XX International Symposium of Electrical Engineering "SIE 2023"

XX International Symposium of Electrical Engineering

SIE 2023

Analysis of autonomous photovoltaic system with solar radiation changes for hydroponic chapel greenhouse

Abstract

The technique of agriculture in controlled greenhouses is used to improve, the environmental conditions in which plants are grown. However, they have the disadvantages of electrical power interruptions, which reduce the useful life of equipment and cause errors in the control and monitoring of greenhouses. Off-grid photovoltaic systems allow the separation of network problems and the supply of electrical energy needs. This article presents an analysis of the autonomous 1kW photovoltaic system, with radiation simulated by the Yallop algorithm and with real solar radiation, to analyze the behavior of the transformation of solar energy into electrical energy, through the elements that make up the photovoltaic system and to determine simulated and real electrical energy production. The components of the system: amorphous photovoltaic module, Buck-Boost CD-CD converter, battery, and full-bridge single-phase CD-CA inverter with RLC filter are simulated. A PID control is designed for voltage in the converter and inverter. Then, integration of the components with ideal and real solar radiation is simulated and compared. A difference in energy production between real and ideal solar radiation is determined. This allows a perspective on energy production at the site, which could be applied with different seasons of the year. Therefore, the result of the analysis of the off-grid photovoltaic system covers the needs for electrical energy production in a greenhouse, considering its requirements.

Resumen

La técnica de agricultura en invernaderos controlados se utiliza para mejorar, las condiciones ambientales en las que se cultivan las plantas. Sin embargo, cuentan con los inconvenientes de interrupciones de energía eléctrica, la cual reducen la vida útil de equipos y provocan errores en el control y monitoreo de los invernaderos. Los sistemas fotovoltaicos aislados permiten apartar los problemas de la red y satisfacer las necesidades de energía eléctrica. En este artículo se presenta un análisis del sistema fotovoltaico autónomo de 1kW, con radiación simulada por el algoritmo de Yallop y con radiación solar real, para analizar el comportamiento de la transformación de energía solar a eléctrica, a través de los elementos que componen el sistema fotovoltaico y determinar la producción de energía eléctrica simulada y real. Los competentes del sistema: modulo fotovoltaico amorfo, convertidor Buck-Boost CD-CD, batería e inversor monofásico CD-CA de puente completo con filtro RLC los cuales se simulan. Se diseña un control PID para el voltaje en el convertidor e inversor. Después, se simula y compara la integración de los componentes con la radiación solar ideal y real. Se determina una diferencia de producción de energía de la radiación solar real con respecto a la ideal. Esto permite tener una perspectiva de la producción de energía en el sitio, lo cual se podría aplicar con diferentes estaciones del año. Por tanto, el resultado del análisis del sistema fotovoltaico aislado cubre las necesidades de producción de energía eléctrica de un invernadero, al considerar los requerimientos de este.

About The Speaker

Miguel Angel Cisneros Aleman

Ing. Miguel Angel Cisneros Aleman

TecNM-Instituto Tecnológico de Culiacán Flag of Mexico


Discussion

Practical Info
Presentation
Spanish / Español
November 14, 2023 9:20 AM
10 minutes
Salón 2 SIE
Authors
Ing. Miguel Angel Cisneros Aleman
Dr. Joel Josue Ontiveros Mireles
David Enrique Castro Palazuelos
Jesús Jaime Rochin Medina
Dr. Guillermo Javier Rubio Astorga
Keywords
autonomous photovoltaic system
greenhouse
invernadero
radiación solar
sistema fotovoltaico autónomo
solar radiation
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