SISTEMAS FOTOVOLTAICOS INTERCONECTADOS A...
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SISTEMAS FOTOVOLTAICOS INTERCONECTADOS A LA RED
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SISTEMAS FOTOVOLTAICOSINTERCONECTADOS A LA RED
RECURSO SOLAR
La energía solar es una energía renovable, obtenida a partir delaprovechamiento de la radiación proveniente del Sol.El ser humano ha aprovechado esta radiación solar mediante diferentestecnologías que han ido evolucionandoEl Calor y la Luz del Sol pueden aprovecharse por medio de diversoscaptadores como colectores térmicos y celdas fotovoltaicas paratransformarse en energía térmica y energía eléctrica.
La energía solar es una de las llamadas energías renovables o energías limpias, que podrían ayudar a resolver algunos de los problemas mas urgentes de la humanidad
En 2011, la Agencia Internacional de la Energía, se expreso así: "El desarrollo detecnologías solares limpias, baratas e inagotables supondrá un enorme beneficio a largoplazo. Aumentará la seguridad energética de los países mediante el uso de una fuente deenergía local, inagotable y, aún más importante, independientemente de importaciones,aumentará la sostenibilidad, reducirá la contaminación, disminuirá los costes de lamitigación del cambio climático, y evitará la subida excesiva de los precios de loscombustibles fósiles. Estas ventajas son globales. De esta manera, los costes para suincentivo y desarrollo deben ser considerados inversiones; deben ser realizadas de formacorrecta y ampliamente difundidas".
La fuente de energía solar más desarrollada en la actualidad es la energía fotovoltaica.Según informes de la organización ecologista Greenpeace, la energía solar fotovoltaicapodría suministrar electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030.
RECURSO SOLAR
RECURSO SOLAR
ENERGIA SOLAR MUNDIAL
México, entre los países con alta radiación solar
Chihuahua, entre los estados con alta radiación solar
ENERGIA SOLAR EN MEXICO
Pagina: eos.web nasaSurface meteorology and Solar Energy – NASA Langley
INFORMACION DE RADIACION SOLAR
La potencia de la radiación varía según el momento del día, las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. En condiciones de radiación aceptables, la potencia equivale aproximadamente a 1000 W/m² en la
superficie terrestre. Esta potencia se denomina irradiancia.
CONCEPTOS FOTOVOLTAICOS
Celda: La unidad básica de un sistema fotovoltaico. Las celdas son dispositivos eléctricos de un espesor cercano a una centésima de pulgada (2 mm),
que convierte la luz del sol en corriente eléctrica directa, gracias al efecto fotovoltaico.
Modulo: Conjunto de celdas fotovoltaicas conectadas en serie o serie-paralelo para producir los voltajes y corrientes deseadosPanel: Es un conjunto de módulos conectados.Arreglo: Es un grupo de paneles conectados para producir los valores deseados de voltaje y corriente y están fijos a una estructura de montaje.
CONCEPTOS FOTOVOLTAICOS
EFECTO FOTOVOLTAICO
Silicio dopado con boro, produce un material tipo “p”Silicio dopado con fosforo produce un material tipo “n”
La luz solar produce un movimiento de electrones entre ambos materiales, produciendo así la electricidad
El funcionamiento de los celdas se basa en el efecto fotovoltaico. Este efecto se produce cuando sobre materiales semiconductores convenientemente tratados incide la radiación solar produciéndose electricidad.
Proceso básico de fabricación:1- En una lámina de material semiconductor puro se introducen elementos químicos llamados dopantes que hacen que esta tenga un exceso de electrones y aunque no exista en realidad desequilibrio eléctrico (existirá el mismo numero de electrones que de neutrones en el total de la plancha del semiconductor ) convencionalmente se entiende que esta plancha tiene una carga negativa y se la denomina N2- Por otro lado en otra lámina de material semiconductor se hace el mismo proceso pero en esta ocasión con otra sustancia dopante que provoca que haya una falta de electrones. Por esta razón se entiende convencionalmente que la plancha tiene una carga positiva y se le denomina P3- Es en este punto donde se procede a realizar la unión P-N en la cual el exceso de electrones de N pasa al otro cristal y ocupa los espacios libres en P. Con este proceso la zona inmediata a la unión queda cargada positivamente en N y negativamente en P creándose un campo eléctrico cuya barrera de potencial impide que continúe el proceso de trasvase de electrones de una plancha a la otra.
Bases del funcionamiento de las células fotovoltaicasCuando el conjunto queda expuesto a la radiación solar, los fotones contenidos en la luz transmiten su energía a los electrones de los materiales semiconductores que pueden entonces romper la barrera de potencial de la unión P-N y salir del semiconductor a través de un circuito exterior, produciéndose así corriente eléctrica.El modulo más pequeño de material semiconductor con unión P-N y por lo tanto con capacidad de producir electricidad, es denominado célula fotovoltaica. Estas células fotovoltaicas se combinan de determinadas maneras para lograr la potencia y el voltaje deseados. Este conjunto de células sobre el soporte adecuado y con los recubrimientos que le protejan convenientemente de agentes atmosféricos es lo que se denomina panel fotovoltaico.
LOS MODULOS SOLARES
TIPOS DE MODULOS SOLARES
Tipos de paneles en función de los materiales
Existen diferentes tipos de paneles solares en función de los materiales semiconductores y los métodos de
fabricación que se empleen. Los tipos de paneles solares que se pueden encontrar en el mercado son:
– Silicio Puro monocristalino– Basados en secciones de una barra de silicio perfectamente cristalizado en
una sola pieza . En laboratorio se han alcanzado rendimientos máximos del 24,7% para éste tipo de paneles
siendo en los comercializados dPanel solar monocristalino
– Silicio puro policristalino– Los materiales son semejantes a los del tipo anterior aunque en este caso el
proceso de cristalización del silicio es diferente. Los paneles policristalinos se basan en secciones de una
barra de silicio que se ha estructurado desordenadamente en forma de pequeños cristales. Son visualmente
muy reconocibles por presentar su superficie un aspecto granulado. Se obtiene con ellos un rendimiento
inferior que con los monocristalinos (en laboratorio del 19.8% y en los módulos comerciales del 14%) siendo
su precio también más bajo. Panel solar policristalino
Por las características físicas del silicio cristalizado, los paneles fabricados siguiendo esta tecnología
presentan un grosor considerable. Mediante el empleo del silicio con otra estructura o de otros materiales
semiconductores es posible conseguir paneles más finos y versátiles que permiten incluso en algún caso su
adaptación a superficies irregulares. Son los denominados paneles de lámina delgada
Así pues, los tipos de paneles de lámina delgada son:
– Silicio amorfo- (TFS) Basados también en el silicio, pero a diferencia de los dos anteriores, este material
no sigue aquí estructura cristalina alguna. Paneles de este tipo son habitualmente empleados para pequeños
dispositivos electrónicos ( Calculadoras, relojes) y en pequeños paneles portátiles. Su rendimiento máximo
alcanzado en laboratorio ha sido del 13% siendo el de los módulos comerciales del 8%.
CURVA I-V
Isc= Corriente de Corto CircuitoImp= Corriente de Potencia MáximaVoc= Voltaje de Circuito AbiertoVmp= Voltaje de Potencia Máxima
INFORMACION DE LAS CARACTERISTICAS DE LOS MODULOS SOLARES
STC: Standar Test Condition:Temperatura del panel: 25 °C del panelRadiación Solar 1,000 W/m2Densidad Atmosférica de 1.5
NOCT: Normal Operation Cell Temperature: Temperatura Ambiental: 40 °CRadiación solar 800 W/m2Viento de 1 m/s
COMPORTAMIENTO DEL MODULO ANTE LA RADIACION SOLAR
A menor insolación la corriente disminuye
A mayor temperatura del modulo, el voltaje disminuye
COMPORTAMIENTO DEL MODULO ANTE LA TEMPERATURA
COMPORTAMIENTO DEL MODULO ANTE UN SOMBREADO PARCIAL
COMPORTAMIENTO DEL MODULO ANTE UN SOMBREADO PARCIAL
Módulos en Serie:Los voltajes se suman.La corriente no varia.
INTERCONEXION ENTRE MODULOS
INTERCONEXION ENTRE MODULOS
Módulos en Paralelo:Los voltajes no varían.Las corrientes se suman.
INTERCONEXION ENTRE MODULOS
Módulos en Serie-Paralelo:Para este caso:
Se suman dos voltajes.Se suman dos corrientes
INTERCONEXION ENTRE MODULOS
Módulos en Serie-Paralelo:Para este caso:
Se suman ocho voltajes.Se suman dos corrientes
INTERCONEXION ENTRE MODULOS
INSTALACION DEL ARREGLO FOTOVOLTAICO
Movimiento Aparente del Sol
La ciudad de Chihuahua esta ubicada a una latitud de 28° Norte
INSTALACION DEL ARREGLO FOTOVOLTAICO
INSTALACION DEL ARREGLO FOTOVOLTAICO
Es muy importante que los arreglos fotovoltaicos estén firmemente anclados al techo/piso, de tal manera que puedan soportar los vientos de la región.
INSTALACION DEL ARREGLO FOTOVOLTAICO
TARIFAS DE LA CFE
TARIFA KWH/MES KWH/BIMESTRE1 250 500
1A 300 6001B 400 8001C 850 17001D 1000 20001E 2000 40001F 2500 5000
TARIFA SERVICIO PARA LOCALIDADES CON
1 Servicio Domestico
1A Temperatura media minima en verano de 25°C
1B Temperatura media minima en verano de 28°C
1C Temperatura media minima en verano de 30°C
1D Temperatura media minima en verano de 31°C
1E Temperatura media minima en verano de 32°C
1F Temperatura media minima en verano de 33°C
La CFE aplica la tarifa DAC (Domestica Alto Consumo), cuando el promedio de los últimos 6 bimestres, esta arriba del permitido en la tarifa 1
La CFE aplica la tarifa DAC (Domestica Alto Consumo), cuando el promedio de los últimos 6 bimestres, esta arriba del permitido en la tarifa 1
800 kWh
350 kWh
Tarifa DAC
Tarifa 1B (Subsidiada)
TARIFAS DE LA CFE
Servicios Publicos 5, 5A, 6
Agricolas 9, 9M, 9CU, 9N
Temporal 7
Acuicola EA
TARIFAS ESPECIALES
En Baja Tension 2, 3
En Media Tension OM, HM, H-MC
Con Cargos Fijos OMF, HMF, HMCF
En Alta Tension HS, HS-L, HT, HT-L
Con Cargos Fijos HSF, HS-LF, HTF, HT-LF
Servicios de Respaldo HM-R, HM-RF, HM-RM, HS-R, HS-FR, HS-RM, HT-R, HT-RF, HT-RM
Servicio Interruptible I-15, I-30
TARIFAS GENERALES
TARIFAS DE LA CFE
TARIFAS 02, OM, HM
TARIFA OM COSTO
Energia (kWh) $1.0470
Demanda Maxima $164.05
TARIFA 02 COSTO
Primeros 50 kWh $2.0840
Siguientes 50 kWh $2.5150
Excedente $2.7710
Cargo fijo $56.74
TARIFA HM COSTO
Energia Punta $1.7457
Energia Intermedia $0.8311
Energia Base $0.6757
Demanda Maxima $178.95
Suministro en Media TensiónDemanda < 100 kW
Suministro en Media TensiónDemanda > 100 kW
Suministro en Baja TensiónDemanda < 25 kW
CALCULO DE UN ARREGLO FOTOVOLTAICO
Radiación Solar en la Latitud 28, Longitud 106 Oeste
Energía a Producir por DíaRecurso Solar del Sitio
Potencia Efectiva=
Potencia EfectivaEficiencia
Potencia Pico =
La Eficiencia de un sistema, esta afectada por la temperatura del modulo, el cableado y la eficiencia del inversor. Se sugiere usar entre 0.7 y 0.85
Potencia Pico Capacidad del Modulo
Cantidad de Paneles =
CALCULO DE UN ARREGLO FOTOVOLTAICO
Distrito Federal Guanajuato Oaxaca
a) Promedio de Consumos Bimestral 1,500 2,800 1,350 kWh
b) Porcentaje de Producción (%) 90 95 85 %
c) Multiplicar a) por b) dividirlo entre 100 1,350 2,660 1,147.5 kWh
d) Valor c) dividirlo entre 60 22.5 44.33 19.12 kWh diarios
e) Valor de la tabla 5.360 5.77 4.80 Horas sol del lugar
f) Valor d) dividirlo entre e) 4.198 7.68 3.98 Kilowatts
g) Valor f) dividirlo entre 0.80 por las perdidas 5.247 9.603 4.970 Kilowatts con perdidas
i) Dividir h) entre la capacidad del panel en kW 20.98 38.4 19.91 Paneles
Paneles a Colocar 20 39 20 Paneles
Capacidad del Inversor 5,000 10,000 5,000 Watts
Nota:Para los cálculos anteriores se supone un panel de 250 Watts (0.25 kW)
CALCULO DE UN ARREGLO FOTOVOLTAICO
Sizing Tool Configuration
http://www.fronius.com/froniusdownload/tool.html
Sizing Tool Solectria:http://solectria.com/support/string-sizing-tool/
INVERSORES
Dispositivo electrónico cuyos propósito fundamentales escambiar la corriente directa de los paneles solares y lasbaterías a corriente alterna y finalmente alimentar las cargasde corriente alterna.Los inversores también pueden entregar electricidad a la redde distribución.
INVERSORES
INVERSORES
Ficha Técnica, Inversores Fronius IG Plus
Ficha Técnica, Inversores Fronius IG Plus
INVERSORES
Ficha Técnica, Inversores Solectria PVI
Ficha Técnica, Inversores Solectria PVI
INVERSORES
Recomendaciones al instalar el Inversor
Instalación Vertical.Lugares ventilados, de libre acceso, libres de polvo, gases, ácidos, etc., con temperatura entre -20 y +50°CHumedad relativa de 0 – 90 %.Distancias adecuadas entre los inversores, las paredes, el piso, el techo.
INVERSORES
Av. Colón # 16907
Fracc. Valle de San Pedro
Chihuahua, Chih. C.P. 31137
Tel: (614) 430-1742, 179-0232
RFC: SCC-040701-HJ6
Sigma Comercio y Consultoría S.A. de C.V.
www.sigmacc.mx
