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krannichsolar Planificacin y dimensionado de instalacionesfotovoltaicas
Walter Casarin
Ingeniero tcnico industrial
Dpto tcnico
w.casarin@es.krannich-solar.com
Actualizacin Abril 2012
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1. Tipos de instalacin fotovoltaica2. Diseo de la instalacin3. Seleccin de los mdulos fotovoltaicos4. Seleccin del inversor5. Dimensionado de cables. Problema sobre tensin AC
6. Protecciones contra sobre tensiones y fusibles7. Conectores8. Puesta a tierra9. Eleccin del lugar de los inversores10. Sistemas de comunicacin
Planificacin ydimensionado
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ndice
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Conexin a red
Instalacin aislada (con baterias)
Instalacin para autoconsumo o balance neto (sin
bateras)
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Tipos de instalacin fotovoltaica
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Instalacin para autoconsumo
Balance neto
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Instalacin para autoconsumo
Evolucinestimada delprecio de la
energa
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Instalacin para autoconsumo
Evolucinestimada de los
costes de unainversin FV
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Instalacin para autoconsumo
Periodos deretorno en
balance neto
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Efecto deorientacin e
inclinacinsobre la
produccin
(Ej: PVGis)
Diseo de la instalacin
O
SE
Norte
EsteOeste
Sur
Insolacin anual en %
ngulo deinclinacin
Ejemplo
Ejemplo: 30
/ 45
suroeste /95 %
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PV Gis
Diseo de la instalacin
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Cuntos kwpcaben en una cubierta?
A) Aproximadamente en una cubierta
plana son 1800m2 por cada 100kwn
B) Clculos
d = h/ tan (61 latitud)
C) Usando un software:
Por ejemplo: Sketchup(gratuito)
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Diseo de la instalacin
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Ejemplo 1
Diseo de la instalacin
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Ejemplo 2
Diseo de la instalacin
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Ejemplo 3
Diseo de la instalacin
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Ejemplo 4
Diseo de la instalacin
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Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
Decisin del tipo de mdulo (monocristalino, policristalino o capafina)
Clculo del nmero de mdulos en funcin del tamao de lainstalacin deseado y el tejado disponible
Determinacin de la tensin de mdulos en el rango esperado detemperaturas de servicio (-10C hasta 70C)
Coste competitivo -> Apuesta de Krannich Solar por compaiasFull vertically-integrated manufacturing
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Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Comparativa de
rendimiento
Policristalino
Capa fina
Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Fbricas
completamenteintegradas
Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Posicin financiera slida
Lder mundial en la industria FV
La empresa solar ms integrada del mundo
Comprometidos con la innovacin tecnolgica
Orgen Noruego
Enfocados en la Calidad
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Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Tolerancia de la potencia pico: 0/+5 W(0/+2%)
225 W, 230 W, 235 W, 240 W, 245 W y 250 W
10 aos de garanta al producto
Excelente rendimiento
Oficina en Vilardecans (Barcelona)
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Destacado
Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Diseo eficiente de clulas
- La tecnologa de tres barras colectorasincrementa la eficiencia de los mdulos.
- Diseo del lingote optimizado quereduce el sombreado en la superficie dela clula y aumenta la cantidad de luzsolar recogida, con lo que se obtienems electricidad.
Diseo eficiente del cristal
- Cristal de 3,2 mm- Un proceso exclusivo de tratamiento del
cristal que aumenta la produccin deenerga un 2%.
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Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
Diseo eficiente de clulas
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Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
Diseo eficiente del cristal
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Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Fabricante lder mundial de mdulos fotovoltaicos
Ingresos de $2.900 millones (2011)
20.200 empleados (Marzo 2011)
Capacidad fabricacin anual de 2.4 GW
Cell Capacity: 2,4 GW
Wafer Capacity: 1,2 GW
Oficinas centrales Wuxi (China) sede global y para APMEA Schaffhausen (Suiza) para Europa San Francisco (Estados Unidos) para
Amrica26
Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Fabriacin a gran escala para reducir el BOS
Monocristalino y Policristalino
Modelos STP190S-24/Ad+, STP250S-20/Wd,STP230-20/Wd y STP280-24/Vd
Clasificacin por corriente
Los mdulos Suntech slo tienen toleranciade potencia positiva de 0 /+ 5%
Excelente rendimiento a baja radiacin
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Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Clasificacin por corriente: Suntech por ejemplo clasifica sus mdulos en 3categorias de amperaje (I1, I2 ,I3) para maximizar la potencia de salida del string.
Los resultados de los test de strings optimizados por clasificacin por corriente
muestran un 2% ms de potencia frente a strings con mdulos sin clasificar.
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Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Tolerancia positiva
de 0 /+ 5%
Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Garantia de producto y potencia de salida:
10 aos de garanta al producto Basado en la Potencia Nominal
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Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Linea de
producto
Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Verticalmente
integrada
Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Gran
crecimiento
Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Garanta
Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Tolerancia positiva desde +1.5 Wp hasta
+6.49 Wp
Monocristalino y Policristalino
Modelos Eco line 72/180-190 y Eco line
60/220-230
100% de mdulos inspeccionados al final
Garanta del producto 10 aos
Garantia de potencia, 12 aos al 90%, y 25aos al 80% de la potencia mnima
Oficinas en Alemania
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Seleccin de los mdulos fotovoltaicos
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Seleccin del inversor
Seleccin del inversor en funcin de la potencia de la instalacin,
las tensiones de mdulos y la intensidad admisible de entrada
Tener en cuenta la garanta y el servicio postventa del fabricantedel inversor
Seleccin del concepto de inversor y la conexin de mdulos de
acuerdo con el rango de MPP del inversor
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Cambios no uniformes en latemperatura, radiacin, y sombreadocrean curvas complejas de corriente-
tensin, haciendo difcil para que elalgoritmo de MPP encuentre el puntoptimo de potencia
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Seleccin del inversor
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Seleccin del inversor
Eficiencia de
conversinEj: Solarmax6000s
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Debemos conocer la normativa vigente ysaber si es necesario
Evita inyectar corriente continua en la red
Existen circuitos equivalentes pero nogarantizan aislamiento galvnico
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Aislamiento
galvnico
Seleccin del inversor
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Siempre que un generador fotovoltaico seairradiado de manera irregular, deber dividirse enstrings separados, por ejemplo, en el caso de queel techo tenga varias inclinaciones o de quedeterminados mdulos reciban sombra. Esta
divisin evita prdidas de rendimientoconsiderables, ya que cada uno de losgeneradores parciales tiene un MPP diferente. Uninversor multi- string o con varios MPPs hacefuncionar por separado, mediante un seguidorMPP propio, los strings de los mdulosfotovoltaicos que reciben la misma radiacin,garantizando as el mximo rendimientoenergtico.
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Inversores con varios MPP
Seleccin del inversor
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Sobredimensionado
Seleccin del inversor
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Un cortocircuito o una derivacin a tierra puede
desviar la corriente del mdulo y cargar elmdulo fotovoltaico con una llamada corrienteinversa, que puede doblar varias veces lacorriente mxima normal (cortocircuito) de estemdulo.
Algunos inversores ya llevan sistemas deproteccin integrados.Ejemplos: Los inversores trifasicos SUNNY TRIPOWERde SMA por ejemplo llevan fusibles electronicos
Los Sunny Mini Central 9000TL / 10000TL /11000TL llevan alojamientos para integrar losfusibles en el propio inversor
Resultado: Ahorro de costes de la instalacin
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Fusibles string integrados
Seleccin del inversor
S
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Los trabajos sobre una instalacin elctrica
requieren la separacin de la fuente deenerga. El seccionador CC esta diseadopara que el inversor pueda ser desconectadobajo carga de forma segura y es obligatorioen la mayora de los pases. Este dispositivo,integrado en la mayora de los inversores,evita trabajos de instalacin adicionales y noinfluye en el rendimiento de la instalacinfotovoltaica.
En algunos casos (SMA) es electrnicomientras en otros es electromecnico.
Si el inversor no fuera equipado conseccionador CC es recomendable instalar uninterruptor externo para poder cortar enseguridad el lado CC
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Seguridad: seccionador CC
Seleccin del inversor
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Dimensionado de cables
1% x 1200 h x 5kW * 0,41 euros/kWh x 25 aos 600
euros en los primeros 25 aos
Calculando de forma similar, para la instalacin de100kW, el 1% de prdidas resulta ser,
aproximadamente, 12.000 euros en 25 aos.
Cl l bl AC
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Debemos medir la impedancia de red para
conocer cuantos kw mximo podemos inyectarpor fase.
Ejemplo:
Potencia inyectada por fase en dependencia dela impedancia de red con UCAmax = 253 V
La tensin de red sin inyeccin es de 230 V
La impedancia de red en el punto de conexines de 0,7 ohmios
Criterio de desconexin con UCAmax = 253 V
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Clculo cable AC
Cl l bl AC
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La potencia resultante en el eje X es de aprox.8,3 kW por fase. Para poder instalar mspotencia por fase, sin que haya desconexionespor sobretensin de CA, deber mejorar lascondiciones de conexin del inversor, porejemplo con:
cables de mayor seccin, cables ms cortos, modificacin de los criterios de desconexindel inversor.
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Clculo cable AC
P t i
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PAS
F1
CGP
Efecto sobre tensiones
Protecciones
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Velocidad deactuacin
Capacidad dederivacin
varistorvaristordiododiodo d.gasd.gas d.arcod.arco
Protecciones
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10/35010/350 s (IEC 61312s (IEC 61312--1)1)
8/208/20 s (IEC 60060s (IEC 60060--1)1)
810 20 t
s
i
%
100
50
0
0 100 200 300 350
Tipo 1
Tipos 2 y 3
Ensayo identificacin Tipo de proteccin
Protecciones
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DESCARGADOR DE SOBRETENSIONES LADO DCUoc < 1000 Vdc
Esquema y conexionado elctrico
Tres mdulos enchufables en una nicabase comn
Indicador de estado remoto
Protecciones
Caja de conexin
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Caja de conexin
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n CK
IK
ungeerdetesGestell
P
PE
N=
~
uPlus
uMinus
n CKgeerdetesGestell
P
PE
N=
~
uPlus
uMinus IE
Puesta a tierra
La estructura del generador se debe conectar a tierra
Ubicacin inversores
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Montar en una superficie slida y no inflamable
Temperatura ambiente entre 25C y +60C
Un espacio libre de entre 300 mm y 500 mm alrededor del inversor garantizauna ventilacin optima . Si es necesario usar una ventilacin forzada en elrecinto donde estan los inversores
Tener en cuenta que el inversor puede alcanzar temperaturas de hasta 85C.
Tener en cuenta los posibles ngulos para poder hacer la instalacin. Vermanual.
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Ubicacin inversores
Conectores
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H&S Suntech(Serie A)
MC4 o compatible Rec Suntech(Resto) Luxor Bosch
Jinko Samsung Mayoria de inversores
MC3 (Obsoleto) Tyco
Sunclix Inversores SMA
Conectores
Conectores
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Cmodo y rpido gracias a la conexin sinherramientas.
Universal para conductores flexibles y rgidosdesde 2.5 a 6 mm
Alta conductividad de 40 A para 4 mm
hasta 85C de temperatura ambienteSeguro al disponer de enclavamiento con
conexiones tipo click.Cmoda inspeccin visual de las conexiones
del conductor ajuste fcil en cualquier momento.
Fcil de desenclavar con un destornilladorestandar incluso si los conectores estn muyjuntos.
Coste ajustado gracias al conector de campoincluido en la entrega.
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El nuevo sistema de conexinCC para inversores SMA
Conectores
Sistemas de comunicacin bsicos
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Sistemas de comunicacin bsicos
Geo SOLO PV
Son dispositivos que sirven para
monitorizar a travs de un display los
datos de generacin en Kwh. El Geo
SOLO PV adems permite volcar losdatos a un portal manualmente.
Hasta 12 equipos
Sistemas de comunicacin y control
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Sistemas de comunicacin y control
Consulta remota
Transmisin automtica de datos al portal y a unservidor propio
Almacenamiento de datos a largo plazo en una
tarjeta de memoria
Integracin sencilla de clula de radiacin y
temperatura va RS485Actualizacin automtica del firmware
Manejo sencillo, unicamente necesario Software de
navegacin Web.
Sunny WebboxSMA
KacoProlog
MaxwebSolarmax
Solarlog FreesunDC
Sistemas de Monitorizacin Flashview
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Sistemas de Monitorizacin Flashview
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Gracias por su atencin!