Autoconsumo com e sem baterias

KRANNICH

SOLAR Autoconsumo con y sin baterias

Arturo Andrés Perales

Resp. Dpto técnico

[email protected]

Diciembre 2012

mailto:[email protected]



2 2

• Instalaciones autoconsumo– Posibles aplicaciones

• El funcionamiento de una instalación fotovoltaica de autoconsumo con baterias

• Los componentes específicos y sus características

• Los pasos de dimensionado de una instalación aislada

Autoconsumo con y sin baterias

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Configuración 1: Autoconsumo instantáneo.

Con este nombre llamamos a instalaciones orientadas al consumo

instantáneo de nuestro generador FV puesto que lo que tratamos es

evitar que no existan excedentes es decir que no haya vertido a la red

precisamente porque no hay compensación económica (tarifa) o

trueque con la compañía de distribución (Balance de energías).

• Curva de generación encaja en curva de consumos

• Ideal con cargas constantes a lo largo del día H24/365

• Dimensionado con un criterio conservador

Autoconsumo sin baterias

4

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

Horas del dia

Consumo domético VS Micro Inversor FV

Consumo (khw)

Generación Micro inversor FV (kwh)


5

SMA Sunny boy 240 -> Disponible

a partir de enero 2013

Aurora Power one

MICRO-0.25-I

MICRO-0.3-I

1ª configuración:


6

Configuración 2: Autoconsumo instantáneo con activación de

consumos

En el caso de que la energía consumida sea menor a la producida,

podemos instalar elementos automáticos para que activen consumos

“libres de horario” como, por ejemplo, el lavavajillas, calefactores o el

aire acondicionado. En el mercado existen productos como el Solarlog

con enchufes IP o el Sunny Home Manager de SMA que permiten

aprovechar los excesos de energía durante el día. Por ejemplo, en la

gráfica anterior podíamos ver que alrededor de las 15:00h se producía

un exceso de energía, a través de este sistema podríamos automatizar

el encendido del lavavajillas para que el excedente no sea vertido a la

red. De esta manera, haríamos un consumo más eficiente de la

energía e inyectaríamos la mínima energía a la red.


7

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

Kw

h

Horas del dia

Consumo doméstico VS Generación Micro Inversor FV

Consumo (khw)

GeneraciónMicro inversorFV (kwh)

Traslado automático del consumo del lavavajillas


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2ª CONFIGURACIÓN:

SMA

SUNNY HOME

MANAGER


9

2ª CONFIGURACIÓN:

SOLARLOG

+ RESTO DE

INVERSORES


10

SOLARLOG 1000


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2ª CONFIGURACIÓN:

INVERSORES

SOLARMAX


12

2ª CONFIGURACIÓN:

INVERSORES

KACO


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Configuración 3: Autoconsumo instantáneo con limitación de potencia

activa

También se puede instalar un sistema de reducción de potencia aunque con

esto no favoreceríamos un consumo eficiente de la energía.


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POWER CONTROL

MODULE +

COMDEC GP

Es la solución para las instalaciones fotovoltaicas de autoconsumo que se

diseñan con el objetivo de evitar la inyección a la red, modulando la

generación fotovoltaica.

.


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Existe en versión monofásica y trifásica, con un las pinzas amperimétricas su instalación resulta muy fácil y un LED nos informa del estado de la instalación. Es un dispositivo con microprocesador que evalúa de una forma continua e instantánea la producción del sistema fotovoltaico y el consumo. Su algoritmo activo optimiza el exceso de producción fotovoltaica modulando la producción de los inversores que incorporan esta posibilidad. La configuración estándar esta especialmente preparado para 0%, 30%, 60% y 100% de la producción fotovoltaica Características Entradas medición: 0 - 125 A Opcional: 150-800 A Salidas gestión inversores: 4 5V Salida desconexión FV: 10 A 230V Puede activar relé desconexión. Protección: IP40 Uso interior Alimentación: 9 V DC Con alimentador 230V incluido Peso: 0,5 kg Con embalaje: 0,6 kg Medidas: 70x88x58 mm En trifásico longitud 110mm

COMDEC GP


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COMDEC GP

+ SOLARLOG PM

+RESTO DE

INVERSORES

+ +


17

SOLARLOG PM


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Configuración 4: Autoconsumo con balance neto.

Instalaciones de autoconsumo con capacidad de verter a red los

excedentes los cuales están sujetos a trueque o transacción

económica con la compañía distribuidora que aplica lo que se ha dado

en llamar balance neto.

• Curva de generación se ajusta por exceso en curva de

consumos, suficiente para cubrir sobre-necesidades

• Generación de derechos de consumo diferido

• Útiles en entornos con cargas poco predecibles

• Pero mientras llega el balance neto también es viable

técnica y económicamente hacer instalaciones del tipo…


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Configuración 5: Autoconsumo con baterías. Es decir, se podría instalar un sistema aislado con conexión a red. En este caso, todo el flujo de energía pasaría a través de un inversor de uso aislado dando prioridad al uso de la energía procedente de la instalación fotovoltaica. En el caso de que la energía procedente de la fotovoltaica no fuera suficiente, entonces el inversor haría de “bypass” entre la red y los consumos • Técnicamente sería una instalación basada en un generador FV que

utiliza tecnología de inversor de tipo híbrido y que trabaja en modo conmutado con la red de distribución

• En definitiva como si fuera una instalación FV en aislada pero con algo menos de complejidad

• Desde un punto de vista técnico estas instalaciones están reglamentadas con el ICT-BT- 40. O sea que tenemos una tramitación simple y de cara a industria fundamentalmente.

Autoconsumo con baterias

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.


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Ejemplo (Autoconsumo con baterias): SUMINISTRO ELÉCTRICO ININTERRUMPIDO A UN BAR-RESTAURANTE-SALÓN DE EVENTOS, BASADO EN ENERGÍA SOLAR Los consumos del establecimiento están fijados según proyecto técnico de ampliación de red en 80 kW nominales, la red trifásica aislada está diseñada para suministrar aproximadamente el 50% de dicho consumo nominal con una producción anual cercana a los 60.000 kWh/año. Como fuente de suministro eléctrico utilizamos un generador solar de 40kW y/ó un generador diesel de 80kW, el último funcionará cuando las baterías estén por debajo de un umbral programable de porcentaje de carga (SOC%) ó cuando la potencia consumida instantánea supere los 30 kW por más de 60 seg. El generador diesel alimentará los consumos y simultáneamente cargará las baterías; mientras no funcione el generador diesel, funcionará el generador solar y/ó las baterías atendiendo el consumo de forma directa. En el caso de sobreproducción de electricidad solar, ésta se acumulará en 2 bancos de baterías de 24 unidades cada uno, con una potencia de acumulación total de 288kWh a consumir en 10h (capacidad para 10h = 3000Ah en un sistema a 48 VDC).


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Componentes del sistema:

• 6 gestores inteligentes de red (Sunny Island 5048)

• 3 inversores solares trifásicos de conexión a red (2 uds.STP-15000 y 1

ud. STP-10000), un campo solar de 164 paneles de 245Wp cada uno

(REC245PE)

• 48 baterías (BAE 24 OPzS 3000), un generador diesel de 80kW

(HIMOINSA 80kW)

• Armario principal de distribución de corriente alterna (Multiclúster 12.3)


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CONSUMO (KW)


24

GENERADORES

SOLARES &

SOC(%) BATERIAS


25

SOC(%) BATERIAS

&

GENERADOR

DIESEL


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27

POWERROUTER

• Conexión a red, instalación

aislada y completo gestor de

cargas automático

• Alimentación ininterrumpida

(UPS) y almacenamiento de

energía producida (Backup)

• Conectar y generar

• Software de supervisión

integrado


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POWERROUTER


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Las baterías para aplicaciones solares, a diferencia que las de automoción,

están diseñadas para suministrar corrientes, más constantes durante

largos periodos de tiempo y tienen mayores capacidades. Son baterías

de "ciclo profundo" fabricadas para aplicaciones fotovoltaicas se diseñan

para descargas de hasta un 80% de su capacidad, sin dañarse.

Las de una batería solar tienen una mayor cantidad de material activo por

unidad de volumen, para alargar la vida útil de las mismas.

LAS BATERIAS


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PARÁMETROS BÁSICOS definen una batería solar:

- Su capacidad para almacenar energía. (Ah)

- La profundidad de descarga que puede soportar, sin dañarse, en forma

repetitiva. (%)

- La vida útil de la unidad, vale decir, el máximo número de ciclos de carga

descarga.

- El máximo de corriente que puede entregar a una carga fija, en forma

continua, durante un determinado número de horas de descarga. (A)


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Nº DE CICLOS

OPZS (BAE)


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TIPOS DE

BATERÍAS:

MONOBLOCK

TECNOLOGÍA LIFELINE AGM GEL ÁCIDO

Rango de Tensión 6 voltios & 12 voltios 6 voltios & 12 voltios 6 voltios & 12 voltios

Ángulo de montaje Cualquier posición / dirección Hasta 180... Sólo de pie

Rango de temperatura -40...C hasta +72...C -20..C hasta +50...C -10..C hasta +50...C

Tiempo de almacenamiento sin recarga (con la batería llena)

2 años aprox. 90% de carga residual

2 años aprox. 85% de carga residual 8 meses aprox. 35% de carga

residual

Indicación de carga peligrosa Para el transporte

No es carga peligrosa (se puede transportar en avión)

No es carga peligrosa Carga peligrosa

Ciclos de carga / descarga con una descarga del 50%

Aprox. 950-1000 Aprox. 550-600 Aprox. 350-400

Descarga máxima (profundidad de descarga)

100% (10,5V) Aprox. 75% Aprox. 55-60%

Ventilación NO necesaria Ventilación necesaria Ventilación necesaria

Fuga de líquidos cuando se daña NO Fuga de gel, peligro de abrasión Fuga de ácido, peligro de abrasión

Durabilidad (vida útil) 15-20 años 10-20 años 10-15 años

Autodescarga Inferior al 3 % 1,1%/semana , a 25°C

6%/semana a 25°C (4 meses para una descarga total).

Precio Alto Medio Bajo


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TIPOS DE IDENTIFICACÍON

Tipo Descripción Norma

OPzS Ortsfeste Panzerplatten Standard

Batería Estacionaria con placa positiva tubular, abierta con electrolito líquido.

DIN 40736-1 (Elem.)

DIN 40736-3 (Block)

OPzV Ortsfeste Panzerplatten Verschlossen

Batería estacionaria con placa positiva tubular, sellada con electrolito en gel.

DIN 40744 (Block)

DIN 40742-1(Elem.)

OGi Ortsfeste Gitterplatten

Batería estacionaria con placa positiva plana, abierta con electrolito líquido.

DIN 40737-3 (Block)

DIN 40736-1 (Elem.)

OGiV Ortsfeste Gitterplatten, Verschlossen

Batería estacionaria con placa positiva plana, sellada con electrolito en gel. DIN 40737-3

PzS Panzerplatten Standard

Batería para tracción/ferrocarril con placa positiva tubular, abierta con electrolito líquido.

DIN EN 60 254-2

IEC 60 254-2, series L

PzV Panzerplatten Verschlossen

Batería para tracción/ferrocarril con placa positiva tubular, sellada con electrolito en gel.

DIN EN 60 254-2

IEC 60 254-2, series L

PVS Photovoltaik Standard

Batería Estacionaria con placa positiva tubular, abierta con electrolito líquido.

DIN 40736-1 (Elem.)

DIN 40736-3 (Block)

PVV Photovoltaik Verschlossen

Batería Estacionaria con placa positiva tubular, sellada con electrolito en gel.

DIN 40744 (Block)

DIN 40742-1(Elem.)

TIPOS DE

BATERÍAS:

ESTACIONARIAS


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PROPIEDADES SEGÚN ELECTROLITO

Propiedades Abierta Sellada

Descripción VLA: Vented Lead Acid VRLA: Valve Regulated Lead Acid

Electrolito Acido liquido con separadores microporosos. Electrolito gelificado con acido silícico.

Rellenado de agua Con aleación baja en Antimonio (Sb) cada 3-5 años. No necesario.

Intensidad de carga Con aleación baja en Antimonio (Sb),

15 mA to 50 mA cada 100 Ah (C10) 10 mA a 20 mA cada 100 Ah (C10)

Producción de gas 7 ml/h cada 100 Ah/C10 1 ml/h cada 100 Ah/C10

Aleación placa Aleación baja en Sb Aleación Pb-Ca

Vida Se puede estimar que las baterías VLA “viven” 2-3 años más que las VRLA en condiciones de placa

equivalente.


TIPOS DE

BATERÍAS:

ESTACIONARIAS

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TIPOS DE

BATERÍAS:

ESTACIONARIAS

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Autodescarga

Definición:

Es la pérdida de capacidad obtenida dejando el acumulador en reposo, es

decir, sin carga durante un tiempo dado.

La autodescarga aumentará:

- Con el envejecimiento natural del acumulador.

- Errores de manipulación (Descarga demasiado profunda con inversión de

las polaridades, recarga del revés…)

- Seguido de un fallo de mantenimiento (añadido de ácido sulfúrico en lugar

de agua desmineralizada o destilada).

- Con el añadido de agua no desmineralizada o no destilada.

- Con la temperatura.

- El agregado de antimonio incrementa la autodescarga de las baterías

solares

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CONEXIONADO

DE BATERÍAS

PARA SISTEMAS

DE 12 Y 24 V


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Gracias por su atención!

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