Energias Alternativas e Impacto Ambietal DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO PARA UN HOGAR Objetivos: Suministrar energía eléctrica a un hogar típico mediante módulos fotovoltaicos Objetico específico: 1.- Calcular la demanda de energía "separando, iluminación de otras cargas". 2.- Determinar la radiación solar disponible en el hogar. 3.-Calcular el número de paneles requeridos 4.-Seleccion de regulador de carga. 5.- Calculo número de baterías. 6.-seleccion del inversor. 7.- Estudio sobre la planta arquitectónico de la instalación eléctrica. 8.- Estudio de la inversión económico. La importancia de un sistema fotovoltaico: Primero hablemos del principal complemento para que un panel funcione: el rayo solar; son radiaciones electromagnéticas emitidas por el sol, sin él no sería igual el planeta tierra, ni existiría la vida. La radiación solar es el flujo de energía que recibimos del sol en forma de ondas electromagnéticas de diferentes frecuencias (luz visible, infrarroja y ultravioleta). Los rayos que penetran o chocan en los materiales más usados como el silicio, hace que fluya una corriente de electrones; una celda solar contiene materiales como silicio dopado, mezclado con fósforo (lado eléctricamente negativo) y boro (lado eléctricamente positivo). Las celdas fotovoltaicas, las cuales son semiconductores sensibles a la luz solar y cuando son expuestas al sol, se producen una corriente eléctrica entre las capas de la celda. El silicio, es el componente principal de la sílice (combinación de silicio y oxígeno que abunda en la naturaleza, formando el cuarzo, el cristal de roca, etc.) de las arenas de las playas; luego de depurar a éste, se fabrican bloques de silicio mono cristalino (depende de las técnicas de fabricación). Ya que conocemos los verdaderos materiales y complementos de un panel, ahora debemos conocer en donde aplicarlo; hoy en día la energía solar ha incrementado y el ser humano la está aprovechado al 100%, podemos encontrar los paneles correctos y con una durabilidad hasta de 40 años de vida útil. Sus aplicaciones son favorables en: Estaciones repetidoras de radiocomunicación. Electrificación en zonas rurales. Interconexión a la red. Sistemas de comunicación en emergencias. Alimentación de equipos médicos en zonas rurales. Sistemas de bombeo de agua. Luces de obstrucción para tráfico aéreo. Sistemas de protección catódica. Señalización de vías ferroviarias. Lugar de instalacion del sistema fotovoltaico: Sucre - Bolivia Barrio Japon / Calle Oquinawa Energias Alternativas e Impacto Ambietal Whdc.Lum ≔ excel “D6” ⋅W Pot.Intal.Lum ≔ excel “G6” ⋅W Whdc.Lum = 19040 W Potencia total consumida por semana por las luminarias Pot.Intal.Lum = 115 W Potencia total instalada en las luminarias Salidas Entradas Salidas Entradas TABLA DE CONSUMO ELECTRICO DE UNA VIVIENDA FAMILIAR Whdc.Apar ≔ excel “E17” ⋅W Pot.Intal.Apar ≔ excel “H17” ⋅W Whdc.Apar = 47283 W Potencia total consumida por semana por los aparatos Pot.Intal.Apar = 2709 W Potencia total instalada en los aparatos Pot.Intal.Apar = 2709 W Energias Alternativas e Impacto Ambietal Calculos de: Demanda total de energia: Whdc.sem ＝ Whdc.Lum + Whdc.Apar Whdc.sem ≔ Whdc.Lum + Whdc.Apar Rendimiento del 90% al invertir de d.c. a a.c. Whdc.sem = 66323.333 W η ≔ 0.9 Whdc.sem Whdc.ac.sem ≔ ――― η Whdc.ac.sem = 73693 W Obtenciòn de energia diaria requerida: Whdc.ac.sem WhDia ≔ ―――― 7 WhDia = 10528 W Perdidas de carga y descarga de las baterias introduciendo con un factor de 25% WhDia.comp ≔ WhDia ⋅ ((1 + 0.25)) WhDia.comp = 13159 W Radiacion solar disponible en el lugar del proyecto Sucre-Bolivia Radiacion solar en ciudad de Sucre: kW ⋅ hr ＝ 1 ⋅ hrs.sol R.S. ＝ 5.7 ⋅ ――― m 2 ⋅ day R.S. ≔ 5.7 Energias Alternativas e Impacto Ambietal Potencia requerida es: WhDia.comp Potencia ≔ ―――― R.S. Potencia = 2309 W Potencia de los paneles estandarizadas por sus fabricantes : Potunitaria ≔ 370 W IMAX ≔ 9.23 A Paneles solares necesarios : Potencia NºPaneles ≔ ―――― Potunitaria NºPaneles = 6.24 NºP.Neto ≔ 6 Calculo numerico de las baterias necesarias: d.d.a ≔ 3 dias de autonomia como ejemplo Energia requerida en baterias: para cuando no hay radiacion solar EBateria ≔ d.d.a ⋅ WhDia.comp EBateria = 39478 W Energias Alternativas e Impacto Ambietal Profundidad de descarga : consideramos acumuladores de energia o uso solar de 80% de profundidad de descarga. P.D.D ≔ 0.8 EBateria EBateria.P.D.D ≔ ――― P.D.D EBateria.P.D.D = 49348 W Capacidad de las baterias en A-hr Tencion del sistema : vnom ≔ 12 V EBateria.P.D.D CapAhr ≔ ―――― vnom CapAhr = 4112 A Numero de baterias de litio: Batamp ≔ 250 A CapAhr NºBat ≔ ――― Batamp Coneccion serie y Paralelo...... NºBat = 16 NºB.Neto ≔ 16 Seleccion del regulador: IT ≔ IMAX ⋅ NºP.Neto IT = 55.4 A Se seleccion de un regulador de 60 A Seleccion del inversor: PotInst ≔ Pot.Intal.Lum + Pot.Intal.Apar Asumiento un factor de simultaneidad de 1 PotInst = 2824 W Seleccion del inversor de 3000 W de salida Energias Alternativas e Impacto Ambietal ARTEFACTOS: El Panel Solar 370W 24V Monocristalino El Panel Solar 370W 24V Monocristalino ERA supone la mejor relación potencia-precio en la actualidad. Gracias a sus células monocristalinas de elevado rendimiento, tendremos casi un 25% más de producción respecto a un panel de 300W y con el mismo tamaño físico. Es perfecto para aisladas, conexiones a red y sistemas de bombeo solar directo gracias a su elevada eficiencia. Necesitaremos menos superficie útil para producir más energía. Se trata de un panel solar de 72 células, lo que nos indica que es de 24V. Lleva Batería AGM La Batería AGM 250Ah 12V Kaise es una batería de tecnología AGM sellada y sin mantenimiento. Su aplicación es ideal para pequeñas instalaciones solares, equipos tales como alarmas, luces de emergencia, sistemas contraincendio, telecomunicaciones, instrumentos de medición, equipos de riego, juguetes. . La batería viene en un formato compacto, con asas y terminales de tornillo para que sea sencillo de transportar e instalar. Regulador MPPT El controlador de carga bluesolar MPPT 150/60 es un controlador con corriente de carga hasta 60A y tensión hasta 150V. Además el controlador de carga Blue Solar MPPT 150/60 tiene un seguimiento ultrarrápido del punto de máxima potencia (MPPT). El controlador de carga Blue Solar MPPT 150/60 tiene una detección avanzada del punto de máxima potencia en caso de nubosidad parcial. Por otro lado el modelo de controlador de carga BlueSolar MPPT 150/60 que ofrece AutoSolar, tiene una eficiencia de conversión excepcional, un algoritmo de carga flexible, relé auxiliar reprogramable, además de una amplia protección electrónica. Energias Alternativas e Impacto Ambietal Inversor Solar Onda Senoidal Victron 12V / 220V El Inversor Solar Onda Senoidal Victron Phoenix 12V / 220V 3000VAtiene como punto fuerte unas grnades prestaciones en lo referido a potencia y rendimiento. El Inversor Solar Onda Senoidal Victron Phoenix 12V / 220V 3000VAcombina la alta frecuencia y la frecuencia de línea; es por ello por lo que garantiza lo mejor de ambas. Bibliografía : https://autosolar.es/reguladores-de-carga Salidas Entradas Costo de los equimos para la instalacion de PFV. Conclusión: El precio de los materiales tiene un precio elevado, esa cantidad de dinero sería difícil de costear, más la instalación seria aún mucho mayor.
