FV101 Fundamentos de Diseño e Instalación de Sistemas Fotovoltaicos Conectados a la Red- Presencial

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1 FV101 Fundamentos de Diseño e Instalación de Sistemas Fotovoltaicos Conectados a la Red- Presencial Información General Este es un curso fundamental para cualquier persona que quiera iniciar una carrera en energía fotovoltaica (FV) y/o comprender los pormenores de la generación de electricidad con base en el efecto fotoeléctrico. La plataforma del curso FV101 le permitirá continuar desarrollándose en áreas como: diseño, inspección, instalación, mantenimiento, ventas técnicas y soporte técnico; todo basado en los más rigurosos códigos eléctricos y en prácticas recomendadas por profesionales con décadas de trayectoria en la industria. Este curso es el primero de un programa completo dedicado a crear expertos en la materia; por sí solo es un excelente punto de partida para cualquier rama en la industria. El curso está diseñado para un aprendizaje ordenado y basado en lógica de diseño. Cada tema construye sobre el tema anterior, y así también los cursos más avanzados construyen sobre este curso fundamental. SEI no está asociado con ningún proveedor, fabricante y distribuidor, por lo que los estudiantes reciben enseñanza no comercial, de profesionales sin sesgo, y de diversas tecnologías predominantes en el mercado actual. Prerrequisitos Este curso no tiene prerrequisitos. Objetivos El objetivo de este curso es enseñar los aspectos fundamentales de un sistema fotovoltaico conectado a la red que un profesional en la industria debe de manejar, incluyendo: - Qué tipos de sistemas FV existen, y cuáles son las opciones de configuración. - Sistemas y circuitos en corriente continua (CC): reglamentos eléctricos para este tipo de circuitos, medidas de seguridad y diferencias críticas entre circuitos CC y los circuitos típicos de corriente alterna (CA). - Cómo es la generación de energía fotovoltaica, cuáles son sus fortalezas, y dónde están sus limitaciones. Cómo operan los módulos FV, y cómo optimizar su producción tomando en cuenta el sitio, el recurso solar, la tecnología y las necesidades del usuario final. - Qué tipos de inversores están disponibles y cuándo utilizar cuál tipo (beneficios, desventajas y limitaciones). Qué buscar en un inversor, y cómo elegir las funciones y características que brinden las soluciones requeridas para cada caso. - En qué consiste un sistema de puesta a tierra que proteja a los usuarios y a los 1

2 equipos, y que cumpla con reglamentos eléctricos exigentes (específicamente el NEC). Cuáles son las diferencias entre la puesta a tierra de equipos y la puesta a tierra del sistema. Por qué ambas son críticas, y en qué consiste la puesta a tierra del sistema en CC. Cuándo es necesario y crítico realiza la puesta a tierra del sistema en CC, y cuándo es crítico NO hacerlo. - Cómo implementar reglamentos como el Código Eléctrico Nacional (NEC) de EUA en el proceso de diseño del cableado (selección de conductores), la configuración (tamaño del arreglo, tensión e intensidad de corriente), el dimensionamiento de dispositivos de protección contra sobrecorriente, medios de desconexión (cuántos, qué tipo, y dónde en el sistema), entre otros temas. Metodología y Contenido general FV101 presencial está diseñado para ser completado en 40 horas (5 días lunes a viernes, contando con 8 horas presenciales por día). El curso tiene componentes teóricos en clase y además ejercicios de práctica, pruebas de conocimiento (los ejercicios y pruebas pueden realizarse en clase o dejarse para llevar como tarea, a criterio del instructor). Cada mañana los instructores realizan un repaso de la clase del día anterior para responder preguntas y los estudiantes pueden plantear sus dudas. De esta forma se asegura una comprensión total de la materia. Este curso de 5 días puede incluir laboratorios prácticos y demostrativos para que el estudiante ponga en acción los conceptos aprendidos. La cantidad y contenido específico de cada laboratorio dependerá de las circunstancias específicas de cada curso. A continuación, una descripción de las opciones. Laboratorios prácticos opcionales: Módulos fotovoltaicos - Ganar experiencia en el uso de herramientas para pruebas de campo: multímetro, piranómetro, sensor de temperatura. Medir los efectos de la irradiancia solar, orientación, ángulo de inclinación, y sombra en los módulos FV. Bombeo de agua solar - Comprender los efectos de inclinación, orientación y sombra en la producción de energía de un módulo, utilizando una bomba de agua CC para experimentar. Conectar módulos en serie y paralelo - Aprender a conectar módulos en serie y paralelo, creando distintas configuraciones e identificando las diferencias en tensión y corriente. Comprender como las conexiones en serie y paralelo afectan las características eléctricas del sistema FV. Solar Pathfinder - Comprender la relevancia de herramientas para análisis de sombras como el Solar Pathfinder. Adquirir experiencia en colocar y utilizar correctamente un Solar Pathfinder. Alcanzar un nivel de confianza para evaluar los resultados obtenidos en el análisis de sombras con un Solar Pathfinder. Plan de Estudios 2

3 Lección Nombre Distribución L01 Componentes y Tipos de Sistemas L02 Conceptos de Electricidad aplicado a FV Día 1 L03 Demanda, Producción FV e Incentivos L04 Módulos FV L05 Multímetros y Medidores Día 2 L06 Serie y Paralelo L07 Análisis del sitio y del Recurso solar L08 Montaje de Sistemas FV Día 3 L09 Puesta a Tierra L10 Inversores Conectados a la Red L11 Dimensionamiento de Sistemas Conectados a la Red Día 4 L12 Cableado L13 Medios de Desconexión y DPCS L14 Seguridad y Puesta en Marcha Día 5 Material de apoyo: - Libro de apuntes con las presentaciones, fuentes de información adicionales, ejercicios y exámenes. - Libro de texto elaborado por Solar Energy International: Fotovoltaica: Manual de diseño e instalación, 325 pp. Descripción de lecciones Nota: El contenido, las actividades y la cantidad de horas descritas a continuación están sujetos a modificación a criterio del instructor encargado presente, dependiendo del conocimiento demostrado por los alumnos y equipos disponibles para el entrenamiento Visita a terreno: Este programa podrá incluir una visita a terreno para conocer un sistema fotovoltaico real y en operación. Esto será sujeto a disponibilidad y acceso a un sistema existente en la comunidad donde se realiza este curso, y de disponibilidad de tiempo y presupuesto para transporte. Será decisión de los instructores ejecutar o no la visita a terreno. Día 1 Bienvenida e Introducción L01 Componentes Esta lección presenta en detalle la amplia variedad de tipos de sistemas FV conectados a la red, incluyendo una explicación detallada de cada componente, su función en contexto, y cómo se relacionan entre sí. Se examinarán los flujos de potencia y energía, las aplicaciones típicas para cada tipo de configuración, sus beneficios y limitaciones. L02 - Principios Básicos de Electricidad Esta lección presenta la terminología básica y conceptos utilizados para describir y cuantificar la electricidad en sistemas FV. 3

4 Fundamental aun para estudiantes que tengan conocimientos técnicos eléctricos. Se examinarán conceptos y terminología específicos de sistemas FV que permitirán establecer una base común entre todos los profesionales involucrados en la industria, desde instaladores hasta inspectores, desde vendedores técnicos hasta diseñadores. L03 - Demanda, producción FV e incentivos Para poder comprender el dimensionamiento adecuado de sistemas FV, y sus limitaciones, es importante comprender la relación entre el componente tarifario de demanda de potencia, el consumo de energía y la realidad de la producción FV. Además, se detallarán las principales formas de incentivos que se observan en el mercado FV actual. Día 2 L04 - Módulos FV Esta lección expone las especificaciones y características de módulos FV, la curva característica IV y su importancia, las tecnologías disponibles en el mercado, y cómo el entorno y el ambiente afectan la generación FV. El módulo FV es la planta generadora, y como tal debe comprenderse en su totalidad. L05 - Multímetros y Medidores Cómo usar un multímetro digital para analizar el estado actual y la operación de un sistema FV, así como qué características se deben medir para evaluar el rendimiento. Se expone al estudiante ante las diferentes características de multímetros digitales y métodos seguros de uso. L06 - Serie y Paralelo Esta lección se enfoca en las características de circuitos de módulos FV conectados en serie y/o en paralelo, y cómo estas configuraciones están ligadas intrínsecamente a la corriente y el voltaje de los circuitos resultantes. Esta lección es crítica para diseñar y configurar sistemas FV de todo tipo, y para comprender los fundamentos de seguridad que se podrían violar en sistemas que no se diseñan correctamente. Actividad: Practicar los conceptos aprendidos en el aula Día 3 L07 Análisis del Sitio y del Recurso Solar El estudiante aprenderá a tomar decisiones críticas a la hora de situar y localizar un arreglo FV, con el fin de lograr una producción energética y un retorno de inversión óptimos. Se cubrirán los efectos de la orientación, el ángulo de inclinación, y sombras en la generación eléctrica de sistemas FV. Otros conceptos que se cubrirán en esta lección: declinación magnética; horas sol pico y el recurso solar disponible; herramientas para análisis de sitio. L08 Montaje de Sistemas FV Esta lección le proveerá las herramientas necesarias para seleccionar la mejor opción de montaje para un dicho sistema y sitio, y les introducirá a buenas prácticas de instalación. Le permitirá al estudiante evaluar un sitio y recomendar la mejor opción de instalación y el mejor sistema de montaje. Se analizan las ventajas y desventajas de los tipos de montajes más comunes en el mercado. Le brindará los 4

5 fundamentos teóricos para la toma de decisiones y la evaluación crítica de opciones. L09 Puesta a Tierra El estudiante aprenderá por qué la puesta a tierra de equipos y la puesta a tierra del sistema son críticas en sistemas FV. Hay diferencias importantes entre la puesta atierra de un sistema de corriente alterna (CA) y uno de corriente continua (CC) que muchos profesionales en electricidad desconocen, y esta lección las aclara. Se detallan temas como: cómo se decide si hay necesidad de una puesta a tierra del sistema en CC o no; identificar y definir los términos más relevantes de puesta a tierra aplicados a sistemas FV y al NEC; causas más comunes de fallas a tierra y cómo evitarlas con buenas prácticas de instalación; diferencia entre la puesta a tierra de equipos y la puesta a tierra del sistema; sistemas FV no puestos a tierra. Día 4 L10 Inversores conectados a la red Esta lección se enfoca en las múltiples funciones de los inversores conectados a la red en sistemas FV, y en criterios para elegir el más adecuado. Se compararán y contrastarán inversores centrales, inversores de cadena y micro-inversores. También se discutirán las diferencias entre inversores con transformador o sin transformador, y qué consecuencias tiene elegir uno u otro. Se discuten buenas prácticas de instalación y características que pueden brindar beneficios adicionales al usuario final. L11 Dimensionamiento de sistemas conectados a la red Esta lección presentará la lógica detrás de un buen proceso de dimensionamiento, así como los principales factores que se deben considerar. Se examinarán herramientas digitales útiles para determinar el tamaño de un sistema interconectado, las cuales se basan en el sitio de instalación y necesidades del usuario final. Se aprenderá sobre el rendimiento específico y su importancia para dimensionar sistemas FV adecuadamente. L12 Cableado Esta lección profundizará en conceptos eléctricos y terminología, tipos de cables y conductos más adecuados para sistemas FV, código de colores según el NEC y criterios de selección. Se presentará una guía para el dimensionamiento de cables para circuitos fuente FV y de salida FV, y circuitos de salida del inversor, basada en el NEC. Día 5 L13 Medios de Desconexión y DPSC Esta lección cubrirá el propósito de medios de desconexión y de los dispositivos de protección contra sobrecorriente (DPCS). Se aprenderá a identificar la ubicación correcta de los DPCS y medios de desconexión y cómo dimensionarlos y seleccionarlos. L14 Seguridad y Puesta en Marcha La seguridad es un aspecto crítico cuando se realizan trabajos de construcción eléctrica y aún más cuando están presentes múltiples fuentes de energía. Los procedimientos de puesta en marcha y desactivación del sistema deben seguirse cuidadosamente para asegurar la operación apropiada del sistema y garantizar un ambiente de trabajo seguro. Esta lección describe un procedimiento de 5

6 puesta en marcha paso a paso para sistemas fotovoltaicos conectados a la red y sistemas basados en baterías. Cierre del Curso Repartición de Certificados y Evaluaciones 6