Autores	Fernando Escobar Marcos Guerrero Miriam Lucero Emmanuel Moran Christopher Solis
Fecha	29.04.2017

Tabla de Contenidos.

1. Resumen.

1.1. Posición Inicial.

1.2. Compañía y Lugares de Estudio.

1.3. Proyección financiera.

Table 1.1 Proyección financiera.

1.4. Desarrollo.

2. Historia.

2.1. Antecedentes.

2.2. Análisis.

2.3. Estructura.

3. Propósitos de valores.

3.1. Misión, visión y estrategia.

3.2. Producto y Servicio.

1. Resumen.

1.1. Posición Inicial.

El Space App Challenge es una hackaton con duración de 48 horas en varias ciudades del mundo, donde se presentan variedad de retos que tratan de solucionar problemas de interés mundial de manera innovadora con desarrollo de software, hardware y servicios varios.

Nuestro grupo denominado “TheRavagers” participo en el reto “You are my Sunshine“, el cual consiste en crear una herramienta que se utilice para verificar el funcionamiento correcto de los equipos con todos sus factores ambientales del caso.

1.2. Compañía y Lugares de Estudio.

• Satelites
• Marte
• Tierra

1.3. Objetivos.

• Para el año 2030, asegurar el acceso universal a servicios energéticos asequibles, confiables y modernos. [1].

• Para el año 2030, aumentar sustancialmente la proporción de energía renovable en el mix energético global. [1].

1.4. Desarrollo.

Sistema de monitoreo de la energía receptada por el panel solar

1.- Monitoreo de energía generada a través del panel solar.

2.- Análisis del consumo eléctrico de cada equipo dentro de la estación espacial internacional.

3.- Control de posicionamiento de los Paneles Solares mediante sensado de variables físicas del medio.

4.- Presentación de valores de energía de Paneles Solares y de Grid consumidos durante un periodo de tiempo.

2. Historia.

2.1. Antecedentes.

Las naves espaciales en órbita terrestre, como la Estación Espacial Internacional (ISS), requieren una fuente de energía para poder realizar diversas funciones en el espacio. Por ejemplo, la ISS se basa en la energía eléctrica para permitir a la tripulación a vivir cómodamente, operar la estación, y realizar experimentos científicos.

En el espacio, el sol es una fuente de energía fácilmente disponible. La NASA ha desarrollado y sigue desarrollando tecnologías para convertir la luz solar en energía para ISS y misiones satelitales, incluyendo el “Orbiting Carbon Observatory 2” (OCO-2). Estas tecnologías incluyen sistemas fotovoltaicos (como paneles solares) y baterías solares, que se cargan durante la parte iluminada por el sol de la órbita de la nave espacial, almacenando energía para ser utilizada cuando la nave espacial no está bajo la luz solar directa.

Las tecnologías de energía solar son fundamentales para las misiones actuales de observación de la Tierra, así como para nuestros próximos pasos en el espacio profundo, incluyendo el viaje a Marte. Además, estas tecnologías tienen aplicaciones importantes para garantizar el acceso a energía confiable y sostenible para todos en la Tierra.

De hecho, el actual analista de exploración espacial y simulación V de Hawai (HI-SEAS V), un hábitat en un sitio aislado de Marte en el lado Mauna Loa de la Isla Grande de Hawai, se basa en paneles fotovoltaicos y baterías solares Para alimentar sus estudios de simulación analógica de Marte de larga duración. La tripulación de seis utiliza la electricidad generada por las tecnologías solares para llevar a cabo actividades que van desde la realización de experimentos hasta cocinar y hacer ejercicio, por lo que deben calcular y supervisar estrictamente la generación de energía por sus paneles solares.

El concepto de energía solar no es instintivamente tangible. Aunque podemos apreciar la capacidad de los paneles solares y baterías solares, muchos de nosotros no entendemos cuánta energía produce un panel solar. [1]

2.2. Análisis.

Para hacer el monitoreo del Sistema de la estación espacial internacional, es necesario usar sensores en cada etapa del sistema para visualizar en tiempo real su funcionamiento, esto lo realizamos obteniendo los valores de voltaje y de corriente en los diferentes bloques en los cuales se desarrolla la conversión de la energía obtenida a partir de los paneles solares y es luego utilizada por los equipos que se manejan, los cuales pueden ser de soporte vital o para investigación.

Para obtener la energía de los paneles solares se necesita que las ondas de luz impacten perpendicularmente al panel y hagan que se produzca una excitación en los electrones presentes y así se genere energía eléctrica, hay que tener en cuenta que existen diferentes factores que pueden afectar el funcionamiento de los paneles tales como temperatura, humedad, clima, etc…

Puesto que la energía que se obtiene a través del panel solar no es constante se requiere diseñar un sistema electrónico que me permita almacenar, regular y convertir la señal a una que pueda ser utilizada por los equipos de la estación.

Para monitorear la energía que la estación requiere es necesario llevar análisis en tiempo real del consumo de energía eléctrica que necesita cada equipo, esto nos permite tener un control de la energía que requiere la estación con la que es producida por nuestro sistema de energía eléctrica usando celdas fotovoltaicas.

Los datos obtenidos mediante los diferentes sensores como barómetro o velocímetro serán enviados a una base de datos en un servidor remoto, donde se alojarán para ser analizados en cualquier momento (esto por la posibilidad de cambios futuros en el equipamiento para mejorar rendimiento). Los datos a su vez pasaran a ser analizados con la data anterior bajo un algoritmo de procesamiento de datos de energía basado en potencia consumida.

Los datos obtenidos por los sensores son analizados para encontrar la mejor orientación (grados) de los paneles y así tener una incidencia perpendicular de la radiación solar; de no ser la posición correcta de los paneles, se procederá reposicionar los paneles enviando una señal al accionar utilizado (servomotores).

2.3. Estructura.

Para implementar el sistema primero se toma en cuenta el panel solar a utilizar, existen 3 diferentes tipos de paneles solares:

• Monocristalino
• Policristalino
• Placa fina

El convertidor DC – DC: es u dispositivo que transorma la corriente continua de una tensión a otra, tiene reguladores de conmutación, dando a su salida una tensión regulada

El inversor DC – AC: es un dispositivo que cambia de corriente continua a voltaje simétrico de salida de corriente alterna.

Servidor en línea: aplicación en ejecución capaz de atender las peticiones de un cliente y devolverle una respuesta en concordancia.

Interfaz gráfica: Aplicación desarrollada en un lenguaje de programación, en este caso C#.

3. Propósitos de valores.

3.1. Misión, visión y estrategia.

Visión

Impulsar el desarrollo tecnológico encaminado al descubrimiento del espacio por medio de la fiabilidad de los sistemas que supervisan los parámetros importantes que se requieren las diferentes aplicación como en la exploración de otros planetas, satélites, etc.

Misión

Mejorar la eficiencia energética de los sistemas solares en las aplicaciones como de las estaciones espaciales, monitorear los sistemas eléctricos para prevenir fallas y supervisar funcionamiento.

Estrategia

Realizar un análisis de energía que produce la generación de solar y comparar la energía que se utiliza los equipos para así mantener la alimentación de energía a todos los sistemas.

3.2. Producto y Servicio.

• Vista preliminar.

El producto consiste en un módulo de medición que permite analizar todo el sistema por bloque de funcionamiento, esto son enviados por la red wifi; y mostrados por una interfaz gráfica, en la cual se muestra los parámetros energéticos de cada sección del sistema.

Para realizar obtener los datos se usaron transformadores de corriente los cuales nos permiten ayudar a la medición. Los transformadores son para reducir el voltaje y así llegar al microcontrolador y el rango este prometido dentro del rango de este

Detalles del Sistema de la vista preliminar

Sensor

En los paneles se encontrarán los sensores que permitirán tener la información de condición real de los paneles. Los sensores a usarse son de presión, humedad, temperatura, irradiación de la salida y entrada del sol, radiación solar, dirección del viento y velocidad del viento. Los datos se enviaran al servidor mediante conexiones inalámbricas a una localidad cercana a …….

Figure 3.3 Descripción del Sensor

Almacenamiento

Los datos almacenados serán siempre analizados para presentar información ordenada periódicamente.

Cálculos

Mediante algoritmos de cálculo de energía consumida se presenta en los paneles la información necesaria.

Modificación de paneles

De ser requerido un movimiento en los paneles, se realizara enviando señales a los accionadores con la posición requerida.

Referencias

[1] Space App Challenge, https://2017.spaceappschallenge.org/challenges/earth-and-us/you-are-my-sunshine/details.