unidad3_recurso11 modificada [Modo de

Diseño
de ISFV sin conexión
red.
Instalaciones
Solares aFotovoltaicas
Diseño de ISFV sin conexión a red
0
03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
1. Consideraciones previas al diseño de una instalación
1.1 Factores que intervienen en la radiación solar recibida en la Tierra
2. Realización de la instalación
2.1 Ubicación de los equipos
2.2 Determinación del consumo de la instalación
2.3 Elección de la tensión de trabajo de la instalación
2.4 Días de autonomía de la instalación
2.5 Decisión de trabajar en continua, alterna o ambas
2.6 Colocación de un generador auxiliar
2.7 Dimensionado de la instalación
3. Elección del inversor
4. Documentación de la instalación
4.1 Elementos que debe incluir la memoria de la instalación
4.2 Planos y esquemas eléctricos de la instalación
4.3 Presupuesto de la instalación
5. Normativa vigente
1
03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
1. Consideraciones previas al diseño de una instalación
Consideraciones
previas
2
Necesidad de
la instalación
Valorar idoneidad del método frente a otros (generadores eólicos,
por combustible, etc.)
Consumo
eléctrico
Tamaño de generador y baterías. Espacio para el montaje
Elección de
componentes
Valorar los diferentes factores, calidad, disponibilidad, precio, etc.
Radiación
solar recibida
número de paneles del generador que necesitaremos
Análisis
económico
Viabilidad económica de la instalación
03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
1. Consideraciones previas al diseño de una instalación
Consideraciones
previas
1º Ubicación de los equipos
Paneles solares
Orientación
2º Determinar el consumo
Baterías del acumulador
Radiación solar
3º Tensión en continua
Cálculos del regulador
Número de paneles
4º Días de autonomía
Cálculos del inversor
5º Necesidad de CC o CA
6º Generador auxiliar?
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Diseño de ISFV sin conexión a red.
La elección de los componentes se realizará en función de
los siguientes factores:
• Criterios Técnicos: Los componentes cumplirán los requisitos
calculados en el diseño.
• Criterios económicos: A igualdad de prestaciones técnicas, el precio
será el segundo factor por el que nos decantemos.
• Disponibilidad de los elementos en la zona, si no disponemos de
ellos, plantearnos como dispondremos de ellos.
• Otros criterios: Garantía de los fabricantes, servicios postventa, etc.
03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
2. Realización de la instalación
2.1 Ubicación de los equipos
Donde colocar las estructuras que soportan los paneles
solares
Donde ubicar el regulador y el inversor
Ubicación de los equipos
Donde ubicar las baterías
Valoración de obras o modificaciones para colocar los
equipos
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03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
2. Realización de la instalación
2.2 Determinación del consumo de la instalación
•Tenemos que saber los “W.h” de consumo de toda nuestra instalación a lo largo del
día (24 horas)
•Lo podremos realizar mediante un gráfico o mediante una tabla indicando a su vez si
existe simultaneidad de los mismos
•Estableceremos un perfil del consumo de la instalación por mes y a su vez anual.
Diario
Esquema de cargas
Consumo
Mensual
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Equipos
03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
2. Realización de la instalación
2.2 Determinación del consumo de la instalación
Tipos de instalaciones solares fotovoltaicas sin conexión a red I.
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03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
2. Realización de la instalación
2.2 Determinación del consumo de la instalación
Tipos de instalaciones solares fotovoltaicas sin conexión a red II.
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03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
2. Realización de la instalación
2.2 Determinación del consumo de la instalación
Tipos de instalaciones solares fotovoltaicas sin conexión a red III.
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03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
2. Realización de la instalación
2.2 Determinación del consumo de la instalación
Tipos de instalaciones solares fotovoltaicas sin conexión a red IV.
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03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
2. Realización de la instalación
2.3 Elección de la tensión de trabajo de la instalación
Es una decisión del proyectista de la instalación
Cuadro de decisión.
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03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
2. Realización de la instalación
2.4 Días de autonomía de la instalación
Climatología
Días de autonomía
Uso de la instalación
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03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
2. Realización de la instalación
2.5 Decisión de trabajar en corriente continua, alterna o ambas
Si hay receptores de C.A. necesitaremos INVERSORES
Refugio de montaña
Continua
Uso de la
instalación
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Señalización de tráfico
Bombeo
Corriente
Alterna
Vivienda habitual
Mixta
Repetidores
03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
2. Realización de la instalación
2.6 Colocación de un generador auxiliar
Generadores eólicos
Uso de la
instalación
Generador auxiliar
Grupos electrógenos
Lo ideal es que el grupo electrógeno entre en funcionamiento
automáticamente cuando haya un corte de corriente en la instalación
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2. Realización de la instalación
2.7 Dimensionado de la instalación
Dimensionado
Panel solar
- Ajustar tensión en los extremos, mayor que la
del sistema.
- Pérdidas por efecto de la temperatura
- Dimensiones físicas del panel (tamaño, peso,
etc.)
- Sistemas de sujeción a los soportes
- Conectores eléctricos, etc.
Baterías
-Tensión nominal de la instalación
- Días de autonomía Fsb
- Capacidad en A·h del acumulador
- Profundidad de descarga máxima lo decide el
proyectista
- Potencia que consume la instalación Ldm
Regulador
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- Potencia de pico
- Calcular la corriente de carga
- Tensión nominal de la instalación
03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
3. Elección del inversor
Se aconseja una onda sinusoidal, pero para ciertas aplicaciones
una onda cuadrada también es válida (luces incandescentes,
pequeños motores, etc.)
Tipos de onda que suelen proporcionar los inversores.
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03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
4. Documentación de la instalación
4.1 Cálculo del generador fotovoltaico. Parámetros importantes
Documentación
Memoria
Planos y esquema
eléctrico
Tabla con la estimación de los consumos diarios
Dimensionado del generador
Tabla del dimensionado final del sistema
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Presupuesto
03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
4. Documentación de la instalación
Tabla con la estimación de los consumos diarios
Ejemplo de tabla como la recomendada en el PTC para estimar
los consumos diarios de la instalación fotovoltaica desarrollada
en los casos prácticos.
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www.idae.es
03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
4. Documentación de la instalación
Dimensionado del generador
www.idae.es
Ejemplo extraído del PTC donde se muestran los valores de una
instalación concreta.
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03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
4. Documentación de la instalación
Tabla del dimensionado final del sistema
www.idae.es
Tabla obtenida del PTC que refleja los valores de todos los elementos
de la instalación.
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03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
4. Documentación de la instalación
4.2 Planos y esquemas eléctricos de la instalación
Tipos
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Diagramas de bloques
Información básica
Plano unifilar
Mayor grado de detalle
Esquemas eléctricos
Información completa
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4. Documentación de la instalación
4.2 Planos y esquemas eléctricos de la instalación
Diagramas de bloques
Diagrama de bloques 1
Diagrama de bloques 2
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Dan información muy básica.
No contienen datos sobre las
conexiones eléctricas.
03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
4. Documentación de la instalación
4.2 Planos y esquemas eléctricos de la instalación
Esquema unifilar
Utilizan simbología normalizada o, en su defecto,
una leyenda con cada uno de los símbolos
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03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
4. Documentación de la instalación
4.2 Planos y esquemas eléctricos de la instalación
Esquema eléctrico de la instalación
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Muestra las conexiones
entre dispositivos
03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
4. Documentación de la instalación
4.3 Presupuesto de la instalación
unitario de cada elemento
del material para el cableado
de la mano de obra
de los soportes y estructuras para el generador fotovoltaico
Costes
de los elementos de seguridad
de los sistemas de seguridad e higiene laboral
de la realización de la memoria técnica
Impuestos a pagar (IVA)
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Mantenimiento
03 Diseño de ISFV sin conexión a red.
5. Normativa
Pliego de condiciones técnicas del IDAE
Reglamento electrotécnico para baja tensión (REBT)
Real Decreto 2224/1998
Marco legal
Plan Nacional de Energías Renovables (PER)
Normas UNE para energía solar fotovoltaica
Normas de seguridad e higiene en el trabajo
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CASO PRÁCTICO
Diseño de ISFV sin conexión a red.
1º Ubicación de los equipos
Tras un pequeño estudio, se decide que los paneles se van a ubicar en el suelo, y
todo el resto de elementos irán dentro de una caseta realizada a tal fin.
2º Cálculo de los consumos
Elemento
Potencia
Consumo (Wh)
En reposo
En uso
Total estimado
Elementos
Luminarias
15W cada una
-----
2 x 15W x 8h
240 Wh
de Continua
Emisora
500 mW, en reposo
0,5 W x 20h
5 W x 4h
10 + 20 = 30 Wh
5 W, en transmisión
Total.
Elementos
Ordenador
80 W
de Alterna
Módem
3 W, en reposo
3 W x 18 h
270 Wh
80 W x 6h
480 Wh
30 W x 6 h
54 + 180 = 234 Wh
30 W, en transmisión
Total.
El inversor (alterna), tiene un rendimiento del 90% η (%) = P útil x 100 / P necesaria; P necesaria = 714 x 100/ 90
Total Previsto
714 Wh
794 Wh
1064 Wh
Diseño de ISFV sin conexión a red.
3º Tensión en continua
Como la energía a suministrar por el equipo no es muy grande, decidimos fijar la
tensión nominal del equipo en 12 Voltios. Tendremos en cuenta que a menor tensión,
para la misma potencia la intensidad será mayor.
4º Días de autonomía
Tras conversación mantenida entre el proyectista de la instalación y el dueño de la
instalación se ha pensado en que la instalación pueda tener 5 días de autonomía.
5º Necesidad de CC o CA
Desde el primer momento, se ve que la instalación tendrá que disponer de corriente
alterna y de corriente continua, puesto que los elementos que nos define el dueño de
la instalación que tendremos así lo indica. Al necesitar un INVERSOR, tendremos
que tener en cuenta el rendimiento de dicho aparato, que en este caso lo
consideraremos del 90 %.
6º Generador auxiliar?
Puesto que la instalación no se considera de vital interés por parte del dueño, se
descarta la posibilidad de añadir un generador auxiliar.
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7º Dimensionado de la instalación
1º Realización de un estudio de radiación recibida es esa zona.
La instalación se realizará en la Localidad de Retuerta del Bullaque (Ciudad Real),
mediante Google Earth podemos obtener la latitud y longitud de dicha localidad. En este
caso la latitud será 39º 22’ norte y longitud 4º 28’ oeste.
Diseño de ISFV sin conexión a red.
Base de datos en: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/
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Diseño de ISFV sin conexión a red.
Con otra página web, tendremos la siguiente base de datos: β = 39º22’ + 10º = 49º22’
Diseño de ISFV sin conexión a red.
Diseño de ISFV sin conexión a red.
Estos parámetros son obtenidos sobre superficie horizontal. Por lo que si obtenemos el ángulo de
elevación β = Φ + δ, siendo Φ la latitud y δ la declinación solar.
De forma práctica podemos usar β = Φ ± 10º , +10º optimizada para el invierno y -10º para el
verano.
β = 39º22’ + 10º = 49º22’
Para ello utilizaremos algún software que realice el cálculo sobre superficie inclinada, estos
resultados están en Wh/m2/día. De este software resulta la siguiente tabla
Diseño de ISFV sin conexión a red.
Tendremos que tener en cuenta el factor de seguridad , por pérdidas. Se suele considerar entre
1,1 y 1,4. En este caso elegimos un factor de seguridad de 1,3.
Los datos de este ejercicio son:
(β = 39º22’) implica (β óptimo= 49º22’), La Irradiancia en condiciones
estándar será de 1000W/m2. La radiación para el peor mes
es de 2950. El consumo medio estimado es de 1064 Wh.
El factor de seguridad es de 1,3. Por tanto con estos datos
podemos obtener la potencia del generador fotovoltáico.
P nominal G = (1,3 * 1064 )/ (2950/1000) = 468 Wp
Diseño de ISFV sin conexión a red.
Con el valor de la potencia nominal, vamos a un catálogo:
En estas tablas aparecen
datos técnicos, datos
constructivos y dimensiones
Para saber el número de paneles que
necesitamos:
Np =
Potencia pico necesaria
Potencia de pico del panel seleccionado
siendo Np el número de paneles necesarios
•
Np = 468 / 220 = 2,16 = 3 paneles
8º Configuración
delde
acumulador
la instalación
fotovoltaica
Diseño
ISFV sinde
conexión
a red.
•
Recordamos que el consumo medio previsto Ldm = 1064 Wh , la irradiación recibida
(mes de diciembre). La radiación para el peor mes es de 2950 Wh/m2/día. El número
de días de autonomía (FSB )de la batería es 5 días. La tensión de la batería es de 12V.
Y la profundidad de la descarga (PD máx.) de la batería es de 80%.
CB,nom = Ldm * FSB / PD máx => 1064* 5 / 0.8 = 6650 Wh
y siendo la potencia P = U* I
I = 6650/12= 554 Ah
pondremos 6 baterías en serie
por tener 2V cada una.
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Diseño de ISFV sin conexión a red.
9º Elección del regulador
•
Para calcular el regulador, tendremos que calcular la corriente de carga necesaria
para que funcione correctamente. Necesitaremos saber el valor de Ia corriente de
cortocircuito “Isc” del panel solar elegido. El valor elegido del panel es de Isc = 8 A.
Como habrá tres paneles en
paralelo, para calcular la
corriente de carga del
regulador usamos:
IG,máx = Np* Isc
IG,máx= 3* 8 = 24 A
Tendremos que buscar un regulador para 12 V de tensión nominal y que tenga una
corriente de carga superior a 24 A.
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Diseño de ISFV sin conexión a red.
9º Elección del regulador
IG,máx = Np* Isc
IG,máx= 3* 8 = 24 A
Tendremos que buscar un regulador para 12 V de tensión nominal y que tenga una
corriente de carga superior a 24 A.
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Diseño de ISFV sin conexión a red.
10º Elección del Inversor
Necesitaremos saber el consumo que necesitaremos en corriente alterna, en nuestro
caso 714 Wh con un rendimiento del inversor del 80%, por lo que necesitaremos que
el inversor tenga una potencia como mínimo de 794 Wh.
Elemento
Potencia
Consumo (Wh)
En reposo
Elementos
Ordenador
80 W
de Alterna
Módem
3 W, en reposo
18 W x 3 h
En uso
Total estimado
80 W x 6h
480 Wh
30 W x 6 h
54 + 180 = 234 Wh
30 W, en transmisión
Total.
El inversor (alterna), tiene un rendimiento del 90% η (%) = P útil x 100 / P necesaria; P necesaria = 714 x 100/ 90
40
714 Wh
794 Wh
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10º Elección del Inversor
Necesitaremos saber el consumo que necesitaremos en corriente alterna, en
nuestro caso 714 Wh con un rendimiento del inversor del 80%, por lo que necesita
remos que el inversor tenga una potencia como mínimo de 794 Wh.
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