Dimensionado de Instalaciones Fotovoltaicas Aisladas

7/26/2019 Dimensionado de Instalaciones Fotovoltaicas Aisladas

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA ESCUELA DE INGENIERIA EN ENERGIA

FACULTAD DE INGENIERIA TEMAS SELECTOS DE ENERGIA SOLAR

DIMENSIONAMIENTO DEINSTALACIONES FOTOVOLTAICAS


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1. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS (FV)

Las celdas individuales se unen entre s elctricamente para formar

mdulos fotovoltaicos de mayor potencia.

Estos a su vez se interconectan para formar paneles y arreglos

cuyas capacidades se adaptan en trminos de corriente y voltaje a

las necesidades de la aplicacin.


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2. CONSTITUCION DEL SISTEMA FV

Sub sistema de

almacenamiento

Sub sistema de

regulacin

Sub sistema de

distribucin y consumo

Aisladas de la red

Este tipo de

instalaciones dan

suministro elctrico

en regiones donde

no se puede

disponer de redelctrica.


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INSTALACIN BSICA CON DOS PANELES PARA

CONSUMO A CORRIENTE CONTINUA A 24V

Consumo a 24V

Corriente Continua

Interruptor

General

Regulador a

24V


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CONECTADO A LA RED ELECTRICA


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3. Sistema Hbrido : Elico-Solar

En sitios donde adems del recurso solar

existe buen viento, es posible tambingenerar electricidad con este recurso. Para

ello se utilizan aerogeneradores, las cuales

pueden incorporarse a los sistemas

fotovoltaicos para integrar lo que se llama

un sistema hbrido elico-solar.

Estos sistemas hbridos ofrecen ventajas

econmicas sobre los sistemas puramente

fotovoltaicos, ya que el costo de la

electricidad producida con

aerogeneradores es menor que el de la

producida con paneles fotovoltaicos.

Adems, en algunos sitios el viento sopla

cuando no hay sol, lo que reduce la

necesidad de bateras y abarata el costo

del sistema.

Radiacin Solar

Energa Elica

Utilizacina 12 o 24 V

Utilizacina 220 V

Acumulador o

batera

Regulador de

carga

Panel

fotovoltaico

Inversor CC/CA

Aerogenerador


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4. Mtodos de Clculo de Instalaciones FV

Mtodo Simplificado

Se establece el balance energtico para el periodo ms desfavorable y sedetermina el rea de superficie fotovoltaica para la inclinacin que la hace

mnima de manera que la oferta iguale a la demanda en este periodo,

quedando el sistema sobredimensionado durante el resto del ao. Es

necesario la disposicin de capacidad de acumulacin para poder suministrar

energa durante los das nublados (autonoma).

Mtodo de simulacin y clculo de la prdida de carga

El mtodo consiste en determinar para unos valores dados de capacidad de

bateras y de rea de paneles, la fraccin de la demanda energtica que es

necesario aportar mediante una fuente auxiliar como consecuencia de la

prdida de carga de la batera (LP). Se determinan los valores de rea depaneles y capacidad de batera para los que la prdida de carga quede por

debajo de un determinado valor y se elegir entre ellos la combinacin que

resulte ms econmica.


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Ejemplo de clculo de una vivienda aislada

1. Area geogrfica de estudio

Se trata de una pequea casa de campo situada en la provincia del

Santa, alejada de la red y que se quiere electrificar con energa solar.

Posee un clima caluroso semiseco y est ubicado a 40 m.s.n.m., en las

siguientes coordenadas:

Latitud : 9 7 22 Sur

Longitud : 78 30 42 Oeste

Altitud : 40 m.s.n.m.


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2. Anlisis del recurso solar

La estimacin de la media mensual de la radiacin solar diaria, ha sido elaborada teniendo en cuenta los dasrepresentativos del mes y se ha evaluado de manera terica para diferentes pendientes o ngulos de inclinacin.


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3. Requerimiento


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4. Clculo del nmero de mdulos fotovoltaicos

Clculo del consumo diario total del receptor:

nominalTensin

idaPot.ConsumCDR =

dia

Ah

58.169V12

Wh/da2035

CDR ==

diaAh58.169CDR=

Clculo de horas sol pico

0116.0*024.0*/hsp

2mKJ=

415.40116.0*024.0*34.15859hsp ==

4.4hsp


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Clculo de la corriente que genera al da un mdulo solar

diaAh31.244.4x7.1Ihsp ==

Clculo del nmero de mdulos en paralelo

N de paneles en paralelo = 43.5

24.31

58.169

=

diaAh

diaAh

N de paneles en paralelo = 6

Nmero de mdulos, asumiendo factor de seguridad 10%

1.158.16910%consumo =+

N de paneles en paralelo = 97.524.31

54.186=

diaAh

diaAh

N de paneles en paralelo = 6

diaAh54.18610%consumo =+


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5. Clculo del nmero de acumuladores

Das de autonoma: 5

Profundidad de descarga: 60%

Consumo: 186.54 Ah/da

0.6

5diasdiaAh24.186

Capacidad

=

Ah1552Capacidad=

N bateras = 65.02400

1552=

N bateras = 1


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6. Clculo del nmero de reguladores

Produccin mxima de todos lospaneles: PMP

PMP = 6 * 7.10 = 42.6 A

N de reguladores = 13.220

6.42=

A

A

N de reguladores = 3

Observamos que cada regulador tiene la capacidad de

soportar la corriente de 2 paneles en paralelo

(2x7.1=14.2 A), ya que la corriente que soportan es a

lo ms 20 A. Por lo tanto para 6 paneles fotovoltaicos

es necesario tener 3 reguladores de este tipo.


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7. Clculo del inversor

Energa total de consumo: 2035 W-h/da.

Mxima potencia (W) : 257 W

Eficiencia

salidaEEntradaE

.. =

daWhEntradaE 89.2164

94.0

2035. ==

Como la tensin es de 12 V, la corriente absorbida ser de:da

Ah41.18012

89.2164=

El inversor elegido es el correcto porque la corriente del mismo es mayor que la corriente de consumo

del receptor (ICRD= 169.58 A). Adems cubre la potencia de arranque de los equipos.


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8. Clculo de la seccin del conductor

ba VV

ILS

=

2Donde:

S: seccin en mm2.

L: longitud en m.

I: intensidad en Amp.

Va Vb: cada de tensin en Volt. (aprox 5% del valor nominal de

tensin)

: 0.01786 mm2/m (conductor de cobre)

Estimamos que desde la estacin de paneles hasta el

regulador hay una distancia de 15 m y la corriente como

mximo ser = 2 mdulos x 7.1= 14.2 Amp.

268.12

1205.0

2.141501786.02mmS =

=

Panel Fotovoltaico Regulador (15m)

Regulador Batera (2m)

Estimamos que desde la batera hasta el regulador hay

una distancia de 2 m y la corriente como mximo ser = 2

mdulos x 7.1= 14.2 Amp.

269.1

1205.0

2.14201786.02mmS =

=


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Batera Inversor (2m)

Para un consumo mximo de 265 W la corriente mxima ser: A00.241294.0

265 =

286.2

1205.0

24201786.02mmS =

=

Derivaciones (10m)

La corriente ser del equipo de mayor consumo (85W)

A1.712

85=

223.4

1205.0

1.71001786.02mmS =

=

Conclusin: Segn lo calculado y homogenizando las secciones podramos disponer de unconductor de 16mm2de paneles a bateras; y para lneas generales de 6mm2


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+ - + - + -

Imax= 20 A

R1 R2 R3

+ -Imax= 60 A

Esquema de Instalacin


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CARACTERISTICAS CONDUCTORES ELECTRICOS - INDECO

NORMAS DE FABRICACIN:ITINTEC 370.048(Calibre mm)

:UL-83 (Calibres AWG):VDE 0250 (Calibres AWG)

Tensin del servicio :600 voltios

Temperatura de operacin :60C

DESCRIPCINConductores de cobre electroltico recocido, slido o cableado. Aislamiento de PVC

USOSAplicacin general en instalaciones fijas; edificaciones, interior de locales con

ambiente seco o hmedo, etc. Generalmente se instalan en tubos conduit.

CARACTERSTICASAlta resistencia dielctrica, resistencia a la humedad, productos qumicos y grasas, al

calor hasta la temperatura de servicio, retardante a la llama.

EMBALAJEDe 0,5 a 35 mm: en rollos estndar de 100 metros.

De 10 a 500mm : en carretes de maderaCOLORESDe 0,50 a 4mm: Blanco, negro, rojo, azul, verde y amarillo

Mayores a 4mm: Solo en color negro

CALIBRE: 0,5 - 500 mm

: 18 AWG -500MCM


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ESPECIFICACIONES CONDUCTORES TW - mm

CALIBRE CONDUCTORNHILOS

DIAMETRO HILO DIAMETRO CONDUCTOR ESPESOR AISLAMIENTO DIAMETRO EXTERIOR PESOAMPERAJE (*)

AIRE DUCTO

mm mm mm mm mm Kg/Km A A

ALAMBRES

0,75 1 1,0 1,0 0,75 2,5 12 9 7

1 1 1,1 1,1 0,75 2,6 15 11 9

1,5 1 1,4 1,4 0,75 2,9 20 16 13

2,5 1 1,8 1,8 0,75 3,3 31 27 22

4 1 2,3 2,3 0,75 3,8 45 32 28

6 1 2,8 2,8 0,75 4,3 65 45 35

10 1 3,6 3,6 1,15 5,9 113 67 46

CABLES

2,5 7 0,67 2,0 0,75 3,5 32 27 22

4 7 0,85 2,6 0,75 4,1 48 32 28

6 7 1,04 3,1 0,75 4,6 69 45 35

10 7 1,35 4,1 1,50 6,4 121 67 46

16 7 1,70 5,1 1,50 7,1 193 90 62

25 7 2,14 6,4 1,50 8,4 290 120 80

35 7 2,52 7,6 1,50 9,6 390 150 100

50 19 1,78 8,9 1,50 12,9 535 185 125

70 19 2,14 10,7 2,00 14,7 745 230 150

95 19 2,52 12,6 2,00 16,6 1005 275 180

120 37 2,03 14,2 2,40 19,0 1280 320 210

150 37 2,25 15,8 2,40 20,6 1546 375 240

185 37 2,52 17,6 2,40 22,4 1911 430 275

240 61 2,25 20,3 2,40 25,1 2464 480 320

300 61 2,52 22,7 2,80 28,3 3106 575 355

400 61 2,85 25,7 2,80 31,3 3922 670 410

500 61 3,20 28,8 2,80 34,4 4891 780 460


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