Diseño e implementación de sistema de seguimiento 2D para concentradores fotovoltáicos mediante geometría solar

Abstract

La cantidad de energía captada en sistemas de concentración solar aumenta de entre un 35 y 50% si la radiación solar incide perpendicularmente al área de captación, implicando en un mejor aprovechamiento del recurso solar disponible, las nuevas tecnologías permiten resolver estos retos manteniendo un costo y consumo de energía aceptables. Este artículo presenta el diseño e implementación de un sistema de seguimiento 2D con acción de control en el ángulo de elevación (E) y azimutal (A), basado en los Microcontroladores ATmega2560 y 328P, Reloj de Tiempo Real (RTC, del inglés Real Time Clock), actuador lineal, motor a pasos, la Unidad de Medición Inercial (IMU, del inglés Inertial Measurement Unit) y el Software de instrumentación virtual (NI LabVIEW). El control del sistema es mediante un comparador de ventana que relaciona los ángulos actuales E y A que provienen del IMU con los ángulos de referencia Azimutal (Ar) y de elevación (Er) determinados en base a Geometría Solar (GS) y el RTC, para obtener la acción de control necesaria en los actuadores, con la finalidad de posicionar perpendicularmente el área de captación con la radiación del Sol. Una interfaz de Instrumentación Virtual permite ver el estado del sistema. El diseño mecánico del prototipo se realizó en SolidWorks (programa de dibujo en 3D). El principal aporte en este trabajo es la técnica de control basada en algoritmos de GS, la técnica de sensado de los ángulos E y A, el diseño y construcción del prototipo con tecnologías innovadoras.