Proyectos
Microinversor de alta eficiencia para maximizar la extracción y transferencia de energía desde paneles fotovoltaicos ubicados en zonas con sombreado parcial a cargas de corriente alterna y voltaje estándar (110 V)
Resumen
Esta propuesta de investigación está enfocada en resolver tres situaciones puntuales que impactan a la población rural del Departamento de Antioquia. Los objetivos de desarrollo sostenible de la Organización de las Naciones Unidas [1] y el Conpes Nacional 3918 de 2018 [2] sirvieron de base para construir el plan de desarrollo de Antioquia 2020-2023 [3]. En las líneas estratégicas del plan se destacan las siguientes componentes: aumentar la cobertura del servicio eléctrico, diversificar la matriz energética y apoyar, desde el suministro de energía eléctrica, proyectos productivos sostenibles y centros educativos rurales de la región. Este proyecto propone una solución energética basada en un microinversor para conectar paneles fotovoltaicos (PV), individuales o en paralelo, con cargas AC de voltaje estándar. Un microinversor de tres etapas convierte corriente DC en AC, por medio de un convertidor DC/DC, un enlace DC y un convertidor DC/AC [4–5]. El microinversor es necesario dado que los paneles PV entregan la energía a bajos voltajes en DC y las cargas AC operan con voltajes estándar mucho mayores. Para lograr la elevación de voltaje necesaria, se usan convertidores DC/DC como el DAB [6–7], que pueden operar con alta eficiencia y extraer la máxima potencia del panel. Con base en el análisis anterior se propone diseñar, construir y validar un microinversor de alta eficiencia para maximizar la extracción y transferencia de energía desde paneles fotovoltaicos ubicados en zonas con sombreado parcial a cargas de corriente alterna y voltaje estándar. Para lograrlo se diseñará una etapa DC/DC encargada de maximizar la producción de potencia de los paneles fotovoltaicos, luego se diseñará el enlace de DC y se seleccionará una etapa DC/AC para atención de la carga con alta eficiencia de transferencia de energía. Posteriormente de diseñarán las estrategias de control para asegurar una operación segura y eficiente de todo el sistema, para luego construir el microinversor y validar su operación en una aplicación real. Para alcanzar los objetivos planteados se propone una metodología del tipo análisis-síntesis, la cual es también descriptiva, cuantitativa y aplicada. La población de la investigación serán los convertidores conmutados DC/DC dentro de los microinversores. Los métodos podrán ser generalizados a otras aplicaciones y la validación se realizará en dos etapas. Primero se simulará el microinversor concebido y posteriormente, en la segunda etapa, se construirá y un banco experimental para confirmar la correcta operación del microinversor. Al finalizar el proyecto se espera tener un prototipo de microinversor conformado por tres etapas. Otros resultados que se esperan alcanzar al finalizar este proyecto son: la formación parcial de un estudiante de doctorado, un modelo matemático de todo el sistema de conversión, un método de diseño para las tres partes del microinversor, una estrategia de control que asegure la extracción de máxima potencia de los paneles PV y una estrategia de control que garantice la operación segura y eficiente del microinversor. Los productos académicos comprometidos son dos ponencias en eventos nacionales o internacionales, dos artículos de investigación sometidos, aprobados o publicados en revistas indexadas en el sistema Publindex y un taller para presentar los resultados a la comunidad beneficiada. El equipo de trabajo está conformado por una alianza de 3 investigadores del Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM) y 3 investigadores de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL). El séptimo integrante es el estudiante de doctorado de la UNAL, que a su vez, es profesor en el ITM. Esta alianza se conformó hace 10 años aproximadamente y ha logrado impactar la región con los proyectos realizados.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:Convocatoria para el Apoyo a Proyectos de Investigación y Creación Artística en la Universidad Nacional de Colombia-Sede Medellín 2020
Modalidad:Modalidad Única
Responsable