeniero industrial con amplia trayectoria en el mantenimiento
de infraestructura de iluminación y un amplio conocimiento aplicado eléctrico
y electrónico.
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3.5. LAS NECESIDADES FINANCIERAS Y LA RENTABILIDAD
ESPERADA:
Uno de los grandes valores agregados de la propuesta, consiste en el pronto
equilibrio entre el coste de inversión vs retorno de inversión en la implementación
y montaje del Planta fotovoltaica domestica auto sostenible, si se tiene en cuenta el
coste necesario en montajes y puestas en marcha de energía convencional o
tradicionales.
En este orden de ideas, tanto en la inversión calculada en $7.155.000,00 y un
retorno calculado en $8.081.204,63; hacen posible que se garantice una inversión
suficiente y eficiente para ejecutar el proyecto con un retorno de inversión con
utilidad considerable.
En términos cuantitativos pasamos de requerir recursos financieros para grandes
comercializadoras energéticas, elementos técnicos y cuotas de manejos vitalicias, a
recursos direccionados para un solo sistemas solar fotovoltaico, esto se puede
apreciar en el siguiente gráfico comparativo:
MODULO
ESTRUCTURA DE MONTAJE
INVERSOR
BATERIA
CABLEADO Y REGULADOR
MANO DE OBRA
MANTENIMIENTO
Costo
inversión
Retorno de
inversión
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En cuanto al mantenimiento, se calcula solo lo que corresponda a un año que
comparado con el mantenimiento comparado con la energía convencional, hace
visible el retorno de inversión.
4 JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
Desde que se instauro el Protocolo de Kioto del Convenio Marco sobre Cambio
Climático de la ONU, donde la principal motivación es reducir de forma porcentual
las emisiones de gases de efecto invernadero. Este es el único mecanismo
internacional para hacer frente al cambio climático y minimizar sus impactos, donde
se contemplan objetivos legalmente obligatorios para que los países
industrializados reduzcan las emisiones de efecto invernadero.
A partir de este acuerdo, se suman más de 55 naciones en encontrar las posibles
soluciones, entre las que se encuentra el uso de energías renovables como la
eólica, termosolar, fotovoltaica, entre otras.
El avance tecnológico en el uso de energías renovables ha brindado alternativas de
uso para producir energía limpia y que reduzca las emisiones de gases, en
Colombia ha crecido este interés en los últimos años y que a través de instituciones
como el SENA y patrocinadores de energía fotovoltaica como Panasonic, sunset,
entre otros, generan la confianza y el interés en desarrollar y poner en práctica no
solo el conocimiento sino también la tecnología que ellos traen.
Es a partir de estas dos premisas que nace como proyecto innovador destinado a la
población de Guateque en el departamento de Boyacá, la implementación y puesta
en marcha de una planta fotovoltaica domestica auto como pilotaje de innovación
energética en la región.
El recurso energético proporcionado, nace como ejemplo de viabilidad de solución
social y que se pueda proyectar para brindar soluciones a corto plazo en las
principales instituciones de servicio comunitario y en su mediano plazo a
establecimientos comerciales y domésticos.
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4.1 OBJETIVOS DEL PROYECTO
Item del Plan Estratégico Objetivos del proyecto
Oportunidad Innovar en el uso de energía fotovoltaica en la región
Integralidad Motivar en un modelo de solución energética integral,
limpia y de ahorro económico.
Extensión Implementar a partir de una planta doméstica, todo un
sistema en la población.
Relevancia Impulsar modelo de energía fotovoltaica como
solución energética en la región.
Diferenciación Trascender en el uso de alternativas energéticas con
respecto a uso de la convencional.
5 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
5.1 UBICACIÓN Y CÁLCULO DEL RECURSO SOLAR
Cálculos básicos en la ubicación del recurso solar:
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5.2 ANÁLISIS SOLAR
5.2.1 Rotación Solar
Ubicación: Boyacá - Colombia
Municipio: Guateque
Area construida 88 mts²
Altitud 1815 msnm
Coordenadas: 5°00'21"N 73°28'23" O
Latitud 5,0077764 5g0min27.995seg N
Longitud -73,4729706 73g28min19.094seg W
Recurso Solar: Kwh/m2 5
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5.2.2 Análisis de sombras
5.2.3 Entrada de los rayos solares
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5.2.4 Ventana solar
5.2.5 Sombra
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5.3 DEMANDA ENERGÉTICA
Cálculo Consumo de Energía
Consumo [Wh/dia]
Cantidad
Consumo [Watt]
# Horas Uso/Dia
Enería [Wh/Día]
Cocina
Iluminación 1 25 3,00 75,0
Nevera 1 550 1,00 550,0
Licuadora 1 450 0,06 28,1
Horno Microondas 1 1.500 0,06 93,8
Cafetera 1 900 0,08 75,0
Comedor
Iluminación 1 25 3,00 75,0
Sala
Iluminación 1 25 3,00 75,0
Televisión 1 250 3,00 750,0
Habitación 1
Iluminación 1 25 3,00 75,0
Televisión 1 140 3,00 420,0
Laptop 1 5 2,00 10,0
Cargador de Celular 1 3 6,00 18,0
Habitación 2
Iluminación 1 25 3,00 75,0
Televisión 1 110 3,00 330,0
Laptop 1 5 2,00 10,0
Cargador de Celular 1 3 6,00 18,0
Habitación 3
Iluminación 1 40 4,00 160,0
Televisión 1 250 3,00 750,0
Laptop 1 5 2,00 10,0
Cargador de Celular 1 3 6,00 18,0
Pasillo
Iluminación 1 25 0,17 4,2
Baño 1
Iluminación 1 25 0,17 4,2
Baño 2
Iluminación 1 25 0,17 4,2
3.628,4 [Wh/Día]
3,6 [kWh/Día]
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5.4 CÁLCULO DE PANELES
5.5 CÁLCULO DE INVERSOR
Dimensionamiento del Arreglo de Módulos
Demanda Energética 3,6 [kW/dia]
Ajuste x Factor de Pérdida 62,84%
Dimensionamiento 5,65 [kWh]
Wp mínimo Factor de ajuste 4
1,41 [kWp]
Wp mínimo 1.412,26 [Wp]
# de módulos Wplanta/Wpanel 6,73
# de módulos 8,00
Potencia del arreglo PV # de módulos * Wp del panel 1.680,00 [Wp]
Dimensión del modulo 814 x 1620 mm
Area de los modulos 1,33 mts² 10,61 mts²
Potencia mínima del Inversor Potencia del arreglo * factor de eficiencia
1.279
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5.6 ESPECIFICACIONES PANEL
5.7 VARIABLES
Panel 1
Marca SUNSET
Modelo PX-210
TIPO Policristalino
Vr X vatio
Wp Pmax [Wp] 210 735000
Marca
Modelo
Rated Current IMP [A] 8,25
Rated Voltage VMP [V] 25,45
Short circuit current Isc [A] 8,8 158
Open circuit voltaje Voc [V] 31,6
Temperature coeficient Voc beta [%/°C] -0,32
Eficiencia del modulo % 15,9
peso del panel Kg 14,8
INVERSOR
Marca ScataGrid
Modelo 1500
Tensión de Entrada Máxima [V] 420
Tensión de Entrada Mínima [V] 75
Corriente de Entrada Máxima [A] 11,5
Valor kWh Bogotá Estrato
$409,80 Ciudad 3
$463,17 Guateque 2
Factores de pérdida del panel
Consumo mensual promedio - Fuente Codena
95,00% 62,84%
[kWh] Estrato 98,00%
58 1 75,00%
58 2 90,00%
58 3
126 4 Factor de eficiencia del Inversor
126 5
126 6 87,00%
Area cubierta de techo
Metros Milimetros
Longitud 10 10.000
Ancho 5 5.000
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5.8 ESQUEMA DE DISEÑO
Paneles: 2 en serie y 4 en paralelo
Baterías: marca ritar 12V modelo RA1233
C20 a 25°C
Off-grid sistema aislado
+
-
-
+
12V
+ -
12V
+ -
24v
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5.9 ALCANCE DEL PROYECTO
La propuesta del presente proyecto, se enfoca en primer término en una
introducción a la energía solar fotovoltaica como alternativa energética en la región
de Guateque Boyacá, así mismo para proveer energía domiciliaria y garantizar una
fuete directa de energía con bajos costos de implementación
Como segundo alcance, es impactar en un modelo arquitectónico estético y
alternativo, el diseño no solo motiva a cambios a mediano plazo, sino la adaptación
en escala hacia el uso de paneles solares como fuente d energía.
Por último, y con objeto de garantizar la sostenibilidad energética del edificio, así
como verificar el mantenimiento idóneo, se llevará a cabo un pilotaje a partir de esta
planta domiciliaria y exponerla a todo el servicio comunitario y en su mediano plazo
a establecimientos comerciales y domésticos.
5.10 RESTRICCIONES
Tiempo (cronograma ajustado)
Características y especificaciones del montaje en situ.
Tiempo de elaboración de tareas por parte de las áreas.
Tiempo para generar acuerdos y plan de trabajo con las áreas vinculadas.
Tiempo para el desarrollo a 100% de la implementación
6 REQUERIMIENTOS DEL PROYECTO/ENTREGABLES
Entregable 1: Generalidades del
proyecto
Requerimientos:
Equipo de trabajo en el proyecto y
elaboración del objetivo
Asesorías técnicas desde el instructor Sena
Elaboración textual y escrita del proyecto
Análisis técnicos y de presupuesto
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Entregable 2: Especificaciones
técnicas y adecuación de la
implementación
Requerimientos
Trabajo en situ del proyecto
Adecuación técnica del lugar y el domicilio
Entregable 3: capacitación y
manual de instrucciones
Requerimientos:
Manual de instrucciones en compañía del
equipo de trabajo e implementación.
7 PRESUPUESTO
7.1 AMORTIZACIÓN
Inversión inicial: 11.016.000 Ganancias / ahorro: 840.000 Amortización: 13 años Teniendo en cuenta que la factura pagada mensualmente es de $70.000,oo
Entregable/Actividad Cant. Valor
Módulos 8 $735.000,oo c/u = $5.880.000,oo
Inversores 1 $2.400.000,oo
Baterías 8 $266.000,oo c/u = $2.128.000,oo
Cableado 15 $3.200,oo c/u = $48.000,oo
Estructura de montaje 8 $73.500,oo c/u = $588.000,oo
Mano de obra técnica $1.800.000,oo
TOTAL INVERSIÓN $ 11.016.000,oo
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8 RECURSOS
Recursos Descripción
Equipo del
proyecto
Ingeniero 1
Asesor técnico 1
Experto de montaje técnico 1
Apoyo técnico de obra 2
Equipamiento
1 kit de montaje eléctrico
1 kit de herramientas generales
1 kit de herramientas de construcción
Vestuario de trabajo pesado
Correas de seguridad
Otros Papelería y elementos de oficina
Espacio adecuado específicamente para el pre montaje
9 RIESGOS
Descripción del riesgo Impacto Probabilidad
Falta equipo de trabajo, pocas
conocimiento técnico Menor productividad
30%
Perdida de personal esencial Desarrollo más ralentizado del
proceso 10%
Falta o falla de tecnología cuando se
están desarrollando procesos acordes
al montaje
Menor desempeño 10%
Trabajos no programados
Toma de decisiones rápida
teniendo en cuenta que
pueden haber riesgos sin una
buena planeación en los
tiempos estimados
30%
Cambios no esperados en el
proyecto Proceso perdido 5%
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Resistencia al cambio Toma de decisiones respecto
a este punto 5%
Enfermedades/accidentes
Menos apoyo en cuanto al
personal que hace parte del
proceso
5%
Poca interacción o mala
comunicación en el ambiente laboral
Poco apoyo por parte del
equipo de trabajo 5%
10 ORGANIZACIÓN DEL PROYECTO
10.1 ORGANIGRAMA DEL PROYECTO
Dirección del proyecto
Administrador de compras y operaciones
diseño y montaje estructural
aisistentes y operarios
energeticos
Administrador de compras y operaciones
Ingeniero a cargo
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11 APROBACIÓN DEL PROYECTO
Cargo Nombre Firma Fecha
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12 BIBLIOGRAFÍA
Alonso abella, miguel. Sistemas fotovoltaicos. CIEMAT, Madrid 2013 Pareja, miguel. Energía solar fotovoltaica cálculo de una instalación aislada. Marcombo, Barcelona 2010. Perez, Daniel. Análisis comparativo de cuatro tecnologías de módulos solares fotovoltaicos instalados en Bogotá, Colombia. Mundo eléctrico n° 99. 2015 Sistema de información eléctrico Colombiano. (s.f.). Recuperado el 05 de Septiembre de 2015, de http://www.siel.gov.co/siel/documentos/documentacion/Demanda/Residencial/Consumo_Final_Energia.swf pagina 29 UPME: Unidad de Planeación Minero Energética, UPME es una Unidad Administrativa Especial del orden Nacional, de carácter técnico, adscrita al Ministerio de Minas y Energía, regida por la Ley 143 de 1994 y por el Decreto número 1258 de Junio 17 de 2013. (s.f.). Recuperado el 10 de Septiembre de 2015, de http://www1.upme.gov.co/quienes-somos#sthash.nxOahbbT.dpuf