Desarrollo de un prototipo de colector solar hibrido de bajo costo para la generación de energía eléctrica y calentamiento de agua sanitaria

Abstract

La generación de electricidad y agua caliente por medio de la energía del sol generalmente se realiza respectivamente de manera individual por medio de dos dispositivos: Panel fotovoltaico y colector solar. Esto supone un aprovechamiento deficiente del recurso energético solar, gastos elevados de instalación, entre otras desventajas que presentan cada aparato por separado. Por este motivo, el objetivo de esta investigación es desarrollar un prototipo hibrido de colector solar de bajo costo para la producción de energía eléctrica y agua caliente sanitaria por medio de la unificación de un panel solar con un sistema de absorción de calor por medio de agua.

La metodología para alcanzar el objetivo se compuso de cuatro fases: I. Se realizó el modelamiento matemático para que el prototipo caliente agua a mínimo 45°C y produzca como mínimo 40W de potencia eléctrica. II. Se seleccionó los componentes de acuerdo a: los criterios obtenidos de la fase I, la normatividad colombiana vigente para determinar los materiales de menor costo entre las opciones disponibles y permitidas. También se realizó el modelamiento computarizado de cada uno de los componentes en donde se detalla sus configuraciones. III. Se ejecutó el ensamblaje de los elementos del prototipo. IV. Se efectuó la validación del funcionamiento del panel híbrido mediante pruebas de campo.

Con este desarrollo tecnológico se concluye que es posible combinar un panel fotovoltaico y un colector solar plano para producir simultáneamente energía eléctrica y térmica bajo estos aspectos importantes: La generación de electricidad y agua caliente depende del área de colector y del recurso energético disponible. Con el prototipo, se logró temperatura de agua superior a 45°C cuando el recurso energético fue igual o superior al promedio usado en el cálculo de área de colector. Por otro lado, la potencia eléctrica superó los 49W en todos los días de prueba.