Trabajo Obligatorio Energía Solar
Fotovoltaica
Índice de contenido
1. Introducción………………………………………………………………………..…4
2. Descripción del funcionamiento y misión de las
protecciones necesaria para la seguridad de la instalación de Energía Solar
Fotovoltaica conectada a
red……………..5
2.1. Protecciones DC (Corriente Alterna) conectadas a red…………………….5
2.2. Diodos de bloqueo……………………………………………………………5
2.3. Diodos de paso (Bypass)………………………………………………………5
2.4. Fusibles…………………………………………………………………………..6
2.5. Descargador de sobretensión DC (Corriente
Alterna)………………………6
2.6. Pararrayos………………………………………………………………………..6
2.6.1. Pararrayos exterior……………………………………………………………7
2.6.2. Pararrayos interior……………………………………………………………….7
2.7. Interruptor – Seccionador DC
(Corriente Alterna)……………………………8
2.8. Protecciones AC…………………………………………………………………….8
2.8.1. Interruptor magneto térmico
(AC)……………………………………………….8
2.8.2. Descargador de sobretensión
AC…….………………………………………..8
2.8.3. puesta a tierra de la
instalación…………………………………………………8
3. Instalación vivienda 1…………………………………………………………………9
3.1. Datos de partida de la instalación
………………………………………………..9
3.2. Calculo de la energía diaria consumida
…………………………………………9
3.3. Calculo del acumulador……………………………………………………………9
3.4. Calculo de la potencia de los paneles y numero de paneles a instalar…….11
3.5. Calculo y elección del
regulador………………………………………………..12
3.6. Calculo de sección del cableado ………………………………………………13
3.7. Esquema unifilar de la instalación……………………………………………16
3.8. Presupuesto instalación ………………………………………………………17
4. instalación vivienda
2……………………………………………………………17
4.1. Datos de partida de instalación ………………………………………………17
4.2. Calculo de la energía diaria consumida
……………………………………….18
4.3. Calculo del acumulador………………………………………………………….18
4.4. Calculo de la potencia de los paneles y numero de paneles a instalar…….20
4.5. Calculo y elección del regulador…………………………………………………21
4.6. Calculo de sección del cableado
………………………………………………..22
4.7. Esquema unifilar de la instalación……………………………………………….25
4.8. Presupuesto instalación ………………………………………………………….26
5. instalación vivienda 3
……………………………………………………………….26
5.1. Datos de partida de instalación …………………………………………………26
5.2. Calculo de la energía diaria consumida
………………………………………..27
5.3. Calculo del acumulador…………………………………………………………..27
5.4. Calculo de la potencia de los paneles y numero de paneles a instalar……..30
5.5. Calculo y elección del regulador…………………………………………………30
5.6. Calculo de sección del cableado
………………………………………………..31
5.7. Esquema unifilar de la instalación……………………………………………….34
5.8. Presupuesto instalación ………………………………………………………….35
6. Bibliografía…………………………………………………………………………..36
1. Introducción
La energía fotovoltaica es la transformación directa de la radiación solar en
electricidad. Esta transformación se produce en unos dispositivos
denominados paneles fotovoltaicos. En los paneles fotovoltaicos, la radiación
solar excita los electrones de un dispositivo
semiconductor generando una pequeña diferencia de potencial. La conexión en
serie de estos dispositivos permite obtener diferencias de potencial mayores.
Inicialmente utilizados para suministrar electricidad a
satélites geoestacionarios de comunicaciones, hoy en día constituyen una
tecnología de generación eléctrica renovable.
Una de las principales virtudes de la tecnología fotovoltaica
es su aspecto modular, pudiéndose construir desde enormes plantas fotovoltaicas
en suelo hasta pequeñospaneles para tejados.
Existen fundamentalmente dos tipos de aplicaciones de la energía solar
fotovoltaica, las instalaciones aisladas de la red eléctrica y las centrales de
generación conectadas a la red.
Gracias a los sistemas aislados podemos suministrar electricidad a lugares que
no se encuentran apartados del
suministro eléctrico convencional; como
podrían ser casas de campo, refugios de montaña, fincas ganaderas.
Por otra parte los sistemas fotovoltaicos conectados a red,
consiste en generar electricidad por medio de los paneles solares e inyectarla
a la red de distribución eléctrica.
No debemos olvidar en invertir en energías limpias, será nuestra forma de
ayudar al planeta y una forma de dejarle a nuestros hijos, un
mundo mejor.
2. Descripción del funcionamiento y misión de las protecciones necesaria para
la seguridad de la instalación de Energía Solar Fotovoltaica conectada a red.
2.1. Protecciones DC (Corriente Alterna) conectadas a red.
Las protecciones son una parte muy importante dentro de las instalaciones
conectadas a red, no solo nos ayudan a proteger los elementos del sistema como el inversor o los módulos solares.
Aparte de esta función tan significativa nos ayuda a garantizar la seguridad de
los futuros usuarios y de los profesionales que se dedican al mantenimiento.
Evitando que la instalación tenga sobretensiones, contactos
directos o indirectos, lo cual protege a la instalación de cortocircuitos.
2.2. Diodos de bloqueo.
Los diodos son componentes electrónicos que permiten el flujo
de corriente en una única dirección.
Los diodos de bloqueo impiden que la batería se descargue a través de los
paneles fotovoltaicos en ausencia de luz solar. Evitan también que el flujo de corriente se invierta entre bloques
de paneles conectados en paralelo, cuando en uno o más de ellos se produce una
sombra.
2.3. Diodosde paso (Bypass).
Los diodos de “bypass” se usan para proteger una serie
de módulos fotovoltaicos cuando se conectan en serie, que es la configuración
propia de los sistemas de interconexión.
Su función es proteger a los módulos fotovoltaicos de posibles “puntos calientes”
debido a las sombras; los diodos de paso reducen las perdidas y evitan la
destrucción del
modulo.
2.4. Fusibles.
La parte de corriente continua, las condiciones de trabajo tienen unas
peculiaridades que hacen que la protección sea mucho más compleja, Si el
fusible no está preparado para ello, se produce un envejecimiento prematuro que
provoca la fusión intempestiva del mismo, con la consiguiente desconexión del
grupo de módulos, la pérdida de potencia generada y la necesidad de intervenir
para la reposición del mismo, con los perjuicios económicos que se derivan.
Por todos estos motivos, no deben utilizarse fusibles de uso
general en la parte de DC, ya que no cumplen los requisitos para estas
instalaciones y en caso de defecto no pueden interrumpir la corriente de forma
segura, con resultados catastróficos para el resto de la instalación y para las
personas.
Es por eso que se recomienda que cada una de las líneas de
los Strings se encuentren protegidas contra los efectos de sobretensiones que
pudiesen presentarse.
2.5. Descargador de sobretensión DC
Los descargadores de sobretensión se utilizan para proteger la instalación de
sobretensiones, que se originan fundamentalmente como consecuencia de
las descargas atmosféricas, conmutaciones de redes y de defectos en las mismas.
Un protector de sobretensión intenta regular el
voltaje que se aplica a un dispositivo eléctrico bloqueando o enviando
a tierra voltajes superiores a un umbral seguro.
Siguiendo las recomendaciones de la ITC-BT-23.
2.6. Pararrayos
Todas las plantas fotovoltaicas están expuestas al riesgode caídas de rayos, como directos como próximos; los voltajes e intensidades
así provocadas generan campos eléctricos y magnéticos que pueden llegar a dañar
o destruir nuestras instalaciones.
Por lo que se recomienda que entre mas cara sea una
instalación, menos debemos de escatimar en invertir en un para rayos para el
edificio y la propia instalación.
Los efectos que pueden causar los rayos en las instalaciones.
Las caídas lejanas las cuales suceden a > 1000 metros;
producen normalmente efectos capacitivos, por lo que se consideran que no son
muy graves.
Las caídas cercanas, se consideran a < 500 metros; es aquí
donde los grandes campos magnéticos inducen sobretensiones potencialmente
dañinas en los circuitos donde se encuentra la instalación.
Caídas indirectas, las corrientes
del rayo que
pueden causar significativos daños, fluyen a través de las instalaciones
eléctricas o cables de suministro.
Caídas directas, la corriente de rayo fluye, sino se dispone de un sistema de pararrayos, por las instalaciones de la propia
casa, que por regla general quedan destruidos.
2.6.1. Pararrayos Exterior
La misión del
pararrayos exterior es interceptar el rayo en puntos de caída de
preestablecidos y conducir la corriente del
mismo mediante derivaciones hacia el suelo, protegiendo así al inmueble. Como dispositivos de usan largas barras conductoras que
sobresalen del
inmueble a proteger.
2.6.2. Pararrayos Interior
El pararrayos interior comprende la totalidad de las medidas adoptadas contra
los efectos de la corriente de los rayos y de sus campos eléctricos y
magnéticos, sobre instalaciones y equipos eléctricos en el ámbito de un sistema
constructivo o de un volumen necesitado de protección.
El núcleo central del
pararrayos interior es su conexión equipotencial, que en caso de caída de rayo,
prevenga las chispas incontroladas en la instalación enel edificio.
2.7. Interruptor seccionador DC
La labor del
interruptor seccionador es mas como
un elemento de control, que de protección en la instalación, este elemento
facilita el mantenimiento, ya que podemos abrir los circuitos para cambiar un
modulo sin tener que desconectar completamente el generador fotovoltaico.
También permite seccionar las líneas de entrada al inversor, a la hora de las
posibles reparaciones del mismo.
2.8. Protecciones AC
Una vez convertida la corriente continua generada por los módulos solares en
corriente alterna, las protecciones que deben de tener una instalación serán
las siguientes
2.8.1. Interruptor magneto térmico (AC
Todo circuito estará protegido contra los efectos de la sobretensiones que
puedan presentarse; para lo cual la interrupción se realizara en tiempo
conveniente o estará dimensionado para las sobre intensidades previsibles.
2.8.2. Descargador de sobretensión AC
Se dispondrán de descargadores de sobretensión para proteger la instalación de
sobretensiones transitorias, que originan fundamentalmente, como consecuencias
de las descargas atmosféricas, conmutaciones de red y defectos de las mismas
2.8.3. Puesta a tierra de la instalación.
La instalación cumplirá con lo dispuesto en el Real Decretos 1663/2000.
Todas las masas metálicas de la instalación fotovoltaica, tanto de la sección
continua como
de la alterna, estarán conectadas a una única tierra. Esta tierra será
independiente del
neutro de la empresa distribuidora.
3. Instalación vivienda 1.
3.1. Datos de partida de instalación.
Datos del solicitante
Solicitante de la instalación: XXXXX
CIF/NIF: XXXXX
Domicilio: XXXXX
Teléfono: XXXXXXXX
Ubicación
Ubicación del proyecto: XXXXXXX
Localidad: Zaragoza
3.2. Calculo de la energía diaria consumida.
* La potencia de la vivienda numero 1 corresponde a 3300 W.
Ytiene un consumo de 90 Kwh
90 Kwh.= 90.000 W / 31 días (Diciembre) = 2.903 w
Et= 2.903
3.3. Calculo del acumulador.
Para este
procedimiento tenemos quehacer decidido cuantos van a ser el numero de días de
autonomía que viene representada con la letra (N), y la profundidad de descarga
admisible.
N= 5
Pd= 70 % =0.70
Lo anterior lo hacemos para conocer, cuantos acumuladores o baterías vamos a
necesitar en nuestra instalación, para cubrir ese
periodo de tiempo durante los cuales los paneles no recogen casi nada de
energía.
A continuación se calcula la energía la Energía Real E, que
proviene de los paneles y que debe recibir nuestro acumulador elegido.
R, es el factor global de rendimiento de la instalación y su valor será
Donde.
Coeficiente de auto descarga: El valor aplicable a las baterías Pb es de 0,005
Coeficiente de pérdidas por rendimiento en el acumulador: Suele tomarse un
valor de 0 .
Coeficiente de pérdidas en el convertidor: es 0 por no existir convertidor en
la instalación.
Coeficiente de otras pérdidas: Suele tomarse un valor de 0
Hallamos
Reemplazamos y obtenemos que.
; E= 3763 Wh.
Ahora hallamos la capacidad útil de la batería.
Cu= E * N; Cu= 3763 * 5
Cu= 18.815 Wh
Expresado en amperios sería.
Cu= 18.815 / 220V
Cu= 86 Ah; capacidad útil de la batería expresada en amperios.
Y por ultimo faltaría hallar la capacidad nominal de la
batería.
C= Cu / Pd; C= 86S / 0
C= 143 Ah
Conociendo la capacidad nominal de la batería, pasamos a elegir según nuestras
necesidades. Que para este caso será. Batería de gel, tipo 12v 3OPzV 150.
Criterios de selección de la batería.
Las baterías de gel son también estacionarias, por lo que se caracterizan por
su larga duración. La diferencia radica en que en el electrolito esta
gelificado, de modo que no precisan de mantenimiento y puedenfuncionar
colocadas en cualquier posición.
3.4. Calculo de la potencia de los paneles y cantidad de paneles a instalar.
Para esta ocasión trabajaremos con la
siguiente ecuación.
Ep= E / 0,9
En donde la cantidad de energía diaria es mayor que , dedibo a que entre los
paneles y la batería hay un regulador que disipa cierto valor en forma de
calor, entonces:
Ep= 3763 / 0,9 = 4.181 Wh
Ahora calculamos el número de paneles necesarios, elegimos la energía H del mes
más desfavorable (diciembre) y la corregimos si procede y vemos que en Zaragoza:
Y al tratarse de una zona alejada de núcleos urbanos, consideramos atmosfera
limpia y corregimos este ultimo valor:
Para hallar la inclinación que han de tener los paneles se suma 15s a la
latitud del lugar, ya que se considera que la instalación se usa todo el año. Zaragoza se
encuentra a una latitud de 41.7s.
Con esta inclinación el valor del coeficiente k es de 1
Ahora hallamos las H.S.P
Y por último sustituimos y hallamos el número de paneles necesarios, utilizando
la siguiente ecuación:
Ns paneles= Ep /0,9*P*H.S.P; Ns paneles= 4.181 / 0,9*300*2,61
Ns paneles= 6
Nuestro cálculo nos dice de instalar 6 paneles fotovoltaicos en paralelo de 300
W de potencia.
Criterios de la selección módulos fotovoltaicos.
Ultra tolerancia positiva. 0/+5Wp
Ultra calidad, anti hot – spot.
Ultra garantía, 10 años producto.
Ultra resistencia,
cristal templado de 4 mm.
3.5. Cálculo y elección del regulador.
Para la elección del
regulador tenemos que, el panel que vamos a utilizar es el Atersa A – 300P; con
las siguientes características.
Potencia 300W
Corriente de punto de máxima potencia (Imp) 8,21 A
Tensión de punto de máxima potencia (Vmp) 36,52 V
Corriente de cortocircuito (Isc) 8,89 A
Tensión de circuito abierto (Voc) 44,97 V
La Icc de cada panel es de 8,89 A, siendo el totaldel sistema generador que se
encuentra conexionado en paralelo:
IccT= 6,3 * 8,89
IccT= 56 A
Según el IDEA, el regulador debe soportar un 25% de intensidad más que la de
generación, entonces:
I carga = 1,25 * 56S = 70
I consumos = 1,25 *1 = 1,25 * P / V = 1,25 *3.300 / 220 = 18,75 A
Características técnicas, regulador de carga ATERSA Leo 10 mod. 25 A.
3.6. Cálculo y elección del cableado.
Los conductores necesarios tendrán la sección pertinente para
minorizar las caídas de tensión y los calentamientos. Concretamente para
cualquier condición de trabajo los conductores de la parte CC deberán tener la
sección suficiente para que la caída de tensión sea
inferior a los valores especificados en la tabla.
Para el cálculo de la sección de cableado utilizaremos la siguiente ecuación
Que para el caso del
cobre será:
Resumen de los datos para cada tramo.
Longitud
(Metros)
Caída de tensión máxima %
Tramo, paneles – regulador
7
1
Tramo, regulador – acumulador
5
1
Tramo, regulador – línea medidor
10
5
Tramo paneles – regulador
Se la Tensión en Punto de Máxima Potencia de los paneles, que están en
paralelo, y su valor corresponde a 36,52 V
Para el cálculo de la corriente máxima que va a circular por el hilo conductor,
utilizamos la intensidad de generación, como nuestros paneles están dispuestos
en paralelo, sumamos las Corrientes en Punto de Máxima Potencia de nuestros
paneles, así que:
IT= 8,21, 8,21, 8,21, 8,21, 8,21, 8,21= 49
a–²V = VT * e = 36,52 V * 0,01
a–²V = 0,3652 V
Sustituimos y obtenemos que:
S (mm²) = 0,056 * 7 * 49 / 0,3652
S (mm²) = 34
Tramo regulador – acumulador
CALCULO DE ENERGÍA
POTENCIA (W)
TIEMPO (Hrs)
CONSUMO
Medidor
250
5
1250
Ordenador
300
8
2400
Teléfono
18
3
54
Televisión 29”
140
6
840
Total consumo
4544
P = V * I = I =P / V
Medidor = 250 / 12 = 21 AOrdenador = 300 / 12 = 25 A
Teléfono = 18 / 12 = 1,5 A televisión 29” = 140 /12 = 11, 6 A
Entonces para el tramo de regulador – acumulador, sumariamos las intensidades
de las cargas.
IT = 21 + 25 + 1,5 + 11,6 = 59,1
a–²V = VT * e = 36,52 V * 0,01
a–²V = 0,3652 V
Sustituimos y tenemos que:
S (mm²) = 0,036 * 5 * 59,1 / 0,2953
S (mm²) = 36
Tramo regulador – línea de teléfono, ordenador, televisión.
Ahora nos queda sumar las intensidades de los aparatos eléctricos y calcular la
corriente máxima que circulara por el hilo conductor. Cuya tensión
corresponde a 12 V.
a–²V = VT * e = 12 V * 0,05
a–²V = 0,6 V
I = 1,5 + 25 + 11,6 = 38,1 A
Sustituimos y tenemos que:
S (mm²) = 0,036 * 10 * 38,1 / 0,6
S (mm²) = 22,86
Tramo regulador - medidor.
a–²V = VT * e = 12 V * 0,05
a–²V = 0,6 V
Sustituimos y tenemos que:
S (mm²) = 0,036 * 10 * 21 / 0,6
S (mm²) = 12,6
De las secciones obtenidas para la instalación, se escogerá la sección
comercial minima inmediatamente superior.
SECCIÓN (mm).
SECCION COMERCIAL MINIMA INMEDIATAMENTE SUPERIOR
(mm).
Paneles – regulador 34
36
Regulador – acumulador 36
36
Regulador – línea de medidor 12
14
Regulador, línea teléfono, ordenador y televisión. 22
24
3.7. Esquema unifilar de la instalación.
Regulador.
Panel
Acumulador
3.8. Presupuesto de la instalación.
Instalación fotovoltaica para vivienda.
Uso: Sistema de alimentación por energía solar.
Cantidad.
Descripción.
Precio unitario.
Importe neto.
6
Modulo fotovoltaico, cristalino 300Wp, 72 células de 6”, marco
HOok 4”, tolerancia 0/+5Wp
510
3.060.
3
Estructura de soporte de acero galvanizado.
295
885
1
Batería de gel, 12v 3Opzv 150. capacidad Ah en
C-120 a 20s y tensión final por elemento de 1,85 v
847,10
847,10
1
Regulador de carga Atersa modelo Leo 10, 25 A
190
190Instalación y demás materiales.
530
530
Total neto 11.142,17
IVA 20% 2.228,5
Total importe 13.370,67
4. Instalación vivienda 2.
4.1. Datos de partida de instalación.
Datos del solicitante
Solicitante de la instalación: XXXXX
CIF/NIF: XXXXX
Domicilio: XXXXX
Teléfono: XXXXXXXX
Ubicación
Ubicación del proyecto: XXXXXXX
Localidad: Zaragoza
4.2. Calculo de la energía diaria consumida.
* La potencia de la vivienda numero 2 corresponde a 5500 W. Y tiene un consumo
de 180 Kwh
180 Kwh.= 180.000 W / 31 días (Diciembre) = 5.806 W
Et= 5.806
4.3. Calculo del acumulador.
Para este
procedimiento tenemos quehacer decidido cuantos van a ser el numero de días de
autonomía que viene representada con la letra (N), y la profundidad de descarga
admisible.
N= 8
Pd= 75 % =0.75
Lo anterior lo hacemos para conocer, cuantos acumuladores o baterías vamos a
necesitar en nuestra instalación, para cubrir ese
periodo de tiempo durante los cuales los paneles no recogen casi nada de
energía.
A continuación se calcula la energía la Energía Real E, que
proviene de los paneles y que debe recibir nuestro acumulador elegido.
R, es el factor global de rendimiento de la instalación y su valor será
Donde.
Coeficiente de auto descarga: El valor aplicable a las baterías Pb es de 0,005
Coeficiente de pérdidas por rendimiento en el acumulador: Suele tomarse un
valor de 0 .
Coeficiente de pérdidas en el convertidor: es 0 por no existir convertidor en
la instalación.
Coeficiente de otras pérdidas: Suele tomarse un valor de 0
Hallamos
Reemplazamos y obtenemos que.
; E= 7.742 Wh.
Ahora hallamos la capacidad útil de la batería.
Cu= E * N; Cu= 7.742 * 8
Cu= 61.936 Wh
Expresado en amperios sería.
Cu= 61.936 / 220V
Cu= 282 Ah; capacidad útil de la batería expresada enamperios.
Y por ultimo faltaría hallar la capacidad nominal de la
batería.
C= Cu / Pd; C= 282 A / 0
C= 376 Ah
Conociendo la capacidad nominal de la batería, pasamos a elegir según nuestras
necesidades. Que para este caso será. Batería de gel sin mantenimiento.
Criterios de selección de la batería.
Las baterías de gel son también estacionarias, por lo que se caracterizan por
su larga duración. La diferencia radica en que en el electrolito esta
gelificado, de modo que no precisan de mantenimiento y pueden funcionar
colocadas en cualquier posición.
4.4. Calculo de la potencia de los paneles y cantidad de paneles a instalar.
Para esta ocasión trabajaremos con la
siguiente ecuación.
Ep= E / 0,9
En donde la cantidad de energía diaria es mayor que , debibo a que entre los
paneles y la batería hay un regulador que disipa cierto valor en forma de
calor, entonces:
Ep= 7742 / 0,9 = 8.602 Wh
Ahora calculamos el número de paneles necesarios, elegimos la energía H del mes
más desfavorable (diciembre) y la corregimos si procede y vemos que en
Zaragoza:
Y al tratarse de una zona alejada de núcleos urbanos, consideramos atmosfera
limpia y corregimos este ultimo valor:
Para hallar la inclinación que han de tener los paneles se suma 15s a la
latitud del lugar, ya que se considera que la instalación se usa todo el año. Zaragoza se
encuentra a una latitud de 41.7s.
Con esta inclinación el valor del coeficiente k es de 1
Ahora hallamos las H.S.P
Y por último sustituimos y hallamos el número de paneles necesarios, utilizando
la siguiente ecuación:
Ns paneles= Ep /0,9*P*H.S.P; Ns paneles= 4.181 / 0,9 * 250 * 2,61
Ns paneles= 15
Nuestro cálculo nos dice de instalar 6 paneles fotovoltaicos en paralelo de 300
W de potencia.
Criterios de la selección módulos fotovoltaicos.
Ultra tolerancia positiva. 0/+5Wp.Ultra calidad, anti
hot – spot.
Ultra garantía, 10 años producto.
Ultra resistencia,
cristal templado de 4 mm.
4.5. Cálculo y elección del regulador.
Para la elección del
regulador tenemos que, el panel que vamos a utilizar es el Atersa A – 300P; con
las siguientes características.
Potencia 250 W
Corriente de punto de máxima potencia (Imp) 8,45 A
Tensión de punto de máxima potencia (Vmp) 29,53 V
Corriente de cortocircuito (Isc) 8,91 A
Tensión de circuito abierto (Voc) 37,60 V
La Icc de cada panel es de 8,91 A, siendo el total del sistema generador que se
encuentra conexionado en paralelo:
IccT= 8,91 * 15
IccT= 134 A
Según el IDEA, el regulador debe soportar un 25% de intensidad más que la de
generación, entonces:
I carga = 1,25 * 134 A = 167,5
I consumos = 1,25 *1 = 1,25 * P / V = 1,25 * 5.500 / 220 = 31,25 A
Características técnicas, regulador de carga STECA POWER TAROM 2140.
4.6. Cálculo y elección del cableado.
Los conductores necesarios tendrán la sección pertinente para
minorizar las caídas de tensión y los calentamientos. Concretamente para
cualquier condición de trabajo los conductores de la parte CC deberán tener la
sección suficiente para que la caída de tensión sea
inferior a los valores especificados en la tabla.
Para el cálculo de la sección de cableado utilizaremos la siguiente ecuación
Que para el caso del
cobre será:
Resumen de los datos para cada tramo.
Longitud
(Metros)
Caída de tensión máxima %
Tramo, paneles – regulador
5
1
Tramo, regulador – acumulador
3
1
Tramo, regulador – línea medidor
16
5
Tramo paneles – regulador
Se la Tensión en Punto de Máxima Potencia de los paneles, que están en
paralelo, y su valor corresponde a 29,53 V
Para el cálculo de la corriente máxima que va a circular por el hilo conductor,
utilizamos la intensidad de generación, como nuestros panelesestán dispuestos
en paralelo, sumamos las Corrientes en Punto de Máxima Potencia de nuestros
paneles, así que:
IT= 8,45+8,45+8,45+8,45+8,45+8,45+8,45+8,45+8,45+8,45+8,45+8,45+8,45+8,45+8,45=
126,75
a–²V = VT * e = 29,53 V * 0,01
a–²V = 0,2953 V
Sustituimos y obtenemos que:
S (mm²) = 0,036 * 5 * 126,75 / 0,2953
S (mm²) = 77
Tramo regulador – acumulador
CALCULO DE ENERGÍA
POTENCIA (W)
TIEMPO (Hrs)
CONSUMO
Medidor
200
2
400
Ordenador
300
4
1200
Teléfono
15
1
15
Televisión 29”
140
4
560
Total consumo
2.175
P = V * I = I =P / V
Medidor = 200 / 12 = 16,6 A Ordenador = 300 / 12 = 25 A
Teléfono = 15 / 12 = 1,25 A Televisión 29” = 140 /12 = 11, 6 A
Entonces para el tramo de regulador – acumulador, sumariamos las intensidades
de las cargas.
IT = 16,6 + 25 + 1,25 + 11,6 = 54,45
a–²V = VT * e = 36,52 V * 0,01
a–²V = 0,3652 V
Sustituimos y tenemos que:
S (mm²) = 0,036 * 3 * 59,1 / 0,2953
S (mm²) = 19,91
Tramo regulador – línea de teléfono, ordenador, televisión.
Ahora nos queda sumar las intensidades de los aparatos eléctricos y calcular la
corriente máxima que circulara por el hilo conductor. Cuya tensión
corresponde a 12 V.
a–²V = VT * e = 12 V * 0,05
a–²V = 0,6 V
I = 1,25 + 25 + 11,6 = 37,85 A
Sustituimos y tenemos que:
S (mm²) = 0,036 * 12 * 37,85 / 0,6
S (mm²) = 27,2
Tramo regulador - medidor.
a–²V = VT * e = 12 V * 0,05
a–²V = 0,6 V
Sustituimos y tenemos que:
S (mm²) = 0,036 * 12 * 16,6 / 0,6
S (mm²) = 11,9
De las secciones obtenidas para la instalación, se escogerá la sección
comercial minima inmediatamente superior.
SECCIÓN (mm).
SECCION COMERCIAL MINIMA INMEDIATAMENTE SUPERIOR
(mm).
Paneles – regulador 77 mm
80
Regulador – acumulador 19,9 mm
20
Regulador – línea de medidor 11,9 mm
12
Regulador, línea teléfono, ordenador y televisión. Esquema unifilar de la instalación.Regulador.
Panel
Acumulador
4.8. Presupuesto de la instalación.
Instalación fotovoltaica para vivienda.
Uso: Sistema de alimentación por energía solar.
Cantidad.
Descripción.
Precio unitario.
Importe neto.
15
Modulo fotovoltaico, cristalino 300Wp, 72 células de 6”, marco
Hook 4”, tolerancia 0/+5Wp
420
6.300
5
Estructura de soporte de acero galvanizado.
295
1.475
1
Batería estacionaria transparente de 2 v 440 Ah. A602/440
solar. Atersa.
1916
1916,70
1
Regulador STECA POWER TAROM 2140
699,01
699,01
Instalación y demás materiales.
530
530
Total neto 10.920,71
IVA 20% 1.841,142
Total importe 13.104,852
5. Instalación vivienda 3.
5.1. Datos de partida de instalación.
Datos del solicitante
Solicitante de la instalación: XXXXX
CIF/NIF: XXXXX
Domicilio: XXXXX
Teléfono: XXXXXXXX
Ubicación
Ubicación del proyecto: XXXXXXX
Localidad: Zaragoza
5.2. Calculo de la energía diaria consumida.
* La potencia de la vivienda numero 3 corresponde a 9.900 W. Y tiene un consumo
de 85 Kwh
85 Kwh.= 85.000 W / 31 días (Diciembre) = 2.742 W
Et= 2.742
5.3. Calculo del acumulador.
Para este
procedimiento tenemos quehacer decidido cuantos van a ser el numero de días de
autonomía que viene representada con la letra (N), y la profundidad de descarga
admisible.
N= 7
Pd= 65 % =0.65
Lo anterior lo hacemos para conocer, cuantos acumuladores o baterías vamos a
necesitar en nuestra instalación, para cubrir ese
periodo de tiempo durante los cuales los paneles no recogen casi nada de
energía.
A continuación se calcula la energía la Energía Real E, que
proviene de los paneles y que debe recibir nuestro acumulador elegido.
R, es el factor global de rendimiento de la instalación y su valor será
Donde.
Coeficientede auto descarga: El valor aplicable a las baterías Pb es de 0,005
Coeficiente de pérdidas por rendimiento en el acumulador: Suele tomarse un
valor de 0 .
Coeficiente de pérdidas en el convertidor: es 0 por no existir convertidor en
la instalación.
Coeficiente de otras pérdidas: Suele tomarse un valor de 0
Hallamos
Reemplazamos y obtenemos que.
; E= 3.607 Wh.
Ahora hallamos la capacidad útil de la batería.
Cu= E * N; Cu= 3.607 * 7
Cu= 25.249 Wh
Expresado en amperios sería.
Cu= 25.249 / 220V
Cu= 115 Ah; capacidad útil de la batería expresada en amperios.
Y por ultimo faltaría hallar la capacidad nominal de la
batería.
C= Cu / Pd; C= 115 / 0
C= 177 Ah
Conociendo la capacidad nominal de la batería, pasamos a elegir según nuestras
necesidades. Que para este caso será. Batería de gel sin mantenimiento.
Criterios de selección de la batería.
Las baterías de GEL son también estacionarias, por lo que se caracterizan por
su larga duración. La diferencia radica en que el electrolito está gelificado,
de modo que no precisan de mantenimiento y pueden funcionar colocadas en
cualquier posición.
La gama de productos con tecnología de GEL ofrece
baterías en elementos, de 2 V y en monoblocs, así como baterías de GEL en recipientes monobloc
diseñadas especialmente para aplicaciones de energía solar fotovoltaica de
mediana y pequeña potencia.
5.4. Calculo de la potencia de los paneles y cantidad de paneles a instalar.
Para esta ocasión trabajaremos con la
siguiente ecuación.
Ep= E / 0,9
En donde la cantidad de energía diaria es mayor que , debibo a que entre los
paneles y la batería hay un regulador que disipa cierto valor en forma de
calor, entonces:
Ep= 3.607 / 0,9 = 4.007 Wh
Ahora calculamos el número de paneles necesarios, elegimos la energía H del mes
más desfavorable (diciembre) y la corregimos siprocede y vemos que en Zaragoza:
Y al tratarse de una zona alejada de núcleos urbanos, consideramos atmosfera
limpia y corregimos este ultimo valor:
Para hallar la inclinación que han de tener los paneles se suma 15s a la
latitud del lugar, ya que se considera que la instalación se usa todo el año. Zaragoza se
encuentra a una latitud de 41.7s.
Con esta inclinación el valor del coeficiente k es de 1
Ahora hallamos las H.S.P
Y por último sustituimos y hallamos el número de paneles necesarios, utilizando
la siguiente ecuación:
Ns paneles= Ep /0,9*P*H.S.P; Ns paneles= 4.007 / 0,9 * 265 * 2,6
Ns paneles= 7
Nuestro cálculo nos dice de instalar 7 paneles fotovoltaicos en paralelo de 265
W de potencia.
Criterios de la selección módulos fotovoltaicos.
Ultra tolerancia positiva. 0/+5Wp
Ultra calidad, anti hot – spot.
Ultra garantía, 10 años producto.
Ultra resistencia,
cristal templado de 4 mm.
5.5. Cálculo y elección del regulador.
Para la elección del
regulador tenemos que, el panel que vamos a utilizar es el Atersa A – 265M; con
las siguientes características.
Potencia 265 W
Corriente de punto de máxima potencia (Imp) 8,54 A
Tensión de punto de máxima potencia (Vmp) 31,03 V
Corriente de cortocircuito (Isc) 9,04A
Tensión de circuito abierto (Voc) 38,40 V
La Icc de cada panel es de 8,91 A, siendo el total del sistema generador que se
encuentra conexionado en paralelo:
IccT= 9,04 * 7
IccT= 63,3 A
Según el IDEA, el regulador debe soportar un 25% de intensidad más que la de
generación, entonces:
I carga = 1,25 * 63,3 A = 79
I consumos = 1,25 *1 = 1,25 * P / V = 1,25 * 9.900 / 220 = 56,25 A
Características técnicas, regulador de carga OUTBACK 80 A.
Voltaje de batería nominal 12, 24, 36,48 o 60 Vcc.
Corriente de máxima salida 80 A.
Potencia máxima matriz fotovoltaica 12 Vcc.
Voltaje circuitoabierto matriz fotovoltaica 150 Vcc.
5.6. Cálculo y elección del cableado.
Los conductores necesarios tendrán la sección pertinente para
minorizar las caídas de tensión y los calentamientos. Concretamente para
cualquier condición de trabajo los conductores de la parte CC deberán tener la
sección suficiente para que la caída de tensión sea
inferior a los valores especificados en la tabla.
Para el cálculo de la sección de cableado utilizaremos la siguiente ecuación
Que para el caso del
cobre será:
Resumen de los datos para cada tramo.
Longitud
(Metros)
Caída de tensión máxima %
Tramo, paneles – regulador
9
1
Tramo, regulador – acumulador
6
1
Tramo, regulador – línea medidor
8
5
Tramo paneles – regulador
Se la Tensión en Punto de Máxima Potencia de los paneles, que están en
paralelo, y su valor corresponde a 31,03 V
Para el cálculo de la corriente máxima que va a circular por el hilo conductor,
utilizamos la intensidad de generación, como nuestros paneles están dispuestos
en paralelo, sumamos las Corrientes en Punto de Máxima Potencia de nuestros
paneles, así que:
IT= 8,54+8,54+8,54+8,54+8,54+8,54+8,54= 59,8
a–²V = VT * e = 31,03 V * 0,01
a–²V = 0,3103 V
Sustituimos y obtenemos que:
S (mm²) = 0,036 * 9 * 59,8 / 0,3103
S (mm²) = 62
Tramo regulador – acumulador
CALCULO DE ENERGÍA
POTENCIA (W)
TIEMPO (Hrs)
CONSUMO
Medidor
250
5
1250
Ordenador
300
8
2400
Teléfono
18
3
54
Televisión 29”
140
6
840
Total consumo
4.544
P = V * I = I =P / V
Medidor = 250 / 12 = 21 A Ordenador = 300 / 12 = 25 A
Teléfono = 18 / 12 = 1,5 A Televisión 29” = 140 /12 = 11, 6 A
Entonces para el tramo de regulador – acumulador, sumariamos las intensidades
de las cargas.
IT = 21 + 25 + 1,25 + 11,6 + 1,5 = 59,1
a–²V = VT * e = 31,03 V * 0,01
a–²V = 0,3103 V
Sustituimos y tenemos que:
S (mm²) = 0,036 * 6 * 59,1 / 0,3103S (mm²) = 41
Tramo regulador – línea de teléfono, ordenador, televisión.
Ahora nos queda sumar las intensidades de los aparatos eléctricos y calcular la
corriente máxima que circulara por el hilo conductor. Cuya tensión
corresponde a 12 V.
a–²V = VT * e = 12 V * 0,05
a–²V = 0,6 V
I = 1,25 + 25 + 11,6 = 37,85 A
Sustituimos y tenemos que:
S (mm²) = 0,036 * 8 * 37,85 / 0,6
S (mm²) = 18
Tramo regulador - medidor.
a–²V = VT * e = 12 V * 0,05
a–²V = 0,6 V
Sustituimos y tenemos que:
S (mm²) = 0,036 * 8 * 21 / 0,6
S (mm²) = 10
De las secciones obtenidas para la instalación, se escogerá la sección
comercial minima inmediatamente superior.
SECCIÓN (mm).
SECCION COMERCIAL MINIMA INMEDIATAMENTE SUPERIOR
(mm).
Paneles – regulador 62 mm
64
Regulador – acumulador 41 mm
42
Regulador – línea de medidor 10 mm
12
Regulador, línea teléfono, ordenador y televisión. Esquema unifilar de la instalación.
Regulador.
Panel
Acumulador
5.8. Presupuesto de la instalación.
Instalación fotovoltaica para vivienda.
Uso: Sistema de alimentación por energía solar.
Cantidad.
Descripción.
Precio unitario.
Importe neto.
7
Modulo fotovoltaico, cristalino 260Wp, 60 células de 6”, marco
Hook 4”, tolerancia 0/+5Wp
460
3.220
4
Estructura de soporte de acero galvanizado.
295
1.180
1
Batería estacionaria transparente de 2 v 440 Ah. A602/440
solar. Atersa.
1916
573
1
Regulador de carga OUTBACK 80
590
590
Instalación y demás materiales.
600
600
Total neto 6.163
IVA 20% 1.232,6
Total importe 7.395,6
6. Bibliografía.
Manual Seas, asignatura fotovoltaica.
www.atersa.es
www.sumsol.com
