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Domingo, Junio 10, 2018

Estudiantes de la BUAP crean sistema para monitorear el rendimiento de celdas solares y alertar cuando fallan

Son innegables los beneficios del uso de celdas solares para el medio ambiente. Se calcula que de 2006 a 2016 el aprovechamiento de la radiación solar ha crecido más de 4 mil 500 por ciento, por sus numerosas ventajas sobre los combustibles fósiles, principalmente la reducción de emisiones contaminantes. Sin embargo, es común no darse cuenta de las fallas que presentan estos sistemas hasta pasados los días o incluso semanas.

Aunque existen mecanismos de control, estos están instalados junto a las baterías principales, su ubicación en lugares como azoteas u otros sitios de difícil acceso dificulta el monitoreo. Por ello, universitarios de la BUAP crearon un dispositivo similar, pero que se vincula con una aplicación Android y una página web, para informar en tiempo real el estado de las celdas. Fue llamado SIMOS.

El Sistema de Monitoreo Solar (SIMOS) ofrece ahorro de tiempo y dinero, así como comodidad y tranquilidad, a quienes cuenten con sistemas de paneles solares en casa, negocio o cualquier tipo de inmuebles, pues al monitorear el rendimiento, con una base de datos que considera las variables voltaje y corriente, así como la tensión de las baterías, es posible saber con oportunidad cuándo se debe realizar un mantenimiento (preventivo en el mejor de los casos).

Esto gracias a que realiza un historial de mediciones que se muestra en una página web o una aplicación móvil y a un sistema de alertas que avisa cuando alguno de los parámetros está fuera de lo normal.

SIMOS fue el proyecto ganador del primer lugar, categoría Alta Tecnología, del Cuarto Concurso Estudiantil “Prototipos de Innovación Tecnológica 2017”, que organiza la BUAP. Este desarrollo permite conocer el beneficio económico de los generadores de energía a partir de la radiación solar, al informar con certeza de la cantidad de energía generada y en qué se gasta.

Para ello, SIMOS recoge datos de las variables generadas por el sol a través de una red de sensores. Desde una app, a modo de interfaz visual, el usuario podrá ver de manera gráfica la energía generada por su panel solar. Una vez que se procesa la información, hace un cálculo y refleja el estimado de ahorro económico.

Sus creadores son Emmanuel Parra Carpio, Manuel Chiquito Cuatetl y Juan Carlos Bernal Alvarado, estudiantes de la Facultad de Ciencias de la Electrónica, y la alumna de la Facultad de Administración, Itzel Daniela Arenas Altamirano.

¿Para qué conocer cuánta energía genera un panel solar?

Monitorear los parámetros principales de un sistema de energía solar (voltaje, corriente y las características de la batería) para conocer las condiciones con las cuales trabaja, permite determinar si funciona óptimamente, presenta una falla o cuál es su tiempo de vida. El objetivo de SIMOS es mostrar toda esta información en una página web o una app, indicó Emmanuel Parra Carpio, miembro del equipo de desarrolladores.

En entrevista, el estudiante de la Licenciatura en Ingeniería Mecatrónica explicó que SIMOS ayudaría a los proveedores e instaladores de paneles solares a ofrecer un servicio integral, pues si estos sistemas generadores fallan, el usuario tendría una alerta, ya sea en su teléfono o vía correo. Actualmente no hay empresas que ofrezcan esta facilidad.

“Sabemos que un usuario normal –alguien que tenga instalado un sistema de paneles- no necesariamente querrá tener una aplicación para ver todas las mañanas el rendimiento de sus celdas, pues lo único que le interesa es saber si trabaja o no. Si en algún momento llega a fallar, con SIMOS inmediatamente se enterará solo con un mensaje”, comentó Parra Carpio.

-¿Por qué se tendría que instalar SIMOS en casa?

-Pensamos más en las empresas encargadas de instalar los paneles solares. Si instalo un panel en casa, en realidad contrato a alguien. Si no funciona, tengo a quién reclamarle. Por otro lado, las empresas quieren proporcionar productos de calidad y asegurar que funcionen. Para ello  son necesarios los sistemas de monitoreo, como SIMOS, que garantiza que efectivamente todo funciona. Aunque el usuario es quien tiene el panel, el cliente potencial es la empresa que se encarga de instalar.

En 2015, 160 mil viviendas en México contaban con celdas solares. Sin embargo, este proyecto se enfoca en las empresas encargadas de instalar o proveer estos sistemas energéticos, dado que ellos requieren garantizar que sus sistemas son confiables o mejorar su atención a clientes con un servicio posterior a la venta. En Puebla hay más de 15 negocios en este giro.

Parra Carpio sostuvo que hay empresas que proporcionan servicios en los que los paneles solares son fundamentales. Uno de estos casos es el de una compañía encargada de proveer internet a una comunidad serrana de Veracruz, en donde el medio de enlace para este servicio es una antena alimentada solo por celdas solares, en una torre de 30 metros de alto. Está instalada en un cerro, a una hora a pie de la carretera más cercana. Una falla en el sistema de energía puede significar grandes pérdidas para la empresa y la suspensión de un servicio de gran importancia. Este es el tipo de clientes potencial para SIMOS, si es que el proyecto universitario llega a comercializarse.

-¿En este caso SIMOS permitiría conocer el problema desde antes de que las celdas fallen totalmente?

-Con las gráficas podremos conocer su comportamiento. Si en condiciones similares, el rendimiento no es el mismo con base en un historial, quiere decir que hay una falla. Eso permitiría actuar antes de que el sistema se quede totalmente sin energía.

-¿Cuáles son los parámetros que sirven para medir ese rendimiento?

-Voltaje y corriente. Si tenemos las mismas condiciones climáticas, por ejemplo, un día soleado hace tres meses, muy similar al día de hoy, pero esta vez con voltaje inferior, tenemos una discrepancia en el rendimiento. Si es mucha, es necesaria una inspección física del sistema.

Dependiendo del panel y las condiciones climáticas de temperatura y humedad, el cálculo difiere. Sin embargo, se puede estimar que la diferencia en el rendimiento de los parámetros observados debe ser mayor al 30 por ciento, en las mismas condiciones climáticas, para determinar que existen problemas. En este caso, la aplicación tendría que avisar de inmediato. Es así como se usa el Internet de las Cosas (IoT), que busca vincular objetos reales a la red. En este caso se actualizan los datos sin la necesidad de subir al techo de nuestra casa.

Aunque las negociaciones no progresaron, esta empresa aún mantiene el interés en el proyecto, pues actualmente los estudiantes están modificando el dispositivo que se instala junto a los paneles, para bajar su costo. El costo de la primera versión fue elevado porque fue un dispositivo robusto que tenía una pantalla táctil que después consideraron innecesaria, pues “nadie subirá al techo todos los días a revisarlo”.

Ahora, concentrados en su miniaturización, buscan que solo envíe la información al servidor. Para ello, debe disponer de una tarjeta que cense los datos y los envíe. Ya la nube o la aplicación se encargarán del procesamiento de esa información. De esta forma, la tarea pesada se deja a la nube y no al dispositivo físico.

-Era de 20 a 30 centímetros cúbicos, con una pantalla táctil, sistemas bastante reforzados de caracterización de datos, un poco sobrados para el objetivo, que es adquirir la información para enviarla por medio de una tarjeta al servidor. La parte más robusta está en software de la aplicación.

-¿Cómo van con este proceso?

-Es complicado porque corresponde al diseño de una tarjeta. Eso implica conocimientos avanzados y requiere de inversión económica mayor, pues es un proyecto de alta tecnología.

-¿Tendrás algún dato de cuántas empresas ofrecen este servicio adicional?

-En Europa existen empresas que instalan dispositivos que monitorean lo mismo, pero no envían alarmas de fallo, ni te aseguran que puedas confiar en la aplicación. Además son muy caros. En México solo CFE tiene un sistema similar, pero únicamente indica el consumo de energía según el medidor de corriente. Este es para que el usuario sepa cuánta energía estás pasando, no el rendimiento.

-¿Podemos confiar en el tiempo de vida del dispositivo?

-Evitamos al máximo componentes mecánicos y de mucho movimiento. Todo es totalmente electrónico, lo que evita su mantenimiento. El tiempo de vida se calcula según sus partes electrónicas, lo que nos permite decir que duran cinco años, dependiendo de las pilas.