Proyecto diseño de sistema fotovoltaico

ELECTRICIDAD GRATUITA CON PANELES SOLARES

Nombre del caso de estudio: Implementación de un sistema de electrificación solar en casa hacienda en Canete.

Ubicación: Departamento Lima - Provincia Canete, distrito Nuevo Imperial. Cliente: Hacienda ubicada en el paradero Tunel Grande. Ver Anexo 1 de referencia.

De acuerdo al mapa de energía solar incidente diaria (Senamhi 1975 -1990), se puede obtener la siguiente información en la urbanizacion Nuevo Imperial:

� De los meses (mayo, agosto, noviembre, febrero) analizados en la zona de Nuevo

Imperial, se cuenta con el nivel de irradiancia baja en el mes de mayo y agosto entre 4.5 y

5 Kwh / m2, esto a comparación de noviembre y febrero donde podemos obtener entre 5.5 y 6 Kwh / m2.

De acuerdo a los valores obtenidos seleccionaremos la condición de trabajo más desfavorable que se pueda presentar, por lo que trabajaremos con los valores comprendidos entre 4.5 a 5 Kwh / m2, seleccionando el nivel mas bajo de irradiancia solar 4.5 Kwh / m2 con la finalidad de dimensionar los recursos necesarios.

Para fines prácticos de calculo Id = 4.5 Kwh / m2.

1. Identificación del potencial del recurso solar del departamento de Lima, provincia de Canete.


En la hacienda “Tunel Grande“ los propietarios dan valor agregado al uso de la energia electrica para la conservacion de sus alimentos, la iluminacion en el horario nocturno, estar al tanto del acontecer diario y, el registro de las ventas y procesamiento de informacion referida al negocio de la agricultura. El cuadro a continuacion se lista las cargas que seran alimentadas por el sistema

fotovoltaico de acuerdo a las necesidades explicitas del cliente, considerando el periodo que seran usadas cada una de estas.

Cantidad Equipo Potenci a ( Watts)

N° Horas funcionamiento

al día

Energía Requerida

Wh/día 1 Computadora 100 4 400 4 Luminarias 20 6 480

1 Televisor a

color 60 4 240 1 Refrigeradora 65 24 1560

Ed 2680 Wh/día

Ed 2.68 KWh/día

Para dimensionar el tamaño del sistema fotovoltaico (Ar) se utilizara la siguiente formula:

Ar = 1200 x Ed / Id

Aplicando valores Ar = 1200 x 2.68 / 4.5

Ar = 714.67 Wp De acuerdo a la potencia que necesitaremos generar, se seleccionara el mejor arreglo de

paneles, esto nos permitirá satisfacer las condiciones impuestas por la carga eléctrica, con un determinado grado de confiabilidad para el sistema. Seleccionaremos la cantidad de paneles solares y la capacidad según el catalogo de la marca Dankoff Solar Products:

Modelo Capacidad Precio [$/modulo] # Modulos Costo Final [US$]

51107 85 Wp 610.00 9 5490

51106 75 Wp 499.00 10 4990

51104 50 Wp 365.00 16 5840

51103 40 Wp 295.00 18 5270.7

51101 10 Wp 150.00 71 10720.0

Para cubrir la demanda se instalaran 10 modulos de 75 Wp por un costo total de US$ 4990.0 El

arreglo de paneles nos permitirá suministrar la potencia demandada. El arreglo de paneles sera instalado en paralelo para el sistema de 12 voltios.

Numero Paneles = 10 paneles Capacidad Paneles = 75 Wp

2. Identificación de la demanda energética:

3. Calculo del número y capacidad de paneles fotovoltaicos:


Para dimensionar el modulo de almacenamiento se utilizara la siguiente formula: Tamaño = (AUT x Ed) / (REND x DESC)

Para el calculo de la potencia que suministrará el banco de baterías se contará con la siguiente

información:

� AUT (Autonomía-días sin brillo solar) = 2 (*) � Ed = 2.68 kWh/dia � REND (eficiencia de la batería) = 80% � DESC (descarga de la batería) = 50% (*) para fines prácticos se asumirá lo mínimo recomendable, sin embargo estará condicionado al conocimiento de los días sin brillo solar de la zona y de acuerdo a lo solicitado por el cliente en cuanto se refiere al incremento en los precios a mayor número de autonomía.

Por lo tanto, el tamaño de la batería = (2 x 2.68) / (0.8 x 0.5) Tamaño = 13.4 kWh = 13400 Wh

Para el calculo del numero de baterías se contara con la siguiente información:

Numero de Baterías = Tamaño / (Ah x V) Dado que la potencia es menor a 1500 watt se seleccionara el voltaje de la batería a 12 voltios. Por

lo que seleccionaremos las baterías “concordé” de 12 V, 100 AH. El precio total es de $ 2524.2 por las 12 baterías.

Numero de Baterías = 13400 Wh / 100*12 =11.17 Numero de Baterías = 12

El arreglo de baterias sera instalado en paralelo para el sistema de 12 voltios.

4. Calculo del número y capacidad de las baterías.


Calculando la máxima potencia por tipo de energia:

Energía Requerida

Wh/día

Cantidad Equipo Potencia ( Watts)

(DC) AC DC

1 Computadora 100 100

4 Luminarias 20 80

1 Televisor a color 60

60 1 Refrigeradora 65 65

Potencia: 100 205 Wh/dia Para el sistema de 12 voltios, la maxima energia se dara por los paneles (714.67 Wh/dia) a comparacion de la potencia demandada por las cargas en AC (100 Wh/dia ) o en DC (205 Wh/dia), por lo que nos permitira obtener la maxima intensidad de corriente que debera soportar el controlador.

P = V I 714.67 = 12 * I

I = 59.56 A

� El controlador deberá tener una capacidad de 60 A � Se seleccionara el Controlador 7112 Trace TC 60 12 V con capacidad para 60 A. El

precio es de $ 329.

La potencia que atenderá el inversor, en forma simultanea de todos los equipos en AC será de 100 W, por lo que se seleccionara un inversor “Inversor ASP TC PICCOLO 1,5/12” con

potencia nominal continua de 150 w, 12 Vdc de entrada y salida 220 Vac a 60 Hz. Precio $122.

De acuerdo a la curva de eficiencia del fabricante para un consumo de 100 w se contara con un 92% de eficiencia, el 8% (8 w) de las perdidas producidas por el inversor se adicionaran al requerimiento total, sin embargo esto no representa mayor dimensionamiento en los paneles

ya que esta cubierto por los 750 w del arreglo.

5. Cálculo de la capacidad del Controlador:

6. Cálculo de la capacidad del Inversor:


El dimensionamiento del cableado se realizara en función a la forma como estan distribuidas las cargas y la ubicacion de los equipos, tratando de encontrar la ruta más corta para reducir las perdidas por longitud del cableado.

Dentro del local se ubicaran las cargas (luminarias, PC, TV, refrigeradora), y los equipos que conforman el sistema fotovoltaico (el inversor, arreglo de baterías y el controlador). Los paneles estarán ubicados en el techo a la altura del controlador. Ver distribucion de cargas y equipos en el Anexo 2.

Selección del cable del Panel- Controlador P= I * V I=714.67/12= 59.6 A

Cable 8 AWG de 8.336 mm2 de sección transversal, 70 A de capacidad máxima.

Longitud = 4 mts

Selección del cable del Controlador - Inversor P= I * V I=100/12= 8.33 A

Cable 14 AWG de 2.08 mm2 de sección transversal, 30 A de capacidad máxima

Longitud = 4 mts.

Selección del cable del Controlador – Tablero (o panel) de las cargas

P= I * V I=205/12= 17.0833 A

Cable 14 AWG de 2.08 mm2 de sección transversal, 30 A de capacidad máxima Longitud = 1 mt.

Selección del cable del Controlador – Baterias

I=205/12= 17.0833 A

Cable 14 AWG de 2.08 mm2 de sección transversal, 30 A de capacidad máxima Longitud = 2 mt.

Selección del cable del Inversor a las cargas finales:

Equipo Potencia (Watts) (DC)

Voltaje AC

I (A) por cada aparato

Sección mm2

Calibre (AWG)

Longitud

Luminarias 20

12 1.67 2.081 14

L1: 10 m L2: 6 m

L3: 4 m L4: 7 m

Televisor a color 60 12 5 2.081 14 8 m

Refrigeradora 65 12 5.42 2.081 14 2 m

El cable de la PC al inversor sera de 14 AWG, para lo cual se usara 1 m

El requerimiento total de cableado vs el calibre: Calibre (AWG) Metraje (m)

8 4

14 45

7. Selección de cables (longitud, tamaño, calibración)


Para implementar el Sistema se adquirirá los siguientes elementos:

Cantidad Equipo/Material Marca/Modelo Caracteristicas Precio ($) 10 Modulos Dankoff Solar 75 w 4990

12 Baterias concordé 12 V, 100 AH 2524.2

1 Inv ersor ASP TC PICCOLO 1,5/12 150 w, 12 V in, 220 Vac, 60 hz 200

1 Controlador 7112 Trace TC 60 12 Vdc, 60 A 329

4 m Cable mellizo Indeco 8 AWG 5.4

44 m Cable mellizo Indeco 14 AWG 40.35

TOTAL: 8088.95

La inversión de los equipos y materiales representa $ 8088.95.

Costo adicionales a incluir en la oferta comercial al cliente: � Accesorios (tablero de distribucion de cargas). � Mano de obra. � Sistema de seguridad (pozos a tierra). En el caso que lo requiera el cliente (*).

(*) Se brindara la recomendacion al cliente del sistema de seguridad necesario para eliminar corriente de fallos en el caso que se presente, recomendandose un pozo a tierra con cemento conductivo por su facil uso y rapida ejecucion.

8. Selección del Sistema Fotovoltaico

ELECTRICID AD GRATUITA CON PANELES SOLARES

Anexo1: Ubicacion del Proyecto

Ubicacion geografica en Lima


Identificacion de la latitud para el calculo del angulo de inclinacion de los paneles


Ubicacion especifica


Anexo 2: Distribucion de Cargas y Equipos


Ubicacion de equipos en el local del cliente

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