NORMA TÉCNICA NTC COLOMBIANA 6016 2013-09-18 CONTROLADORES DE CARGA DE BATERÍA PARA INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS. COMPORTAMIENTO Y RENDIMIENTO E: BATTERY CHARGE CONTROLLERS FOR PHOTOVOLTAIC SYSTEMS. PERFORMANCE AND FUNCTIONING CORRESPONDENCIA: DESCRIPTORES: esta norma es una adopción idéntica (IDT) de la norma UNE-EN 62509: 2012. energía solar - sistemas fotovoltaicos; sistemas fotovoltaicos - controlador de carga. I.C.S.: 27.160.00 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. (571) 6078888 - Fax (571) 2221435 Prohibida su reproducción Editada 2013-09-25
PRÓLOGO El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 6016 fue ratificada por el Consejo Directivo de 2013-09-18. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 24 Energía solar y fotovoltaica. DUPONT DE COLOMBIA ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES EXPERTO OBSERVADOR INTERNACIONAL - RICARDO ORDUZ MARZAL INSTITUTO TECNOLÓGICO METROPOLITANO UNIDAD DE PLANEACIÓN MINERO ENERGÉTICA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL - ACODAL- COLTECNICA LTDA. DURESPO S.A. ENECO S.A.S. ENERGIA INTEGRAL ANDINA GESTION INTEGRAL ENERGETICA S.A. HEMEVA LTDA. INSTITUTO DE PLANIFICACIÓN Y PROMOCIÓN DE SOLUCIONES ENERGÉTICAS PARA LAS ZONAS NO INTERCONECTADAS -IPSE- JM INGENIERÍA LTDA. MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE - UNIDAD PARQUES NACIONALES SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO SUPERINTENDENCIA DE SERVICIOS PÚBLICOS TECNECOL SAS TRONEX BATTERY COMPANY S.A. UNIVERSIDAD DE AMÉRICA UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA UNIVERSIDAD DE LOS ANDES UNIVERSIDAD DEL VALLE UNIVERSIDAD LOS LIBERTADORES UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales y otros documentos relacionados. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN
CONTENIDO Página 1. OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN... 1 2. REFERENCIAS NORMATIVAS... 2 3. TÉRMINOS Y DEFINICIONES... 2 4. REQUISITOS DE COMPORTAMIENTO Y RENDIMIENTO DE UN CCB FOTOVOLTAICO... 3 4.1 GENERALIDADES... 3 4.2 APLICABILIDAD DE LOS REQUISITOS... 4 4.3 REQUISITOS RELATIVOS A LA PROTECCIÓN DE LA DURABILIDAD DE LAS BATERÍAS... 4 4.4 REQUISITOS DE RENDIMIENTO ENERGÉTICO... 7 4.5 REQUISITOS DE PROTECCIÓN Y SEGURIDAD INTEGRADA... 7 4.6 REQUISITOS DE LA INTERFAZ CON EL USUARIO... 8 5. ENSAYOS... 10 5.1 CONDICIONES GENERALES PARA LOS ENSAYOS... 10 5.2 ENSAYOS DE LA PROTECCIÓN DE LA DURABILIDAD DE LAS BATERÍAS... 15 5.3 ENSAYOS DE COMPORTAMIENTO ENERGÉTICO... 18 5.4 ENSAYOS DE PROTECCIÓN Y DE SEGURIDAD INTEGRADA... 20 5.5 ENSAYOS DE LA INTERFAZ CON EL USUARIO... 24 DOCUMENTO DE REFERENCIA... 26
Página ANEXO A (Informativo) GUÍA DE TENSIONES DE LA BATERÍA... 25 FIGURAS Figura 1. Montaje general de ensayo... 11 Figura 2. Montaje de ensayo de flujo inverso de corriente... 12 Tabla 1. Requisitos de autoconsumo... 7
CONTROLADORES DE CARGA DE BATERÍA PARA INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS. COMPORTAMIENTO Y RENDIMIENTO 1. OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN Esta norma establece los requisitos mínimos del comportamiento y rendimiento de los controladores de carga de batería (CCB) utilizados con baterías de plomo-ácido en instalaciones fotovoltaicas (FV) terrestres. Los objetivos principales son asegurar la fiabilidad de los CCB y maximizar la durabilidad de la batería. Esta norma debe ser utilizada junto con la NTC 5627 (IEC 62093), la cual describe los ensayos y requisitos para la aplicación de la instalación prevista. Además de las funciones de control de recarga de la batería, esta norma se refiere a las siguientes características de control de recarga: - recarga de una batería mediante un generador FV; - control de los consumos; - funciones de protección; - funciones de interfaz. Esta norma no cubre la efectividad del rastreo del punto de máxima potencia (RPMP), pero es aplicable a los dispositivos CCB que tienen esta característica. Esta norma define los requisitos de comportamiento y rendimiento de los controladores de carga de batería y establece los ensayos para determinar las características de comportamiento y rendimiento de los controladores de carga. Se considera que la NTC 5627 (IEC 62093) es utilizada para determinar los requisitos constructivos de la instalación prevista que incluye, pero no se limita a aspectos tales como la envolvente, la robustez de la conexión física y la seguridad. Esta norma se ha redactado para las aplicaciones con baterías de plomo-ácido. No está limitada en términos de capacidad de los CCB a los cuales puede ser aplicada, sin embargo, los requisitos para los equipos de ensayo en el caso de los CCB con tensión alta o intensidad de corriente alta, por ejemplo, mayor de 120 V o 100 A pueden ser difíciles de lograr. Estos criterios pueden ser aplicables a otras fuentes de generación y otras tecnologías de acumulación como baterías de níquel cadmio, utilizando los valores correspondientes de tensión por elemento. 1 de 26
2. REFERENCIAS NORMATIVAS Las normas que a continuación se indican son indispensables para la aplicación de esta norma. Para las referencias con fecha, solo se aplica la edición citada. Para las referencias sin fecha se aplica la última edición de la norma (incluyendo cualquier modificación de ésta). NTC 2775, Energía solar fotovoltaica. Terminología y definiciones. NTC 5627, Componentes de acumulación, conversión y gestión de energía de sistemas fotovoltaicos. Cualificación del diseño y ensayos ambientales (IEC 62093). 3. TÉRMINOS Y DEFINICIONES Para los fines de este documento, se aplican los términos y definiciones incluidos en la Norma NTC 2775 y la NTC 5287 además de los siguientes: 3.1 Controlador de carga de batería, CCB. Dispositivo(s) electrónico(s) que controla(n) la recarga y la descarga de la batería en una instalación de energía fotovoltaica. La función del controlador de carga puede estar incluida como un subsistema dentro de otro equipo. 3.2 Recarga rápida. Etapa de recarga inicial que pretende restaurar la carga de la batería tan rápido como sea posible, en la que toda la intensidad de corriente disponible del generador FV, o la corriente máxima asignada del CCB, se pasa a la batería. NOTA A veces llamada recarga gruesa. 3.3 Tensión de recarga rápida. Umbral de tensión utilizada por los CCB como un parámetro de control para cambiar el modo de recarga rápida al de la siguiente etapa. NOTA A veces referido como tensión de recarga gruesa. 3.4 Tiempo diferido de recarga rápida. Tiempo durante el cual la tensión de recarga rápida se mantiene antes de hacer el cambio a la siguiente etapa de recarga. 3.5 Corriente de igualación. Intensidad de corriente constante aplicada a la batería durante la etapa de recarga de igualación; habitualmente establecida en las recomendaciones del fabricante de la batería. 3.6 Recarga de igualación. Etapa de recarga a tensión relativamente alta que se mantiene por un tiempo definido. El control puede obtenerse por una tensión constante o por una regulación a intensidad de corriente constante o una combinación de ambas. La recarga de igualación pretende llevar a todos los elementos al mismo estado de carga y eliminar la estratificación del electrolito líquido provocando la producción de gas y burbujeo. 3.7 Tensión de igualación. Tensión que se le permite alcanzar a la batería durante la etapa de igualación. Esta tensión se fija por encima del punto de gaseo para las baterías de electrolito líquido y por debajo de la tensión máxima admitida que la batería puede soportar sin sufrir ningún daño. 3.8 Tiempo de igualación. Tiempo en el que se mantiene la etapa de igualación desde el momento en que la batería alcanza la tensión de igualación hasta el momento en que termina la recarga de igualación para pasar a la siguiente etapa. 2
3.9 Recarga de flotación. Etapa de recarga a tensión constante en que la batería se mantiene a una tensión inferior al punto de gaseo para completar la carga y compensar las pérdidas por autodescarga. 3.10 Tensión de flotación. La tensión constante mínima necesaria para compensar las pérdidas por autodescarga. 3.11 Punto de desconexión de consumos. Condición (generalmente una tensión de batería) en la cual los bornes de alimentación de los consumos del controlador de carga se desconectan para evitar la sobredescarga de la batería, o en la que una señal de control o alarma se dispara para indicar un nivel de carga bajo. Cuando la condición es una tensión de batería la abreviatura que se utiliza generalmente es LVD, desconexión por tensión baja (Low Voltage Disconnect). 3
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