Modelamiento de Sistema de Panel Solar Didáctico-Funcional para prácticas de Energía renovable

Abstract

El presente trabajo de grado tuvo como propósito modelar y desarrollar un sistema de panel solar didáctico-funcional destinado a la realización de prácticas experimentales en el área de electrónica de potencia de las Unidades Tecnológicas de Santander. La propuesta responde a la necesidad de contar con una herramienta pedagógica que permita a los estudiantes comprender, analizar y evaluar las etapas fundamentales de un sistema fotovoltaico, desde la generación y almacenamiento de energía hasta su regulación, conversión y aplicación en una carga eléctrica. La investigación se desarrolló con un enfoque mixto y una modalidad tecnológica aplicada. Se realizó la caracterización de los componentes del sistema fotovoltaico, el diseño de las etapas de potencia y control, las memorias de cálculo de convertidores DC-DC tipo Buck y Boost, y la simulación de los circuitos mediante el software Proteus 8.13. El sistema propuesto integra un panel solar, una batería de 12 V, reguladores de tensión, convertidores DC-DC para obtener niveles de 3 V, 5 V, 9 V, 14 V y 20 V, un microcontrolador NodeMCU ESP32 para la generación de señales PWM, un puente H y un filtro LC para el acondicionamiento de la señal de salida. Los resultados de simulación y las pruebas experimentales permitieron verificar la estabilidad de las etapas de conversión, el funcionamiento secuencial del puente H y la generación de una señal de salida acondicionada mediante el filtro LC. Asimismo, se evidenció una alta correspondencia entre los modelos teóricos, las simulaciones y el comportamiento del prototipo físico. Se concluye que el banco desarrollado constituye una alternativa didáctica, funcional y escalable para fortalecer el aprendizaje práctico de los sistemas fotovoltaicos, la electrónica de potencia y el control de energía renovable en estudiantes de Ingeniería Electrónica.