SISTEMAS FOTOVOLTAICOS INTERCONECTADOS A LA RED

Transcripción

1 SISTEMAS FOTOVOLTAICOS INTERCONECTADOS A LA RED

2 RECURSO SOLAR La energía solar es una energía renovable, obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación proveniente del Sol. El ser humano ha aprovechado esta radiación solar mediante diferentes tecnologías que han ido evolucionando El Calor y la Luz del Sol pueden aprovecharse por medio de diversos captadores como colectores térmicos y celdas fotovoltaicas para transformarse en energía térmica y energía eléctrica. La energía solar es una de las llamadas energías renovables o energías limpias, que podrían ayudar a resolver algunos de los problemas mas urgentes de la humanidad

3 RECURSO SOLAR En 2011, la Agencia Internacional de la Energía, se expreso así: "El desarrollo de tecnologías solares limpias, baratas e inagotables supondrá un enorme beneficio a largo plazo. Aumentará la seguridad energética de los países mediante el uso de una fuente de energía local, inagotable y, aún más importante, independientemente de importaciones, aumentará la sostenibilidad, reducirá la contaminación, disminuirá los costes de la mitigación del cambio climático, y evitará la subida excesiva de los precios de los combustibles fósiles. Estas ventajas son globales. De esta manera, los costes para su incentivo y desarrollo deben ser considerados inversiones; deben ser realizadas de forma correcta y ampliamente difundidas". La fuente de energía solar más desarrollada en la actualidad es la energía fotovoltaica. Según informes de la organización ecologista Greenpeace, la energía solar fotovoltaica podría suministrar electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030.

4 RECURSO SOLAR

5 ENERGIA SOLAR MUNDIAL México, entre los países con alta radiación solar

6 ENERGIA SOLAR EN MEXICO Chihuahua, entre los estados con alta radiación solar

7 INFORMACION DE RADIACION SOLAR Pagina: eos.web nasa Surface meteorology and Solar Energy NASA Langley

8 CONCEPTOS FOTOVOLTAICOS La potencia de la radiación varía según el momento del día, las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. En condiciones de radiación aceptables, la potencia equivale aproximadamente a 1000 W/m² en la superficie terrestre. Esta potencia se denomina irradiancia.

9 CONCEPTOS FOTOVOLTAICOS Celda: La unidad básica de un sistema fotovoltaico. Las celdas son dispositivos eléctricos de un espesor cercano a una centésima de pulgada (2 mm), que convierte la luz del sol en corriente eléctrica directa, gracias al efecto fotovoltaico. Modulo: Conjunto de celdas fotovoltaicas conectadas en serie o serie-paralelo para producir los voltajes y corrientes deseados Panel: Es un conjunto de módulos conectados. Arreglo: Es un grupo de paneles conectados para producir los valores deseados de voltaje y corriente y están fijos a una estructura de montaje.

10 EFECTO FOTOVOLTAICO Silicio dopado con boro, produce un material tipo p Silicio dopado con fosforo produce un material tipo n La luz solar produce un movimiento de electrones entre ambos materiales, produciendo así la electricidad

11 El funcionamiento de los celdas se basa en el efecto fotovoltaico. Este efecto se produce cuando sobre materiales semiconductores convenientemente tratados incide la radiación solar produciéndose electricidad. Proceso básico de fabricación: 1- En una lámina de material semiconductor puro se introducen elementos químicos llamados dopantes que hacen que esta tenga un exceso de electrones y aunque no exista en realidad desequilibrio eléctrico (existirá el mismo numero de electrones que de neutrones en el total de la plancha del semiconductor ) convencionalmente se entiende que esta plancha tiene una carga negativa y se la denomina N 2- Por otro lado en otra lámina de material semiconductor se hace el mismo proceso pero en esta ocasión con otra sustancia dopante que provoca que haya una falta de electrones. Por esta razón se entiende convencionalmente que la plancha tiene una carga positiva y se le denomina P 3- Es en este punto donde se procede a realizar la unión P-N en la cual el exceso de electrones de N pasa al otro cristal y ocupa los espacios libres en P. Con este proceso la zona inmediata a la unión queda cargada positivamente en N y negativamente en P creándose un campo eléctrico cuya barrera de potencial impide que continúe el proceso de trasvase de electrones de una plancha a la otra. Bases del funcionamiento de las células fotovoltaicas Cuando el conjunto queda expuesto a la radiación solar, los fotones contenidos en la luz transmiten su energía a los electrones de los materiales semiconductores que pueden entonces romper la barrera de potencial de la unión P-N y salir del semiconductor a través de un circuito exterior, produciéndose así corriente eléctrica. El modulo más pequeño de material semiconductor con unión P-N y por lo tanto con capacidad de producir electricidad, es denominado célula fotovoltaica. Estas células fotovoltaicas se combinan de determinadas maneras para lograr la potencia y el voltaje deseados. Este conjunto de células sobre el soporte adecuado y con los recubrimientos que le protejan convenientemente de agentes atmosféricos es lo que se denomina panel fotovoltaico.

12 LOS MODULOS SOLARES

13 TIPOS DE MODULOS SOLARES Tipos de paneles en función de los materiales Existen diferentes tipos de paneles solares en función de los materiales semiconductores y los métodos de fabricación que se empleen. Los tipos de paneles solares que se pueden encontrar en el mercado son: Silicio Puro monocristalino Basados en secciones de una barra de silicio perfectamente cristalizado en una sola pieza. En laboratorio se han alcanzado rendimientos máximos del 24,7% para éste tipo de paneles siendo en los comercializados dpanel solar monocristalino Silicio puro policristalino Los materiales son semejantes a los del tipo anterior aunque en este caso el proceso de cristalización del silicio es diferente. Los paneles policristalinos se basan en secciones de una barra de silicio que se ha estructurado desordenadamente en forma de pequeños cristales. Son visualmente muy reconocibles por presentar su superficie un aspecto granulado. Se obtiene con ellos un rendimiento inferior que con los monocristalinos (en laboratorio del 19.8% y en los módulos comerciales del 14%) siendo su precio también más bajo. Panel solar policristalino Por las características físicas del silicio cristalizado, los paneles fabricados siguiendo esta tecnología presentan un grosor considerable. Mediante el empleo del silicio con otra estructura o de otros materiales semiconductores es posible conseguir paneles más finos y versátiles que permiten incluso en algún caso su adaptación a superficies irregulares. Son los denominados paneles de lámina delgada Así pues, los tipos de paneles de lámina delgada son: Silicio amorfo- (TFS) Basados también en el silicio, pero a diferencia de los dos anteriores, este material no sigue aquí estructura cristalina alguna. Paneles de este tipo son habitualmente empleados para pequeños dispositivos electrónicos ( Calculadoras, relojes) y en pequeños paneles portátiles. Su rendimiento máximo alcanzado en laboratorio ha sido del 13% siendo el de los módulos comerciales del 8%.

14 CURVA I-V Isc= Corriente de Corto Circuito Imp= Corriente de Potencia Máxima Voc= Voltaje de Circuito Abierto Vmp= Voltaje de Potencia Máxima

15 INFORMACION DE LAS CARACTERISTICAS DE LOS MODULOS SOLARES STC: Standar Test Condition: Temperatura del panel: 25 C del panel Radiación Solar 1,000 W/m2 Densidad Atmosférica de 1.5 NOCT: Normal Operation Cell Temperature: Temperatura Ambiental: 40 C Radiación solar 800 W/m2 Viento de 1 m/s

16 COMPORTAMIENTO DEL MODULO ANTE LA RADIACION SOLAR A menor insolación la corriente disminuye

17 COMPORTAMIENTO DEL MODULO ANTE LA TEMPERATURA A mayor temperatura del modulo, el voltaje disminuye

18 COMPORTAMIENTO DEL MODULO ANTE UN SOMBREADO PARCIAL

19 COMPORTAMIENTO DEL MODULO ANTE UN SOMBREADO PARCIAL

20 INTERCONEXION ENTRE MODULOS Módulos en Serie: Los voltajes se suman. La corriente no varia.

21 INTERCONEXION ENTRE MODULOS

22 INTERCONEXION ENTRE MODULOS Módulos en Paralelo: Los voltajes no varían. Las corrientes se suman.

23 INTERCONEXION ENTRE MODULOS Módulos en Serie-Paralelo: Para este caso: Se suman dos voltajes. Se suman dos corrientes

24 INTERCONEXION ENTRE MODULOS Módulos en Serie-Paralelo: Para este caso: Se suman ocho voltajes. Se suman dos corrientes

25 INSTALACION DEL ARREGLO FOTOVOLTAICO Movimiento Aparente del Sol

26 INSTALACION DEL ARREGLO FOTOVOLTAICO La ciudad de Chihuahua esta ubicada a una latitud de 28 Norte

27 INSTALACION DEL ARREGLO FOTOVOLTAICO

28 INSTALACION DEL ARREGLO FOTOVOLTAICO Es muy importante que los arreglos fotovoltaicos estén firmemente anclados al techo/piso, de tal manera que puedan soportar los vientos de la región.

29 TARIFAS DE LA CFE TARIFA SERVICIO PARA LOCALIDADES CON 1 Servicio Domestico 1A Temperatura media minima en verano de 25 C 1B Temperatura media minima en verano de 28 C 1C Temperatura media minima en verano de 30 C 1D Temperatura media minima en verano de 31 C 1E Temperatura media minima en verano de 32 C 1F Temperatura media minima en verano de 33 C TARIFA KWH/MES KWH/BIMESTRE A B C D E F La CFE aplica la tarifa DAC (Domestica Alto Consumo), cuando el promedio de los últimos 6 bimestres, esta arriba del permitido en la tarifa 1

30 TARIFAS DE LA CFE Tarifa DAC 800 kwh Tarifa 1B (Subsidiada) 350 kwh La CFE aplica la tarifa DAC (Domestica Alto Consumo), cuando el promedio de los últimos 6 bimestres, esta arriba del permitido en la tarifa 1

31 TARIFAS DE LA CFE TARIFAS ESPECIALES Servicios Publicos 5, 5A, 6 Agricolas 9, 9M, 9CU, 9N Temporal 7 Acuicola EA TARIFAS GENERALES En Baja Tension 2, 3 En Media Tension OM, HM, H-MC Con Cargos Fijos OMF, HMF, HMCF En Alta Tension HS, HS-L, HT, HT-L Con Cargos Fijos HSF, HS-LF, HTF, HT-LF Servicios de Respaldo HM-R, HM-RF, HM-RM, HS-R, HS-FR, HS-RM, HT-R, HT-RF, HT-RM Servicio Interruptible I-15, I-30

32 TARIFAS 02, OM, HM TARIFA 02 COSTO Primeros 50 kwh $ Siguientes 50 kwh $ Excedente $ Cargo fijo $56.74 Suministro en Baja Tensión Demanda < 25 kw TARIFA OM COSTO Energia (kwh) $ Demanda Maxima $ Suministro en Media Tensión Demanda < 100 kw TARIFA HM COSTO Energia Punta $ Energia Intermedia $ Energia Base $ Demanda Maxima $ Suministro en Media Tensión Demanda > 100 kw

33 CALCULO DE UN ARREGLO FOTOVOLTAICO Radiación Solar en la Latitud 28, Longitud 106 Oeste

34 CALCULO DE UN ARREGLO FOTOVOLTAICO Potencia Efectiva= Energía a Producir por Día Recurso Solar del Sitio Potencia Pico = Potencia Efectiva Eficiencia Cantidad de Paneles = Potencia Pico Capacidad del Modulo La Eficiencia de un sistema, esta afectada por la temperatura del modulo, el cableado y la eficiencia del inversor. Se sugiere usar entre 0.7 y 0.85

35 CALCULO DE UN ARREGLO FOTOVOLTAICO Distrito Federal Guanajuato Oaxaca a) Promedio de Consumos Bimestral 1,500 2,800 1,350 kwh b) Porcentaje de Producción (%) % c) Multiplicar a) por b) dividirlo entre 100 1,350 2,660 1,147.5 kwh d) Valor c) dividirlo entre kwh diarios e) Valor de la tabla Horas sol del lugar f) Valor d) dividirlo entre e) Kilowatts g) Valor f) dividirlo entre 0.80 por las perdidas Kilowatts con perdidas i) Dividir h) entre la capacidad del panel en kw Paneles Paneles a Colocar Paneles Capacidad del Inversor 5,000 10,000 5,000 Watts Nota: Para los cálculos anteriores se supone un panel de 250 Watts (0.25 kw)

36 Sizing Tool Configuration

37 Sizing Tool Solectria:

38 INVERSORES

39 INVERSORES Dispositivo electrónico cuyos propósito fundamentales es cambiar la corriente directa de los paneles solares y las baterías a corriente alterna y finalmente alimentar las cargas de corriente alterna. Los inversores también pueden entregar electricidad a la red de distribución.

40 INVERSORES

41 Ficha Técnica, Inversores Fronius IG Plus

42 INVERSORES Ficha Técnica, Inversores Fronius IG Plus

43 Ficha Técnica, Inversores Solectria PVI

44 INVERSORES Ficha Técnica, Inversores Solectria PVI

45 INVERSORES Recomendaciones al instalar el Inversor Instalación Vertical. Lugares ventilados, de libre acceso, libres de polvo, gases, ácidos, etc., con temperatura entre -20 y +50 C Humedad relativa de 0 90 %. Distancias adecuadas entre los inversores, las paredes, el piso, el techo.

46 Sigma Comercio y Consultoría S.A. de C.V. Av. Colón # Fracc. Valle de San Pedro Chihuahua, Chih. C.P Tel: (614) , RFC: SCC HJ6 hlucero@sigmacc.mx