Gestión de intermitencia en la generación fotovoltaica mediante microrred con mecanismo power to heat y drs del laboratorio de energías renovables de la USTA
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Universidad Santo Tomás
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En el presente documento se implementa una microrred experimental orientada a la gestión de la energía solar fotovoltaica mediante mecanismos Power-to-Heat (PtH) y el uso de fuentes distribuidas de energía (DERs) disponibles en el Laboratorio de Energías Renovables de la Universidad Santo Tomás. El propósito de este trabajo es diseñar un sistema que permita aprovechar la generación fotovoltaica variable a través del acoplamiento con cargas térmicas
controladas, contribuyendo a la flexibilidad y eficiencia del sistema energético. En el desarrollo de la investigación se identifican las principales técnicas de modelado matemático empleadas para la caracterización de tecnologías PtH, con base en una revisión bibliográfica especializada. Posteriormente, se selecciona y valida el modelo matemático del horno eléctrico disponible en el laboratorio, a partir de pruebas experimentales que permiten representar su comportamiento térmico y su capacidad de almacenamiento de energía. Finalmente, se implementa una microrred que integra el horno como carga térmica flexible para la gestión de la generación fotovoltaica, junto con un conjunto de paneles solares, un inversor, cargas eléctricas complementarias y un analizador de redes. La comunicación entre dispositivos se realiza mediante el protocolo Modbus RS-485, gestionada por un sistema embebido basado en Raspberry Pi Pico 2. Los resultados obtenidos demuestran que la aplicación del mecanismo Power-to-Heat permite un mejor aprovechamiento de la energía fotovoltaica disponible, reduciendo la dependencia de la red eléctrica y mejorando los índices de autoconsumo y autosuficiencia. Asimismo, se evidencia que la correcta programación térmica del horno contribuye a mitigar la intermitencia de la generación solar, haciendo un mejor uso del sistema.
Abstract
This document presents the implementation of an experimental microgrid aimed at managing solar photovoltaic energy through Power-to-Heat (PtH) mechanisms and the use of distributed energy resources (DERs) available in the Renewable Energy Laboratory at Universidad Santo Tomás. The purpose of this work is to design a system that enables the utilization of variable photovoltaic generation through coupling with controlled thermal loads, contributing to the flexibility and efficiency of the energy system. In the development of this research, the main mathematical modeling techniques used for the characterization of PtH technologies are identified based on a specialized literature review. Subsequently, the mathematical model of the electric furnace available in the laboratory is selected and validated through experimental tests, allowing the representation of its thermal behavior and energy storage capacity. Finally, a microgrid is implemented integrating the furnace as a flexible thermal load for the management of photovoltaic generation, together with a set of solar panels, an inverter, complementary electrical loads, and a network analyzer. Communication between devices is carried out through the Modbus RS-485 protocol, managed by an embedded system based on the Raspberry Pi Pico 2. The results demonstrate that the application of the Power-to-Heat mechanism allows for better utilization of the available photovoltaic energy, reducing dependence on the electrical grid and improving self-consumption and self-sufficiency indices. Likewise, it is shown that the proper thermal programming of the furnace contributes to mitigating solar generation intermittency, leading to a more efficient use of the system.
Idioma
spa
Palabras clave
Citación
Beltrán Salgado, S. y Sanchez Torres, G. V. (2026). Gestión de intermitencia en la generación fotovoltaica mediante microrred con mecanismo power to heat y drs del laboratorio de energías renovables de la USTA. [Trabajo de Grado, Universidad Santo Tomás]. Repositorio Institucional