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Título : Desarrollo de un instrumento autosustentable para la medición indirecta y registro de datos de irradiancia solar basado en sensores de silicio.
Autor : Alarcón Maza, Kevin Lenin
Director(es): Hernández Ambato, Jorge Luis
Tribunal (Tesis): Paucar Samaniego, Jorge Luis
Palabras claves : RADIACIÓN SOLAR;CELDAS FOTOVOLTAICAS;AUTONOMÍA ENERGÉTICA;COMUNICACIÓN INTELIGENTE;PROTOCOLO MQTT;MEDICIÓN INDIRECTA;ENERGÍA RENOVABLE;MODELO CORRELACIONAL
Fecha de publicación : 17-oct-2022
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : Alarcón Maza, Kevin Lenin. (2022). Desarrollo de un instrumento autosustentable para la medición indirecta y registro de datos de irradiancia solar basado en sensores de silicio. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba.
Identificador : UDCTFIYE;108T0460
Abstract : The present Curricular integration research project aimed to develop an autonomous instrument for indirectly measuring solar irradiance from silicon sensors. Through laboratory tests, using a precision digital solar power meter model SM206-SOLAR, with an error range of ±10% per reading and ±0.38% W/m^2/^oC, and advanced photovoltaic trainer Lucas Nulle, a statistical correlation model was developed between the short-circuit current of the NPA5S-12H solar module and the measured artificial irradiance. A significant linear correlation was determined with a mean absolute percentage error (MAPE) of 6.97%, an average root-mean-square error (RMSE) of ±26 W/m^2/^oC and a percentage relative root mean squared error(rRMSE) of 10.76%. The error metrics indicate that the linear model developed is acceptable for real-time collecting information on solar irradiance. For this, an electronic device with wireless communication functions based on a Wi-Fi link and IoT MQTT communication protocol was developed, in addition to self-sustaining power with energy autonomy of 7 days, a charge rate of 1.05%, and a discharge rate of 0.57. %. Finally, an MQT, SQL server, and a Web application were configured on a Linux server under the domain http://solardata.espoch.edu.ec to collect and present data in real-time. It is concluded that the device developed and the linear model developed to carry out the indirect measurement of solar irradiance and the Web application will allow the collection of more reliable and first-hand data for future research. It is recommended to perform a better I-V characterization of the solar irradiance sensor under controlled conditions and to explore other photovoltaic cell modeling techniques to correlate the data obtained to get lower error rates.
Resumen : El presente Trabajo de Integración Curricular se lo direccionó con el objetivo de desarrollar un instrumento autónomo para la medición indirecta de la irradiancia solar a partir de sensores de silicio. A través de pruebas de laboratorio, empleando un medidor de potencia solar de precisión digital modelo SM206-SOLAR, con un rango de error del ±10% por lectura y ±0.38 W/m^2 /^∘C, y entrenador fotovoltaico avanzado Lucas Nulle, se desarrolló un modelo estadístico correlacional entre la corriente de cortocircuito del módulo solar NPA5S-12H y la irradiancia artificial medida. Se determinó una correlación lineal significativa con un error porcentual absoluto medio (MAPE) en promedio del 6.97 %, un error cuadrático medio (RMSE) promedio de ±26 W/m^2 /^∘C y un error cuadrático medio relativo (rRMSE) promedio del 10.76%. Mediante las métricas de error obtenidas indican que el modelo lineal desarrollado es aceptable para levantar información de irradiancia solar en tiempo real. Para esto, se elaboró un dispositivo electrónico con funciones de comunicación inalámbrica basada en un enlace WiFi y protocolo de comunicación IoT MQTT, además de alimentación autosustentable con autonomía energética de 7 días, un índice de carga de 1.05% y un índice de descarga de 0.57%. Finalmente se configuró un servidor MQTT, SQL y una aplicación Web en un servidor Linux bajo el dominio http://solardata.espoch.edu.ec para realizar la recolección y presentación de datos en tiempo real. Se concluye que el dispositivo desarrollado, así como el modelo lineal elaborado para realizar la medición indirecta de irradiancia solar y el aplicativo Web permitirán recolectar datos más fiables y de primera mano para futuras investigaciones. Se recomienda realizar una mejor caracterización I-V del sensor de irradiancia solar bajo condiciones controladas y explorar otras técnicas de modelado de celdas fotovoltaicas para correlacionar los datos obtenidos a fin de obtener menores índices de error.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/21473
Aparece en las colecciones: Ingeniero en Electrónica, Control y Redes Industriales; Ingeniero/a en Electrónica y Automatización

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