Diseño de un modelo informático para la estimación de la energía generada en el vehículo solar Aníbal

Abstract

A partir del modelo ya existente de Matlab, compuesto por una fuente de tensión continua, un bloque de simulación del regulador y un motor de corriente continua sin escobillas (brushless DC motor), se quiere desarrollar cualquier tipo de simulación que pueda ayudar en el diseño y simulación del coche solar haciendo ver las partes donde se puede mejorar o cualquier aplicación que pueda ayudar en la configuración del coche dependiendo de las condiciones solares. Después de pensar en distintas posibilidades, desde caracterización de baterías hasta estudiar la inclusión de supercondensadores en lugar de baterías para un mejor método de uso de la energía; se presenta la idea de modelizar los paneles solares del coche y la energía eléctrica generada por estos dependiendo de la posición que adopte el panel, la hora del día, el día del año, etc… Esta última idea será el propósito del presente proyecto y con una correcta simulación final que se aproxime a datos reales se verá cumplido el objetivo. Se realizara también una simulación de todo el trayecto realizado por el coche solar en el circuito de Cartagena, para así poder contabilizar la energía generada por el coche en una vuelta o en las vueltas que se precisen, en un día determinado del año, pudiendo de esta manera simular las condiciones del día y de esta manera estimar la energía que generaremos en el circuito en esas condiciones. Esta herramienta puede ser de gran utilidad en el futuro puesto que antes de poner en marcha el coche solar podemos obtener una estimación de la energía que será generada y ver si nos conviene participar en la carrera Solar Race, ya que una de las condiciones es un balance de energía positivo, es decir, generar más energía de la que se consume, y si las estimaciones nos indican que la producción va a ser menor se puede valorar la opción de realizar cambios o cambiar el momento de uso del coche. Esta simulación se hará con Matlab, en concreto Simulink, ya que es la herramienta que se ha utilizado en el modelo existente y así se podría crear una interconexión más adelante de los dos modelos existentes, adaptando el modelo del panel solar con la energía generada en el circuito al modelo existente compuesto por el conjunto del regulador y el motor de corriente continua, por lo que así se podría observar la variación real de energía aportada al motor a través de los paneles solares, y la variación de par motor del motor del coche solar, aunque esto se debería realizar cuando el regulador de carga este correctamente modelizado, que posiblemente sea una de las tareas más difíciles de realizar y que se dejara para posteriores trabajos. En Simulink se crearan diferentes diagramas de bloques en los que se podrán ir introduciendo las ecuaciones que caracterizan los comportamientos del panel solar y de la radiación solar. En este caso simplemente se utilizaran los bloques básicos para ir componiendo ecuaciones y creando tablas de datos que se adapten a el modelo deseado. De esta manera se conseguirá de una manera manual, es decir, sin bloques directos de Simulink, modelizar el panel solar a partir de sus ecuaciones características y modelizar la radiación solar así como los circuitos, en especial, el circuito de velocidad de Cartagena, donde se realiza la Solar Race de Murcia cada año. Por lo tanto, se ha marcado como objetivo del proyecto crear un modelo en el que quede perfectamente caracterizado un panel solar, al que más tarde otorgaremos las características especificas del panel colocado en el coche solar, y caracterizar la radiación solar incidente en el panel dependiendo de las condiciones de instalación del panel y del movimiento de esté por el circuito, ya que el coche solar no es un sistema fijo sino que va variando conforme al movimiento del coche por el circuito, de ahí la complejidad de este modelo, en el que ira variando la radiación solar en cortos periodos de tiempo.