Curso Energía Solar Fotovoltaica. Instalaciones Off-Grid

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Raúl Figueroa Sáez
hace 6 años
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1 Curso Energía Solar Fotovoltaica Instalaciones Off-Grid

2 TEMARIO Cuadro de Carga Etapas de Diseño e instalación off-grid Ejemplo

3 Cuadro de Carga La construcción o medición del cuadro de carga es fundamental para el correcto dimensionamiento dela instalación. Curva de Consumo de Ejemplo Consumo (Wh) :00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Tiempo (Hrs)

4 Cuadro de Carga Curva de Generación PV Típica de instalación fija en día despejado Generación PV (Wh) :00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Tiempo (Hrs)

Cuadro de Carga Curva de Consumo de Ejemplo Generación PV (Wh) Consumo (Wh) 1000 900 800 Excedente Energía PV Energía a Suministrar Potencia (W) 700 600 500 400

5 Cuadro de Carga Curva de Consumo de Ejemplo Generación PV (Wh) Consumo (Wh) Excedente Energía PV Energía a Suministrar Potencia (W) :00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Tiempo (Hrs)

6 Diseño Instalación Off-Grid 1. Descripción de las Cargas Definir equipos Potencias Horas de operación Para el ejemplo consideremos E C = 2100 Wh/dia 2. Determinación de la tensión de operación V = 12 V à P < 1500 W V = 24 V à 1500 W < P < 5000 W V = 48 V à P > 5000 W Para el ejemplo consideremos V = 24 V

7 Diseño Instalación Off-Grid 3. Dimensionamiento del Generador Fotovoltaico Se debe tener en cuenta el consumo diario de energía Pérdidas de energía en los componentes la instalación Al calcular la energía consumida total, teniendo en cuenta las pérdidas, existen coeficientes que se emplean al diseñar la instalación: K B Pérdidas relacionadas al rendimiento de la batería para acumuladores: nuevos, 0,5%, hasta 1% para acumuladores viejos o fuertes descargas/bajas temperaturas. 5% sistemas que no demanden descargas intensas/10% sistemas con descargas profundas K C K R K X K A D aut P Dmax Pérdidas debidas al convertidor en instalaciones a 220V. Pueden llegar al 20% las pérdidas. 5% convertidores senoidales puros/10% otras condiciones de trabajo Pérdidas debidas al regulador. Dependen de la tecnología de fabricación. Puede oscilar entre el 5% al10%, dependiendo del regulador. Perdidas por caída de tensión o por efecto Joule de la instalación eléctrica Puede llegar al 10%. Pérdidas debido a la auto-descarga diaria de la batería 0,002 baterías de baja auto descarga Ni-Cd/0,005 baterías estacionarias de Pb-ácido/0,012 baterías de alta auto-descarga Días de autonomía con nula irradiación sobre los paneles. En este caso, como la carga se pretende utilizar todo el año según sus características. Puede ir de 2 a 10 días como referencia. Profundidad máxima de descarga de la batería. No debe exceder el 80%, por defecto tomamos el 65%.

8 Diseño Instalación Off-Grid 3. Dimensionamiento del Generador Fotovoltaico Así definimos el coeficiente de pérdidas # # K T = 1 ( K B + K C + K R + K X ) 1 K D A aut % % $ $ P Dmax && (( '' # # K T = % 1 ( 0, 05+ 0,1+ 0,1+ 0,1) % 1 $ $ 0, , 65 && (( = 0, 64 '' Ahora calculamos la energía diaria requerida parael correcto funcionamiento de la instalación E T = E carga K T = , 64 = 3281,3 Wh dia

9 Diseño Instalación Off-Grid 3. Dimensionamiento del Generador Fotovoltaico También calcularemos el consumo en Amperios, aplicando la ley de Ohm. C T = E T V = 3281,3 24 =136, 7 Ah dia Ahora se debe calcular los Ah/dia que debe suministrar el panel como mínimo: E Panel ( ) = µ panel I max panel HSP Ah dia Donde: E panel Energía que debe suministrar el panel en Ah/día μ panel Rendimiento del panel entre 0,85 y 0,95. I maxpanel HSP Intensidad máxima de corriente proporcionada por el panel en Amperios. Radiación en horas solar pico correspondiente a la ubicación de la instalación y correcta orientación de los paneles e igual a 2,5kWh/m2/día.

10 Diseño Instalación Off-Grid 3. Dimensionamiento del Generador Fotovoltaico Se busca módulos con una tensión mínima de 24 Volts. Se debe considerar que a mejor rendimiento y mayor intensidad máxima necesitaremos menos paneles. Porejemplo el módulo delaempresa Jinko Solar JKM265P-60

11 Diseño Instalación Off-Grid 3. Dimensionamiento del Generador Fotovoltaico Seselecciona el JKM265P-60, con una corriente máxima de8,44a E Panel E Panel ( Ah dia ) = µ I HSP panel max panel ( Ah dia ) = 0, 9 8, 44 2, 5 =19 Ah dia Calculada la energía diaria procederemos a calcular el número de paneles. Número de paneles = C T E panel = 136, paneles

12 Diseño Instalación Off-Grid 4. Determinación de la capacidad del banco de baterías Calculamos la batería con la siguiente expresión: C nomin albateria = C D T aut 136, 7 2 = P Dmax 0, 65 = 420, 62 A h

13 EJEMPLO Instalación Centro de Rehabilitación Punta Arenas

14 EJEMPLO Instalación Centro de Rehabilitación Punta Arenas

15 EJEMPLO Instalación Interior Centro de Rehabilitación Punta Arenas ü P instalada = 7,8 kwp ü Módulo = 39 ü Superficie activa Utilizada = 144 m 2 ü Capacidad de la batería = 700 Ah ü Tensión del Sistema = 48 V ü Energía Anual Disponible KWh/año

16 EJEMPLO Instalación Interior Centro de Rehabilitación Punta Arenas

17 EJEMPLO Instalación Interior Centro de Rehabilitación Punta Arenas

18 EJEMPLO Instalación Interior Centro de Rehabilitación Punta Arenas Inversor/Cargador Multiplus 24/3000/

19 EJEMPLO Controlador de Carga MPPT 150/70 y 150/85 2 2!

20 EJEMPLO Instalación Exterior Centro de Rehabilitación Punta Arenas

21 PERFIL UNISTRUT GALVANIZADO EN CALIENTE 42X42X2MM X 3MT SOLDADO, TRATAMIENTO DE SOLDADURA PINTURA GALVANIZADO EN FRIO PERFIL UNISTRUT GALVANIZADO EN CALIENTE 42X42X2MM X 3MT SOLDADO, TRATAMIENTO DE SOLDADURA PINTURA GALVANIZADO EN FRIO PERFIL UNISTRUT GALVANIZADO EN CALIENTE 42X42X2MM X 3 MT SOLDADO, TRATAMIENTO DE SOLDADURA PINTURA GALVANIZADO EN FRIO ESTRUCTURA DE FIERRO 75X50X3MM LARGO A DIMENSIONAR POR FABRICANTE PANEL SOLAR 1500X1000 X 50MM ESPESOR 110 ESTRUCTURA DE FIERRO 75X50X3MM PANEL SOLAR 1500X100 PERFIL UNISTRUT GALVANIZADO EN CALIENTE 42X42X2MM X 3MT SOLDADO, TRATAMIENTO DE SOLDADURA PINTURA GALVANIZADO EN FRIO ,5 783, , , ,46 PLANCHA DE 8MM HORMIGON PERFIL UNISTRUT GALVANIZADO EN CALIENTE 42X42X2MM X 3MT SOLDADO, TRATAMIENTO DE SOLDADURA PINTURA GALVANIZADO EN FRIO PLANCHA DE 8MM HORMIGON ESTRUCTURA DE FIERRO 75X50X3MM DE ACUERDO A DETALLE PANEL SOLAR 1500X100 EJEMPLO Instalación Exterior Centro de Rehabilitación Punta Arenas PANEL 1 PANEL 2 PANEL 3 PANEL 4 PANEL 5 PANEL 6 PANEL 7 PANEL 8 PANEL 9 PANEL 10 PANEL 11 PANEL 12 PANEL 13 PANEL 14 PANEL 15 PANEL 16 PANEL 17 PANEL , ,64 PANEL 19 PANEL 20 PANEL 21 PANEL 22 PANEL 23 PANEL 24 PANEL 25 PANEL 26 PANEL 27 PANEL 28 PANEL 29 PANEL 30 PANEL 31 PANEL 32 PANEL 33 PANEL 34 PANEL 35 PANEL ,01 555,93 SON 10 PIEZAS IGUALES Fabricante : Gi-Power Tipo : Polycrystalline

Controlador de Carga MPPT 150/70 y 150/85 2 Tipo : Gel

22 EJEMPLO Instalación Exterior Centro de Rehabilitación Punta Arenas Inversor/Cargador Multiplus 24/3000/ Controlador de Carga MPPT 150/70 y 150/85 2 Tipo : Gel Marca : Narada Modelo : 80PzV800 Vcc : 2 V Capacidad : 800 Ah 3 2 3

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