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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 daperez227@misena.edu.co

Cliente/Usuario Pedro Guerrero 320 5655284 pguerrero@ajover.com

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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