Publicación: Sistema de Aprovechamiento de Radiación Solar Para Generar Cinco Watts Empleando Celdas Peltier
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Resumen en español
En la búsqueda de nuevas fuentes no convencionales de energía, este estudio muestra el desarrollo de un sistema de aprovechamiento de radiación solar a nivel doméstico, implementando el efecto termoeléctrico Seebeck de las Celdas Peltier. El diseño del prototipo se realiza bajo la integración de metodología de ecodiseño PROMISE y la metodología Ulrich para diseño de producto, con el fin de validar su viabilidad en el mercado actual, comparando la eficiencia energética y los impactos ambientales de éste con los sistemas fotovoltaicos. La caracterización eléctrica de las celdas Peltier se realiza bajo diferentes condiciones de operación, simuladas mediante el uso de una planta de control de temperatura y un PID discreto. La eficiencia energética del prototipo es evaluada bajo 2 escenarios, sin concentrador solar y por otro lado empleando lentes de Fresnel como concentrador focal de la radiación, presentando en este último un valor cercano al 1%. Durante el desarrollo del proyecto se recopila información de los materiales básicos empleados en la construcción del prototipo y se calculan las cargas ambientales del sistema mediante el software SimaPro bajo la metodología eco-indicador’99, presentando el valor más alto en la categoría de afección a la salud de las personas. Sin embargo, comparado con otros sistemas de aprovechamiento de radiación solar, el análisis de ciclo de vida del prototipo presenta cargas ambientales menores en 5 de los 10 impactos analizados. Como resultado, la cantidad total de energía eléctrica generada del prototipo puede cubrir parcialmente algunas de las necesidades básicas que se presentan en cuanto consumo energético en los hogares, y por tanto se presentan alternativas de diseño hibridas que permitan aumentar la eficiencia energética total del sistema.
Resumen en inglés
In the search for new unconventional sources of energy, this study shows the development of a system for harnessing solar radiation at the domestic level, implementing the Seebeck thermoelectric effect of Peltier cells. The design of the prototype is under the integration of eco-design methodology PROMISE and Ulrich’s methodology for product design, in order to validate its viability in the current market, comparing the energy efficiency and environmental impacts of this with photovoltaic systems. The electrical characterization of the Peltier cells is performed under different operating conditions, simulated it by using a plant temperature control and a discrete PID. Prototype energy efficiency is evaluated under two scenarios, without solar concentrator and secondly using Fresnel lenses as concentrator focal of radiation, presenting in this case a value around 1%. During the project information of the basic materials used in the construction of the prototype is collected and environmental system loads are calculated by the software SimaPro under the eco-indicador'99 methodology, presenting the highest value in the category of affections to the human health. However, compared with other systems that use solar radiation, life-cycle assessment of the prototype has lower environmental burdens in 5 of the 10 impacts analyzed. As a result, the total amount of electricity generated prototype can partially cover some of the basic needs of the energy consumption in households, and therefore hybrid design alternatives that increase the overall energy efficiency of the system are presented.