Optimización del consumo energético en dispositivos móviles para su uso en zonas rurales aisladas abastecidas con energía solar fotovoltaica

Abstract

Las zonas rurales aisladas de Argentina se caracterizan, entre otros aspectos, por su baja densidad demográfica, población dispersa, cobertura de red celular limitada y carencia de servicios básicos entre los cuales el de distribución de energía eléctrica. Los habitantes de estos lugares utilizan energías alternativas, como paneles solares y grupos electrógenos, para cubrir necesidades energéticas elementales. En estas regiones las posibilidades de acceso a la información digital son prácticamente inexistentes debido a que es muy difícil suministrar energía eléctrica a los equipos computacionales. Sin embargo, los dispositivos móviles se constituyen en una alternativa viable, debido a su bajo consumo energético en comparación a las computadoras convencionales. Se presenta una investigación sobre el consumo de energía de los dispositivos móviles en zonas aisladas y diferentes mecanismos para reducir el consumo energético y optimizar el uso de la energía disponible. El trabajo experimental se realizó en comunidades educativas rurales aisladas del Noroeste Argentino (NOA), con la participación de maestros y alumnos de diferentes grados. Se desarrollaron dos modelos para aplicar en zonas rurales aisladas, el primero estima la energía requerida para ejecutar tareas de uso frecuente y el segundo determina la energía disponible por hora. Para automatizar y facilitar el uso de ambos modelos, se construyó un prototipo que mide la energía disponible y se desarrolló una aplicación móvil que se comunica con el prototipo, lee los valores de las mediciones, aplica el modelo y presenta las estimaciones. Como parte de la investigación, se efectuó una revisión bibliográfica de las principales temáticas abordadas, a partir de la cual se elaboró el marco teórico de la tesis incorporando características tecnológicas que fueron fundamentales para realizar el trabajo experimental. Los resultados de la investigación se aplicaron exitosamente en un caso de estudio desarrollado en una escuela rural aislada de la Provincia de Salta. Se realizó una experiencia educativa mediada por dispositivos móviles, utilizando paneles solares fotovoltaicos portátiles para suministrar energía a los dispositivos móviles. La experiencia se planificó en función de los requerimientos energéticos de los dispositivos y de la energía solar disponible en la zona, utilizando el prototipo y la aplicación móvil para efectuar las estimaciones. Se destacan la motivación, el entusiasmo por participar y la buena recepción de la tecnología por parte de docentes y alumnos. La discusión aborda diversos hallazgos y problemáticas que surgieron durante el desarrollo del trabajo experimental y caso de estudio. Se concluye que la reducción y optimización del consumo energético en dispositivos móviles posibilitan su utilización en zonas rurales aisladas aprovechando el principal recurso energético disponible (La Energía Solar), proporcionando a los pobladores de estas zonas acceso a las tecnologías de la información y comunicación.

The isolated rural areas of Argentina are characterized, among other aspects, by their low demographic density, scattered population, limited cellular network coverage and lack of basic services, including electricity distribution. The population of these places uses alternative energy, like solar panels and generator sets to handle elemental energy needs. In these regions, the possibilities of accessing digital information are practically non-existent because it is very difficult to supply electrical energy to computer equipment. However, mobile devices are a viable alternative, due to their low energy consumption compared to conventional computers. A Research is presented about the energy consumption of mobile devices in isolated areas and different mechanisms to reduce energy consumption and optimize the use of available energy. The experimental field work was carried out in isolated rural educational communities in the Northwest of Argentina, with the participation of teachers and students from different grades of school. Two models were developed to apply in isolated rural areas, the first estimates the energy required to perform frequently used tasks and the second determines the energy available per hour. To automate and facilitate the use of both models, a prototype was built that measures the available energy and a mobile application was developed that communicates with the prototype, reads the values of the measurements, applies the model and presents the estimates. As part of the research, a bibliographic review of the main topics addressed was carried out, from which the theoretical framework of the thesis was elabored incorporating technological features that were fundamental to carry out the experimental work. The results of the investigation were successfully applied in a case study developed in an isolated rural school in the Province of Salta. A mobile mediated educational experience was conducted using portable photovoltaic solar panels to supply power to mobile devices. The experience was planned based on the energy requirements of the devices and the solar energy available in the area, using the prototype and the mobile application to make the estimates. The discussion addresses various findings and problems that arose during the development of the experimental work and case study. It is concluded that the reduction and optimization of energy consumption in mobile devices make it possible to use it in isolated rural areas, taking advantage of the main available energy resource (Solar Energy), providing the habitants of these areas with access to information and communication technologies.