Vol.6 No.4 (2022): Journal Scientific Investigar ISSN: 2588–0659
https://doi.org/10.56048/MQR20225.6.4.2022.121-135
Vol.6-N° 4, 2022, pp. 121-135 Journal Scientific MQRInvestigar 121
Thermoeconocomic evaluation of a solar photovoltaic module for
Portoviejo city - Ecuador.
Evaluación termoeconómica de un modulo solar fotovoltaico en la ciudad
de Portoviejo - Ecuador.
Autores:
Giler Barcia, Lenin Vladimir
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ
Estudiante del Instituto de Posgrado, programa Maestría Académica en Mención de
Eficiencia Energética
Manabí - Ecuador
lenin.giler@hotmail.com
https://orcid.org/0000-0002-7844-2146
Gorozabel Chata, Francis Benjamin
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ
Máster en Ciencias, departamento de Ingeniería Mecánica
Manabí - Ecuador
francis.gorozabel@utm.edu.ec
https://orcid.org/0000-0003-1092-3346
Citación/como citar este artículo: Giler, L. y Gorozabel, F. (2022). Evaluación termoeconómica de un modulo solar
fotovoltaico en la ciudad de Portoviejo - Ecuador. MQRInvestigar, 6(4), 121-135.
https://doi.org/10.56048/MQR20225.6.4.2022.121-135
Fechas de recepción: 19-SEP-2022 aceptación: 03-OCT-2022 publicación: 15-DIC-2022
https://orcid.org/0000-0002-8695-5005
http://mqrinvestigar.com/
Vol.6 No.4 (2022): Journal Scientific Investigar ISSN: 2588–0659
https://doi.org/10.56048/MQR20225.6.4.2022.121-135
Vol.6-N° 4, 2022, pp. 121-135 Journal Scientific MQRInvestigar 122
Resumen
En la presente investigación se presentan los indicadores exergéticos y exergo-económicos de
un panel solar fotovoltaico ubicado en el Instituto de Ciencias Básicas de la Universidad
Técnica de Manabí durante el mes de mayo del 2022. Para lo cual se midieron parámetros
eléctricos como voltaje de la corriente nominal, voltaje del circuito abierto y corriente de corto
circuito, así como la medición de otros parámetros climáticos como radiación solar,
temperatura ambiental, temperatura del módulo, y velocidad del viento. Los valores obtenidos
se procesaron siguiendo los modelos matemáticos establecidos y aceptados en la literatura.
Los resultados muestran valores de eficiencia exergética mínima y máxima alrededor de las
9:00 a.m. y 13:00 p.m. respectivamente, la radiación solar más altos se obtiene alrededor de
las 14:00 las cuales causan pérdidas y destrucciones térmicas afectando negativamente a la
salida fotovoltaica, al contrario, en las mañanas y tardes el sistema fotovoltaico tuvo una
producción de electricidad mucho mayor. El análisis exergoeconómico mostró el costo de
perdida y destrucción dentro del sistema los cuales son calculados entre 0,18 y 0,56 W/$ para
la suma de la exergía perdida y la exergía destruida.
Palabras claves: Termo económico, fotovoltaico aislado, radios bases, telecomunicaciones.
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Abstract
In the present investigation, the exergetic and exergoeconomic indicators of a photovoltaic
solar panel located at the Basic Sciences Institute of the Technical University of Manabí
during the month of May 2022 are presented. For which electrical parameters such as voltage
of the nominal current, open circuit voltage and short circuit current, as well as the
measurement of other climatic parameters such as solar radiation, ambient temperature,
module temperature, and wind speed. The values obtained were processed following the
mathematical models established and accepted in the literature. The results show values of
minimum and maximum exergetic efficiency around 9:00 a.m. and 1:00 p.m. respectively, the
highest solar radiation is obtained around 14:00, which cause thermal losses and destruction,
negatively affecting the photovoltaic output, on the contrary, in the mornings and afternoons
the photovoltaic system had a much higher electricity production. The exergoeconomic
analysis showed the cost of loss and destruction within the system which are calculated
between 0.18 and 0.56 W/$ for the sum of the exergy lost and the exergy destroyed.
Keywords: Thermoeconomic, isolated photovoltaic, base radios, telecommunications.
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Introducción
La Corporación Nacional de Telecomunicaciones (en adelante, CNT-EP) evalúa la generación
de energía eléctrica mediante sistemas fotovoltaicos para implementarlas en la radio bases
remotas de comunicación móvil del Ecuador, estas bases actualmente están conectadas a la red
eléctrica. Además, tienen como respaldo en caso de desconectarse del sistemas eléctrico
nacional, sistemas electrógenos los cuales funcionan a base de diésel los mismos que en zonas
remotas generan dificultades debido a lo complejo y costoso que significa el transporte de
combustible en ciertos lugares de difícil acceso ASIF (2018)..
Según (Ortiz-Fustillos & Puma-Caiza, 2018) los sistemas fotovoltaicos son una solución
confiable, económicamente factible y ambientalmente viable, para la electrificación de radio
bases remotas de CNT-EP, en comparación de los grupos electrógenos; pues el
dimensionamiento está realizado para aprovechar el área posible por lo que se hace modular su
operación como respaldo de la energía eléctrica, no obstante, también se evidencia que por el
aprovechamiento diario de la energía solar también reemplazará cierta cantidad suministrada
por la red pública APPA. (2015).
En este contexto, se establece la importancia de los sistemas fotovoltaicos debido a su
confiabilidad y factibilidad como fuente de energía auxiliar en radio bases remotas de
telecomunicaciones Según (Bayat & Ozalp, 2018). Según la investigación de sistemas
fotovoltaicos en términos exergético y exergoeconómico es esencial para revelar el rendimiento
de los sistemas fotovoltaicos a largo tiempo.
Debido a los altos costos de los módulos fotovoltaicos, una investigación basada en la exergía
y un análisis exergoeconómico (Álvarez, C., 2017). es esencial para revelar la variación de la
eficiencia del sistema sobre un determinado periodo de tiempo. Esto permitirá introducir esta
tecnología en las radios bases de telecomunicaciones como un modelo aislado.
El objetivo del presente trabajo es analizar la exergía y evaluar exergo económicamente un
sistema con panel fotovoltaico para en un trabajo posterior valorar la implementación de esta
tecnología en las radios bases remotas de la empresa CNT-EP
La presente investigación es relevante ya que (Ortiz Fustillos & Puma Caiza, 2018) observan
que el costo de producción de un kWh utilizando sistemas fotovoltaicos es menor al costo del
kWh producido por el grupo electrógeno, así mismo indican que los sistemas fotovoltaicos una
vez instalados en el lugar no emitirán carbono ya que para generar energía eléctrica necesita la
energía solar.
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Metodología
Descripción del sistema
Para la presente investigación se realizó experimentos en un módulo fotovoltaico policristalinos
durante el mes de mayo del 2022 instalado en la terraza del edificio del Instituto de Ciencias
Básicas (00 S, 75 W) de la Universidad Técnica de Manabí de la ciudad de Portoviejo-Ecuador.
El panel solar fotovoltaico utilizado en el experimento tiene una potencia máxima de 200 W y
una corriente máxima de 12.82 A, así mismo un voltaje máximo de 21 voltios. Las propiedades
del módulo son presentadas de acuerdo con las condiciones de prueba estándares (en adelante
STC) incluyendo 1000 W/m² de radiación global solar, 1.5 masa de aire, y 25°C de temperatura
ambiental (Beltrán-Telles, 2017).
Fig. 1 Panel solar instalado en la terraza del Instituto de Ciencias Básica
Las características más importantes del módulo fotovoltaico y otras partes del sistema estudiado
que cumplen con el estándar STC se presentan en la Tabla 1.
Tabla 1. Componentes de un sistema solar fotovoltaico.
Componentes del sistema PV
Parámetro
Símbolo
Unidad
Valor
IBC PolySol 130 GC
Módulo PV
Potencia máxima
P max
W
130.0
Voltaje Máximo
V max
V
8.0
Corriente Máxima
I max
A
7.23
Abre el Circuito de Voltaje
V oc
V
Corriente de cortocircuito
I sc
A
7.9
TWI Inversor Sinusoidal M.
Coeficiente de temperatura de
ISC
Α
%/K
+0.05
Batería de Gel
Coeficiente de temperatura de
VOC
Β
mV/K
-78.8
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Coeficiente de temperatura de
Pmax
ᵹ
%/K
-0.46
PR 2020 Regulador de Voltaje S.
Salida de potencia
P
W
1000
Salida de voltaje
V
V
12
MC4 Conectores y Cables.
Salida de corriente
I
A
20
Largo
L
m
2x5
Diámetro
Ø
mm
10
Para realizar la siguiente investigación, las mediciones en un panel fotovoltaico fueron tomadas
entre 08:00 am y 17:00 pm en un intervalo de 30 minutos. Para evaluar la razón de exergía
ciertos parámetros eléctricos son medidos como voltaje de corriente nominal, voltaje de circuito
abierto y corriente del circuito corto. Además, de otros parámetros climáticos como radiación
solar, temperatura ambiental, temperatura del módulo y la velocidad del viento debido a que las
condiciones ambientales afectan el rendimiento del panel solar fotovoltaico.
Para medir la temperatura en la parte de posterior del módulo se utilizó un calibrador digital
termocupla, el cual fue puesto en medio del módulo para medir la temperatura de manera precisa
y homogénea Cantillo-Guerrero et al., (2018). Un termómetro digital fue utilizado para medir la
temperatura del ambiente y un anemómetro digital fue utilizado para medir la velocidad del
viento encima de la superficie fotovoltaica. La radiación global solar fue también medida usando
un piranómetro.
Las características específicas de estos instrumentos se muestran en la Tabla 2, donde se incluye
la clasificación, el rango, la precisión y la aplicación que son estipulados. Usando estos
instrumentos y obteniendo los datos necesarios, se puede calcular la exergía y realizar un análisis
exergoeconómico para determinar el desarrollo de las características del sistema fotovoltaico.
Tabla 2. Lista de parámetros e instrumentos de medida
INSTRUMENTOS
CLASIFICACIÓN Y RANGO
APLICACIÓN
Piranómetro
Rango Espectral 300 - 3200 nm
Intensidad
radiación solar
Termómetro Digital
Para ambiente -50.0°C - 800.0°C
Temperatura
ambiente
Temperatura de
superficie
Termopar Digital
-200°C -1372°C
posterior del PV
Anemómetro
Digital
Por velocidad 0.1 -5m/s
Velocidad del
viento
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Multímetro
Digital
Rango de medición
287 Fluke
40.00mV - 1000 V
Corriente de
salida Voltaje
Rango de Voltaje
400.0μA - 1000 A
Resistencia
Alcance actual
400.0 Ω-4.00MΩ
Analizador de Redes
Parámetros de
voltaje -
PQ - BOX 100
690/400 V 3 ~ + N + PE
Corriente
Un análisis de exergía en un panel solar fotovoltaico Cardona et al., (2020) investigan el uso y la
eficiencia en la producción de energía además de indicar la energía desperdiciada en las
diferentes partes del proceso en consideración. El análisis de exergía Chen et al., (2014) es un
método moderno que presenta información del rendimiento de un sistema de conversión de
energía. Los análisis exergético se utilizan para optimizar sistemas de energía.
La Comisión Nacional de Energía. (2017), señala que la exergía se puede definir como la cantidad
máxima de trabajo generado por un sistema o un flujo de masa o energía cuando llega al
equilibrio con un entorno de referencia. La exergía se explica cómo la combinación de la
primera y la segunda ley de la termodinámica en la que la calidad y la cantidad de energía se
consideran juntas. Por lo tanto, la exergía contribuye de manera importante a diseñar mejores
sistemas al reducir las ineficiencias y acercar un proceso al caso ideal (Díaz, 2016).
Para calcular la exergía, es importante identificar sus componentes en un sistema fotovoltaico,
González (2016). Las expresiones de exergía física y química para tal sistema asociadas con los
conceptos de entalpía, entropía y conversión de energía bajo las limitaciones de Carnot se han
aclarado en su lugar, se analizará la exergía eléctrica y térmica, dos componentes principales de
la exergía (Gül, 2014).
Debido a que la electricidad es producida por el efecto fotovoltaico y esta puede emplearse con
fines útiles a través de una red (Henley, 2015). La energía eléctrica producida se define como
exergía eléctrica, para calcular la exergía eléctrica, la tasa de exergía útil se toma como la
potencia eléctrica máxima producida y esta es dada por el producto de la corriente y el voltaje
cuando funciona en condiciones de potencia máxima, como se indica en la Ec. 1
!
"
#!" $ %#$ $ &%&''%&'
(
(1)
El otro componente energético importante es la energía térmica, el calor irradiado por el módulo
solar fotovoltaico. En el caso de la caída de la radiación solar en las células solares, los módulos
fotovoltaicos se calientan durante la producción de electricidad debido a la energía térmica
existente en la irradiación solar (Ahmed, 2018). Debido a que las células solares se fabrican
mediante circuitos electrónicos, pierden eficiencia como resultado del calor y las resistencias
internas que se producen en el proceso.
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Por lo tanto, para una mejor eficiencia eléctrica, es necesaria la eliminación de calor en la
superficie del módulo (Bayat & Ozalp, 2018). La exergía térmica no se utiliza para fines como
la exergía eléctrica, ya que se produce únicamente en la superficie fotovoltaica como pérdida de
calor. Por tanto, la exergía térmica del sistema, la cual se presenta en la ecuación 2, cubre la
pérdida de calor desde la superficie del módulo a la atmósfera, y se puede formular como:
!
"
#() $
)
*+,&%*
,+!""
-
.
"
(2)
Debido a que los sistemas fotovoltaicos tienen solo dos componentes de exergía, y la parte
térmica se desperdicia en el ambiente (Ong & Chun, 2013), la expresión de exergía total de un
sistema fotovoltaico se puede derivar considerando expresiones de exergía eléctrica y térmica
como se muestra en la ecuación 3:
!"##$ $ !"#!" +!"#()(
(3)
Por lo tanto, se convierte en:
!
"
#!" $ %#$%&#$% '
(
)' *$#&
*'())
+,
-'$.
/
*'()) '*$#&
01
(4)
Para evaluar la eficiencia exergética, es necesario medir la radiación solar total. La radiación
solar incidente, con sus componentes directos y difusos, afecta la salida de corriente y potencia
del módulo fotovoltaico. Debido a que la magnitud de la radiación solar global en la práctica
no se convierte completamente en electricidad, se debe mencionar las limitaciones de Carnot y
los efectos ambientales (Oriol, 2020). En este sentido, la exergía de la irradiación solar depende
de la intensidad de la irradiación solar y del área de la superficie fotovoltaica:
!"#,-"&. $ )*+,&%*
,,/0 -/10
(5)
Aquí, Tsun representa la temperatura efectiva del sol, que Holmberg y col. han estimado en
5777 K. La eficiencia exergética (
𝜓1
se basa fundamentalmente en la relación entre el parámetro
de salida y el parámetro de entrada. A este respecto, la exergía total de la PV se considera la
exergía de salida mientras que la exergía de entrada se considera la exergía de la radiación solar,
formulada como la ecuación 6:
2 $ !#23
"
!#,-"&.
"
(6)
Al organizar la ecuación anterior la eficiencia de la exergía también se puede explicar a través
de la irreversibilidad, Debido a que la degradación de la exergía en los sistemas fotovoltaicos se
produce como resultado de la destrucción de la exergía eléctrica y térmica, la irreversibilidad se
puede mostrar como:
2 $ )' &*
!#+,)$-
"
(7)
Si se continúa más allá, la irreversibilidad se convierte en:
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'4$
3
*+2
1
!
"
#,-"&.
(8)
Si el límite del sistema fotovoltaico se considera un volumen de control, la irreversibilidad
también se puede definir en términos de pérdidas de exergía externas e internas en el volumen
de control:
'4$ 4 !"##!.565&75!"#5!,(7
(9)
Como la ecuación 9 formula, las pérdidas de exergía externas significan pérdidas térmicas. Las
pérdidas internas, que significan destrucción de exergía, incluyen cuatro términos, el primero
de los cuales ocurre como resultado de pérdidas ópticas a través de la superficie fotovoltaica.
!"#.(+/*,0/ $ 31.()' *$#&
*+23 +//)' /4500
(10)
Aquí (
67
) representa el producto efectivo de transmitancia-absortancia, que no se puede conocer
con precisión. Sin embargo, generalmente se adopta una estimación aproximada de 0,9 sin
errores graves para los sistemas fotovoltaicos, porque el término (1 - (
67
)) es menor que la
unidad. El segundo término se deriva de la diferencia de temperatura entre la superficie del
módulo fotovoltaico y la temperatura del sol:
!
"
#.(+/*41
!"# $ /45031.*$#&
(
)
*'()) ')
*+23
+
(11)
El tercer término se obtiene a través de las variaciones de temperatura del módulo fotovoltaico
con respecto al entorno de referencia, dado como:
!"#.(+/*41$%& $ (6'())70*$#&
8* +(&9 *'())
*$#& '/*'()) ' *$#& 0
*'()) +
(12)
Donde mcell y AT representan la masa del módulo fotovoltaico y el intervalo de tiempo,
respectivamente. El intervalo de tiempo se puede determinar de acuerdo con el intervalo de
tiempo de los experimentos. C, es también la capacidad calorífica específica de la célula solar
de silicio; se puede considerar como:
!!" #$%&& ' ($(%))*(#"#+$%&& , ($--))*(##.+$%&&/"'
(13)
Finalmente, el cuarto término es la destrucción de exergía eléctrica, que es la cantidad a la que
la salida de potencia eléctrica máxima, Wpv, se resta de la exergía eléctrica máxima, Wmax:
01*(%)*+,-!"# "234* , 2
./ " 5
0$612 , 5
3456345
(14)
Análisis exergoeconómico
Un análisis exergoeconómico utiliza conceptos de la economía (Ortiz-Fustillos & Puma-Caiza,
2018). junto a un análisis exergético para definir el valor del producto actual del sistema por lo
que un análisis exergoeconómico se realiza luego de haber realizado un análisis exergético.
Un análisis exergético se compone de pérdida de exergía
!
"
#"-,,
y destrucción de la exergía
!
"
#5!,((389:;9:<=>?9(@(A=<=9BCDEF*E1G(
. El análisis conducido en este estudio indica la razón
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de la pérdida exergía
H
"
I#"-,,7
y la razón de destrucción de la exergía
H
"
I#5!,(
, así mismo la suma
de la exergía la suma de la pérdida de exergía y la razón de destrucción de la exergía se muestra
como
H
"
I#(-(&"
H"I#"-,,7$(!"#"-,,7(
(15)
H"I#5!,(7$(!"#5!,(7(
(16)
H"I#(-(&" $(!"#"-,,75!
"#5!,(7(
(17)
El parámetro exergoeconómico
J
"
7
, fue calculado y adoptado como radio el radio de razón
exergética
H
"
I#"-,,7
al valor presente neto (NPV) del sistema. Este parámetro puede ser indicado
como pérdida de exergía así mismo también puede ser expresado en términos de
J
"
I#"-,,7
y
J
"
I#5!,(
y
J
"
I#(-(&"
J"$( H"
KL&
(18)
J
"
!
"
#5!,( $H
"
I#5!,(
KL&
(20)
J"!"#5!,( $ J"!"#"-,,75J"!"#5!,(
(21)
El valor presente neto (NPV) estudia el valor económico y la rentabilidad de un proyecto, es
necesario para conocer la necesidad de capital de un proyecto, así como calcular los valores
presentes y futuros del proyecto tomando en cuenta la inflación y la tasa interna de retorno. Para
un sistema fotovoltaico el NPV se calcula con la ecuación 22
KL& $(+(M85(4 M0
3*5N10
9
0:8
(22)
Donde C0 indica los costos de la inversión inicial y los costos de capital, entendiéndose por
costos de capital como los costos de operación, mantenimiento y reemplazo del sistema
fotovoltaico. Cn es el flujo de caja, i es la tasa de descuento la cual cubre la inflación y la tasa
de interés, y finalmente N como el número de años.
Resultados
El análisis de exergía es un método moderno que representa la información suficiente acerca del
avance del sistema de conversión de energía. Este análisis examina si podemos encontrar un
sistema experimental más eficiente que sea diseñado disminuyendo las imperfecciones
J"!"#"-,,7$(H"I#"-,,
KL&
(19)
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termodinámicas en el sistema. Los principales resultados se muestran en la figura 2. donde se
presenta la exergía de entrada, la exergía de salida y la exergía consumida.
Figura 2. Radiación solar y eficiencia exergética de un panel solar fotovoltaico ubicado en el
Instituto de Ciencias Básicas de la Universidad Técnica de Manabí
La exergía de ingreso para un panel solar fotovoltaico ubicado en la terraza del Instituto de
Ciencias Básicas de la Universidad Técnica de Manabí varió entre 313 a 714 W. La exergía de
salida también varió entre 94 a 209 W y la exergía consumida entre 141 y 515 W, para el mismo
día del mes de mayo del 2022; esto se debe a que la radiación solar, alcanza su valor más alto,
para este día, a las 15:30 y su valor más bajo en las horas de la tarde. Valores altos de radiación
solar afectan los datos de la exergía de ingreso y de salida.
En la figura 3. se muestra la radiación solar incidente sobre el mismo panel solar fotovoltaico
objeto de estudio
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Figura 3. Radiación solar y eficiencia exergética de un panel solar fotovoltaico ubicado en el
Instituto de Ciencias Básicas de la Universidad Técnica de Manabí
En la figura 3 se puede observar la incidencia de la radiación solar sobre el panel solar
fotovoltaico, así como la eficiencia exergética del mismo, a medida que la radiación solar se
incrementa la eficiencia del panel solar fotovoltaico disminuye, por lo que a las 15:30 donde
marca una radiación solar de 600 W/m2 se obtiene una eficiencia exergética del 28%
Para el cálculo de los indicadores exergoeconómico, en primera instancia se determina las
exergías como un componente mayor del análisis termoeconómico. El sistema fotovoltaico fue
calculado por cada año, porque algunos componentes del sistema (batería, inversor, controlador
de carga solar) deberían ser reemplazado cada cinco años, el costo del reemplazo fue
considerado en un sistema de paneles solares que según el fabricante duran 25 años.
Tabla 3. Costo de operación y mantenimiento de un sistema fotovoltaico
Costo del
inversor ($)
Costo de la
batería ($)
Costo del
controlador
de carga ($)
Costo de
limpieza y
mantenimiento
($)
Costo total
por 5 años
($)
Costo total
del ciclo de
vida por 25
años ($)
113
252
70
25
460
2300
Para obtener los costos de operación y mantenimiento para el equipo fotovoltaico estudiado se
desglosan los valores según indica la tabla 3, el costo total de operación y mantenimiento se
determina en $ 460 por cada período de 5 años, lo que suma $ 2300 para el ciclo de vida. En la
tabla 4 se muestra el valor presente neto del sistema.
Tabla 4. Valor presente neto NPV del sistema fotovoltaico estudiado
Costo del
módulo
PV ($)
Costo de
la
estructura
($)
Costo total
de otros
equipos ($)
Costo de
capital ($)
Tiempo de
vida en
años
Tasa de
descuento
(%)
Costo
operación
por cada
año ($)
NPV($)
85
15
450
550
25
10
92
1385
El costo de capital incluye el costo del módulo fotovoltaico, el costo de la estructura de soporte,
y otros costos de equipo. En la Tabla 4, el costo de capital del sistema esta evaluado en $550 lo
cual va a ser evaluado a 25 años con una tasa de descuento del 10%, tomando en cuenta los $92
dólares semanales por el costo de operación del sistema de cada año se obtiene un valor actual
neto de $1385.
Mientras que la tasa de pérdida termodinámica L, se calculó de acuerdo con la ecuación. (15-
17) Las variaciones mensuales de los parámetros Termo-económicos Ren, Rex.loss, Rex.dest y Rex.total
se muestran en la figura 4.
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Figura 4. Variación del parámetro exergoeconómico en (W/$) de un panel solar fotovoltaico
ubicado en el Instituto de Ciencias Básicas de la Universidad Técnica de Manabí
Los valores de radiación solar relativamente más altos se obtuvieron generalmente alrededor de
la 13:30 pm, obteniendo Rex.loss con una variación de e 0.05 a 0.38 W/$, Rex.dest tuvo una variación
de e 0.12 a 0.19 W/$; y finalmente, Rex.total varió de 0.17 a 0.56 W / $ durante el mes de mayo
del 2022. Como se puede observar estos parámetros siguieron una tendencia paralela.
Discusión
Los sistemas fotovoltaicos son una solución confiable, económicamente factible y
ambientalmente viable, los resultados obtenidos en la presente investigación para las
condiciones climatológicas de Portoviejo- Ecuador concuerdan con las presentadas por (Bayat
& Ozalp, 2018) para las condiciones climatológicas de Karabuk-Turquía, como es el caso de la
exergía de ingreso y la exergía de salida cuyas variaciones siguen el mismo patrón en ambos
estudios debido a que la radiación solar es mayor al medio día y es menor en horas de la tarde,
lo cual indica que la radiación solar afecta las exergía de ingreso y de salida.
Lo mismo ocurre cuando comparamos la eficiencia exergética con la radiación solar incidente
sobre el panel solar fotovoltaico la cual en ambos estudios tiende a tener un valor paralelo entre
ambos valores, lo mismo ocurre con los parámetros obtenidos en el análisis exergoeconómico.
Vol.6 No.4 (2022): Journal Scientific Investigar ISSN: 2588–0659
https://doi.org/10.56048/MQR20225.6.3.2022.698-716
Vol.6-N° 4, 2022, pp. 121-135 Journal Scientific MQRInvestigar 134
Conclusión
En el presente estudio se realizó un análisis exergético y exergoeconómico a un panel solar
fotovoltaico policristalino ubicado en el Instituto de Ciencias Básicas de la Universidad Técnica
de Manabí durante el mes de mayo del 2022. En el análisis exergético se calculo la eficiencia
exergética según el modelo matemático presentado en el presente estudio, para el análisis
exergoeconómico la perdida de exergía y el valor presente también son calculado llegando a las
siguientes conclusiones.
La eficiencia exergética del sistema varió entre los valores 28 a 55% durante el mes de estudio,
este parámetro permite identificar las pérdidas de exergía y la destrucción de esta, causadas por
las imperfecciones del sistema.
Los valores de eficiencia exergética mínima y máxima se determinaron alrededor de la 9:00 a.m.
y 13:00 respetivamente. Esto se debe a que los valores de radiación solar más altos, que
generalmente se obtuvieron alrededor de la 13:00 p.m., causan pérdidas y destrucciones térmicas
durante el mediodía. Por lo tanto, estos parámetros afectaron negativamente a la salida
fotovoltaica. En las mañanas y tardes, en cambio, las pérdidas térmicas eran bajas; por lo tanto,
el sistema fotovoltaico tuvo una producción de electricidad mucho mayor.
Un análisis exergoeconómico nos ayuda a entender el costo de perdida y destrucción dentro del
sistema los cuales son calculados entre 0,05 y 0,43 W/$ entre la suma de la exergía perdida y la
exergía destruida.
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Conflicto de intereses:
Los autores declaran que no existe conflicto de interés posible.
Financiamiento:
No existió asistencia financiera de partes externas al presente artículo.
Agradecimiento:
N/A
Nota:
El artículo no es producto de una publicación anterior, tesis, proyecto, etc.