UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CUENCA Comunidad al servicio del Pueblo UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍAS, INDUSTRIAS Y CONSTRUCCIÓN CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Análisis de la factibilidad de un sistema de generación híbrido eólico-fotovoltaico, para el mirador turístico La Tranca del cantón Chordeleg TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO ELÉCTRICO AUTOR: CASTRO SAMANIEGO CHRISTIAN MANUEL DIRECTOR: ING. DANIEL ORLANDO ICAZA ALVAREZ CUENCA 2017 DECLARACIÓN Yo, Christian Manuel Castro Samaniego, declaro bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento; y eximo expresamente a la Universidad Católica de Cuenca y a sus representantes legales de posibles reclamos o acciones legales. La Universidad Católica de Cuenca puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y la normatividad institucional vigente. Christian Manuel Castro Samaniego II CERTIFICACIÓN Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Christian Manuel Castro Samaniego, bajo mi supervisión. Ing. Daniel Icaza Alvarez Mgs. DIRECTOR III AGRADECIMIENTOS Agradezco a Dios por las bendiciones recibidas, a mi familia por el apoyo brindado siempre, al ingeniero Daniel Icaza; director de tesis por impartir su conocimiento, al señor Nilo Castro; propietario del Centro Turístico La Tranca y a todas las personas que supieron brindarme su apoyo para poder terminar este proyecto de investigación con éxito IV DEDICATORIA Tengo el honor de dedicar este trabajo de investigación, a Dios nuestro padre que nos protege y llena de bendiciones para con su voluntad poder cumplir nuestras metas. A mi madre Emma Samaniego por buscar la forma de apoyarme siempre en las buenas y en las malas, por estar ahí cuando la necesitaba. A mi padre Manuel Castro por el sacrificio diario para poder ver la meta cumplida sin que nunca me falte nada sin recibir nada a cambio. A mi esposa por brindarme su comprensión y apoyo. Y para toda mi familia y personas que creyeron en mí durante este proceso. V Tabla de Contenido DECLARACIÓN ........................................................................................................................II CERTIFICACIÓN .....................................................................................................................III AGRADECIMIENTOS ............................................................................................................ IV DEDICATORIA ......................................................................................................................... V Tabla de Contenido ............................................................................................................... VI Tabla de Figuras. .................................................................................................................... X Tablas. .....................................................................................................................................XIII Tabla de Anexos. ................................................................................................................. XIV RESUMEN................................................................................................................................15 ABSTRACT ..............................................................................................................................16 INTRODUCCIÓN .....................................................................................................................17 1) FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA. ..................................................................................19 1.1 SISTEMA EÓLICO. .................................................................................................19 1.1.1 Aerogenerador. ..............................................................................................20 1.1.2 Regulador de carga. ......................................................................................21 1.1.3 Inversor. ...........................................................................................................21 1.1.4 Banco de baterías. .........................................................................................21 1.1.5 Sistema fotovoltaico. ....................................................................................21 1.1.6 Módulo fotovoltaico ......................................................................................22 1.1.7 Banco de baterías sistema solar. ..............................................................23 1.1.8 Regulador de carga sistema solar. ............................................................23 1.1.9 Inversor sistema solar. .................................................................................23 1.2 CORRIENTES DE VIENTO Y RADIACIÓN SOLAR..........................................23 1.2.1 Corrientes de viento......................................................................................23 1.2.1.1 Parámetros que influyen en la velocidad del viento. ........................24 1.2.1.2 Variación de la velocidad del viento con la altura. ............................24 1.2.2 Radiación solar. .............................................................................................27 1.2.2.1 Irradiancia. ...................................................................................................27 1.2.2.2 Irradiación....................................................................................................27 1.2.2.3 Angulo de altitud........................................................................................27 1.2.2.4 Radiación directa. ......................................................................................28 1.2.2.5 Radiación difusa. .......................................................................................28 1.2.2.6 Radiación global. .......................................................................................28 1.3 ENERGÍAS RENOVABLES EN ECUADOR .......................................................28 VI 1.3.1 Centrales de generación de energía eléctrica en Ecuador. .................28 1.3.2 Producción de energía renovable y no renovable en GWh, en Ecuador............................................................................................................................29 1.3.3 Análisis de las centrales con fuentes renovables en el Ecuador. .....30 1.3.4 Energía renovable en las provincias del Ecuador. ................................31 1.4 CENTROS PATRIMONIALES EN ECUADOR. ..................................................33 1.4.1 Ciudades Patrimoniales del Ecuador. ......................................................33 1.4.2 Centro turístico La tranca en la provincia del Azuay. ...........................33 1.5 ANTECEDENTES GENERALES Y UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL LUGAR. ................................................................................................................................34 1.5.1 Ubicación Geográfica del centro turístico La Tranca ...........................34 1.5.1.1 Cantón Chordeleg ......................................................................................34 1.5.1.2 Parroquia Delegsol ....................................................................................34 1.5.1.3 Sector La Tranca. .......................................................................................35 1.5.2 Descripción General del centro turístico La Tranca. ............................36 1.5.3 Análisis de carga eléctrica del centro turístico La Tranca. .................36 1.5.3.1 Análisis de carga eléctrica actual. .........................................................36 1.5.3.2 Análisis de carga eléctrica proyectada 2018. .....................................38 2) ANÁLISIS ACTUAL PARA LA CONVERSIÓN DE ENERGÍA SOLAR – ELÉCTRICA .............................................................................................................................39 2.1 TOMA DE DATOS PARA EL SISTEMA DE GENERACIÓN FOTOVOLTAICA. ...............................................................................................................39 2.1.1 Centro meteorológico profesional con transmisor solar WH2310. ...39 2.1.1.1 Ubicación de la estación meteorológica profesional con transmisor solar WH2310. .........................................................................................39 2.1.1.2 Características específicas de la estación meteorológica. .............40 2.2 INTERPRETACIÓN DE DATOS. ..........................................................................45 2.2.1 Temperatura. ...................................................................................................46 2.2.2 Radiación Solar. .............................................................................................47 2.3 CÁLCULOS PARA EL DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO. ...............................................................................................................48 2.3.1 Modelo y características del panel solar. ................................................48 2.3.2 Efectos de la variación de la temperatura y radiación solar sobre el modulo fotovoltaico A-260P GS.................................................................................48 2.3.3 Resultados numéricos