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El kit fotovoltaico en resumen

SeccionesElectrotécnica , Energética

Puntos Fuertes & Actividades Claves :Soporte de proyecto para los alumnos sobre la energía solar fotovoltaica

(ej.: Concepción de un sistema autónomo en energía) entregado con unejemplo de escenario pedagógico

Paneles solares con inclinación ajustable, móviles o pudiendo ser fijadosen el suelo o una pared

Seguimiento de datos de funcionamiento del sistemaSoftware de dimensionamiento de sistema fotovoltaicoEstudio de las tecnologías de paneles solares monocristalinos,

tecnologías de almacenamiento (regulador y baterías solares) ydistribución MBT y 230V (Inversor)

Estudio del rendimiento energético y del impacto la inclinación en elrendimiento

Actividades de medición, realización (Cableado y conexión), balancesenergéticos, dimensionamiento y justificación de los componentes,comunicación, análisis técnico-económicos…

Múltiples posibilidades de adquisición de medidas para diagnostico(Tensiones, Intensidades, Temperaturas, Intensidad luminosa…)

Posibilidad de agregar un aerogenerador 400W para complementar lasactividades entornos a las energías renovables

Evolución posible hacia una estructura de comunicación a distancia(consultarnos).

Componentes2 paneles fotovoltaicos monocristalinos de 90Wp con sonda de

radicación solar1 conjunto de alimentación eléctrica con:

• 1 autómata de gestión con pantalla digital para lectura y adquisiciónde datos

• 1 inversor 12V / 230V 200W• 1 batería hermética de gel 12V 75Ah con sonda de temperatura y

caja herméticaSoftware de adquisición y tratamiento de datos en PC

Referencias :CH15: Kit fotovoltaico (componentes fotovoltaicos solo: 2 paneles 80Wc

y soporte metálico, Inversor, Autómata de gestión, Software, Batería concaja, Relé de mercurio, Shunts y Cables)

CH15-CH16: Kit fotovoltaico (Todos los componentes + armario. NoCableado)

CH15-CH16-CH17: Kit fotovoltaico (Todos los componentes + armario.Cableado)

CH18: opción cargador de batería para simular una fuente eléctricaauxiliar

CH19: Kit de alumbrado MBT y 230VEO11: opción Aerogenerador 400W 12VEO12: Mástil para aerogeneradorEO13: Soporte de pared para aerogenerador

CaracterísticasAlimentación eléctrica : 230 V para la alimentación del cargadorDimensiones de la estructura: L x l x H : 1500 mm x 540 mm x 1280 mmPeso: 110 Kg

Kit fotovoltaicoKit comunicante para estudios y proyectos de producción de energía solar fotovoltaica

Más informaciones en www.erm-automatismes.com20130902

Arquitectura del sistema

Descripción funcionalEste equipo ha sido diseñado para permitir el estudio de la producción de

electricidad por energía solar fotovoltaica y su almacenamiento.Implementa una cadena completa de producción, almacenamiento y

distribución de energía eléctrica fotovoltaica.Gracias a su modularidad, es un soporte ideal para la realización de

proyectos con los alumnos

Ejemplos de escenarios de usoAlimentación autónoma de una antena de telecomunicacionesAlimentación autónoma de un camping-car, velero…

Sub-sistema Paneles solaresPermite convertir la energía solar en energía eléctrica.Es de uso externo y consta de :

• Un chasis con 4 ruedas soportando los 2 paneles solares (12V -90Wp – rendimiento 16,8%)

• Una célula de medición de radiación solarUn cable de conexión entre los paneles y el armario de mando

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AUTOMATA DE

GESTION,

COMUNICACION

INVERSOR

CARGADOR

BATERIA

Compañía de

Electricidad

Alimentacion

fotovoltaica (CH15,

CH16 y CH17)

230V

Sonda de luminosidad

MBT (cc)

230V

PC local

Sonda de

temperatura

Protección 10A

Distribución en terminal

Protección 6A con

diferencial 30mA

Distribución en terminal

Protección y Distribución

eléctricas (CH16 y CH17)

Opción cargador

(CH18)

Sub-sistema Aerogenerador 12V 400W (opción)Permite convertir la energía del viento en energía eléctrica. La

producción eléctrica se obtiene por medio de un alternador que producecorriente eléctrica, un alternador y un regulador permiten transformardicha producción en corriente continua.

Es de uso externo y consta de un aerogenerador 400W 12V (Diámetro1.15m) en un mástil, con las siguientes características:

• Regulador de carga interno con ajuste externo para cualquier tipo debaterías

• Palas de carbono de paso variable por deformación según la fuerzadel viento

• Alternador sin cepillo de imán permanente• Control electrónico de la tensión

Este sub-sistema se conecta al armario del kit fotovoltaico

Arquitectura del sistema

Fijación del aerogenerador en una pared

(entregado con 10 m de cable) : Ref EO13

Fijación del aerogenerador en un mástil de

8,8m con tirantes (entregado con 20m de

cable): Ref EO12Instrucciones de instalación

serán entregadas con el sistema

Dos tipos de instalaciones propuestos

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Funciones del autómata de gestiónEl autómata de gestión garantiza:

• La regulación de carga simple o doble (carga normal o carga deigualación) y la compensación en temperatura de los limites deregulación de carga

• La limitación de descarga por deslastre de receptores• La adquisición de datos de producción

– Tensión batería– Corriente entrando en la batería y

corriente saliendo de la batería– Corrientes DC producción paneles,

productible paneles– Corriente DC producción auxiliar– Corrientes DC consumo 1 y 2– Temperatura de las baterías– Radiación solar (W/m²)

• El tratamiento de datos de producción (promedios, sumas…)• El almacenamiento de datos de producción (Valores horarios en 6

meses, valores cotidianas en 4 anos)• La comunicación de datos a una computadora (Protocolo USB) y su

tratamiento con el software Phaesoft (entregado) o un modem externo(consultarnos para esta configuración)

• El autómata tiene una pantalla LCD 2 líneas de 16 dígitos conposibilidad de hacer desfilar las medidas y tener el estado del sistema

Funciones del software PhaesoftPhaesoft permite recuperar los datos almacenados en el autómata de

gestión y controlar las funciones (entregado con cable).Es posible controlar en tiempo real y a distancia la configuración y el

funcionamiento correcto de las instalaciones.Realiza 3 funciones principales:

• Configuración del autómata de gestión (también es posible hacerlo directamente en la pantalla del autómata)– Ajuste de los parámetros de regulación (Limites de tensión,

Temporización…)• Visualización y control de los flujos energéticos del sistema en tiempo

real• Recuperación y tratamiento de los datos de producción

– Conocimiento de las diferentes alarmas– Análisis automáticos mensuales y anuales de las curvas de tensión

batería mínimas, promedias y máximas– Reparto de la producción eléctrica entre paneles y fuentes

auxiliares (ej: Grupo Electrógeno)– Balance consumo/producción comparado con el consumo previsto

al momento del dimensionamiento inicialLa totalidad de los datos puede ser exportado hacia Excel para

tratamientos complementarios.

Sub-sistema Armario eléctrico de gestión y distribuciónPermite controlar la producción, distribuir y convertir la energía eléctrica.Consta de :

• Un armario eléctrico 1000 x 750 x 320 mm con puerta transparente• Un inversor 12V / 230V, 200VA, rendimiento 94%• Un autómata de gestión (regulación de carga, adquisición y

comunicación de datos) con shunts y relés de mercurio• Disyuntores, seccionadores y relés de distribución eléctrica• Un sistema de gestión de seguridad• Un cargador de batería (opción) con 2 funciones:

– Simular el uso de una fuente auxiliar (ej.: grupo electrógeno) encomplemento de los paneles fotovoltaicos

– Asegurar la carga de la batería en caso de no-exposiciónprolongada de los paneles

Sub-sistema Almacenamiento de energíaPermite almacenar la electricidad producida por los paneles fotovoltaicosConsta de :

• Une batería hermética de gel 12V, 75Ah• Una caja ventilada para las baterías• Una sonda de temperatura

Características del

aerogenerador

Diámetro del rotor 1.15 m

Peso 5.85 Kg

Velocidad de arranque 3.13 m/s

Tensión 12 V

Potencia máxima 400 W a 12.5 m/s

Regulador integrado Velocidad de rotación y tensión

Palas (3) Fibra de carbono

Cuerpo Aluminio moldeado de calidad aeronautica

kWh/mes 38 kWh/mes a 5.4 m/s de promedio

Velocidad del viento limite 177 Km/h (49.2 m/s)

Arquitectura del sistema

Principales componentes

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Componentes principales (continua)

Ejemplos de curvas recuperadas en el autómata de gestión y el software Phaesoft

Principales líneas de nomenclaturas

Gráfico de balance de la bateríaGráfico de producción / Consumo

Cantidad CH15 CH15-CH16 CH15-CH16-CH17

Panel fotovoltaico monocristalino 90Wp 12V 2 Si Si Si

Estructura metálica 3 posiciones 30, 45 y 60 grados 1 Si Si Si

Regulador PN-GM 12V y terminal desenchufable 1 Si Si Si

Cable USB/jack PN-GM 2m 1 Si Si Si

Sonda de radiación solar 1 Si Si Si

Sonda temperatura PT1000 5m 1 Si Si Si

Software Phaesoft 1 Si Si Si

Acumulador SB 12V 75Ah 1 Si Si Si

Caja para batería 70L 1 Si Si Si

Inversor Sinus Puro AJ275 200W 12V 1 Si Si Si

Shunt mono 1 Si Si Si

Soporte aislante Shunt mono 1 Si Si Si

Varistor fusible 1 Si Si Si

Relé de mercurio 35NC-12V 1 Si Si Si

Caja IP65 1000x750x320 mm 1 No Si Si

Kit de soporte platina 1 No Si Si

Inter-seccionador bipolar 40A con puesta en marcha a distancia 2 No Si Si

Auxiliar de control con emisión de corriente 12V DC 2 No Si Si

Parada de emergencia 1 No Si Si

Disyuntor Uni+Neutro 2A 1 No Si Si

Disyuntor Uni+Neutro 10A 1 No Si Si

Disyuntor Uni+Neutro 20A 2 No Si Si

Disyuntor diferencial 6A 30mA 1 No Si Si

Relé de potencia 30A 12Vcc 1 No Si Si

Prensaestopas plásticas, Tuerca, Etiquetas, Bridas, Contera,

Cables, Alambres, Angulares, Tolvas, Tornillos….… No Si Si

Ensamblaje … No No Si

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Actividades pedagógicas previstasDimensionamiento & Balances energéticos

Análisis funcional

Dimensionamiento de un sistema y evaluación de la producción de

energía

• Trazado de mascara solar & Uso de datos meteorológicos para

determinar el potencial solar

• Estimado de los consumos eléctricos

• Determinación del campo fotovoltaico, de las baterías, del inversor

• Utilización del software de dimensionamiento de una instalación

Verificación de datos de dimensionamiento de una instalación (Potencia

fotovoltaica, Diámetro de cables, Potencia del inversor, Capacidad de las

baterías, Tamaño de las protecciones...)

Análisis económicos y medioambientales

Análisis técnico-económicos (Caso de una persona, empresa,

comunidad….)

• Tiempo de retorno sobre la inversión según las ayudas del Estado

• Comparación entre inversión fotovoltaica sitio aislado y conexión a la

red

• Producción de electricidad en los países en desarrollo

Análisis medioambientales

• Emisiones de CO2 evitadas

• Problemática de la producción descentralizada comparada con la

producción centralizada (Perdidas en línea…)

Autómata & Comunicación

Programación y Configuración del autómata de gestión (ej.: Recuperación

y Configuración de los datos de producción)

Estudio de las problemáticas de deslastre

Estudio e implementación de la arquitectura de comunicación según el

protocolo escogido (Selección y Configuración del modem...)

(Consultarnos para los componentes adecuados)

Estudio de los protocolos de comunicación (RTC, Ethernet, Gsm,

Satélite...)

Puesta en marcha & Montaje

Cableado del armario eléctrico, conexión de los paneles, de las baterías…

Puesta en marcha de la instalación

Instalación de la adquisición de datos de radiación solar y temperatura

Instalación de un grupo electrógeno (Real o simulado por un cargador de

batería)

Mediciones

Mediciones e interpretación de datos (Corriente, Tensión, Cargas,

Temperaturas, Radiación solar)

• Determinación de la inclinación optima

• Rendimiento global de la instalación, rendimiento del inversor

Mantenimiento

Diagnostico (Creación de fallos: Cobertura de los paneles, Cable

desconectado...)

Planificación y organización de las intervenciones de mantenimiento

(Verificación de conexiones, Limpieza de paneles, Control de las

baterías...)

Cambio de un panel defectuoso

Prácticas propuestas por ERM (Orientación Profesional)P1: Análisis y puesta en marcha del sistema

Objetivo: Efectuar la primera puesta en marcha para entregar la

instalación al cliente

Cronología:

• Preparación de la intervención de puesta en marcha (Lectura del

expediente técnico, análisis funcional, operaciones)

• Verificación en el sitio de la conformidad de la instalación y sus

funcionalidades

• Configuración y puesta en marcha del sistema

• Explicación del funcionamiento de la instalación al cliente

• Redacción del reporte de primera puesta en marcha

P2: Mantenimiento preventivo

Objetivo: Reemplazo de un componente defectuoso, con les baterías

alimentando todavía las cargas eléctricas

Cronología:

• Identificar las características del elemento, encontrar sur referencia y

hacer el pedido

• Hacer la solicitud de autorización de reparación

• Desconectar los paneles solares y cambiar el componente

defectuosos

• Restablecer las conexiones y controlar el funcionamiento

• Redacción del reporte de mantenimiento y actualización del cuaderno

de seguimiento de intervención

P3: Modificación de funcionamiento de la instalación y cableado asociado

Objetivo: El autómata de gestión PN-GM debe controlar la carga de las

baterías, conectando el cargador de batería autónoma (Grupo electrógeno

simulado) en el circuito (opción cargador CH18 necesaria)

Cronología:

• Modificación del esquema de control y potencia para corresponder

con las modificaciones previstas

• Selección de los nuevos componentes a utilizar

• Verificación de protecciones de los circuitos en base a los nuevos

componentes

• Instalación de los componentes en el armario y cableado

• Configuración del autómata, pruebas y puesta en marcha de la nueva

función

• Reporte de modificación y actualización del cuaderno de seguimiento

de intervención en el sistema

Ejercicios de actividades profesionales propuestos:

• Establecer la nomenclatura y presupuesto de la instalación

• Complementar la nomenclatura y agregar les componentes en el

armario eléctrico

• Realizar la conexión eléctrica del armario eléctrico

• Realizar la puesta en marcha de la instalación

• Realizar el mantenimiento correctivo de la instalación

Enfoque pedagógico

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Prácticas propuestas por ERM (Orientación Tecnológica)P1: Comparar y fechar (5h)

Módulo 1.1: Conocer el Kit fotovoltaico

• Buscar los procesos básicos implementados en el Kit fotovoltaico

• Leer los datos de radiación solar de un día entero para estimar la

cantidad de energía disponible

• Medir las potencias et energía requeridas por los receptores

Módulo 1.2: Estudio comparativo de aplicaciones

• Comparar 2 sistemas coexistentes y equivalentes de producción

autónoma de energía : Kit fotovoltaico y Grupo electrógeno

• Representar la organización funcional del Kit fotovoltaico,

complementando un diagrama FAST

• Diseñar la estructura del Kit fotovoltaico: esquemas eléctricos

normalizados (DAO)

P2: Analizar y validar los procesos (11h)

Módulo 2.1: Análisis y validación de la transformación de energía

• Leer y modelizar la característica de un panel fotovoltaico

• Medir el balance energético del convertidor continuo / alterna

Módulo 2.2: Análisis y validación del almacenamiento de la energía

• Leer un punto de funcionamiento de la batería

• Estudiar la característica de la batería : punto de funcionamiento,

capacidad

• Leer el sentido de circulación de la energía : reversibilidad de la

batería

• Controlar la energía : regulación de carga, deslastre de la demanda

Módulo 2.3: Análisis y validación del desplazamiento de energía

• Proteger las personas – Proteger los equipos

• Leer el factor de potencia en la red alterna

Módulo 2.4: Análisis y validación de la transformación de la información

• Leer y modelizar la característica de una sonda de corriente y tensión

• Configurar el PN-GM

P3: Concebir (2h)Módulo 3.1: Dimensionamiento y selección de componentes

• Dimensionar los principales componentes de la instalación (Cantidadde paneles, Tensión de la instalación, Capacidad de las baterías…)

• Escoger el relé de gestión de la carga, su dimensionamiento ytecnología : electro-mecánico o estático

• Escoger la electro-bomba: dimensionamiento, bajo consumo

Ejercicios de actividades tecnológicas propuestos:• Realizar un estudio técnico del negocio propuesto• Realizar la planificación de la obra

Enfoque pedagógico (continua)

Diaporama de ayuda al

ensamblaje y cableado

280, rue Edouard Daladier - 84200 Carpentras - Francia - Tel. + 33 490 60 05 68 - Fax + 33 490 60 66 26

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