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Título: Análisis de sistemas híbridos de generación fotovoltaica y recolección de agua lluvia para aplicaciones agroindustriales: Diseño y evaluación energética de sistemas de captación, tratamiento y almacenamiento de agua lluvia para riego en la ciudad de Quito.
Autor: Cabrera Urbina, Esteban David
Director: Vaca Jiménez, Santiago David
Palabras clave: MECÁNICA
AGRIVOLTAICO
RIEGO POR GOTEO
BOMBA DE AGUA
RADIACIÓN SOLAR
AGUA DE LLUVIA
Fecha de publicación: 3-mar-2024
Editorial: Quito : EPN, 2024.
Citación: Cabrera Urbina, E.D.(2024).
Resumen: The use of photovoltaic panels requires the utilization of large land areas, which creates competition with agricultural industries that use the land as a means of production. On one hand, one of the proposals to solve this issue is the implementation of agrivoltaic systems, in which photovoltaic arrays are integrated above crops to save space and take advantage of the shade. On the other hand, the increase in agricultural system´s yield will translate into a optimization of the land use, but this requires large amounts of water and energy. The purpose of this study is to design an agrivoltaic system that can also collect rainwater. With this, the system can potentially fulfill irrigation needs in the agricultural industry and utilize the captured solar photovoltaic energy to meet the electrical requirements of the agricultural operation. To achieve this, a rainwater collection module has been designed, utilizing photovoltaic panels as the collection surface and featuring a series of channels that direct water to a reservoir, where it is stored for use by the irrigation system. Additionally, a drip irrigation system has been developed, powered by the electrical energy produced by the panels, distributing the stored water in the reservoir to all the crops. It was found that the employed arrangement of collection modules generates a significantly higher amount of energy (70 [MWh] – 100 [MWh]) compared to the energy consumed by the water pump of the irrigation system (0.024 [MWh]), enabling continuous year-round operation. Furthermore, the system was observed to capture a sufficient volume of water (1470 m3) to meet the irrigation requirements of a potato crop in its late developmental stage (14.05 [m3/h]).
Descripción: El uso de paneles fotovoltaicos requiere el uso de grandes extensiones de terreno, lo que genera una competencia con las industrias agrícolas que utilizan el suelo como medio de producción. Una propuesta para solucionar este problema es la definición de sistemas agrivoltaicos, en los que se integran campos fotovoltaicos encima de los cultivos para ahorrar espacio y beneficiarse de la sombra. Por su parte, para optimizar la utilización del suelo, los sistemas de agricultura pueden aumentar su rendimiento, pero para esto se requieren grandes cantidades de agua y energía. El presente trabajo tiene el propósito de diseñar un sistema agrivoltaico que además pueda captar agua de lluvia. Con esto, el sistema puede ser capaz de cubrir las necesidades de riego en la industria agrícola y utilizar la energía solar fotovoltaica captada para cubrir el requerimiento eléctrico de la operación agrícola. Para esto, se ha diseñado un módulo de captación de agua de lluvia que utiliza paneles fotovoltaicos como superficie de captación y tiene una serie de canales que conducen el agua hasta un reservorio, donde se almacena para ser utilizada por el sistema de riego. También se ha diseñado un sistema de riego por goteo que se alimenta de la energía eléctrica producida por los paneles y distribuye el agua almacenada en el reservorio por todos los cultivos. Se encontró que el arreglo utilizado de módulos de captación genera una cantidad de energía muy superior (70 [MWh] – 100 [MWh]) a la consumida por la bomba de agua del sistema de riego (0,024 [MWh]), por lo que se puede alimentar a la misma de forma continua durante todo el año. También, se comprobó que el sistema captura un volumen de agua suficiente (1470 m3) para cubrir la necesidad de riego de un cultivo de papas en la etapa final de su desarrollo (14,05 [m3/h]).
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25316
Tipo: Trabajo de Integración Curricular
Aparece en las colecciones:TIC - Ingeniería Mecánica (IM)

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