Fotovoltaico Uso Residencial

UNIVERSIDAD TCNICA FEDERICO SANTA MARA

SEDE VIA DEL MAR - JOS MIGUEL CARRERA

DESARROLLO DE ALTERNATIVAS FOTOVOLTAICAS PARA

UTILIZACIN RESIDENCIAL E INDUSTRIAL

Trabajo de Titulacin para optar al Ttulo

Profesional de Ingeniero de Ejecucin en

MECNICA DE PROCESOS Y

MANTENCIN INDUSTRIAL

Alumnos:

Leonardo Antonio Cspedes Albornoz.

Sebastin Eugenio Torrejn Tello.

Profesor Gua:

Ing. Claudio Olgun Bermdez.

2007

RESUMEN

Keywords: energa fotovoltaica, energa solar, energa elctrica

Principalmente en la agricultura y en lugares aislados nace la necesidad de

conocer algn tipo de energa que para mucha gente en nuestros das es desconocida.

Debido a escasez de energa, dependencia elctrica, y por satisfacciones personales nace

la inquietud de introducirse en el tema de energa solar.

En el primer captulo se observan las energas renovables donde se destaca la

energa fotovoltaica y el sol con un papel fundamental en nuestra vida. Se muestra la

composicin de un sistema fotovoltaico y se plantean los problemas, objetivos o

requerimientos que pueden satisfacer los sistemas solares.

En el segundo captulo cuenta con la explicacin sobre la transformacin de la

energa solar en energa elctrica, los tipos y clases de componentes del sistema, sus

cualidades y caractersticas principales.

El tercer captulo muestra el desarrollo de diversos sistemas fotovoltaicos,

desde 5 W a 2500 W, un ejemplo de diseo elctrico para una cabaa, y la alternativa de

tres sistemas de regado de bajo, medio y alto consumo que puede lograr almacenar un

volumen de 28.950 litros en un da. Se da a conocer el anlisis y clculos para la

eleccin de cada componente del sistema. Tambin existe una evaluacin con los

sistemas tradicionales de energa. Por ltimo estn los diseos y clculos de las

estructuras de soporte de los paneles y las conclusiones finales del proyecto.

NDICE DE MATERIAS

RESUMEN

SIMBOLOGA

INTRODUCCIN

OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES

OBJETIVOS ESPECFICOS

CAPTULO 1: DESCRIPCIN DEL PROBLEMA

1.1. POSIBLES ALTERNATIVAS PARA OBTENER ENERGA

1.1.1. Motor generador

1.1.2. Conexin a la red SIC

1.1.3. Energas renovables

CAPTULO 2: PRINCIPALES PROBLEMTICAS A SOLUCIONAR CON

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

2.1. LA NECESIDAD DE ENERGA EN LUGARES DESOLADOS Y DIFCIL

ACCESO

2.1.1. Alto costo de instalacin elctrica al SIC (sistema interconectado central) en

sectores aislados

2.2. LA DEPENDENCIA DE PAGOS MENSUALES

2.3. RESPALDO DE ENERGA EN CASO DE EMERGENCIA O EN

HORARIOS PUNTA

2.4. CONTAMINACIN AMBIENTAL POR COMBUSTIBLES

2.5. FUNCIONAMIENTO DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA

FOTOVOLTAICO

2.5.1. Paneles solares

2.5.2. Reguladores de voltaje

2.5.3. Inversor de corriente

2.5.4. Bateras

2.5.5. Cables

2.5.6. Diodos de proteccin y de bloqueo

2.5.7. Estructura de soporte

2.6. MTODO DE ELECCIN PARA LOS ELEMENTOS DE

FUNCIONAMIENTO Y ESTRUCTURA

2.6.1. Generador fotovoltaico


2.6.3. Batera

2.6.4. Regulador de voltaje


2.6.6. Cables y conectores

2.7. SEGURIDAD DEL SISTEMA

2.8. INSTALACIN Y MANTENIMIENTO

2.9. LISTA DE CHEQUEO

CAPTULO 3: TIPOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

3.1. SISTEMA 12 V 5 W

3.1.1. Batera


3.1.3. Ampolletas


3.2.1. Batera


3.2.3. Ampolletas

3.3. SISTEMA 12 V 2 X 165 330 W

3.3.1. Batera


3.3.3. Inversor de corriente de 12 CC a 220 CA

3.4. SISTEMA 220V 500 W

3.4.1. Batera



3.5. SISTEMA DE 2500W

3.5.1. Batera



3.6. INSTALACIN DE UNA RED ELCTRICA EN UNA CASA CON

SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO

3.7. DESCRIPCIN DE LA CABAA

3.8. CLCULO DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA

3.8.1. Panel solar


3.8.3. Batera



3.9. ELECCIN DE MATERIALES MS EFICIENTES

3.9.1. Paneles

3.9.2. Regulador

3.9.3. Inversor

3.9.4. Bateras

3.10. COMPARACIN DE COSTOS REALES DE ENERGA SOLAR

3.11. ESTRUCTURAS DE SOPORTE Y PANEL SOLAR DE 130 W PARA

CLCULOS DE CASA

3.12. ESTRUCTURA DE SOPORTE PARA 10 PANELES DE 130 W PANELES

SOBRE TECHO DE CASA

3.12.1. Materiales

3.12.2. Peso que debe soportar la estructura

3.13. SISTEMA DE REGADO

3.13.1. Sistema de bajo consumo

3.13.2. Sistema de medio consumo

3.13.3. Sistema de alto consumo

3.14. ESTRUCTURA DE SOPORTE PARA SISTEMA DE 2500 W

3.14.1. Carga sobre la estructura

3.14.2. Esfuerzo del marco de la estructura

3.14.3. Esfuerzos en los pilares de la estructura

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFA

ANEXOS

ANEXO A: PROMEDIO MENSUALES DE DATOS SOLARIMTRICOS EN

CHILE

ANEXO B: ISOPLETAS DE CHILE CENTRAL Y NORTE

ANEXO C: PLANOS

NDICE DE FIGURAS

Figura 1-1. Energa elica en Aysn

Figura 1-2. Hidroelctrica Colbun VII regin

Figura 1-3. El sol

Figura 2-1. Panel silicio monocristalino

Figura 2-2. Panel silicio policristalino

Figura 2-3. Panel silicio amorfo

Figura 2-4. ngulo de inclinacin ptimo en invierno y verano

Figura 3-1. Plano cabaa

Figura 3-2. Panel solar de 130 W

Figura 3-3. Dimensin del panel solar

Figura 3-4. Estructura de soporte de cada panel

Figura 3-5. Dimensionado de estructura de soporte

Figura 3-6. Resistencia de soporte de cada panel

Figura 3-7. Marco de la estructura

Figura 3-8. Marco sobre techo de casa

Figura 3-9. Ensamble de marcos y paneles solares

Figura 3-10. Resistencia de marco que va sobre el techo de casa

Figura 3-11. Por mtodo Von Mises

Figura 3-12. Deformacin al esfuerzo sometido

NDICE DE TABLAS

Tabla 1-1. Radiacin solar diaria en Chile

Tabla 2-1. Comparacin de rendimiento, caractersticas y fabricacin de paneles solares

Tabla 2-2. Prdidas en porcentaje de la batera

Tabla 2-3. Lista de chequeo semanal

Tabla 2-4. Lista de chequeo semestral

Tabla 3-1. Caractersticas elctricas y fsicas panel solar A-5J

Tabla 3-2. Costo aproximado del sistema

Tabla 3-3. Caractersticas elctricas y fsicas panel solar Shell PowerMax Ultra 50


Tabla 3-5. Caractersticas elctricas y fsicas de los paneles solares Shell Power Max

Ultra 165 W


Tabla 3-7. Caractersticas elctricas y fsicas de los paneles solares Shell SM 100


Tabla 3-9. Caractersticas elctricas y fsicas de los paneles solares SUNMODULE

SW180


Tabla 3-11. Consumo y precios de artefactos

Tabla 3-12. Estimacin del consumo de los artefactos durante el da

Tabla 3-13. Prdidas permitidas de voltaje

Tabla 3-14. Comparacin de costos reales

Tabla 3-15. Caractersticas elctricas y fsicas de los paneles solares Kyocera 43 W


Tabla 3-17. Caractersticas elctricas y fsicas de los paneles solares Shell de 100 W


Tabla 3-19. Caractersticas elctricas y fsicas de los paneles solares Kyocera 130W


Tabla.3-21. Caractersticas elctricas y fsicas de los paneles solares Kyocera 100 W


NDICE DE ESQUEMAS

Esquema 2-1. Funcionamiento mdulo solar

Esquema 2-2. Diodos de proteccin

NDICE DE GRFICOS

Grfico 2-1. Curva caracterstica I-V de la clula Fotovoltaica

NDICE DE DIAGRAMAS

Diagrama 2-1. Sistema solar fotovoltaico

SIMBOLOGA

N : Newton.

Vcc : Voltaje en corriente contina.

Kg : Kilogramo.

cm : Centmetro.

m : Metro.

: Ohm.

mm : Milmetro cuadrado.

l : Litro.

m : Micrmetro.

Km : kilmetro.

g : Gramo.

h : Hora.

A : Ampere.

V : Volt.

Hz : Hertz.

dB : Decibel.

MW : Mega Watt.

kW : Kilo Watt.

C : Grados Celsius.

F : Grados Fahrenheit.

Kcal : Kilo Calora.

m : Metro Cuadrado.

% : Porcentaje.

$ : Peso Chileno.

mm : Milmetros.

W : Watt.

s2 : Segundo cuadrado

INTRODUCCIN

Una energa garantizada para los prximos 6.000 millones de aos

El Sol, fuente de vida y origen de las dems formas de energa que el hombre

ha utilizado desde los albores de la Historia, puede satisfacer todas nuestras necesidades,

si aprendemos cmo aprovechar de forma racional la luz que continuamente derrama

sobre el planeta. Ha brillado en el cielo desde hace unos cinco mil millones de aos, y se

calcula que todava no ha llegado ni a la mitad de su existencia.

La crisis de la energa esta ante nosotros ya que la demanda del petrleo crece

con mayor fuerza cada da.

La energa fotovoltaica es una valiosa alternativa, si bien no resuelve todos los

problemas, ofrece una fuente de energa inagotable, limpia y gratuita.

Es preciso, no obstante, sealar que existen algunos problemas que debemos

afrontar y superar. Aparte de las dificultades que una poltica energtica solar avanzada

conllevara por s misma, hay que tener en cuenta que esta energa est sometida a

continuas fluctuaciones y a variaciones ms o menos bruscas. As, por ejemplo, la

radiacin solar es menor en invierno, precisamente cuando ms la necesitamos.

Uno de los obstculos para el aprovechamiento en general de la energa solar es

su baja intensidad. Incluso para las condiciones de tiempo despejado, ha quedado claro

que la baja intensidad (y la variabilidad) de la energa son desventajas importantes en

una potencial fuente de energa.

En base ha lo anterior y considerando las caractersticas de la energa solar nos

motiva a la investigacin y recoleccin de datos con la finalidad de educar y guiar como

usar una tecnologa energtica que esta al alcance de todos, sin embargo no desarrollada

en nuestro pas a pesar de poseer un clima y una geografa favorable para esta fuente.

La metodologa de trabajo se basa fundamentalmente en la investigacin,

recopilacin de datos y la adquisicin de experiencia de proyectos en otros pases. Es el

caso de Espaa donde la utilizacin de esta energa es masiva, tanto as que poseen

normas y reglamentos que nos han servido para aplicarlos en nuestro pas, sin embargo

hemos tenido que adaptar ciertos puntos para hacer ms efectivo el funcionamiento de

un sistema fotovoltaico en Chile.

OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES

Dar a conocer una nueva fuente de energa desaprovechada en nuestro pas.

Incentivar el uso de energas alternativas en la agricultura y en lugares

desolados

Demostrar que la energa solar es una fuente eficiente, que est al alcance de

todos y que satisface un gran nmero de necesidades energticas.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Disear un sistema fotovoltaico.

Describir y dar a conocer cada componente de un sistema.

Entregar una serie de sistemas fotovoltaicos que puedan satisfacer las

necesidades de cada persona.

Evaluar y Comparar costos con energas tradicionales.

Calcular y disear parmetros elctricos, estructurales y costos que asegurarn

la factibilidad del sistema segn un consumo determinado o requerido.

CAPTULO 1: DESCRIPCIN DEL PROBLEMA

1. DESCRIPCIN DEL PROBLEMA

Permanentemente observamos variaciones en las tarifas de combustibles, cortes

de suministros, altos niveles de contaminacin y una falta de una fuente de energa para

lugares inaccesibles. Una de las soluciones es entregar un medio de energa confiable

que no dependa de personas externas (empresas elctricas) que sea fcil de instalar,

mantener y con una vida til a un precio razonable. La mayora de las alternativas

existente en nuestro pas dependen principalmente del combustible y del SIC (Sistema

Interconectado Central), por lo que mucha de las personas que no logran estar en

contacto con estas alternativas no tienen la posibilidad de satisfacer sus necesidades de

energa. La mayora de las personas no confan en mtodos alternativos de energa ya

que en nuestro pas no existe informacin sobre las diferentes alternativas, al contrario

de pases desarrollados que polticamente estn focalizados en obtener energa de

fuentes naturales.

1.1. POSIBLES ALTERNATIVAS PARA OBTENER ENERGA

1.1.1. Motor generador

Consiste en un motor a combustin de cuatro tiempos, que esta sujeto a una

estructura de acero el cual entrega una potencia elctrica segn las RPM del motor a una

frecuencia de 50 Hz y corriente alterna, generalmente es enfriado por aire forzado y

posee un equipamiento de voltmetro, alarma de aceite, regulador de voltaje. Esta

alternativa tiene que ser mantenida con combustible por lo que genera contaminantes al

medio ambiente, CO2, partculas slidas en forma de holln (humos negros),

hidrocarburos no quemados, xidos de nitrgeno (NOx), SO2 procedente del azufre

contenido en el combustible. El porcentaje de CO equivale al 0.30 % de todos los gases

emitidos por la combustin, adems debe tener una buena mantencin y genera

contaminacin acstica por el ruido excesivo, alrededor de 80 dB. Su rendimiento

promedio de combustible es cercano a 1.2 l / h.

1.1.2. Conexin a la red SIC

Al conectarse a la red del sistema elctrico central en lugares aislados se debe

pagar la instalacin completa que va desde los postes para el tendido de cables hasta

transformadores para obtener energa, adems del pago mensual de un cargo fijo y del

consumo de energa, lo que lleva a un costo elevado si se trata de un lugar aislado.

1.1.3. Energas renovables

Las energas renovables se caracterizan porque en sus procesos de

transformacin y aprovechamiento en energa til no se consumen ni se agotan en una

escala humana. Entre estas fuentes de energas estn: la hidrulica, la solar, la elica y la

de los ocanos. Adems, dependiendo de su forma de explotacin, tambin pueden ser

catalogadas como renovables la energa proveniente de la biomasa y la energa

geotrmica.

Las energas renovables suelen clasificarse en convencionales y no

convencionales, segn sea el grado de desarrollo de las tecnologas para su

aprovechamiento y la penetracin en los mercados energticos que presenten.

Como energas renovables no convencionales (ERNC) se consideran la elica,

la solar, la geotrmica y la de los ocanos. Adems, existe una amplia gama de procesos

de aprovechamiento de la energa de la biomasa que pueden ser catalogados como

ERNC. De igual manera, el aprovechamiento de la energa hidrulica en pequeas

escalas se suele clasificar en esta categora.

Al ser autctonas y, dependiendo de su forma de aprovechamiento, generan

impactos ambientales significativamente inferiores que las fuentes convencionales de

energa, las ERNC pueden contribuir a los objetivos de seguridad de suministro y

sustentabilidad ambiental de las polticas energticas. La magnitud de dicha contribucin

y la viabilidad econmica de su implantacin, depende de las particularidades en cada

pas de elementos tales como el potencial explotable de los recursos renovables, su

localizacin geogrfica y las caractersticas de los mercados energticos en los cuales

competiran.

Histricamente la matriz energtica de Chile ha contado con una participacin

importante de energas renovables, en particular de la energa hidrulica convencional

utilizada para generacin elctrica. Esta participacin ha disminuido en los ltimos aos

producto del crecimiento de sectores que tienen un consumo intensivo de derivados del

petrleo, como el transporte, y del aumento de la capacidad de generacin elctrica

trmica a partir de gas natural. Sin perjuicio de ello, la participacin de las energas

renovables sigue siendo significativa en el abastecimiento energtico nacional, tal como

se desprende del balance de consumo bruto de energa primaria del ao 2001.

Por su parte, si bien las ERNC presentan una participacin marginal en el

consumo bruto de energa en Chile, han tenido un espacio de desarrollo en el

abastecimiento energtico de zonas rurales, situacin que se ver reforzada por las

polticas gubernamentales de apoyo a la electrificacin rural.

1.1.3.1. Energa elica

La energa elica se considera una forma indirecta de energa solar. Entre el 1 y

2% de la energa proveniente del sol se convierte en viento, debido al movimiento del

aire ocasionado por el desigual calentamiento de la superficie terrestre. La energa

cintica del viento puede transformarse en energa til, tanto mecnica como elctrica.

La energa elica, transformada en energa mecnica ha sido histricamente

aprovechada, pero su uso para la generacin de energa elctrica es ms reciente,

existiendo aplicaciones de mayor escala desde mediados de la dcada del 70 en

respuesta a la crisis del petrleo y a los impactos ambientales derivados del uso de

combustibles fsiles.

Una de las caractersticas de este recurso es su condicin aleatoria y variable,

por cuanto depende de condiciones atmosfricas. Esto lleva a que se requieran

exhaustivas mediciones como condicin previa para el desarrollo de proyectos

destinados a su aprovechamiento.

En la actualidad existe en operacin en Chile uno de estos proyectos: "Alto

Baguales". Corresponde a un parque de tres aerogeneradores (660 kW. c/u) con una

capacidad conjunta de 2 MW nominal. Se encuentra conectado desde noviembre de

2001 al Sistema Elctrico de Aysn, que atiende a 19.000 familias de la XI Regin del

pas.

Figura 1-1. Energa elica en Aysn

1.1.3.2. Energa hdrica

La hidroelectricidad, al igual que la energa elica y solar, es un recurso

energtico "limpio" y renovable, cuyo adecuado aprovechamiento tiene un bajo impacto

ambiental y se utiliza como importante recurso energtico en casi todos los pases del

mundo. La potencia obtenida a travs de los recursos hidrulicos depende del volumen

de agua que fluye por unidad de tiempo y de la altura de cada de sta. Una central

hidroelctrica es un conjunto de obras destinadas a convertir la energa cintica y

potencial del agua, en energa utilizable como es la electricidad. Esta transformacin se

realiza a travs de la accin que el agua ejerce sobre una turbina hidrulica, la que a su

vez le entrega movimiento rotatorio a un generador elctrico.

La energa hidrulica convencional, aquella utilizada para generacin elctrica

en grandes centrales conectadas a sistemas elctricos, es una de las fuentes primarias

principales de abastecimiento energtico en Chile. Por su parte, las mini y micro

centrales hidroelctricas y los hidrocargadores., se consideran como energas renovables

no convencionales, debido a su menor nivel de implementacin y a que en los sectores

rurales se constituyen en una alternativa para la provisin de electricidad. Actualmente

se contabilizan alrededor de 110 instalaciones de este tipo en el pas, destinadas

principalmente a la electrificacin de viviendas y a telecomunicaciones. Existen regiones

del pas que presentan favorables condiciones geogrficas y climticas que las

transforman en un lugar privilegiado para el aprovechamiento de la energa hdrica.

Muchos lugares cordilleranos en casi toda la radiacin de las zonas central y sur, reas

como Chilo continental y zonas aisladas desde la VIII Regin al sur, son especialmente

adecuados para la instalacin de mltiples centrales de pequeo tamao.

Figura 1-2. Hidroelctrica Colbun VII regin

1.1.3.3. El sol

El Sol es el elemento ms importante en nuestro sistema solar. Es el objeto ms

grande y contiene aproximadamente el 98% de la masa total del sistema solar. Se

requeriran ciento nueve Tierras para completar el disco solar, y su interior podra

contener ms de 1.3 millones de Tierras. La capa exterior visible del Sol se llama la

fotosfera y tiene una temperatura de 6.000C (11.000F). Esta capa tiene una apariencia

manchada debido a las turbulentas erupciones de energa en la superficie.

La energa solar se crea en el interior del Sol. Es aqu donde la temperatura

(15.000.000 C; 27.000.000 F) y la presin (340 millardos de veces la presin del aire

en la Tierra al nivel del mar) son tan intensas que se llevan a cabo las reacciones

nucleares. Estas reacciones causan ncleos de cuatro protones hidrgeno para fundirse

juntos y formar una partcula alfa ncleo de helio. La partcula alfa tiene cerca de 7 por

ciento menos masa que los cuatro protones. La diferencia en la masa es expulsada como

energa y es llevada a la superficie del Sol, a travs de un proceso conocido como

conveccin, donde se liberan luz y calor. La energa generada en el centro del Sol tarda

un milln de aos para alcanzar la superficie solar. Cada segundo se convierten 700

millones de toneladas de hidrgeno en cenizas de helio. En el proceso se liberan 5

millones de toneladas de energa pura; por lo cual, el Sol cada vez se vuelve ms ligero.

Figura 1-3. El sol

Definicin de energa solar

Recibe el nombre de energa solar aquella que proviene del aprovechamiento

directo de la radiacin del sol, y de la cual se obtiene calor y electricidad. El calor se

obtiene mediante colectores trmicos, y la electricidad a travs de paneles fotovoltaicos.

En los sistemas de aprovechamiento trmico el calor recogido en los colectores

solares puede destinarse a satisfacer numerosas necesidades, como por ejemplo:

obtencin de agua caliente para consumo domstico o industrial, o bien para fines de

calefaccin, aplicaciones agrcolas, entre otras.

Los paneles fotovoltaicos, que constan de un conjunto de celdas solares, se

utilizan para la produccin de electricidad, y constituyen una adecuada solucin para el

abastecimiento elctrico en las reas rurales que cuentan con un recurso solar abundante.

La electricidad obtenida mediante los sistemas fotovoltaicos puede utilizarse en forma

directa, o bien ser almacenada en bateras para utilizarla durante la noche.

De acuerdo a la informacin disponible en el archivo solarimtrico nacional

elaborado por la Universidad Tcnica Federico Santa Mara, las radiaciones solares

diarias para las regiones del pas son las siguientes:

Tabla 1-1. Radiacin solar diaria en Chile

Regin Radiacin Solar

(Kcal/(m2/da))

I 4.554

II 4.828

III 4.346

IV 4.258

V 3.520

VI 3.676

VII 3.672

VIII 3.475

IX 3.076

X 2.626

XI 2.603

XII 2.107

RM 3.570

Antrtica 1.563 Fuente: archivo solarimtrico nacional elaborado por la Universidad Tcnica Federico Santa Mara.

El desarrollo de la tecnologa fotovoltaica en nuestro pas incluye los siguientes

tipos de usos: aplicaciones efectuadas por empresas de telecomunicaciones, aplicaciones

en retransmisin de televisin en sectores aislados, sistemas de iluminacin de faros con

paneles fotovoltaicos y electrificacin rural.

CAPTULO 2: PRINCIPALES PROBLEMTICAS A SOLUCIONAR CON

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

2 PRINCIPALES PROBLEMTICAS A SOLUCIONAR CON SISTEMAS

FOTOVOLTAICOS

2.1. LA NECESIDAD DE ENERGA EN LUGARES DESOLADOS Y

DIFCIL ACCESO

Nuestro pas posee extensiones irregulares, un gran nmero de montaas,

bosques, cordillera de la costa y los Andes que muchas veces impiden la accesibilidad

directa del abastecimiento energtico. El caso mas frecuente es el uso de combustible

que posee la desventaja del elevado costo y sumado al transporte diario requiere de una

gran inversin para satisfacer las necesidades elctricas sobre todo si se encuentra a una

gran distancia de la ciudad.

Lamentablemente en los lugares alejados de la ciudad el alto costo de la

conexin al SIC requiere de una gran inversin al no existir redes cercanas, lo que da

como resultado la alternativa de energa que es el combustible.

Para los agricultores y campesinos se hace inminente la necesidad de energa

sobre todo para el riesgo de cultivos y para satisfacer necesidades bsicas que faciliten

su vida, por lo que la energa fotovoltaica es una buena alternativa ya que solo se

requiere de la inversin inicial del sistema que logre satisfacer la necesidad y que el sol

aporte en forma gratuita su energa.

2.1.1. Alto costo de instalacin elctrica al SIC (sistema interconectado central) en

sectores aislados

El costo para sectores aislados es elevado ya que la persona interesada en

conectarse al sistema debe hacer el pago de postes, cableado, transformador y todos los

accesorios correspondientes a la instalacin elctrica, mas el pago mensual a la empresa

elctrica por los servicios de instalacin, consumo y mantencin de los componentes.

2.2. LA DEPENDENCIA DE PAGOS MENSUALES

Con un sistema fotovoltaico, para una casa como ejemplo, evitaremos el pago

mensual de energa a una empresa de electricidad, la inversin inicial de este sistema

ser elevado, pero se amortizara con la cantidad de aos que dure este sistema sin

renovacin de sus componentes, a lo mas se requiere el cambio de las bateras que duran

alrededor de diez aos. La vida til de los sistemas solares es alrededor de los 25 a 30

aos.

2.3. RESPALDO DE ENERGA EN CASO DE EMERGENCIA O EN

HORARIOS PUNTA

Los sistemas fotovoltaicos pueden almacenar la energa en bateras, con lo cual

se podra contener esta energa para casos especiales de consumo ya sea en casos de

emergencia o en horarios punta para algn equipo en especial.

2.4. CONTAMINACIN AMBIENTAL POR COMBUSTIBLES

La contaminacin es producida por partculas de monxido de carbono, xidos

de nitrgeno y otras partculas fsicas y qumicas que vienen de los diferentes

combustibles usados en Chile. Los sistemas fotovoltaicos no emiten ningn tipo de

contaminacin, ya que la energa entregada por el sol es limpia e inagotable, no usar esta

energa seria irracional, mirado desde el punto de vista del medio ambiente.

2.5. FUNCIONAMIENTO DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA

FOTOVOLTAICO

2.5.1. Paneles solares

Los mdulos fotovoltaicos funcionan por el efecto fotoelctrico. Cada clula

fotovoltaica est compuesta de dos delgadas lminas de silicio (u obleas), P y N,

separadas por un semiconductor. Los fotones procedentes de la fuente luminosa inciden

sobre la superficie de la capa P, y al interaccionar con el material liberan electrones de

los tomos de silicio los cuales, en movimiento, atraviesan la capa de semiconductor,

pero no pueden volver. La capa N adquiere una diferencia de potencial respecto a la P.

Si se conectan unos conductores elctricos a ambas capas y estos, a su vez, se unen a un

dispositivo o elemento elctrico consumidor de energa, se iniciar una corriente

elctrica continua (los electrones se mueven siempre en el mismo sentido y de los

potenciales ms bajos a los ms altos.

En un mdulo policristalino tpico, la mayor parte del material es silicio dopado

con boro para darle una polaridad positiva (material P). Una capa delgada en el frente

del mdulo es dopada con fsforo para darle una polaridad negativa (material N). A la

interfase entre las dos capas se le llama unin.

Este tipo de paneles producen electricidad en corriente continua y aunque su

efectividad depende tanto de su orientacin hacia el sol como de su inclinacin con

respecto a la horizontal, se tiende a las instalaciones fijas, por ahorros en mantenimiento

y con una inclinacin al sur fija que depende de la latitud. Por su potencia, la luz solar es

la ms efectiva, pero las clulas solares funcionan con cualquier tipo, como puede

observarse en las calculadoras de bolsillo, que tambin funcionan en interiores con luz

artificial.

Esquema 2-1. Funcionamiento mdulo solar

Curva caracterstica I-V de la clula Fotovoltaica.

Fuente: ESF Modulo 4

Grfico 2-1. Curva caracterstica I-V de la clula Fotovoltaica

ste es el grafico caracterstico de una clula fotovoltaica donde Isc

corresponde a la corriente en corto circuito, Voc voltaje en vaci y Pm la potencia

mxima de la clula.

2.5.1.1. Eficiencia del panel fotovoltaico

Se define el rendimiento o eficiencia () de una clula solar como el cociente

entre la potencia mxima que puede dar a la carga y la potencia luminosa recibida por la

clula.


Donde:

Vmp: Voltaje a mxima potencia.

Imp: Corriente a mxima potencia.

Pl: Potencia luminosa recibida por el panel.

2.5.1.2. Factor de forma del panel fotovoltaico

Otra relacin importante es el factor de forma o de relleno, FF. Este factor se

define como el cociente entre la potencia mxima que la clula solar puede dar a la carga

y la potencia terica mxima definida por el punto (Isc corriente en cortocircuito, Voc

voltaje en vaci):

Es una medida de la calidad de la unin y de la resistencia serie de la clula.

Cuanto mayor es este factor, cuanto ms prximo a 1, la caracterstica I-V con

iluminacin se aproxima ms al rectngulo de mxima potencia terica y, por tanto, el

panel es de mayor calidad.


Donde

Vmp: Voltaje a mxima potencia.

Imp: Corriente a mxima potencia.

Voc: Voltaje en vaci del panel.

Isc: Corriente en corto circuito del panel.

2.5.1.3. Factores que afectan el rendimiento de una clula fotovoltaica

El rendimiento de una clula viene limitado por distintos factores intrnsecos y

de diseo. Estos son:

Energa de los fotones incidentes

Para generar los pares positivos y negativos es necesario que los fotones que

llegan a la clula tengan una determinada energa. En la radiacin solar, una parte de los

fotones incidentes no tienen energa, por lo que se pierden, y otros tienen una energa

mayor, por lo que se pierde ese exceso. Un 50% de la energa incidente se pierde por

ste motivo.

Prdidas por recombinacin

El proceso de recombinacin depende de los defectos de la estructura cristalina

del semiconductor, cuanto ms puro sea (silicio monocristalino), stas prdidas sern

menores ( un 15%)

Prdidas por reflexin parcial

Parte de la luz que incide sobre la clula es reflejada por la superficie de esta,

por lo que se pierde (se perdera un 30%). Para evitar esta prdida en la fabricacin de

las clulas se emplean capas antirreflectantes y superficies rugosas (con stas capas las

prdidas quedan en aproximadamente 10%)

Prdidas por los contactos elctricos

El hecho de dotar a la clula solar de unos contactos que canalicen los

electrones liberados hacia el circuito exterior, hace que parte de su superficie de

captacin se vea tapada por esos contactos elctricos de rejilla, que no son transparentes

y, en definitiva restan iluminacin. Las prdidas por ste concepto pueden evaluarse,

como media, en un 8%, ya que dependen del diseo.

Prdidas por resistencia serie

Son debidas al efecto Joule que se produce al circular la corriente elctrica a

travs del silicio, produciendo un calentamiento. Representan sobre el conjunto un 2% -

3%.

La suma de todas estas prdidas disminuye el rendimiento de la clula, lo que

explica las diferencias que existen entre los rendimientos obtenidos en laboratorios y los

de las clulas comerciales que resultan de los procesos industriales de fabricacin.

2.5.1.4. Tipos de clulas solares

Clulas de Silicio

- Silicio Monocristalino

Presenta una estructura completamente ordenada, cuyo comportamiento

uniforme lo convierte en ptimo semiconductor. Estas celdas se obtienen a partir de

barras cilndricas de silicio Monocristalino producidas en hornos especiales.

Las celdas se obtienen por cortado de las barras en forma de obleas cuadradas

delgadas (0,4-0,5 mm de espesor). Su eficiencia en conversin de luz solar en

electricidad es superior al 12%. En este caso el silicio que compone las clulas de los

mdulos es un nico cristal. La red cristalina es la misma en todo el material y tiene muy

pocas imperfecciones. El proceso de cristalizacin es complicado y costoso, pero, sin

embargo, es el que proporciona la mayor eficiencia de conversin de luz en energa

elctrica. Es fcilmente reconocible por su monocromia azulada oscura y metlica.

Figura 2-1. Panel silicio monocristalino

- Silicio Policristalino

Estas celdas se obtienen a partir de bloques de silicio obtenidos por fusin de

trozos de silicio puro en moldes especiales. En los moldes, el silicio se enfra

lentamente, solidificndose. En este proceso, los tomos no se organizan en un nico

cristal. Se forma una estructura policristalina con superficies de separacin entre los

cristales, por tanto, el proceso de cristalizacin no es tan cuidadoso y la red cristalina no

es la misma en todo el material. Este proceso es ms barato que el anterior pero se

obtiene rendimientos ligeramente inferiores.

Su eficiencia en conversin de luz solar en electricidad es algo menor a las de

silicio Monocristalino. Su aspecto es una composicin de diferentes cristales azulados y

grises metlicos.

Figura 2-2. Panel silicio policristalino

- Silicio Amorfo

Difiere de las dems estructuras cristalinas por presentar un alto grado de

desorden en la estructura de los tomos, con lo cual contiene un gran nmero de defectos

estructurales y de enlaces.

Por presentar una respuesta espectral tirando ms para el azul, se muestran muy

eficientes bajo iluminacin artificial (principalmente bajo lmparas fluorescentes) con

eficiencia, en este caso, superior a la del silicio cristalino. Con respecto a las clulas

cristalinas tienen un proceso de fabricacin ms simple y por tanto un costo muy

inferior.

Su eficiencia en conversin de luz solar en electricidad vara entre un 5 y un 7

%.

Figura 2-3. Panel silicio amorfo

Tabla 2-1. Comparacin de rendimiento, caractersticas y fabricacin de paneles solares

Clulas Rendimiento

Directo

Caractersticas Fabricacin

Monocristalinos

15-18 %

Es tpico los azules

homogneos y la

conexin de las clulas

individuales entre si

Se obtiene de

silicio puro

fundido y dopado

con boro

Policristalino

12-14 %

La superficie esta

estructurada en

cristales y contiene

distintos tonos azules

Igual que el del

monocristalino,

pero se disminuye

el numero de fases

de cristalizacin.

Amorfo

2.5.1.6. Angulo de inclinacin

El sol se desplaza en el cielo de este a oeste. Los paneles solares alcanzan su

mxima efectividad cuando estn orientados hacia el sol, en un ngulo perpendicular con

ste a medioda. Por lo general, los paneles solares son colocados sobre un techo o una

estructura y tienen una posicin fija; no pueden seguir la trayectoria del sol en el cielo.

Por lo tanto, no estarn orientados hacia el astro con un ngulo ptimo (90 grados)

durante toda la jornada. El ngulo entre el plano horizontal y el panel solar se denomina

ngulo de inclinacin.

Debido al movimiento terrestre alrededor del sol, existen tambin variaciones

estacinales. En invierno, el sol no alcanzar el mismo ngulo que en verano.

Idealmente, en verano los paneles solares deberan ser colocados en posicin

ligeramente ms horizontal para aprovechar al mximo la luz solar. Sin embargo, los

mismos paneles no estarn, entonces, en posicin ptima para el sol del invierno. Con el

propsito de alcanzar un mejor rendimiento anual promedio, los paneles solares debern

ser instalados en un ngulo fijo, determinado en algn punto entre los ngulos ptimos

para el verano y para el invierno.

Figura 2-4. ngulo de inclinacin ptimo en invierno y verano

2.5.2. Reguladores de voltaje

La funcin primordial del regulador de carga es proteger a la batera contra las

sobrecargas y contra las sobredescargas. Adems, se emplea para proteger a las cargas

en condiciones extremas de operacin, y para proporcionar informacin al usuario.

Idealmente la regulacin de carga debera atender directamente al estado de carga de la

batera, y en la actualidad hay sofisticados reguladores de carga en el mercado que

funcionan bajo este principio. Sin embargo, son an muy complejos y caros, por lo que

su uso es difcil de justificar en el sistema.

Tpicamente el costo del regulador de carga representa slo el 5 % de la

inversin inicial del sistema.


La mayora de los electrodomsticos convencionales necesitan para funcionar

corriente alterna a 220 V y 50 Hz de frecuencia. Puesto que los paneles como las

bateras trabajan siempre en corriente continua, es necesaria la presencia de un inversor

que transforme la corriente continua en alterna. Las principales caractersticas vienen

determinadas por la tensin de entrada del inversor, que se debe adaptar a la del

generador, la potencia mxima que puede proporcionar la forma de onda en la salida

(sinusoidal pura o modificada, etc.), la frecuencia de trabajo y la eficiencia, prximas al

85%.

2.5.4. Bateras

La funcin prioritaria de las bateras es la de acumular la energa que se

produce para poder ser utilizada en la noche o durante periodos prolongados de mal

tiempo. Otra importante funcin de las bateras es la de proveer una intensidad de

corriente superior a la que el generador fotovoltaico pueden entregar. Tal es el caso de

un motor, que en el momento del arranque puede demandar una corriente de 4 a 6 veces

su corriente nominal durante unos pocos segundos. Las bateras de plomo - cido se

aplican ampliamente en los sistemas de generacin fotovoltaicos. Dentro de la categora

plomo - cido, las de plomo - antimonio, plomo - selenio y plomo - calcio son las ms

comunes. La unidad de construccin bsica de una batera es la celda de 2 V. Dentro de

la celda, la tensin real de la batera depende de su estado de carga, si est cargando,

descargando en circuito abierto. Se puede hacer una clasificacin de las bateras en base

a su capacidad de almacenamiento de energa (medido en Ah a la tensin nominal) y a

su ciclo de vida (numero de veces en que la batera puede ser descargada y cargada a

fondo antes de que se agote su vida til). La cantidad de energa que es capaz de

almacenar una batera depende de su capacidad, que se mide en Amperios hora. Por

ejemplo, suponiendo una descarga total una batera de 100Ah puede suministrar 1 A

durante 100 h o 2 A durante 50 h, o 5 A durante 20 h. El nmero de das que la batera

puede mantener el consumo de la instalacin (autonoma) depender de su capacidad;

cuantos ms Ah pueda almacenar, mayor nmero de das.

2.5.5. Cables

Son los conductores de la energa y tendrn la seccin adecuada para reducir las

cadas de tensin y los calentamientos.

Voltajes relativamente bajos y corrientes relativamente altas son caractersticos

en los sistemas fotovoltaicos. Por lo tanto, incluso pequeas cadas de tensin tienden a

ser importantes y pueden producir efectos negativos sobre:

La corriente entregada por el generador fotovoltaico (un aumento de la tensin

de operacin hace que el punto de operacin se mueva hacia la regin de baja

corriente de la curva I-V del generador fotovoltaico).

La regulacin de la carga de la batera (debido a las diferencias entre los

voltajes reales de la batera y los valores del voltaje en los terminales del

regulador de carga).

La vida til de las lmparas fluorescentes (bajo voltaje de operacin).

2.5.6. Diodos de proteccin y de bloqueo

Los diodos de bloqueo evitan que la corriente pase en sentido contrario al de

generacin y tambin previenen que la batera se descargue a travs de ellos durante la

noche. Esto no supone problemas para el mdulo pero se traduce en una prdida de

energa de la batera.

Esquema 2-2. Diodos de proteccin


La funcin principal de las estructuras es darle la orientacin e inclinacin

necesaria a los paneles para captar de mejor forma la radiacin entregada por el sol. Hay

dos tipos de estructuras las fijas y las de seguimiento.

Diagrama 2-1. Sistema solar fotovoltaico

2.6. MTODO DE ELECCIN PARA LOS ELEMENTOS DE

FUNCIONAMIENTO Y ESTRUCTURA

2.6.1. Generador fotovoltaico

Mdulos fotovoltaicos certificados de acuerdo con la norma internacional IEC-

61215 o con la norma nacional para mdulos fotovoltaicos utilizada en el pas de inters.

1000 W-h /m Potencia nominal del panel en W.

Radiacin del lugar en W-h /m X

X = Potencia Entregada por el Panel en Wh


Las estructuras de soporte deben ser capaces de resistir, como mnimo, 10 aos

de exposicin a la intemperie sin corrosin o fatiga apreciables.

Las estructuras de soporte deben soportar vientos de 120 km / h, como mnimo.

Se pueden utilizar muchos materiales para las estructuras de soporte, entre ellos

acero inoxidable, aluminio, hierro galvanizado con una capa protectora de 30 m,

madera tratada, etc.

En el caso de mdulos fotovoltaicos con marco, su fijacin a los soportes slo

puede realizarse mediante elementos (tornillos, tuercas, arandelas, etc.) de acero

inoxidable.

El ngulo de inclinacin debe optimizar la captacin de energa solar durante el

peor mes, es decir el mes con la peor relacin entre los valores diarios de la irradiacin y

el consumo, ambos en media mensual. Generalmente puede suponerse que la demanda

de los usuarios es constante, lo que lleva a la frmula:

Esta frmula conduce a un ngulo mnimo de inclinacin de 10, el cual es

suficiente para permitir el drenaje del agua de lluvia. Es til sealar que pequeas

desviaciones acimutales (+/- 30) y/o de inclinacin (+/- 10) tienen una influencia

relativamente pequea sobre la captacin de radiacin y, en consecuencia, sobre la

produccin del panel fotovoltaico.

Estructuras de soporte estticas son generalmente preferibles a las de

seguimiento.

En caso de que se utilicen sistemas de seguimiento manual (2 a 3 posiciones por

da movindose de este a oeste), todos sus componentes debern satisfacer los requisitos

especificados anteriormente para las estructuras de soporte.

2.6.3. Batera

La caracterstica de operacin ms importante de una batera en un sistema rural

fotovoltaico es el ciclado.

Durante un ciclo diario la batera se carga durante el da y se descarga durante

la noche. Sobrepuesto al ciclado diario hay un ciclo estacional, que est asociado a

perodos de reducida disponibilidad de radiacin. Estos ciclos, junto con otros

parmetros operativos (temperatura ambiente, corriente, voltaje, etc.), afectan la vida de

la batera y a los requisitos de mantenimiento. Para maximizar la vida til de las bateras

de plomo-cido, hay que evitar las siguientes condiciones operativas:

Altos voltajes durante la carga (para prevenir la corrosin y la prdida de agua).

Bajos voltajes durante la descarga (corrosin)

Descargas profundas (sulfatacin, crecimiento de dendritas)

Perodos extensos sin recargas totales (sulfatacin)

Temperaturas altas de la batera (todos los procesos de envejecimiento se

aceleran)

Estratificacin del electrolito (sulfatacin)

Corrientes de carga muy bajas (sulfatacin)

Estas reglas conducen a especificaciones para el dimensionamiento (tanto de la

batera como del generador fotovoltaico) y para los procedimientos de proteccin de la

batera (reguladores de carga).

La necesidad de evitar descargas excesivas lleva a limitar la mxima

profundidad de descarga hasta un cierto valor, PDMAX, que generalmente est entre 0,3

y 0,6, pero que puede aproximarse a 0,5 segn el tipo de batera. Cuando se alcanza este

lmite, hay que interrumpir el suministro de energa a las cargas. La capacidad

disponible, CU, es, por lo tanto, menor que la capacidad nominal, CB, que se refiere a la

carga total que podra extraerse de la batera si no se impusiesen lmites de ningn tipo.

Es obvio que CU es igual al producto CB X PDMAX.

Tpicamente, se puede obtener un buen compromiso entre costo y confiabilidad

con una batera que tenga una capacidad til que est entre 3 das (en lugares donde no

se esperen perodos nublados prolongados) y 5 das (en regiones donde sean probables

perodos nublados prolongados) veces la demanda total diaria de energa de la vivienda.

La seleccin de un valor de capacidad en particular depende principalmente del

tipo de batera.

Las bateras de mejor calidad para uso fotovoltaico estn hechas con placas

tubulares y rejillas con bajo contenido de Sb-Se (Antimonio - Selenio). Con estas

bateras se pueden alcanzar vidas tiles superiores a 8 aos, con profundidad de descarga

diaria = 0,2 y frecuencias de mantenimiento entre 1 y 2 veces al ao. Una desventaja

particular de las bateras tubulares en los sistemas fotovoltaicos es que no aceptan

fcilmente regmenes de carga muy bajos, adems, son caras y estn poco disponibles en

los mercados actuales de los pases en desarrollo. Sin embargo, no deberan ser

excluidas de los programas fotovoltaicos.

Las bateras para automviles, usualmente referidas como SLI (STARTING,

LIGHTING, IGNITION), tienen algunas ventajas:

Son las bateras ms baratas cuando se las compara en trminos de capacidad

nominal (la diferencia de precio puede llegar a 4 5 veces).

Son frecuentemente producidas localmente y estn ampliamente disponibles en

todos los mercados.

Mejor posibilidad para el reciclado de las bateras usadas y, en consecuencia,

para evitar problemas ambientales.

El principal inconveniente es su relativa corta vida. Debido a que el diseo de

loa vasos se optimiza para entregar altas corrientes durante periodos cortos de tiempo.

Por lo tanto, es necesario utilizar bateras de capacidad ms grande, PDd 0,1. Esto es

necesario para reducir la corrosin y prolongar as la vida de las bateras. Las bateras

SLI clsicas utilizan aleaciones de plomo y antimonio en las rejillas, y exigen ser

frecuentemente rellenadas con agua destilada.

Las bateras SLI Modificadas son de placas ms gruesas y mayor cantidad de

electrolito en el espacio por encima de las placas. Estas bateras SLI modificadas se

comercializan a veces como bateras solares.

Para que una batera pueda ser apropiadamente considerada como "SLI

modificada", debe cumplir las siguientes condiciones:

El espesor de cada rejilla debe exceder los 2mm.

La cantidad de electrolito debe exceder 1,15 l por vaso y por cada 100

Ah de capacidad nominal en 20 h.

Los separadores deben ser de polietileno microporoso

La densidad del electrolito no debe exceder 1,25 g/l.

Las bateras SLI de bajo mantenimiento:

Utilizan aleaciones de plomo y calcio en las rejillas.

Son particularmente vulnerables a los daos por descargas profundas.

Estn sujetas a deterioro por grandes variaciones de temperatura.

Las bateras sin-mantenimiento:

Utilizadas para aplicaciones profesionales utilizando electrolito gelificado.

Ms resistentes a descargas profundas.

Generalmente muy caras para su uso en sistemas fotovoltaicos

Su reciclado requiere de instalaciones especficas.

Para dimensionar la capacidad de la batera:

0.205 2

+

VPt

VPt

Donde:

Pt: potencia aparente en el da. (Suma de cargas)

V: Voltaje nominal de la batera. (12V, 24V, etc)

El numero 2 es asumiendo que la batera se puede descargar un 50 % y el 0.205

equivale a la suma de las perdidas de la batera.

Tabla 2-2. Prdidas en porcentaje de la batera

Coeficiente de rendimiento Porcentaje %

Perdidas en batera 0.05

auto descarga 0.005

Perdidas varias 0.15

TOTAL 0.205 Fuente: Elaboracin propia


Debe haber proteccin contra descargas profundas.

Todos los terminales del regulador deben poder acomodar fcilmente cables de,

al menos, 4 mm de seccin.

Deben proveerse protecciones contra corrientes inversas.

El regulador de carga debe ser capaz de resistir cualquier situacin posible de

operacin sin batera, cuando el generador fotovoltaico opera en condiciones

estndar de medida, y con cualquier condicin de carga permitida.

El regulador de carga debe resistir sin dao la siguiente condicin de operacin:

temperatura ambiente 45C, corriente de carga 25% superior a la corriente de

cortocircuito del generador fotovoltaico en las condiciones estndar de medida,

y corriente de descarga 25% superior a la correspondiente a todas las cargas

encendidas y al voltaje nominal de operacin.

Las cajas de los reguladores de carga deben como mnimo proveer proteccin

IP 32, segn las normas IEC 529 o DIN 40050.

El regulador de carga no debe producir interferencias en las radiofrecuencias en

ninguna condicin de operacin.

Cuando las cargas puedan ser utilizadas sin restricciones, porque el estado de

carga de la batera es suficientemente elevado, se indicar con una seal de

color verde.

Cuando las cargas hayan sido desconectadas de la batera, porque el estado de

carga es excesivamente bajo, se indicar con una seal de color rojo.

2.6.4.1. Para el clculo del regulador

1 Condicin: Corriente en corto circuito del panel x 1.25 = Corriente del

regulador.

2 Condicin: (Potencia de todas las cargas /12) x 1.25 = Corriente del

regulador.


Se debe observar el mayor consumo que ocurra al mismo tiempo en Watt, el

inversor debe ser mayor a este valor.


Las secciones de los conductores deben ser tales que las cadas de tensin en

ellos sean inferiores al 3% entre el generador fotovoltaico y el regulador de carga,

inferiores al 1% entre la batera y el regulador de carga, e inferiores al 5% entre el

regulador de carga y las cargas. Todos estos valores corresponden a la condicin de

mxima corriente.

Para los cables de cobre (resistividad = 0,01724 .mm / m a 20C) y con

tensiones nominales de 12 V, se puede emplear la siguiente frmula:

( ) ( )

=(%)

Imx m 1 0,036 mm 2V

AS

Donde:

S: Seccin mnima de los cables.

l: Longitud de los cables.

Imax: mxima corriente.

V: Prdidas permitidas de voltaje.

Las mnimas secciones de los cables en cada una de las lneas sern las

siguientes:

Del generador fotovoltaico al regulador de carga: 2.5 mm.

Del regulador de carga a las bateras: 4 mm.

Por ejemplo, suponiendo que la distancia entre el generador fotovoltaico y el

regulador de carga es igual a 10 m, y que la corriente mxima es de 5 A, la seccin de

los cables debe ser mayor que 0,036x10x5/0.6 = 3 mm

Los cables externos debern ser aptos para operar a la intemperie segn la

norma internacional IEC 60811 o la norma nacional para cables que sea

relevante en el pas de inters.

Todos los terminales de los cables deben permitir una conexin segura y

mecnicamente fuerte.

Deben tener una resistencia interna pequea, que no permita cadas de tensin

superiores al 0,5 % del voltaje nominal. Esta condicin es aplicable a cada

terminal en las condiciones de mxima corriente.

Los terminales de los cables no deben favorecer la corrosin que se produce

cuando hay contacto entre dos metales distintos.

Los extremos de los cables de seccin 4 mm deben estar dotados con

terminales especficos y de cobre. Los extremos de los cables de seccin 2,5

mm podrn retorcerse y estaarse para lograr una conexin adecuada.

Todos los cables deben respetar un cdigo de colores y/o estar debidamente

etiquetados.

Los fusibles deben elegirse de modo tal que la mxima corriente de operacin

est en el rango del 50 al 80% de la capacidad nominal del fusible.

Los fusibles deben instalarse preferentemente en las lneas de polaridad

positiva.

Los interruptores deben ser especialmente aptos para corriente continua (CC).

Si se permite el uso de interruptores para Corriente alterna (CA), la corriente

nominal en CA debe exceder como mnimo en 200 % la corriente mxima a ser

interrumpida en CC.

Las combinaciones enchufe / toma de corriente deben tener protecciones contra

la inversin de la polaridad del voltaje suministrado a los aparatos elctricos.

Interesa comentar que, cuando no se disponga de productos especficos para

CC, un modo prctico de implementar la proteccin contra inversin de polaridad

consiste en utilizar productos CA precisamente de los que tienen dos conductores y

tierra. En este caso, los dos terminales principales pueden cortocircuitarse y ser usados

como uno de los polos (por ejemplo, positivo) mientras que el terminal de tierra se usa

como el otro polo (negativo).

2.7. SEGURIDAD DEL SISTEMA

En lo que concierne a seguridad, los sistemas fotovoltaicos tienen la ventaja de

la baja tensin (tpicamente 12 V) y la desventaja de la presencia de bateras, las cuales

tienen corrientes de cortocircuito muy altas, contienen cido sulfrico, y liberan gases

inflamables. Para evitar los riesgos asociados, interesa cumplir los siguientes requisitos:

Tanto la batera como el regulador de carga deben estar protegidos contra

sobrecorrientes y corrientes de cortocircuito por medio de fusibles, diodos, etc.

Las protecciones deben afectar tanto a la lnea del generador fotovoltaico como

a la lnea de las cargas.

Las protecciones contra sobrecorrientes o cortocircuitos pueden realizarse

fcilmente de varias maneras (fusibles, diodos, etc.) y pueden estar o no incluidas dentro

de la caja del regulador. En cualquiera de los casos, tales protecciones deben ser

consideradas como parte del regulador de carga y, en consecuencia, cumplir con los

requisitos relativos a cadas de tensin.

Pueden ocurrir accidentes con la batera si sta, o su contenedor, se vuelca, o si

accidentalmente se cortocircuitan sus terminales, por ejemplo, mediante un

destornillador u otra herramienta. Por ello, la ubicacin y montaje de bateras debe

respetar lo siguiente:

La batera debe estar ubicada en un espacio bien ventilado y con acceso

restringido.

Deben tomarse precauciones para evitar el cortocircuito accidental de los

terminales de la batera.

Estos requisitos pueden cumplirse de distintas maneras. En general se han

utilizado extensamente cajas especiales para contener bateras, con la ventaja de ser

productos estandarizados y rpidos de instalar, pero que agregan costo a los sistemas.

En regiones con tormentas elctricas frecuentes se debe instalar algn medio de

aislar manualmente los polos positivo y negativo del lado del generador fotovoltaico. De

este modo se puede aislar el generador fotovoltaico cuando hay riesgo de descargas

elctricas atmosfricas.

2.8. INSTALACIN Y MANTENIMIENTO

El generador fotovoltaico debe estar totalmente libre de sombras durante por lo

menos 8 horas diarias, centradas al medioda, y a lo largo de todo el ao.

Se debe prestar especial atencin a que el suministro incluya todos los

materiales necesarios para la instalacin, como tornillos, terminales de bateras, etc., y

que estn debidamente identificados.

Las tareas de mantenimiento de los sistemas fotovoltaicos que pueden ser

realizadas directamente en el propio lugar de operacin son:

Limpieza de los mdulos fotovoltaicos.

Modificaciones del cableado.

Relleno de agua de las bateras.

Reemplazo de fusibles, lmparas y reguladores de carga.

Con el fin de facilitar estas tareas, y de simplificar la instalacin inicial de los

sistemas, se considera apropiado requerir que:

El diseo de las estructuras de soporte debe facilitar la limpieza de los mdulos

fotovoltaicos y la inspeccin de las cajas de conexin.

El montaje de las estructuras de soporte debe preservar su resistencia a la fatiga,

corrosin y efectos del viento.

Es preferible montar los mdulos fotovoltaicos sobre pedestales o paredes, que

hacerlo sobre los tejados.

Los montajes sobre pedestal o sobre pared generalmente permiten el fcil

acceso a los mdulos fotovoltaicos, sin poner en riesgo la estanqueidad del techo, y

pueden representar un grado de libertad adicional cuando se buscan localizaciones sin

sombras para el generador fotovoltaico. Los montajes sobre tejados a veces permiten

reducir costos y, por lo tanto, tambin pueden ser aceptados, a condicin de dejar un

espacio entre el techo y los mdulos para que circule aire. Por lo tanto:

Si se permite el montaje en los tejados, deber haber una separacin de, por lo

menos, 5 cm entre los mdulos y el tejado cubierta para permitir la

circulacin de aire.

Si se permite el montaje en los tejados, las estructuras de soporte no debern

fijarse a las tejas o a las chapas, sino a las vigas del tejado u otro elemento de la

estructura de la vivienda.

La batera debera ubicarse en un lugar de fcil acceso y buena ventilacin

(Nota: el acceso debera estar restringido por ejemplo mediante el uso de una puerta con

cerradura). Fcil acceso significa que la limpieza de los terminales de las bateras, la

verificacin del nivel de electrolito, el relleno de agua y el reemplazo de fusibles (si los

hay) pueda realizarse sin mover las bateras.

Deben tomarse precauciones para evitar el cortocircuito accidental de los

terminales de la batera.

No se permite la conexin en paralelo de ms de dos bateras.

No se permite la conexin paralelo de bateras diferentes.

No se permite la conexin en paralelo de bateras nuevas y viejas.

Los reguladores de carga y las lmparas deben suministrarse con elementos de

soporte y fijacin adecuados para su montaje (la instalacin debe ser relativamente

simple).

El diseo de luminarias y reguladores de carga debe permitir el acceso con

cierta facilidad a los fusibles y terminales de cables.

Las lentes, cubiertas, etc. (si existen) deben poder desmontarse fcilmente por

el usuario, para el reemplazo de las lmparas o para limpieza.

La necesidad de herramientas debe minimizarse. (Evitando tuercas de diferente

tamao / distintos tamaos de tornillos, etc.).

Finalmente, todo el cableado debe hacerse de acuerdo con las normas

habituales, en particular:

Los cables deben asegurarse a las estructuras de soporte o a las paredes, para

evitar esfuerzos mecnicos sobre otros elementos de la instalacin elctrica

(cajas de conexin, interruptores, etc.).

Si estn montados en superficie, los cables deben graparse a las paredes, a

intervalos adecuados, para asegurar su posicin vertical y horizontal. De no ser

as, deben embutirse en las paredes y recubrir se con yeso o similar.

Los cables deben mantenerse fuera del alcance de los nios.

En general, los cables deben disponerse horizontalmente o verticalmente, nunca

oblicuamente.

2.9. LISTA DE CHEQUEO

Para aumentar la vida til de los elementos del sistema fotovoltaicos y la

seguridad de las personas que estn en contacto con estos sistemas, se recomienda

respetar el mantenimiento y sobre todo la seguridad, que es fundamental para un buen

funcionamiento.

El chequeo semanal consiste principalmente en una inspeccin visual de todo el

sistema para evitar que los daos vayan evolucionando y as tratar de minimizar las

fallas y fatigas de los materiales.

El chequeo semestral cumple un papel de mayor relevancia, ya que en este

punto se requiere de implementos elctricos para verificar todos los parmetros

calculados segn las capacidades de carga del sistema.

Tabla 2-3. Lista de chequeo semanal

ELEMENTOS A

INSPECCIONAR X OBSERVACIONES

Limpieza en la superficie de los mdulos. Limpiar con esponja o pao, con

agua y un agente suave, no abrasivo.

Revisar uniones y estado de cables. Sulfatacin de las uniones y cables

con aislante en mal estado.

Verificar estado fsico de la Batera.

Hinchazn o inflamacin es signo

de mal funcionamiento del

regulador.

Sulfatacin en los terminales de las bateras. Se produce debido a cargas y

descargas excesivamente profundas.

Verificar visualmente corrosin o desgaste

de la estructura

Si existe corrosin o desgaste

reparar la estructura

Inspeccin visual del sistema en general

Fuente: Elaboracin propia

Tabla 2-4. Lista de chequeo semestral

ELEMENTOS A

INSPECCIONAR X OBSERVACIONES

Verificar corrosin y desgaste en la estructura

de soporte

Uniones soldadas, pernos, pintura y

corrosin.

Verificar parmetros calculados para el

sistema

Las cargas no deben exceder el

consumo mximo del diseo

Verificar el voltaje y amperaje entregado por

el regulador de carga hacia la batera

El rango de voltaje debe estar entre

12.2 y 14.8 V (fuera de este

parmetro disminuye

considerablemente la vida til de la

batera)

Inspeccin visual del sistema en general


CAPTULO 3: TIPOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

3. TIPOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

El objetivo de crear un sistema fotovoltaico es principalmente entregar

soluciones de energa para satisfacer diversas necesidades abarcando una gran gama de

potencia, desde 5 W hasta 2500 W, que puede llegar a generar 13608 W en un da.

Para idear los sistemas fotovoltaicos, lo primordial es tomar en cuenta la

radiacin del sector, tomando en cuenta la mnima y mxima radiacin existente, que en

nuestro pas generalmente cuenta con una mnima en junio y mxima en diciembre.

Estos sistemas cuentan con las caractersticas de abastecer consumos elctricos

que estn dentro de la potencia generada y contienen todos los elementos para un buen

funcionamiento.

Para los clculos se tomaron dos radiaciones, a modo de ejemplo la mnima en

invierno es de 2900 Wh/m, y la mxima en verano de 6000 Wh/m.


Panel Solar Marca: Atersa Modelo A-5 J

Tabla 3-1. Caractersticas elctricas y fsicas panel solar A-5J

CARACTERSTICAS ELCTRICAS

Potencia W 5 W

Corriente punto de mxima potencia (Imp) 0.35 A

Tensin punto de mxima potencia (Vmp) 16.5 V

Corriente en cortocircuito (Isc) 0.4 A

Tensin de circuito abierto (Voc) 20.5 V

Mxima tensin del sistema 600 V

CARACTERSTICAS FSICAS

Dimensiones mximas (mm) 365x195x25

Peso (aproximado) 10.78 N Fuente: Elaboracin propia

La potencia que se ocupara es el 90% de la capacidad del panel debido a las

perdidas.

En verano con radiacin 6000 Wh/m por da: 27 Wh

(4 ampolletas de 7 W por 1 horas)

En invierno con radiacin 2900 Wh/m por da: 13.05 Wh

(1 ampolleta de 7 W por 1 hora)

3.1.1. Batera

12 V baja mantencin y descarga profunda: 12 Ah para 27 Wh

12 V baja mantencin y descarga profunda: 4,5 Ah para 13.5 Wh


Hay que ocupar un regulador mayor a 0.5 A, para este sistema es suficiente un

regulador de 3 A, en caso de aumentar la cantidad de paneles se pude llegar hasta 8

paneles.

3.1.3. Ampolletas

Una ampolleta de 7 W de consumo es equivalente a una de 45W normal

Ejemplo:

Para una persona que quiera ocupar una lavadora en verano de un consumo de

500Wh debera cargar una batera de 100 Ah por 19 das.

Para el invierno con la misma lavadora de 500Wh debera cargar una batera de

100 Ah por 38 das.

Para este caso se requiere un inversor de corriente de 12 CC a 220 CA.


Panel solar A-5J $58.310

Batera 12 Ah $7.500

Regulador de voltaje 3A $27.000

Total $92.810 Fuente: Elaboracin propia

Evaluacin con una vida til de treinta aos:

Costo de sistema solar fotovoltaico = Costo del sistema + Costo del mantenimiento

Costo del mantenimiento: Principalmente es la renovacin de batera cada 10

aos

Costo de sistema solar fotovoltaico = $92.810 + $15.000 = 107.810

Total a 30 aos: $107.810

Costo anual: $3.594

Costo mensual: $300

En el caso que se desee conectar un artefacto a un voltaje de 220 se debe sumar

el costo de un inversor. Para el ejemplo de la lavadora se requiere un inversor de 550 W

con un valor de $ 430.000

Costo de la conexin a la red = Costo kW + Costo de Instalacin

Costo de kW: Cobro de la empresa por uso de energa en kW.

Costo de Instalacin: En este caso especfico es de $1.000.000 siempre y

cuando la distancia a la red de conexin sea menor a 500 m

Costo de la conexin a la red =

$95 x 0,027 kW x 30 das + 1.000.000 / (30 x 12) aos

$76.95 + $2.777

Costo de la conexin a la red mensual = $ 2.855

Costo con motor generador = Costo del generador + Costo del combustible +

traslado de combustible + Costo de mantenimiento

Costo del combustible = 1 litro al mes = Bencina $610

Costo del generador = $80.000

Costo de mantenimiento = Incluye cambio de aceite y filtros tres veces al ao

por treinta aos = 180.000

Traslado de combustible: Depende de la localidad y geografa.

Costo con motor generador mensual = $1.332


Panel Solar Marca: Shell Modelo: PowerMax Ultra 50 W

Tabla 3-3. Caractersticas elctricas y fsicas panel solar Shell PowerMax Ultra 50


Potencia W 50 W




Tensin de circuito abierto (Voc) 21 V






perdidas.

En verano con radiacin 6000 Wh/m por da: 270Wh


En invierno con radiacin 2900 Wh/m por da: 130Wh


3.2.1. Batera

12 V baja mantencin y descarga profunda: 75Ah para 270Wh

2 bateras 12 V baja mantencin y descarga profunda: 12Ah c/u para 130Wh


Hay que ocupar un regulador de 10 A, en caso de aumentar la cantidad de

paneles se pude llegar hasta 1 paneles.

3.2.3. Ampolletas

Una ampolleta de 7 W de consumo es equivalente a una de 45W normal

Ejemplo:

Para una persona que quiera ocupar una lavadora en verano de un consumo de

500Wh debera cargar una batera de 100 Ah por 2 das.

Para el invierno con la misma lavadora de 500Wh debera cargar una batera de

100 Ah por 4 das.

Para este caso se requiere un inversor de corriente de 12 CC a 220 CA, por

calculo se necesita un inversor de 550 W.


Panel solar 50 W $ 297.500

Batera 75 Ah $86.400

Regulador de voltaje 10 A $46.080

Total $429.980 Fuente: Elaboracin propia




aos

Costo de sistema solar fotovoltaico = $429.980 + $172.800 = 602.780

Total a 30 aos: $602.780

Costo anual: $20.092

Costo mensual: $1674

En el caso que se desee conectar un artefacto a un voltaje de 220 se debe sumar

el costo de un inversor. Para el ejemplo de la lavadora se requiere un inversor de 550 W

con un valor de $ 430.000






$95 x 0,27 kW x 30 das + 1.000.000 / (30 x 12) aos

$770 + $2.777









Costo con motor generador mensual = $ 5.663

3.3. SISTEMA 12 V 2 X 165 330 W

2 Paneles Solares Marca: Shell Modelo: Power Max Ultra 165 W

Tabla 3-5. Caractersticas elctricas y fsicas de los paneles solares Shell Power Max

Ultra 165 W


Potencia W 165 W








Peso (aproximado) 176.4 N



perdidas.

En verano con radiacin 6000 Wh/m: 1782Wh

Televisor de 21 135 W por 4 horas.

5 ampolletas de 27 W por 3 horas.

PC de 75 W por 4 horas.

Lavadora de 500 W por 1 hora.

En invierno con radiacin 2900 Wh/m por da: 861Wh


Televisor de 21 135 W por 2 horas


3.3.1. Batera

12 V baja mantencin y descarga profunda: 500 Ah para 1782Wh



Hay que ocupar un regulador de 35 A, para este caso son 2 paneles de 165 W.


Por clculo se necesita un inversor de 550W.


2 Paneles Shell 165 W $ 1.834.560

Batera 500 Ah $945.360


Inversor 550W $430.000

Total $3.409.360 Fuente: Elaboracin propia




aos

Costo de sistema solar fotovoltaico = $3.409.360+ $1.890.720 = $5.300.080

Total a 30 aos: $5.300.080


Costo mensual: $14.722






$95 x 1,782 kW x 30 das + 1.000.000 / (30 x 12) aos

$5078 + $2.777










3.4. SISTEMA 220V 500 W

5 Paneles Solares Marca: Shell Modelo: SM 100

Tabla 3-7. Caractersticas elctricas y fsicas de los paneles solares Shell SM 100


Potencia W 100 W










perdidas.

En verano con radiacin 6000 Wh/m por da: 2700Wh

Televisor de 21 135 W por 5 horas.



Lavadora 500W por 1,5 horas.

En invierno con radiacin 2900 Wh/m por da: 1305 Wh


Televisor de 21 135 W por 3 horas


3.4.1. Batera


12 V baja mantencin y descarga profunda: 225Ah para 1305Wh


Hay que ocupar un regulador de 45 A, para este caso son 5 paneles de 100 W.




5 Paneles Solares 100 W $ 2.836.800

Batera 750 Ah $945.360


Inversor 550W $430.000





aos

Costo de sistema solar fotovoltaico = $4.442.560 + $ 1.890.720 = $6.333.280

Total a 30 aos: $6.333.280








$95 x 2,7 kW x 30 das + 1.000.000 / (30 x 12) aos

$7.695 + $2.777










3.5. SISTEMA DE 2500W

14 Paneles Solares Marca: SUNMODULE Modelo: SW180

Para este caso son 14 paneles, dos en serie y siete en paralelo de 180 W.

Tabla 3-9. Caractersticas elctricas y fsicas de los paneles solares SUNMODULE

SW180


Potencia W 180 W







Peso (aproximado) 147 N Fuente: Elaboracin propia


perdidas.

En verano con radiacin 6000 Wh/m por da: 13608 Wh

5 viviendas, una pequea comunidad.

Con un promedio de 2700 W c/u

En invierno con radiacin 2900 Wh/m por da: 6600 Wh

2 viviendas de consumo 3300 W c/u

3.5.1. Batera




Hay que ocupar un regulador de 474 A




14 Paneles Solares 180 W $ 14.300.000

Batera 4167 Ah $5.500.000

Regulador de voltaje 474 A $2.304.000

Inversor 5000W $4.000.000





aos

Costo de sistema solar fotovoltaico = $26.104.000 + $ 11.000.000 =

$37.104.000

Total a 30 aos: $37.104.000

Costo anual: $1.236.800







$95 x 13,608 kW x 30 das + 1.000.000 / (30 x 12) aos

$38.783 + $2.777




Costo del combustible = 408,2 litros al mes = Bencina $610






3.6. INSTALACIN DE UNA RED ELCTRICA EN UNA CASA CON

SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO

Se requiere obtener energa elctrica para resolver las necesidades bsicas en

una cabaa para esto se decide realizar la instalacin de una red de paneles fotovoltaicos,

definiendo las caractersticas tcnicas del montaje de la instalacin para su posterior

puesta en servicio.

La vivienda consta de 100 m2 repartidos en: 2 habitaciones, sala, cocina, WC,

garaje y recibidor.

La potencia mnima que se necesita debe ser capaz de suministrar alumbrado a

los puntos de luz situados en las 2 habitaciones, sala, cocina, WC, garaje, recibidor y

adems el uso de un TV, jugera, refrigerador y lavadora.

Puntos para analizar la eleccin de la fuente de energa

Zona aislada

Alto costo de conexin al SIC, sistema interconectado central

Independencia energtica

Posibles alternativas

Motor generador

Conexin a la red SIC

Energas Renovables

3.7. DESCRIPCIN DE LA CABAA

La vivienda consta de 100 m2 repartidos en: 2 habitaciones, sala, cocina, WC,

garaje, recibidor.

Figura 3-1. Plano cabaa

Tabla 3-11. Consumo y precios de artefactos

Artefactos Marca Potencia Precio

Ampolleta p1 PHILIPS 27 W $3.190

Ampolleta p2 PHILIPS 27 W $3.190

Tubo

fluorescente

cocina

ECOLIGHT 32 W $3.480

Ampolleta

living PHILIPS 27 W $3.480

Ampolleta WC PHILIPS 15 W $1.890

Tubo

fluorescente

garaje

PHILIPS 40 W $1.190

TV SONY 21 135 W $134.800

Radio PHILIPS 20 W $45.990

Refrigerador MADENSA 150 W $124.990

Licuadora SOMELA 300 W $15.990

PC TOSHIBA 75 W $565.500

Lavadora MADEMSA 500 W $189.990 Fuente: Elaboracin propia

Tabla 3-12. Estimacin del consumo de los artefactos durante el da

Horas 7/8 8/9 9/10 10/11 11/12 12/13 13/14 14/15 16/17 17/18 18/19 19/20 20/21 21/22 22/23 23/24 24/01

Artefact os

Amp p1 * *

Amp p2 *

Amp coci n *a

Amp living * * * * * * *

Amp garaje * * *

Amp bao 0.5 0.1 0.1

TV * * * *

Radio 0.5

Refrigerador * * * * * * * * * * * * * * * * *

Jugera 0.1

P C

Lavadora *

Total Watt 222 285 150 650 150 180 150 285 285 150 177 224 480 217 179 177 177 Fuente: Elaboracin propia

Para un da normal 3638 Wh, para el da de lavado 4138 Wh

De todos los paneles que ofrece el mercado se eligi un panel de 130 W por su

potencia y por sus caractersticas fsicas.

El consumo de la lavadora es de 500 W / 7 das = 71,4 W diarios. Por lo tanto el

total de potencia que requiere el sistema diario es de 3609,4 Wh

El consumo de cada da sin tomar en cuenta la lavadora es de 3638 Wh, como

la lavadora se ocupa una vez a la semana, se tienen siete das para acumular esta energa.

El panel por norma internacional entrega su potencia nominal en las siguientes

condiciones:

3.8.1. Panel solar

3.8. CLCULO DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA

Para el clculo del sistema fotovoltaico en primera instancia se toma el

consumo diario comn, lo que generalmente funciona todos los das, en este caso solo se

discrimina la lavadora que se usa une vez a la semana. Para un da comn se calcularon

3638 Wh.

Esta potencia se multiplica por el nmero de paneles necesarios para suplir el

consumo diario, en este caso por diez, por lo tanto, los 10 paneles generan 3770 Wh al

dia para el consumo de 3709.4Wh

Esta es la potencia que es capaz de entregar un panel con la radiacin de 2900

W-h/m en el da.

El clculo para los paneles se hace tomando en cuenta la mnima radiacin en el

sector, en este caso de 2900 W-h /m.

Energa que capta un panel de 130 W en el da:

Nivel de irradiacin 1000 W/m y 25 C

En invierno para este se estima como mnima 2900 W-h /m en el da.

En verano se estima como mxima 6000 W-h /m en el da.

1000 W -h/m 130 Wh

2900 W-h /m X

X = 377 Wh (para un panel)

Con el consumo de 3609,4 Wh necesitamos 10 paneles de 130 W


Para el clculo del regulador:

1 Condicin: Corriente en corto circuito del panel x 1.25 = Corriente del

regulador.

2 Condicin: Potencia de todas las cargas /12 x 1.25 = Corriente del regulador.

1 Condicin: 80.2 x 1.25 = 100.25 A

2 Condicin: 650/12 x 1.25 = 67.7 A

Por estas condiciones se necesita un regulador de 100.2 A

3.8.3. Batera

Para dimensionar la capacidad de la batera:

0.205 2

+

VPt

VPt

.2052

VPt

Donde:

Pt: potencia aparente en el da. (Suma de cargas)

V: Voltaje nominal de la batera. (12V, 24V, etc.)

El nmero 2 es asumiendo que la batera se puede descargar un 50 % y el 0.205

equivale a la suma de las prdidas de la batera.

lavadorasin sistema el paraAh 661.5 .205212600.3

=

Hay que agregar la batera para la lavadora

La lavadora gasta 500 W en una 1 hora una vez a la semana, bastara con un

panel de 25 W, durante siete das lograra juntar la carga necesaria y una batera de 100

Ah.

Para el conjunto seria una batera mayor a 761.5 Ah.


Se debe observar el mayor consumo que ocurra al mismo tiempo en Watt, el

inversor debe ser mayor a este valor.

Ser un inversor sobre 650 W.


Para los cables de cobre (resistividad = 0,01724 .mm / m a 20C) y con

tensiones nominales de 12 V, se puede emplear la siguiente frmula:

( ) ( )

=(%)

Imx m 1 0,036 mm 2V

AS

Donde:

S es la seccin mnima de los cables.

l es la longitud de los cables.

Imax es la mxima corriente.

V las prdidas permitidas de voltaje.

Tabla 3-13. Prdidas permitidas de voltaje

Circuito Tensin nominal del

circuito en V

Cada de tensin

admisible en %

Cada de tensin

admisible en V

12 5 0.6

24 8 1.92 Paneles Regulador

48 10 4.8

12 0.5 0.06

24 0.5 0.12 Regulador Batera

48 1.5 0.72

12 0.5 0.06

24 1 0.24 Batera Inversor

48 2 0.96

Fuente: Centro

Fotovoltaico Uso Residencial

Documents

Transcript of Fotovoltaico Uso Residencial