Diseño de una caseta aislada para contener baterías y equipos fotovoltaicos en países tropicales

Abstract

Este Trabajo de Fin de Grado es el resultado de la colaboración entre la ONG Manos Unidas (MMUU), la Fundación de Ingenieros de ICAI (FII) y la Universidad Pontificia de Comillas- ETSI, ICAI. El objetivo global es aplicar los conocimientos técnicos y humanos adquiridos durante los estudios en una misión que beneficie a las comunidades que más lo necesiten, en línea con los valores de las tres entidades promotoras. El trabajo consiste en el diseño de una caseta aislada para contener baterías y equipos fotovoltaicos en climas tropicales, donde las altas temperaturas y la humedad afectan a su rendimiento y vida útil. La caseta debe mantener los equipos a una temperatura igual o inferior a los 30ºC para garantizar un suministro energético estable, y ser en sí misma duradera, de bajo mantenimiento, y autónoma en su operación. El proyecto originalmente tenía el propósito de evitar el uso de equipos de aire acondicionado (por su demanda de energía eléctrica), pero analizando trabajos pasados con casos similares en el mismo clima tropical, se recogió de estos que la refrigeración pasiva (sin aporte de energía), en este clima, no sería efectiva. Los motivos se recogen en la memoria. En resumen: temperatura ambiente demasiado elevada (que impide aprovechar la ventilación natural) y la misma situación de humedad relativa (que impide la aplicación de técnicas evaporativas). El enfoque que se terminó escogiendo es el de apoyar a la refrigeración activa de la caseta optimizando sus variables de diseño para hacerla lo más eficiente posible, buscando la mejor manera de protegerla de la irradiación solar y de aumentar su masa térmica. Se ha conseguido un ahorro del 6%, x%, 16% y 8% controlando por separado la forma de la caseta, sus aberturas, espesor de los muros y elementos externos y un ahorro total final del y% con todos ellos en combinado.

This Final Degree Project is the result of a collaboration between the NGO Manos Unidas (MMUU), the ICAI Engineers Foundation (FII), and the Universidad Pontificia de Comillas- ETSI, ICAI. The overall objective is to apply the technical and human knowledge acquired during the studies to a mission that benefits the communities most in need, in line with the values of the three sponsoring entities. The project involves designing an insulated shed to house batteries and photovoltaic equipment in tropical climates, where high temperatures and humidity affect their performance and lifespan. The shed must maintain the equipment at a temperature of 30ºC or lower to ensure a stable energy supply and be durable, low-maintenance, and autonomous in operation. The original aim of the project was to avoid using air conditioning units (due to their electricity demand). However, after analyzing previous work with similar cases in the same tropical climate, it was found that passive cooling (without energy input) would not be effective in this climate. The reasons are detailed in the report. In summary: the ambient temperature is too high (preventing the use of natural ventilation), and the same situation applies to relative humidity (preventing the use of evaporative techniques). The approach ultimately chosen was to support the active cooling of the shed by optimizing its design variables to make it as efficient as possible, seeking the best way to protect it from solar irradiation and increase its thermal mass. Savings of 6%, x%, 16%, 8% were achieved by separately controlling the shape of the shed, its openings, the walls’ thickness and external elements, with total final savings of y% when all these factors were combined.