unidad3_recurso11 modificada [modo de compatibilidad]

8/16/2019 Unidad3_recurso11 Modificada [Modo de Compatibilidad]

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Diseño de ISFV sin conexión a red.

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Instalaciones Solares Fotovoltaicas

Diseño de ISFV sin conexión a red


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1. Consideraciones previas al diseño de una instalación

1.1 Factores que intervienen en la radiación solar recibida en la Tierra2. Realización de la instalación

2.1 Ubicación de los equipos2.2 Determinación del consumo de la instalación2.3 Elección de la tensión de trabajo de la instalación

2.4 Días de autonomía de la instalación2.5 Decisión de trabajar en continua, alterna o ambas2.6 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 instalación4.2 Planos y esquemas eléctricos de la instalación

4.3 Presupuesto de la instalación5. Normativa vigente


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Valorar idoneidad del método frente a otros (generadores eólicos,por combustible, etc.)


Necesidad dela instalación

Tamaño de generador y baterías. Espacio para el montajeConsumoeléctrico

Elección decomponentes

Valorar los diferentes factores, calidad, disponibilidad, precio, etc.

Radiaciónsolar recibida

número de paneles del generador que necesitaremos

Análisiseconómico

Viabilidad económica de la instalación

Consideraciones

previas


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Paneles solares


1º Ubicación de los equipos

Baterías del acumulador 2º Determinar el consumo

3º Tensión en continua Cálculos del regulador

4º Días de autonomía Cálculos del inversor

5º Necesidad de CC o CA

6º Generador auxiliar?

Orientación

Radiación solar

Número de paneles

Consideraciones

previas


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La elección de los componentes se realizará en función delos siguientes factores:

•• Criterios Técnicos:Criterios Técnicos: Los componentes cumplirán los requisitoscalculados en el diseño.

•• Criterios económicos:Criterios económicos: A igualdad de prestaciones técnicas, el precioserá el segundo factor por el que nos decantemos.

•• Disponibil idad de los elementos en la zona,Disponibil idad de los elementos en la zona, si no disponemos deellos, plantearnos como dispondremos de ellos.

•• Otros criterios:Otros criterios: Garantía de los fabricantes, servicios postventa, etc.


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2. Realización de la instalación

2.1 Ubicación de los equipos

Ubicación de los equipos

Donde colocar las estructuras que soportan los panelessolares

Donde ubicar el regulador y el inversor

Valoración de obras o modificaciones para colocar losequipos

Donde ubicar las baterías


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2.2 Determinación del consumo de la instalación

•Tenemos que saber los “W.h” de consumo de toda nuestra instalación a lo largo deldía (24 horas)

•Lo podremos realizar mediante un gráfico o mediante una tabla indicando a su vez siexiste simultaneidad de los mismos

•Estableceremos un perfil del consumo de la instalación por mes y a su vez anual.

Consumo

Diario

Mensual

Esquema de cargas

Equipos


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Tipos de instalaciones solares fotovoltaicas sin conexión a red I.


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Tipos de instalaciones solares fotovoltaicas sin conexión a red II.


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Tipos de instalaciones solares fotovoltaicas sin conexión a red III.


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Tipos de instalaciones solares fotovoltaicas sin conexión a red IV.


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2.3 Elección de la tensión de trabajo de la instalación

Cuadro de decisión.

Es una decisión del proyectista de la instalación


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2.4 Días de autonomía de la instalación

Días de autonomíaClimatología

Uso de la instalación


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2.5 Decisión de trabajar en corriente continua, alterna o ambas

Si hay receptores de C.A. necesitaremos INVERSORES

Uso de la

instalaciónCorriente

Continua

Alterna

Mixta

Vivienda habitual

Refugio de montaña

Señalización de tráfico

Repetidores

Bombeo


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2.6 Colocación de un generador auxiliar

Uso de la

instalaciónGenerador auxiliar

Generadores eólicos

Grupos electrógenos

Lo ideal es que el grupo electrógeno entre en funcionamientoautomáticamente cuando haya un corte de corriente en la instalación


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2.7 Dimensionado de la instalación

Dimensionado

Panel solar

- Potencia de pico- Ajustar tensión en los extremos, mayor que ladel sistema.

- Pérdidas por efecto de la temperatura- Dimensiones físicas del panel (tamaño, peso,

etc.)- Sistemas de sujeción a los soportes

- Conectores eléctricos, etc.

-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

Baterías

Regulador - Calcular la corriente de carga- Tensión nominal de la instalación


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3. Elección del inversor

Se aconseja una onda sinusoidal, pero para ciertas aplicacionesuna onda cuadrada también es válida (luces incandescentes,pequeños motores, etc.)

Tipos de onda que suelen proporcionar los inversores.


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4.1 Cálculo del generador fotovoltaico. Parámetros importantes

Planos y esquemaeléctrico

Documentación

Tabla con la estimación de los consumos diarios

Memoria Presupuesto

Dimensionado del generador

Tabla del dimensionado final del sistema


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Tabla con la estimación de los consumos diarios

Ejemplo de tabla como la recomendada en el PTC para estimarlos consumos diarios de la instalación fotovoltaica desarrolladaen los casos prácticos.

www.idae.es


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Dimensionado del generador

Ejemplo extraído del PTC donde se muestran los valores de unainstalación concreta.

www.idae.es


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Tabla del dimensionado final del sistema www.idae.es

Tabla obtenida del PTC que refleja los valores de todos los elementosde la instalación.


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4.2 Planos y esquemas eléctricos de la instalación

Plano unifilar

Diagramas de bloques

Esquemas eléctricos

Tipos

Información básica

Mayor grado de detalle

Información completa


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Diagramas de bloques

Diagrama de bloques 1

Diagrama de bloques 2

Dan información muy básica.No contienen datos sobre las

conexiones eléctricas.


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Utilizan simbología normalizada o, en su defecto,una leyenda con cada uno de los símbolos

Esquema unifilar


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Esquema eléctrico de la instalación Muestra las conexionesentre dispositivos


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4.3 Presupuesto de la instalación

Costes

unitario de cada elemento

del material para el cableado

de los soportes y estructuras para el generador fotovoltaico

de la mano de obra

de los elementos de seguridad

de los sistemas de seguridad e higiene laboral

de la realización de la memoria técnica

Impuestos a pagar (IVA)

Mantenimiento


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5. Normativa

Marco legal

Pliego de condiciones técnicas del IDAE

Reglamento electrotécnico para baja tensión (REBT)

Plan Nacional de Energías Renovables (PER)

Real Decreto 2224/1998

Normas UNE para energía solar fotovoltaica

Normas de seguridad e higiene en el trabajo


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CASO PRÁCTICO


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Tras un pequeño estudio, se decide que los paneles se van a ubicar en el suelo, ytodo el resto de elementos irán dentro de una caseta realizada a tal fin.

1º Ubicación de los equipos

2º Cálculo de los consumos

Elemento Potencia Consumo (Wh)

En reposo En uso Total estimadoElementos Luminarias 15W cada una ----- 2 x 15W x 8h 240 Wh

de Continua Emisora 500 mW, en reposo

5 W, en transmisión

0,5 W x 20h 5 W x 4h 10 + 20 = 30 Wh

Total. 270 Wh

Elementos Ordenador 80 W 80 W x 6h 480 Wh

de Alterna Módem 3 W, en reposo


3 W x 18 h 30 W x 6 h 54 + 180 = 234 Wh

Total. 714 Wh794 Wh

Total Previsto 1064 Wh

El inversor (alterna), tiene un rendimiento del 90% η (%) = P útil x 100 / P necesaria; P necesaria = 714 x 100/ 90


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3º Tensión en continua

Como la energía a suministrar por el equipo no es muy grande, decidimos fijar latensión 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 lainstalación 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 corrientealterna y de corriente continua, puesto que los elementos que nos define el dueño dela instalación que tendremos así lo indica. Al necesitar un INVERSOR, tendremosque tener en cuenta el rendimiento de dicho aparato, que en este caso loconsideraremos del 90 %.

6º Generador auxiliar?Puesto que la instalación no se considera de vital interés por parte del dueño, sedescarta 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.


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Base de datos en: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/


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Con otra página web, tendremos la siguiente base de datos: β = 39º22’ + 10º = 49º22’


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Estos parámetros son obtenidos sobre superficie horizontal. Por lo que si obtenemos el ángulo deelevación 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 elverano.

β = 39º22’ + 10º = 49º22’

Para ello utilizaremos algún software que realice el cálculo sobre superficie inclinada, estosresultados están en Wh/m2/día. De este software resulta la siguiente tabla


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Tendremos que tener en cuenta el factor de seguridad , por pérdidas. Se suele considerar entre1,1 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 meses de 2950. El consumo medio estimado es de 1064 Wh.El factor de seguridad es de 1,3. Por tanto con estos datospodemos obtener la potencia del generador fotovoltáico.

P nominal G = (1,3 * 1064 )/ (2950/1000) = 468 Wp


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Con el valor de la potencia nominal, vamos a un catálogo:

En estas tablas aparecendatos técnicos, datosconstructivos y dimensiones

Para saber el número de paneles quenecesitamos:

Np = Potencia pico necesariaPotencia de pico del panel seleccionado

siendo Np el número de paneles necesarios

• Np = 468 / 220 = 2,16 = 3 paneles


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• 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 númerode 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 seriepor tener 2V cada una.

8º Configuración del acumulador de la instalación fotovol taica


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• Para calcular el regulador, tendremos que calcular la corriente de carga necesariapara que funcione correctamente. Necesitaremos saber el valor de Ia corriente decortocircuito “Isc” del panel solar elegido. El valor elegido del panel es de Isc = 8 A.

Como habrá tres paneles enparalelo, para calcular la

corriente de carga delregulador usamos:

IG,máx = Np* IscIG,máx= 3* 8 = 24 A

Tendremos que buscar un regulador para 12 V de tensión nominal y que tenga unacorriente de carga superior a 24 A.

9º Elección del regulador


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IG,máx = Np* Isc IG,máx= 3* 8 = 24 A

Tendremos que buscar un regulador para 12 V de tensión nominal y que tenga unacorriente de carga superior a 24 A.

9º Elección del regulador


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Necesitaremos saber el consumo que necesitaremos en corriente alterna, en nuestrocaso 714 Wh con un rendimiento del inversor del 80%, por lo que necesitaremos queel inversor tenga una potencia como mínimo de 794 Wh.

10º Elección del Inversor

Elemento Potencia Consumo (Wh)

En reposo En uso Total estimado

Elementos Ordenador 80 W 80 W x 6h 480 Wh

de Alterna Módem 3 W, en reposo


18 W x 3 h 30 W x 6 h 54 + 180 = 234 Wh

Total. 714 Wh

794 WhEl inversor (alterna), tiene un rendimiento del 90% η (%) = P útil x 100 / P necesaria; P necesaria = 714 x 100/ 90


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Necesitaremos saber el consumo que necesitaremos en corriente alterna, ennuestro 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.

10º Elección del Inversor

unidad3_recurso11 modificada [modo de compatibilidad]

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