Empleando arreglos solares sensibilizados por colorantes y motores de reluctancia sincrónica para mejorar el costo total y la eficiencia energética de los sistemas de bombeo de agua solar
Autores: Zaky, Alaa A.; Sergeant, Peter; Stathatos, Elias; Falaras, Polycarpos; Ibrahim, Mohamed N.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Empleando arreglos solares sensibilizados por colorantes y motores de reluctancia sincrónica para mejorar el costo total y la eficiencia energética de los sistemas de bombeo de agua solar
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Propuesto
Fotovoltaico
DSSCs
Eficiencia
Bajo costo
Bombeo de agua
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
En este trabajo, se presenta un sistema de bombeo de agua fotovoltaico propuesto de alta eficiencia y bajo costo basado en células solares sensibilizadas por colorantes (DSSCs) semitransparentes. Las DSSCs son fotovoltaicas de tercera generación de bajo costo que han ganado mucho interés como una alternativa prometedora a las células solares de silicio. Las DSSCs se fabrican a bajo costo y a baja temperatura y presentan conversiones de energía con alta eficiencia, superando el 14%, gracias a su alta transparencia, una variedad de colores y alta eficiencia, incluso en condiciones de poca luz. Los módulos DSSC utilizados en este estudio fueron probados bajo diferentes condiciones de trabajo, y sus características fueron determinadas experimentalmente y simuladas teóricamente a través de MATLAB. Se construyó una infraestructura de laboratorio completa para probar el sistema de bombeo de agua fotovoltaico propuesto basado en el arreglo de módulos DSSC. El sistema contiene un motor de reluctancia sincrónica que impulsa una bomba de agua y se alimenta de las DSSCs a través de un inversor sin convertidores DC-DC ni baterías. El sistema propuesto tiene muchas ventajas, como alta eficiencia y bajo costo. La potencia máxima disponible de las DSSCs se obtiene mediante una técnica de seguimiento del punto de máxima potencia (perturbar y observar). Además, también se implementó un sistema de control para accionar el motor a través del inversor. La estrategia de máximo par por amperio también se considera en el sistema de control propuesto para accionar el motor de manera eficiente utilizando el inversor. Finalmente, se implementa la validación experimental del sistema completo a través de mediciones de laboratorio.
Descripción
En este trabajo, se presenta un sistema de bombeo de agua fotovoltaico propuesto de alta eficiencia y bajo costo basado en células solares sensibilizadas por colorantes (DSSCs) semitransparentes. Las DSSCs son fotovoltaicas de tercera generación de bajo costo que han ganado mucho interés como una alternativa prometedora a las células solares de silicio. Las DSSCs se fabrican a bajo costo y a baja temperatura y presentan conversiones de energía con alta eficiencia, superando el 14%, gracias a su alta transparencia, una variedad de colores y alta eficiencia, incluso en condiciones de poca luz. Los módulos DSSC utilizados en este estudio fueron probados bajo diferentes condiciones de trabajo, y sus características fueron determinadas experimentalmente y simuladas teóricamente a través de MATLAB. Se construyó una infraestructura de laboratorio completa para probar el sistema de bombeo de agua fotovoltaico propuesto basado en el arreglo de módulos DSSC. El sistema contiene un motor de reluctancia sincrónica que impulsa una bomba de agua y se alimenta de las DSSCs a través de un inversor sin convertidores DC-DC ni baterías. El sistema propuesto tiene muchas ventajas, como alta eficiencia y bajo costo. La potencia máxima disponible de las DSSCs se obtiene mediante una técnica de seguimiento del punto de máxima potencia (perturbar y observar). Además, también se implementó un sistema de control para accionar el motor a través del inversor. La estrategia de máximo par por amperio también se considera en el sistema de control propuesto para accionar el motor de manera eficiente utilizando el inversor. Finalmente, se implementa la validación experimental del sistema completo a través de mediciones de laboratorio.