Dimensionamiento e implementación de un sistema híbrido eólico - solar fotovoltaico para abastecimiento de energía eléctrica en la institución Luis Carlos Galán de Cazucá, Soacha

Altos de Cazucá, es una de las seis comunas del casco urbano del Municipio de Soacha (Cundinamarca), localizada al extremo oriente de la ciudad de Bogotá. Cazucá es calificada como una zona vulnerable educativamente, esto se debe al alto índice de desescolarización infantil, producto de diversas dificultades; siendo una de ellas las intermitencias en el abastecimiento energético, como resultado de la baja tensión eléctrica y del continuo mantenimiento de las redes. A partir de la problemática actual en las acometidas eléctricas del sector, la Universidad Santo Tomás dedicada a la formación de profesionales con prioridad humanista y responsabilidad social, hoy en día se encuentra en continua vinculación con centros educativos que fomenten su labor en el desarrollo de actividades ambientales escolares (PRAE), decide en vocería del Departamento de proyección social y la facultad de Ingeniería Ambiental brindar su apoyo para dar solución a las diferentes necesidad que estos presenten, seleccionando así la Institución Educativa Luis Carlos Galán, en donde se ha realizado continuamente actividades sociales y en donde es evidente el déficit energético a consecuencia de las intermitencias en redes, diseñando e instalando un sistema híbrido eólico - solar fotovoltaico, que pueda satisfacer las necesidades de consumo eléctrico. La Institución Luis Carlos Galán por su ubicación geográfica, cuenta con condiciones meteorológicas favorables para realizar el dimensionamiento, esto se debe a que la zona de estudio se encuentra a una altitud de 2.780 m.s.n.m, lo que permitió un mayor acceso a los vientos con una velocidad promedio de 7 m/s en dirección sur-suroeste, y una radiación solar promedio de 4 Wh/(m2*día). Al mismo tiempo la Institución contaba con un área disponible y acometidas eléctricas aptas para su previa instalación. Para la implementación del sistema híbrido instalado se necesitaron dos paneles solares monocristalinos con una capacidad de 365W cada uno a 24V, un aerogenerador de eje vertical de 3 aspas de 400W a 24V, inversor de 600W a 24V, controlador de 60W PMW y 4 baterías vehiculares de 115A reacondicionadas. En condiciones óptimas el sistema híbrido genera aproximadamente 4,8kWh equivalente al 10% sobre el total de consumo eléctrico diario de la Institución, lo que permite una reducción de aproximadamente el 12% de costos en la factura eléctrica del lugar anualmente, equivalente a $1.100.000 COP. Sin embargo, este sistema genera 4.0kWh, debido a que existen factores externos y pérdidas de energía que alteran el eficiente desempeño del sistema como lo son la autonomía en las baterías, la variabilidad en las condiciones meteorológicas que afectan la transformación de energía y el exceso de energía de la capacidad máxima de los equipos. Al garantizar el suministro eléctrico, se permitió beneficiar aproximadamente 600 estudiantes en la jornada de la tarde, mejorando su entorno escolar y productividad en sus actividades educativas, además de fomentar la incursión de energías renovables, dándoles una herramienta para el aprendizaje de manera didáctica e interactiva. Palabras clave: déficit energético, energía renovable, energía solar, energía eólica, intermitencia, sistema híbrido, vulnerabilidad.

Altos de Cazucá, is one of the six communes in the urban area of the Municipality of Soacha (Cundinamarca), located at the eastern end of the city of Bogotá. Cazucá is classified as an educationally vulnerable area, this is due to the high rate of child out-of-school, as a result of various difficulties; one of them being the intermittences in the energy supply, as a result of the low electrical tension and the continuous maintenance of the networks. Based on the current problems in the electrical connections of the sector, the Santo Tomás University dedicated to the training of professionals with humanistic priority and social responsibility, and that today is in continuous relationship with educational centers that promote their work in development of school environmental activities (PRAE), decides in the spokesperson of the Department of social projection and the Faculty of Environmental Engineering to provide its support to solve the different needs that these present, selecting the Luis Carlos Galán Educational Institution, where it has been carried out continuously social activities and where the energy deficit is evident as a result of intermittences in networks, designing and installing a hybrid wind-solar photovoltaic system, which can meet the needs of electricity consumption. Due to its geographical location, the Luis Carlos Galán Institution has favorable meteorological conditions to carry out the dimensioning, this is due to the fact that the study area is at an altitude of 2.780 meters above sea level, which allowed greater access to the winds with a speed average of 7 m/s in a south-southwest direction, and an average solar radiation of 4Wh/(m2*day). At the same time, the Institution had an available area and electrical connections suitable for prior installation. For the implementation of the installed hybrid system, two monocrystalline solar panels with a capacity of 365W each at 24V, a vertical axis wind turbine with 3 blades from 400W to 24V, a 600W inverter at 24V, a 60W PMW controller and 4 vehicle batteries were required 115A reconditioned. In optimal conditions, the hybrid system generates approximately 4.8kWh equivalent to 10% of the Institution's total daily electricity consumption, which allows a reduction of approximately 12% in costs in the electricity bill of the place annually, equivalent to $ 1,100 .000 COP. However, this system generates 4.0kWh, due to the fact that there are external factors and energy losses that alter the efficient performance of the system, such as battery autonomy, variability in meteorological conditions that affect energy transformation and excess of energy of the maximum capacity of the equipment. By guaranteeing the electricity supply, it was possible to benefit approximately 600 students in the afternoon, improving their school environment and productivity in their educational activities, in addition to promoting the incursion of renewable energies, giving them a tool for learning in a didactic and interactive way. Key words: energy deficit, renewable energy, solar energy, wind energy, flashing, hybrid system, vulnerability.

Ingeniero Ambiental

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