Electro Transformación Industrial, S.A. José Ignacio Garreta

Transcripción

1 Electro Transformación Industrial, S.A. José Ignacio Garreta

2 Introducción a los sistemas fotovoltaicos. Aplicación en farolas solares. CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS 1. CON CONEXIÓN A RED 2. SIN CONEXIÓN A RED (AUTÓNOMOS) FUNCIONAMIENTO DE DÍA Luminaria Unidad de Control Panel Solar Batería SISTEMAS FOTOVOLTAICOS AUTÓNOMOS NO REQUIEREN TENDIDO ELÉCTRICO COSTE ENERGÉTICO NULO NO EMITEN C02 REQUIEREN EL USO DE BATERÍAS FUNCIONAMIENTO DE NOCHE Luminaria Unidad de Control Panel Solar Batería

3 Componentes de una farola solar fotovoltaica. POLICRISTALINO MONOCRISTALINO PANEL SOLAR BATERÍA DE BAJO MANTENIMIENTO AGM GEL UNIDAD DE CONTROL GESTIÓN DE CARGA DE BATERÍA CONEXIÓN/DESCONEXIÓN DE PANEL SOLAR Y FUENTE DE LUZ PUNTO DE LUZ LÁMPARA DE DESCARGA / LED FUENTE DE ALIMENTACIÓN FUENTE DE LUZ + EQUIPO CENTRALITA PANEL SOLAR BATERÍA

4 REDUCCIÓN DE POTENCIA FRENTE A OTRAS FUENTES DE LUZ FACTOR DE UTILIZACIÓN ELEVADO BATERÍAS Y PANELES MÁS PEQUEÑOS FUENTE DE ALIMENTACIÓN SENCILLA Y EFICIENTE EL LED FUNCIONA EN CORRIENTE CONTINUA POCOS COMPONENTES ELECTRÓNICOS SIN CONDENSADORES ELECTROLÍTICOS RENDIMIENTO DE HASTA EL 97% FACILIDAD DE REGULACIÓN EL LED ADMITE REGULACIÓN CONTINUA SIN VARIACIÓN CROMÁTICA EMPLEO DE INTELIGENCIA PARA ADECUAR EL FLUJO LUMÍNICO SEGÚN HORA DE LA NOCHE, CARGA DE LA BATERÍA, TRÁNSITO DE VEHÍCULOS Y PEATONES, ETC

5 Dimensionamiento de un punto de luz autónomo fotovoltaico. IMPORTANCIA DE LA LATITUD Suma anual de la irradiación solar incidente en paneles solares óptimamente inclinados y ORIENTADOS HACIA EL SUR.

6 Dimensionamiento de un punto de luz autónomo fotovoltaico. PREMISA INICIAL: CALCULAR EL SISTEMA PARA LAS CONDICIONES MÁS DESFAVORABLES. 1. CÁLCULO DEL CONSUMO ENERGÉTICO DIARIO E d = P T n E d Energía diaria máxima (W h). P Potencia del conjunto fuente de luz+equipo(w) Duración de la noche más larga del año (h) T n Influye directamente sobre el tamaño de paneles solares y batería. IMPORTANCIA DE LA REGULACIÓN Equipo no regulable Equipo regulable 100% 100% 33% 36,5% menos Potencia E d =420 Wh Potencia E d =267 Wh de energía 45% Tiempo de noche (h) Tiempo de noche (h)

7 Dimensionamiento de un punto de luz autónomo fotovoltaico. 2. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE BATERIA C = (E d A) / (U D) C Capacidad de batería (A h) E d Energía diaria máxima (W h) A Noches de autonomía (mínimo recomendado=2) U Tensión nominal de batería (V) D Profundidad de descarga admisible (%) VIDA DE LA BATERÍA VS. PROFUNDIDAD DE DESCARGA Nº de ciclos 9,6 Años 4,8 Años Profundidad de Descarga (%)

8 Dimensionamiento de un punto de luz autónomo fotovoltaico. 3. DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA DE PICO DEL PANEL FOTOVOLTAICO P P = E d 1,15 / (R β ž r ) P p Potencia de pico del panel fotovoltaico (Wp) E d Energía diaria máxima (W h) 1,15 Factor de seguridad R β Radiación mínima diaria (W h/m2/día) η r Rendimiento del cargador (%) CURVAS CARACTERÍSTICAS DEL PANEL SOLAR P max V OC

9 Dimensionamiento de un punto de luz autónomo fotovoltaico.

10 Dimensionamiento de un punto de luz autónomo fotovoltaico. IMPORTANCIA DE LA POSICIÓN GEOGRÁFICA SOBRE LA R β GRAN CANARIA 28 o 0 N 15 o 24 W Irradiación solar horizontal diaria [kwh/m 2 /día] Ángulo de inclinación idóneo depanel [º] Irradiación solar diaria a la inclinación idónea [kwh/m 2 /día] Ángulode inclinación seleccionado [º] Irradiaciónsolar diaria a la inclinación seleccionada [kwh/m 2 /día] HALVA 34 o 31 N 36 o 4 E Irradiación solar horizontal diaria [kwh/m 2 /día] Ángulo de inclinación idóneo de panel [º] Irradiación solar diaria a la inclinación idónea [kwh/m 2 /día] Ángulode inclinación seleccionado [º] Irradiaciónsolar diaria a la inclinación seleccionada [kwh/m 2 /día] Enero Febr. Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Sept. Oct. Nov. Dic. 3,57 4,41 5,58 6,44 6,98 6,83 6,50 6,54 6,00 4,92 3,74 3,28 51,0 43,0 30,0 14,0 0,0 0,0 0,0 7,0 24,0 40,0 49,0 54,0 5,07 5,62 6,17 6,46 6,95 6,80 4,47 6,55 6,35 6,00 5,07 4,88 43 Enero Febr. Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Sept. Oct. Nov. Dic. 2,44 3,20 4,37 5,65 6,91 7,68 7,43 6,73 5,63 4,08 2,80 2,20 55,0 46,0 34,0 19,0 6,0 1,0 3,0 14,0 30,0 45,0 54,0 58,0 3,67 4,04 4,96 5,84 6,91 7,63 7,40 6,85 6,23 5,31 4,12 3, W P 5,02 5,62 6,04 5,86 5,56 5,16 5,07 5,63 6,08 6,00 5,04 4,81 171W P 3,66 4,04 4,84 5,25 5,52 5,65 5,66 5,87 5,97 5,30 4,11 3,46

11 Dimensionamiento de un punto de luz autónomo fotovoltaico. 4. CARGADOR DE BATERÍA Capaz de manejar la corriente máxima del panel fotovoltaico Compatible con tensión y tipo de batería empleada 5. CÁLCULO DE SECCIÓN DE CONDUCTORES DE COBRE S = (I ρ Cu L) / ΔU S Sección del conductor de Cu (mm2) I Intensidad (A) ρ Cu Resistividad del Cu (0,017Ω mm2/m) L Longitud del cable (m) ΔU Caída de tensión máxima admisible (V) CONSIDERACIONES SOBRE EL DIMENSIONAMIENTO DE LOS CONDUCTORES Los conductores Panel-Cargador y Batería-Cargador deben dimensionarse para la corriente de cortocircuito del panel. El conductor Batería-Cargador debe dimensionarse para una caída de tensión máxima de un 2%.

12 El Solar LED. Descripción. BATERÍA PANEL SOLAR SOLAR LED (CENTRALITA + DRIVER DE LED) LUMINARIA LED Tensión de funcionamiento del sistema LED < 60Vdc

13 El Solar LED. Particularidades. Detección de día/noche. Driver de LED en corriente constante. Temporización adaptativa inteligente. Gestión de carga de batería. Limitación contra descargas profundas. T% 10% T% T% T/2 T% 10% T/2 5% Tensión de batería FASES DE CARGA BATERÍA Vcycle Vstand-by BULK BOOST STAND-BY Tiempo Capacidad Consumida de batería 70% 50% 40% CURVA DE DESCARGA BATERÍA Modo Normal Modo Reducido Modo Super Reducido Modo Apagado Tiempo

14 El Solar LED. Ejemplo de aplicación para luminaria 30W. EMPLAZAMIENTO ENERGÍA DIARIA GRAN CANARIA 28 o 0 N 15 o 24 W Sin reducción Con reducción (T=33% N=45%) Ed= 441Wh Ed= 278Wh DIMENSIONAMIENTO PANEL DIMENSIONAMIENTO BATERÍA Mes más desfavorable: Diciembre Ángulo= 43 o Pp 85Wp Autonomía : 2 noches Tensión de batería: 12V Profundidad de descarga: 60% C 74Ah GRACIAS AL EMPLEO DE LUMINARIAS LED REGULABLES Y EL SOLAR LED, SE CONSIGUE UN DIMENSIONAMIENTO MENOR DEL SISTEMA MENOR COSTE

15 Posible aplicación en instalaciones de alumbrado público con red existente (Sistema Redundante) Ventaja de una instalación solar fotovoltaica de LED con Red Eléctrica existente. Costes de mantenimiento nulos y posibilidad de un sistema de respaldo en caso de fallo o agotamiento de la batería. CUADRO ELÉCTRICO DRIVER AC/DC PANEL SOLAR BATERÍA SOLAR LED LUMINARIA LED

16 Ahorro y Retorno de la inversión Con qué vamos a comparar? Instalación Solar autónoma vs Nueva Instalación de Alumbrado a Red Solar LED a Red: Análisis de costes Panel y Batería vs ACOMETIDA ELÉCTRICA Y SU OBRA CIVIL, ARMARIOS, ETC Ahorro Energético Solar Descarga a Red: Análisis de costes Panel y Batería vs ACOMETIDA ELÉCTRICA Y SU OBRA CIVIL, ARMARIOS, ETC Ahorro Energético * y Mantenimiento *Los costes del Factor Fijo de Potencia serán mayores.- Mayor potencia Instalada

17 Ahorro y Retorno de la inversión Con qué vamos a comparar? Realizar una instalación Solar LED vs Solar Descarga (mismo nivel de luz) 30W LED 70W Descarga Panel Solar 2 x Panel Solar Mayor Báculo!!! Batería 2 x Batería La inversión en Descarga Solar esmayor que en LED Solar COSTES DE MANTENIMIENTO!!!!

18 Caso Práctico Instalación en Santa Brígida (Gran Canaria)

19 Caso Práctico Instalación en Santa Brígida (Gran Canaria) Zonas del pueblo con dificultad para realizar Nueva Instalación de Alumbrado Se realizan los cálculos con Módulos de 30W.-T=33% -N=45% Farol Villa (con soporte para panel y báculo con alojamiento de batería en la zona inferior) Panel Solar de 85Wp Bloque de Baterías de 75 Ah/12V nominales tipo descarga profunda/cíclico AGM Dos noches de autonomía (zona de niebla de montaña)

20 Caso Práctico Instalación en Santa Brígida (Gran Canaria) Alojamiento de Batería

21 Caso Práctico Instalación en Santa Brígida (Gran Canaria)

22 Halva Líbano.- Ejemplo 30W EMPLAZAMIENTO ENERGÍA DIARIA HALVA - LÍBANO 34 o 31 N 36 o 4 E Sin reducción Con reducción (T=33% N=45%) Ed= 480Wh Ed= 303Wh DIMENSIONAMIENTO PANEL DIMENSIONAMIENTO BATERÍA Mes más desfavorable: Diciembre Ángulo= 49 o Pp 100Wp Autonomía : 2 noches Tensión de batería: 12V Profundidad de descarga: 60% C 90Ah

23 Halva.- Líbano Clasificación de Vía.- Clasificación Alumbrado Determinación de Potencias y Fotometrías Dimensionamiento de Paneles y Baterías Dimensionamiento de Báculo Elección de Luminaria

24 Electro Transformación Industrial, S.A. José Ignacio Garreta