Diseño de una instalación domótica en Finlandia abastecida por un sistema fotovoltaico

En este Proyecto se diseñará un sistema domótico auto suficiente, es decir, toda la energía utilizada para alimentar este sistema vendrá proporcionada por un sistema fotovoltaico. Con lo que se afrontará el diseño de la instalación fotovoltaica que formará parte esencial en la elaboración del proyecto, de hecho será la instalación más compleja. Para aprovechar al máximo el rendimiento de nuestro diseño, el sistema domótico tendrá entre sus funcionalidades la del consumo eficiente de la energía eléctrica, además el sistema fotovoltaico proporcionará suministro eléctrico a todo el recinto, con la excepción de la calefacción que irá conectada a la red eléctrica, debido a su alto consumo. La instalación del sistema propuesto en el diseño estará localizada en una típica cabaña de verano finlandesa, de un solo piso, de tamaño mediano (70 m2), con las siguientes dimensiones (9.9 m x 7.06 m). El emplazamiento de la instalación será al sur de Finlandia con la finalidad de obtener un mayor rendimiento de la planta fotovoltaica, en un punto cercano a la localidad finlandesa de Espoo, con unas coordenadas exactas 60°15'04.3"N 24°40'40.9"E. En el inicio del proyecto se comentan algunas generalidades acerca del cambio climático en general, y posteriormente de Finlandia en particular. Estos apartados tienen como objetivo centrar al lector de la importancia que tiene que dar el ser humano no solamente a extraer recursos, sino al cómo, y las consecuencias que ello conlleva. Se proponen algunas soluciones entre las que tiene un apartado especial el uso de las energías renovables, y más concretamente la energía solar, de la que se hace un exhaustivo estudio de su uso en Finlandia que es más bien escaso debido a las duras condiciones climáticas, y a la ausencia de subsidios, aunque su uso se incrementa año a año según las estadísticas. También se comentan algunas iniciativas de los gobiernos de la UE, y de Finlandia en lo referente al cambio climático, y las energías renovables. El siguiente bloque representa el contenido “real” del proyecto, éste se divide a su vez en dos sub bloques, cada uno de ellos trata uno de los diseños a implementar. Se empieza por el más complejo el de la instalación fotovoltaica, explicando al inicio algunas propiedades físicas a tener en cuenta como la radiación solar, estructura, y características eléctricas de una célula solar, y los componentes necesarios para la instalación de un sistema fotovoltaico aislado. Finalmente, se lleva a cabo el diseño de la planta solar teniendo en cuenta la superficie total que disponemos (en nuestro caso el tejado), la energía consumida, y la situación geográfica del emplazamiento. El método empleado para el diseño es el correspondiente a las instalaciones solares aisladas, y los datos necesarios para la realización del diseño son tomados del programa PVGIS proporcionado por la comisión europea. Se termina este bloque con la presentación del presupuesto, con alguna propuesta para reducir el elevado precio de la energía. Se continúa con el siguiente sub bloque, el del diseño de la instalación domótica, al igual que en el caso anterior se hace un estudio de la tecnología a utilizar, explicando las utilidades de este tipo de instalaciones, elementos de una instalación domótica tales como redes, sensores, actuadores; características electrónicas de estos dispositivos, medios de transmisión, tipos de Smart home, y tipos de protocolos. Finalmente, se eligen una serie de productos domóticos teniendo en cuenta la estructura de la casa, la eficiencia energética necesitada, y otras comodidades, y la compatibilidad de todos ellos, asegurándonos que se comunican inalámbricamente sin problemas, dando una solución simple, económica, y controlable (se puede monitorizar mediante un Smartphone) a nuestro proyecto. Finalmente, se termina el proyecto con un breve estudio acerca de la viabilidad económica del diseño. Abstract: In this final thesis, it will be designed a home automation system supplied by a photovoltaic system. Thus, it will tackle the design of a photovoltaic installation, which will form an essential part during the development of the final thesis, in fact it will become in the most complex installation. In order to make the most of the system yield, the home automation system will get among its functionalities, the efficiency consumption of electric energy, furthermore the photovoltaic system will provide electrical supply to the whole compound, with the exception of heating, which will be connected to the mains, due to its high consume. The installation of the system proposed in the design is located in a typical Finnish summer cottage, single story, medium size (70 m2), with the following dimensions (9.9 m x 7.06 m). The emplacement of the installation will be in southern Finland in order to obtain a higher yield of the photovoltaic plant, at a point close to the Finnish town of Espoo, with exact coordinates 60°15'04.3"N 24°40'40.9"E. At the kick-off of the final thesis, some generalities are made about the climate change in general and later from Finland in particular. These sections aim to focus the reader on the importance that the human beings have to give, not only to take out resources, but also how, and the consequences that this entails. Some solutions are proposed, including a special section about the use of renewable energies, and more specifically solar energy, from which a comprehensive study is made about its use in Finland, which is rather scarce due to the harsh climatic conditions, and the lack of grants, although their use increases year by year according to stats. Some initiatives made by EU and Finland administrations, are also commented in relation to the climate change, and the renewable energies. The next stage represents the “real” content of the final thesis, it is divided into two sub stages, each one of them, is one of the designs to implement. It begins with the most complex design, the photovoltaic installation, explaining at the beginning some physical properties to consider as the solar radiation, structure, and electrical characteristics of a solar cell, and the necessary components for the installation, of a stand-alone power system. Finally, the design of the solar plant is carried out, considering the total area that we have (in our case the roof), the energy consumed, and the geographical location of the compound. The method used for the design, it’s the appropriate to the stand-alone power systems, and the data necessary for the performance of the design are taken from PVGIS program provided by the European commission. This stage ends up with the presentation of the budget, with some proposal to reduce the high energy price. It goes on with the next sub stage, the design of the home automation system, as in the previous case a study of the technology to be used is made, explaining the applications of this type of installations, elements of a home automation system such as networks, sensors, actuators; electronic features of these devices, transmissions mediums, smart home types, and protocol types. In the end, we choose a series of products for this installation, taking into account the structure of the house, energy efficiency needed, and other amenities, and the compatibility of all of them, ensuring that they communicate wirelessly without any problem, giving a simple , economical, and controllable (it can be monitored by a smartphone) solution to our design. At the end of the final thesis, a brief study about the economic viability of the design is explained.