Universidad Nacional Autónoma de México CURSO DE ESPECIALIZACIÓN SISTEMAS FOTOVOLTAICOS INTERCONECTADOS A LA RED ESTRUCTURAS
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- Ángela Romero Pérez
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1 Universidad Nacional Autónoma de México CURSO DE ESPECIALIZACIÓN SISTEMAS FOTOVOLTAICOS INTERCONECTADOS A LA RED ESTRUCTURAS Para Módulos Fotovoltaicos Dr. Aarón Sánchez Juárez Centro de Investigación en Energía, UNAM asj@cie.unam.mx
2 Son las encargadas de proporcionar un soporte Físico y Mecánico a los Módulos FV para que se pueda garantizar seguridad, comodidad y operación Además permiten la orientación correcta del arreglo FV que maximiza la generación de energía en el mes crítico. Los materiales de la estructura deben garantizar larga duración por lo que se seleccionarán de acuerdo al clima del sitio de instalación y serán resistentes al medio ambiente y a la corrosión. El anclaje debe resistir las fuerzas que actuarán sobre la estructura y el arreglo FV a consecuencia de la presión del viento que se ejercerá sobre ella.
3 Esfuerzos a que se somete una estructura por el viento Viento del Sur COMPRESIÓN Viento del Norte ESTIRAMIENTO
4 La presión p ejercida por una fuerza F sobre una superficie A está dada por: p= F/A actuando la fuerza F perpendicular al área A Para el caso de la presión p que experimenta una superficie S inclinada debido a la fuerza F del viento, ésta deberá de calcularse sobre la superficie que es perpendicular a la dirección del viento. S Proyección de la superficie S en el eje vertical: S sen Para una superficie inclinada, la fuerza que actúa sobre ésta debida a la presión del viento está dada por: F = ps sen
5 La fuerza F debido al viento que actúa sobre la proyección vertical de la superficie S se descompone en dos fuerzas: f 1 que actúa perpendicularmente a la superficie, y f 2 que lo hace paralelamente. S f 1 f 2 F F= (f 1, f 2 ) VIENTO f 1 = F sen f 2 = F cos Intentará levantar la estructura actuando sobre el anclaje de ésta. Sus efectos se desvanecen en rozamientos y remolinos a lo largo de la superficie
6 Un arreglo FV está sometido a una fuerza debido a la presión frontal del viento dada por: f 1 = p S (sen ) 2 Presión (N/m 2 ) p =0,005 v + 0,611 v Velocidad (m/s) Velocida Presión Velocida Presión Velocida Presión d (N/m 2 ) d (N/m 2 ) d (N/m 2 ) (m/s) 5 15 (m/s) (m/s)
7 Anclaje en estructuras Se recomienda el uso de muretes de concreto armado de 20x20 cm, ó dados de cimentación de 60 cm de profundidad. En poste En piso
8 Orientación e Inclinación La estructura que soporta el arreglo FV debe orientarse hacia el sur geográfico. Recomendaciones: La cara de los módulos deben de estar hacia el SUR (NO MAGÉTICO) La Declinación Magnética es la desviación del Norte Verdadero y el Norte Magnético (detectado por una Brújula). La Declinación se expresa en Grados ESTE u OESTE desde el SUR MAGNÉTICO NORTE magnético Nm NORTE verdadero DECLINACIÓN 270º O 90º E 180º S 167º S verdadero Brújula Ejemplo: Declinación Mag. 13º E. El Sur Verdadero está a 13º E del Sur magnético. Si el captador se orienta con una brújula, el Sur verdadero estará a 167º.
9 Mapa Isogónico 12º E 11º E 10º E 9º E 8º E 7º E 6º E 5º E 4º E 12º E 11º E 10º E 9º E 8º E 7º E 6º E 5º E 4º E Declinación Magnética
10 Inclinación del Arreglo FV MÁXIMA CAPTACIÓN: RAYOS PERPENDICULARES AL CAPTADOR. ES NECESARIO SEGUIDOR SOLAR CON 2 MOVIMIENTOS SE PUEDEN TENER: ARREGLOS FIJOS Y MÓVILES Angulo de Inclinación igual al complemento del ángulo que define la altura solar. ESTRUCTURA FIJA IMPLICA CRITERIO DE SELECCIÓN PARA ÁNGULO DE INCLINACION QUE GARANTICE MÁXIMA GENERACION. EN EL HEMISFERIO NORTE EL SOL SE DECLINA MAS TIEMPO HACIA EL SUR, DURANTE TODO EL AÑO; IMPLICANDO CAPTADORES INCLINADOS, RESPECTO A LA HORIZONTAL, VIENDO HACIA EL SUR. REGLA DE MANO: CAPTACIÓN ANUAL MÁXIMA, INCLINCACIÓN IGUAL A LA LATITUD DEL LUGAR.
11 EFECTO DE LA INCLINACIÓN ENERGÍA RECIBIDA EN UN CAPTADOR CON DIFERENTE INCLINACIÓN
12 Las estructuras se clasifican : Fijas A ras de piso Sobre techos En poste con Seguidor Solar Pasivas Activas
13 verano Invierno con opción, para ajustar el ángulo de inclinación en verano y en invierno
14 Estructura fija para Módulos Fotovoltaicos de una Central Portátil para generación de energía Eléctrica
15 Sistemas Fotovoltaicos con estructuras fijas
16 Estructura en poste para Módulos FV
17
18 Seguidor solar en uno y dos ejes Pasivas o Activas
19 Arreglos FV con seguidores ÁNGULO POLAR VARIABLE: -Esta estructura se recomienda para aumentar la captación de radiación directa. -La estructura sigue el recorrido del Sol diariamente girando de Este a Oeste sobre el eje de giro Norte-Sur. -Presenta algo de simplicidad y su ganancia relativa puede ser hasta del 30% de energía por día comparada con un captador fijo. -Desventajas: Alto costo y el bajo rendimiento cuando los días están nublados.
20 Arreglos FV con seguidores ÁNGULO POLAR Y AZIMUTAL VARIABLE: -Los captadores se mueven en dos ejes de tal manera que obligan al captador a presentar su superficie siempre perpendicular a los rayos solares, en cualquier hora del día y cualquier época del año. -La ganancia de captación es grande del orden del 60% más que un captador fijo. -Desventajas: Alto costo y mayor complejidad del sistema. Mantenimiento frecuente. Bajo rendimiento en días nublados.
21 pasivas Seguidor Pasivo Solar, sin Módulos, Mca. SUN SEEKER
22 pasivas Seguidor Pasivo Solar, sin Módulos, Mca. TRACK RACK
23 pasivas Seguidor Pasivo Solar, con Módulos, Mca. TRACK RACK
24 pasivas con Seguidores solares Pasivos
25 pasivas
26 activas Celdas Solares utilizadas como sensor de orientación Solar
27 activas con Seguidores solares Activos La Corriente fluye por ambos módulos, cuando tienen la misma Irradiancia
28 activas con Seguidores solares Activos Cuando un módulo esta sombreado: la Corriente fluye a través del Motor, dando el giro en una dirección
29 activas con Seguidores solares Activos Cuando el otro modulo esta sombreado: la Corriente fluye a través del Motor, dando el giro en la otra dirección
30 activas Sistemas Fotovoltaicos con seguidor solar Activo Horizontal
31 Sistemas Fotovoltaicos con seguidor solar Activo
32 DISTANCIA ÓPTIMA ENTRE FILAS DE ARREGLOS Esta se calcula al mediodía solar para el día cuya altura solar sea mínima; es decir para el 21 de Diciembre.
33
34 LA ENERGÍA SOLAR ES GRATIS, LA TRANSFORMACIÓN ES LO QUE CUESTA. OBTENGA SEGURIDAD Y MÁXIMA GANANCIA CON ORIENTACIÓN Y ESTRUCTURAS APROPIADAS
35
36
37 CONCLUSIONES ES EL MEDIO DE SUJECIÓN DEL ARREGLO FV. DEBE SER ACORDE AL LUGAR DE INSTALACIÓN. DEBE SER ACORDE AL MONTO DE INVERSIÓN. DEBERÁ SER ATERRIZADO. DEBE ESTAR PROTEGIDO CONTRA CORROSIÓN. DEBE SOPORTAR VIENTOS DE HASTA 120 Km/h ( 33m/s). PUEDEN SER FIJAS O CON SEGUIMIENTO.
38 Gracias
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