ASIGNATURA:

LUCIO CHICO LPEZTrabajo Obligatorio ENERGA SOLOR FOTOVOLTAICA06/2013B.Sc. (Hons.) Mantenimiento

Validated by University of Wales

FUNDACION SAN VALERO

SEAS, Centro de Formacin Abierta

ZARAGOZA

Propuesta de trabajo

Apartado A; Instalaciones Aisladas;

Se nos pide disear un sistema de alimentacin por energa solar para abastecer el consumo de una vivienda rural en la provincia del alumno. La casa se utiliza en poca estival, teniendo un consumo mayor los fines de semana duplicando las necesidades de bombeo Consumos CCHoras (h/da)Unid. CCPotencia (w) CC

Caseta bombabomba1160

luz0,5115

Casa interiorSaln, luz2215

Cocina, luz1115

Habitacin0,5215

Bao, luz1111

Consumos ACHoras (h/da)Unid. CAPotencia (w) CA

Casa interiorSaln, ventilador12100

Saln, TV12100

El alumno debe realizar un estudio de las necesidades energticas de la instalacin, dimensionando la instalacin con el menor nmero de paneles posible si solamente se dispone de una superficie en el tejado de la caseta de la bomba de 10m2 con una cada de 40 y un azimut de 10.Debemos garantizar una autonoma energtica de la instalacin de al menos 10 das, mediante el empleo de acumuladores y seleccionar el convertidor y regulador adecuado para el correcto funcionamiento de la instalacin cubriendo todas las necesidades.El alumno tiene que plantear una distribucin y justificar la seccin de los cables de los diferentes elementos que componen la instalacin, realizando su correspondiente esquema unifilar teniendo en cuenta que la seccin del cableado como mximo ser de 6mm2. Todas las cargas de CC son 12 V y las de AC de 220V y las distancias mnimas a mantener son: del tramo paneles-regulador es de 5 m, la mnima del regulador-acumulador de 2,5 m, la mnima del acumulador-convertidor de 5 m y la distancia de la caseta de la bomba y la vivienda es de 15m.Por ltimo el alumno tiene que realizar un presupuesto y estudiar las posibles ayudas econmicas de su comunidad autnoma o ciudad.Apartado B; nstalaciones conectadas a red:

Tenemos un Punto de conexin para poder evacuar 100 Kw de potencia, la lnea de evacuacin pertenece a IBERDROLA, la tensin de la lnea es de 400 V entre fases. La superficie que dispones para la realizacin de la instalacin es de 2000m2. Conocemos que la zona donde se va a realizar la instalacin en la provincia de Ciudad Real es despejada y no tiene sombras.

En el terreno hay una pequea casa de obra que se pretende utilizar como centro de control, donde se ubicarn los elementos de potencia y protecciones de la instalacin (inversor y cuadro de protecciones de CC y de AC). Esta construccin se encuentra a 25 metros del punto de conexin de la compaa de distribucin.

El alumno debe definir en primer lugar la instalacin, si se trata de una instalacin fija o con seguidores, a continuacin dimensionarla intentado obtener una produccin mxima de energa anual, nmero de paneles necesarios, potencia pico del campo generador, inversor, cuadro de protecciones, inclinacin ptima de los mdulos solares, un informe de las previsiones de produccin de energa anual, seleccionar el inversor ms adecuado para la instalacin.Tiene que realizar un esquema de la instalacin detallando los diferentes circuitos, serie paralelo de la instalacin, las distancias con las diferentes estructuras para evitar problemas de sombreado, seccin de los conductores tanto de CC como en AC y describir las protecciones necesarias, ubicacin y clculos de las mismas.Por ltimo presupuesto de la instalacin y comentar la normativa que debemos cumplir si el punto de conexin es en BT y las condiciones que marca la compaa de distribucin de energa. As como, las posibles ayudas econmicas y describir el proceso a seguir para obtenerlas.

Objetivos del trabajo Hacer un estudio de las necesidades energticas diarias de una instalacin.

Dimensionar una instalacin aislada y otra conectada a red con todos los componentes que la forman, regulador, sistema de acumulacin Investigar sobre fabricantes de los diferentes elementos de la instalacin. Calcular las secciones de los conductores de los distintos tramos que enlazan los distintos componentes de la instalacin entre s. Realizacin de los esquemas unifilares de la instalacin. Realizar el presupuesto de una instalacin solar fotovoltaica investigando las posibles subvenciones.Bibliografa

Manual de asignatura. SEAS.Web recomendadasPara elegir y seleccionar los componentes puedes consultar alguna de las pginas Web que se recomiendan a continuacin.

http://www.jhroerden.comhttp://www.saclima.comhttp://www.aetalbasolar.comhttp://www.atersa.comhttp://www.bpsolar.comhttp://www.isofoton.comhttp://www.technosun.comhttp://www.asif.com

Criterios de evaluacin

La evaluacin, es una componente fundamental de la formacin. Este trabajo obligatorio formar parte de t calificacin final. En esta tabla, se resumen los aspectos a valorar y el porcentaje que representa cada unos de los mismos.

%

Total%

Ob.%

2 Correc.

Contenidos generales10

Estructuracin, Exposicin, Orden, limpieza y presentacin

Claridad en los conceptos10

Temas de especialidad (Instalacin Aislada)40

Dimensionamiento de la instalacin15

Justificaciones aportadas15

Plano de la instalacin y Esquema unifilar de la instalacin 5

Presupuesto de la instalacin5

Temas de especialidad (Instalacin Conectada a Red)40

Dimensionamiento de la instalacin15

Justificaciones aportadas15

Plano de la instalacin y Esquema unifilar de la instalacin 5

Presupuesto de la instalacin5

Otras aportaciones10

Investigacin y aportacin de anexos10

TOTAL100

Fecha lmite de recepcin de trabajos

Estn disponibles en el apartado Fechas de Examen de la plataforma informtica. Ficha de Correccin del Trabajo

(Espacio reservado para anotaciones del profesor)

Profesor:

Alumno (Cdigo / Nombre):

Fecha de Entrega:

Fecha de Calificacin:

Observaciones sobre el trabajo:

Fecha y Firma:

Formato de presentacin

1. Se presentar en formato papel DIN-A4.

2. Se presentar en formato informtico toda la informacin del trabajo. 3. Las normas de presentacin sern las siguientes: Procesador: Microsoft WORD.

Tamao de letra: 12 ptos.

Tipo de letra: sern aconsejables letras como Arial o Times New Roman.

Espaciado entre lneas: 1,5 Mrgenes:Lateral izquierdo: 3 cm.

Lateral derecho: 2 cm.

Margen superior: 3,5 cm.

Margen inferior: 2,5 cm.

4. En caso de que el trabajo requiera archivos externos (dibujos Autocad, Catia, Excel, Power Point, programacin, etc) stos debern entregarse junto al trabajo. Es posible que algunos trabajos solo consten de estos ficheros, por lo cual no tendr validez lo indicado en el punto 3.

5. Si el trabajo consta de varios archivos deber enviarse en un solo fichero comprimido.

6. Si el tamao del archivo a enviar excede de 5Mb, en lugar de enviarse por correo electrnico deber entregarse en CD.7. La fecha de entrega ser la misma para todos los trabajos de todas las asignaturas y se comunicar al principio de cursar dicha asignatura. Segn las regulaciones acadmicas de Universidad de Gales, si un alumno no entrega un trabajo obtendr una calificacin de cero. Si el alumno entrega tarde el trabajo la nota se realizar a discrecin del profesor, siendo la mxima nota un 40%. La nota ser calculada de acuerdo con las siguientes condiciones:Si se entrega un da tarde, la nota mxima ser un 40%

Si se entrega dos das tarde, la nota mxima ser un 35%

Si se entrega ms de dos das tarde, ser 0%Desarrollo de trabajoApartado A; Instalaciones Aisladas;

1. Objetivo.

El objetivo del presente proyecto es el estudio y justificacin de la electrificacin de una casa rural empleando un sistema solar fotovoltaico, ubicada en una parcela de 3000 m2, construida sobre una losa de hormign y cuya fachada principal se encuentra orientada hacia el sur. sta se encuentra ubicada en el trmino municipal de Linares (Jan).

Las coordenadas de la casa son:

Latitud.- 38 5 31 N.

Longitud.- 3 38 6 O.

Altitud.- 418

2.- Aprovechamiento de la energa solar fotovoltaica.

La energa media anual incidente sobre la superficie terrestre en nuestra latitud es de 5 kWh por metro cuadrado. El valor medio por da de la energa incidente es de unos 0.2 kWh/m2. El problema con el que nos encontramos es que la tierra describe una trayectoria alrededor del sol que hace que la inclinacin con la que inciden los rayos solares sobre la superficie terrquea vare a lo largo del da, del ao y de las estaciones.

Para facilitar la explotacin de las instalaciones solares, se ha llegado a una solucin de compromiso, en la que se toma un ngulo de referencia de unos 30 y siempre orientando los paneles hacia el sur. De todas formas, actualmente el mercado ofrece mecanismos de soportes para generadores fotovoltaicos que incluyen el seguimiento del punto de mxima potencia estacional o diario en uno o dos ejes.3.- Sistemas fotovoltaicos de conexin aislada.

Los sistemas aislados al no estar conectados a la red elctrica, normalmente estn equipados con bateras de acumulacin para la energa producida. La acumulacin es necesaria, porque el sistema foto- voltaico depende de la insolacin captada durante el da, y a menudo la demanda de energa por parte del usuario se concentra en las horas de la tarde y nocturnas.

Es necesario dimensionar la instalacin de manera que durante el periodo de insolacin permita la carga de la batera y a su vez sea capaz de alimentar las cargas conectadas al sistema.

En estos sistemas la energa producida por lo mdulos solares es almacenada en las bateras de acumulacin a travs de un sistemas reguladores de carga, los cuales estn preparados para alimentar pequeos consumos en corriente directa.

El inversor va conectado a las bateras y es el encargado de transformar la energa almacenada en los acumuladores en corriente alterna para alimentacin de consumos.

La aplicacin de los sistemas fotovoltaicos de conexin aislada se orienta al suministro de energa para electrificacin de viviendas y edificios.

3.1.- Caractersticas tcnicas de los sistemas aislados.

Todas las instalaciones debern seguir las normas de proteccin de personas, dispuestas en el reglamento electrnico de baja tensin o legislaciones posteriores vigentes.

Como principio general, se debe garantizar un grado mnimo de aislamiento elctrico para equipos y materiales, se recomienda la utilizacin de equipos y materiales de aislamiento elctrico tipo clase II, se debern incluir elementos necesarios que garanticen la seguridad de las personas frente a contactos elctricos, especialmente en aquel tipo de instalaciones de operacin superior a 50VRMS o 120VDC. La instalacin dispondr de las protecciones necesarias contra cortocircuitos, sobrecargas, y sobretensiones.

Los materiales ubicados a la intemperie debern tener un grado de proteccin IP65, debern estar protegidos contra factores ambientales, en particular los efectos de la radiacin solar y la humedad. Los materiales ubicados en el interior tendrn un grado de proteccin IP32. Los equipos electrnicos de la instalacin cumplirn con las directivas de seguridad elctrica y compatibilidad electromagntica que sern garantizadas por el fabricante.

3.2.- Los consumos conectados a un sistema fotovoltaico de conexin aislada. .

En lo que se refiere a las cargas o consumos conectados a un sistema de conexin aislada, se recomienda utilizar electrodomsticos de alta eficiencia, como lmparas fluorescentes de corriente alterna que cumplan con la normativa al respecto. No se utilizarn lmparas incandescentes. Las bombas estarn protegidas frente a una posible falta de agua, ya sea con un sistema de detencin de la velocidad de giro de la bomba, un detector de nivel o cualquier otro dispositivo especfico.

3.3.- Las protecciones y la puesta en marcha de una instalacin de conexin aislada.

La instalacin dispondr de una toma de tierra a la que se conectar la estructura soporte del grupo generador FV y los marcos metlicos de los mdulos. Las masas de todas las cargas de alterna, estarn conectadas a tierra.

El sistema contar con protecciones que brindaran seguridad a las personas frente a contactos directos e indirectos con el uso de interruptores diferenciales. Asimismo, se dispondr de equipos de proteccin frente a cortocircuitos y sobrecargas y sobre tensiones.

Se prestar especial atencin a la proteccin de la batera frente a cortocircuitos, mediante un fusible disyuntor magnetotrmico o con cualquier otro dispositivo que cumpla una funcin similar.4.- Elementos de proteccin del sistema.

4.1.- Protecciones.

El sistema de protecciones deber cumplir las exigencias previstas en la reglamentacin vigente, y deber acreditarse mediante la descripcin tcnica de los dispositivos de proteccin y elementos de conexin previstos en la instalacin, entre los cuales se incluyen:

- Interruptor general magnetotrmico, con intensidad de cortocircuito superior a la indicada por la empresa distribuidora en el punto de conexin; este interruptor ser accesible a la empresa distribuidora en todo momento, con el objeto de poder realizar su desconexin manual.

- Interruptor automtico diferencial, con el .n de proteger a las personas en caso de derivacin en la parte continua de la instalacin.

- Interruptor automtico de interconexin, para la conexin-desconexin automtica de la instalacin fotovoltaica, junto a un rel de enclavamiento, en caso de prdidas de tensin o frecuencia en la red.

En conexiones de red trifsica, las protecciones para interconexin de mxima y mnima frecuencia, y mxima y mnima tensin, que se instalarn para cada fase.

El rearme del sistema de conmutacin, para que la conexin a la red sea automtica, una vez reestablecidas las condiciones idneas de la red.

4.2.- Puesta a tierra.

La puesta a tierra de las instalaciones fotovoltaicas, se realizar de manera que no intervenga la puesta a tierra de de la red de la empresa distribuidora, tal que no se produzca transferencias por los defectos a la red de distribucin.

La instalacin deber disponer de separacin galvnica entre la red de distribucin de baja tensin y la instalacin fotovoltaica, bien mediante un transformador de aislamiento o cualquier medio que cumpla la misma funcin.

Las masas de la instalacin fotovoltaica, estarn conectadas a una tierra independiente de la del neutro de la empresa distribuidora, de acuerdo con el reglamento electrnico para baja tensin, as como de las masas del resto del suministro.

4.3.- Sistema de monitorizacin.

Para nuestra instalacin, el sistema de monitorizacin debera controlar las siguientes variables.

- Tensin y corriente DC del generador.

- Potencia DC consumida, incluyendo el consumo del inversor.

- Potencia AC consumida.

- Contador volumtrico de agua para instalaciones de bombeo.

- Radiacin solar incidente en los mdulos.

- Temperatura ambiente.

5.- Mantenimiento de la instalacin.

Se definen dos escalones de actuacin, para garantizar la vida til y el correcto funcionamiento de la instalacin.

- Mantenimiento preventivo.

- Mantenimiento correctivo.

El mantenimiento preventivo, implica como mnimo una revisin anual de la instalacin, incluyendo el mantenimiento de los elementos de la instalacin; este tipo de mantenimiento, se basa en la inspeccin visual y detallada del funcionamiento de los equipos, pudiendo ser posible, a travs de la revisin, detectar el deterioro prematuro de los componentes de la instalacin.

En el caso de las bateras, la inspeccin preventiva, tambin deber determinar si hay prdidas del electrolito, las cuales se manifiestan como depsitos en el contacto positivo de la batera, residuos cidos en las bandejas plsticas o en el deterioro de la base de sostn de la batera. Para ello debera agitarse con suavidad las bateras, como mnimo dos veces al mes, para evitar las estratificaciones del electrolito.

En resumen, el mantenimiento preventivo de la instalacin deber incluir las siguientes actividades:

- Verificacin de todos los componentes y equipos de la instalacin.

- Revisin del cableado, conexiones, pletinas, terminales.

- Comprobacin del estado de los mdulos, situacin respecto al estado original.

- Inspeccin de la estructura soporte consiste en revisar los daos, el deterioro por agente externos, el estado de oxidacin.

- Nivel de electrolito de las bateras, limpieza y engrasado de los bornes de conexin de las bateras.

- Inspeccin visual del regulador de carga, funcionamiento de indicadores, cadas de tensin entre los terminales.

- Alarmas e indicadores del inversor.

- Cadas de tensin en el cableado de DC.

- Verificacin de los elementos de seguridad y proteccin de la instalacin, tomas de tierra, interruptores de seguridad, fusibles.

- Comprobacin del estado de los cables y terminales (incluyendo el reapriete de las bornas).

- Realizacin de informe tcnico de cada visita a la instalacin, en que se refleje las incidencias encontradas en la instalacin.

- Registro de las operaciones realizadas durante la inspeccin. Asimismo se dispondr de un plan de mantenimiento correctivo, en caso de que sea necesaria una operacin de sustitucin de algn componente de la instalacin.

6.- CLCULO DE INSTALACIN.

El proyecto trata sobre el abastecimiento elctrico de una vivienda rural, por medio de una instalacin solar fotovoltaica aislada.

Est situada en la ciudad de Linares en la provincia de Jan. Su altitud topogrfica es de 418 m sobre el nivel del mar y presenta una buena insolacin solar, sin sombras de importancia, y con frecuentes das soleados continuos en periodo estival.

6.1.- DIMENSIONADO DE LA INSTALACIN FOTOVOLTAICA.

6.1.1.- Estudio de necesidades.

En primer lugar estimaremos los consumos elctricos diarios de los equipos elctricos que vayan a operar de continuo en la instalacin atendiendo a los datos de partida que nos aporta el enunciado del ejercicio.

Consumos CCHoras (h/da)Unid. CCPotencia (w) CCEnerga consumida

Caseta bombabomba116060

luz0,51157,5

Casa interiorSaln, luz221560

Cocina, luz111515

Habitacin0,521515

Bao, luz111111

Consumos ACHoras (h/da)Unid. CAPotencia (w) CA

Casa interiorSaln, ventilador12100200

Saln, TV12100200

Total Potencia3811 w568,5 wh/da

6.1.2.- Clculo de la capacidad y determinacin del acumulador.

Como paso previo al clculo del a cumulador de energa tomamos como N das de autonoma previsto 10 das. Dichos das vienen asignado por el enunciado del ejercicio teniendo en cuenta la climatologa de la zona, el servicio de la instalacin y las circunstancias particulares del propietario de la instalacin.

Durante esos diez das los paneles solares no recogen energa, y todo el consumo se hace en base a la energa almacenada en los acumuladores.

Para nuestro proyecto y teniendo en cuenta la localizacin de la vivienda no es muy probable que se llegue a superar el perodo de autonoma ms de una par de veces al ao. El usuario debe tener la precaucin de reducir el consumo con objeto de extender las reservas de energa.

a) Consumo energtico terico:

A partir del consumo energtico terico Et calculado anteriormente, procedemos a calcular el consumo energtico real Er (W.h), necesario para hacer frente a los mltiples factores de prdidas que van a existir en la instalacin fotovoltaica.

Para ello empleamos la siguiente expresin:

Er = Et/R

Donde:

Et.- Consumo de energa real.

R.- Rendimiento global de la instalacin.

El parmetro de rendimiento global R de la instalacin fotovoltaica, viene definido por:

R= (1-Kb-Kc-Kv).(1-Ka.N/Pd)

Donde:

* (Kb: Coeficiente de prdidas por rendimiento del acumulador:

Kb= 0,05 en sistemas que no demanden descargas intensas.

Kb= 0,1 en sistemas con descarga profundas.

* (Kc: Coeficiente de prdidas en el inversor, si existe y afecta a toda la red de consumo. Si slo se utiliza para algunos aparatos, Kc vale 0.

Kc = 0,05 para inversores senoidales puros, trabajando en

rgimen ptimo.

Kc = 0,1 en otras condiciones de trabajo, lejos del ptimo.

* (Kv: Coeficientes de prdidas varias: Agrupa otras prdidas como (rendimiento de red, efecto joule, etc.).

0,05 0,15 como valores de referencia. Para nuestro caso tomamos 0.1

* (Ka: Coeficiente de auto-descarga diario. Suponemos 0.5% diario. Esto es Ka= 0.005

Ka= 0,002 para bateras auto-descarga Ni-Cd.

Ka= 0,005 para bateras estacionarias de Pb-cido.

Ka= 0,012 para bateras de alta auto-descarga (arranque automviles)

* (N: Nmero de das de autonoma de la instalacin:

Sern los das que la instalacin debe operar bajo una irradiacin mnima (das nublados continuos), en los cuales se va a consumir ms energa de la que el sistema fotovoltaico va a ser capaz de generar.

Para nuestro proyecto N= 10 das.

* (Pd: Profundidad de descarga diaria de la batera:

Esta profundidad de descarga no exceder el 80% (referida a la capacidad nominal del acumulador), ya que la eficiencia de este decrece en gran medida con ciclos de carga-descarga muy profundos.

En la realizacin de este proyecto se han considerado los siguientes valores de los coeficientes de prdidas:

Kb= 0,05 ; Kc=0,05 ; Kv=0,1 ; Ka=0,002 N=10 ; Pd=0,8

Segn la ecuacin el rendimiento de la instalacin fotovoltaica R, es el siguiente:

R=(1-0,05-0,05-0,1) * (1-0,00210/0,0.8) = 0.78

Y a partir de la ecuacin R, el consumo energtico real Er (wh)

es:

Er= Et/R

Er = 568.5/0,78= 728.84 Wh

b) Capacidad til de acumulador.

La capacidad til Cu que debe tener el acumulador es igual a la energa real Er que es necesario producir diariamente y multiplicada por el nmero de das de autonoma.

Cu= Er * N/ Vab = 728.84 *10/12 = 607,66 Ah

La capacidad nominal del banco de bateras se obtiene con:

C= Cu / pd = 607.66 / 0.8 = 759.75 Ah

Donde V es la tensin nominal del acumulador 12 V.

A partir de la capacidad calculada, seleccionaremos el equipo comercial ms prximo en prestaciones, dentro de la categora de bateras niquel-cadmio.

En nuestro caso el banco de bateras seleccionado est compuesto por dos acumuladores tipo Batera Estacionaria 12V 760Ah Enersol-T 6 vasos.http://autosolar.es/baterias/bateria-estacionaria-translucida-760-ah_precio

6.1.3.- Clculo de la potencia de los paneles SOLARES FOTOVOLTAICOS.

La energa Er calculada anteriormente es la cantidad de energa que tenemos que introducir a travs de las bornas de la batera, la cual ser producida por los paneles solares. Pero para ello, debemos tener en cuenta que en la interconexin de ambos equipos debemos instalar un regular de corriente. El cual disipa energa en forma de calor o bien corta el suministro elctrico en ciertos periodos, por lo que la energa elctrica generada por los paneles solares ha de ser superior a la energa almacenada en las bateras.

Estimamos que el rendimiento del regulador es del 90 %, por lo que la energa producida por los paneles es Ep, y hallndose con la siguiente ecuacin:

Ep = Er/0.9

Ep = 728.84 Wh / 0.9 = 808,88 WhEvaluacin de energa producida por un panel solar.

Para ello, utilizaremos el concepto de HSP, horas de sol pico sobre la horizontal en la localidad de Linares. En definitiva, se trata de calcular la radiacin solar diaria media que incide sobre una superficie horizontal de 1 m2

El calculo lo haremos con el programa PVGIS (http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps3/pvest.php), para las coordenadas geogrficas siguientes:

Latitud.- 38 5 31 N.

Longitud.- 3 38 6 O.

Altitud.- 418

Asimismo, se incorporan los datos siguientes.

Inclinacin de tejado.- 40 .

AZIMUT.- 10

Irradiacin solar diaria media, H (Kwh./m.da)

Mes EneFebMarAbrMayJunJulAgoSepOctNovDicMED

H Kwh/m2/da2,533,544,565,105,246,106,906,906,294,463,242,624,79

La irradiancia H (Kwh./m) es igual al producto de la irradiancia de referencia (1kw/m) por las horas de pico solar HPS (h).

Luego entonces los valores numricos de la irradiacin y horas de pico solar son iguales. H (kWh/m) = I (1kW/m) . HPS (h)

El nmero de paneles solares NP necesarios se calcula con el cociente entre Ep y la energa que realmente es capaz de producir cada panel a lo largo del da. La potencia nominal la estimamos en un 10% de la potencia mxima terica.

NP = Ep/0,9 * P * HSP

(Nota.- en el factor de correccin de 0.9 incluimos las pequelas perdidas adicionales, ocasionads por suciedad de los paneles, perdidas por reflexin .)

Para nuestro proyecto elegimos el panel fotovoltaicos Bosch, modelo Solar Module c-Si M 60 17 M245 3BB y con las siguientes caractersticas tcnicas:Panel FotovoiltaicoBosch, Eficiencia.- 14.91%

Solar Module c-Si M 60 17 M245 3BB

Datos elctricos:Coeficientes trmicos

Potencia (Wp) 245.0Coef. P (%/C) -0,46

Vmpp (V)30,1Coef. I (%/C) 0,03

Impp (A) 8,2Coef. V (%/C) -0,32

Vca (V) 37,7

Icc (A) 8,7

Tolerancia4,99 vpp

Vmax (V) 1000

Dimensiones y peso

Largo (mm) 1660

Ancho (mm) 990

Alto (mm)50

Peso (kg) 21

rea (m2) 1,64

http://es.krannich-solar.com/es/productos/modulos-fotovoltaicos/bosch-solar.html

Como se puede observar en la tabla, los valores de las Horas de Sol Pico varan cada mes, como la casa se ocupa durante los meses estivales. Calcularemos el nmero de mdulos necesarios para el mes de agosto ya que es el mes ms desfavorable en ese periodo

Np = Ep / 0.9 * P* HSP

NP= 808,88 / 0,9 * 245 * 5,89 = 0,622 mdulos

Se considerar, a efectos de diseo, un nmero de 1 Mdulos.

6.1.4.- Clculo de los elementos de la instalacin.

6.1.4.1.- Regulador.

Una vez definido el generador fotovoltaico, procedemos a calcular el sistema de regulacin. Este elemento, es el que se encarga de conectar las bateras de acumulacin de energa elctrica y los paneles solares, y evitar que estn en carga cuando estas no lo necesiten. El equipo seleccionado debe de garantizar las siguientes funciones.

- Proteccin de la batera contra sobrecargas.

- Proteccin de las bateras contra descargas excesivas mediante desconexin automtica de la carga.

- Reconexin automtica o manual.

- Sistema de alarma por baja carga de batera.

- Desconectador manual de alarma, que se conecte automticamente al subir de nuevo la carga de la batera por encima de un valor prefijado.

Asimismo, llevar incorporado:

Contador de amperios-hora producidos por el G.F.

Contador de amperios-hora consumidos por la carga.

El tarado del regulador se har para que desconecte la carga automticamente cuando la tensin en bornes sea igual al 70 % de la profundidad mxima de descarga admisible y el aviso acstico, igual al 50%. El rearme del regulador se har cuando la tensin sea superior a la tensin nominal de la batera.

El dimensionado del regulador lo haremos con un factor de seguridad tal que entre la potencia mxima producida por el campo de paneles y la potencia mxima del regulador haya un margen de un 10% como mnimo.

El nmero de reguladores instalados debe de ser el mnimo posible, y si fuese necesario ms de uno, estos se calculan con la siguiente expresin.

N REGULADORES = NpGF * ip/ irDonde: NRegul.- Numero de reguladores.

NpGF.- Nmero de paneles en paralelo.

ip.- Intensidad pico del panel seleccionado.

Ir.- Intensidad mxima que es capaz de disipar el regulador.

Para nuestro caso el nmero de reguladores es uno.

La intensidad mxima admisible del regulador viene calculada por la expresin siguiente.

Imax = Impp * N.

Siendo.

- Impp.- La intensidad pico de un captador solar.

N.- Nmero de paneles solares conectado en paralelo.

Imax = Impp * N.= 8.2 * 1 = 8.2 Amperios.

Seleccionamos el regulador ELECSUN 10 12/24V-TS autowork, 10amp.

http://www.technosun.com/es/descargas/TECHNO-SUN-ELECSUN-10A-12-24V-TS

6.1.4.2.- Convertidores de corriente.

Las caractersticas de funcionamiento que definen un convertidor de CC-CA son:

- Tensin nominal.

- Potencia nominal.

- Tensin de operacin.

- Tensin nominal de salida.

Eficiencia.

El convertidor elegido actuar por encima de su potencia nominal durante un cierto intervalo de tiempo, cuando la instalacin est sometida a una sobrecarga. Soportar como mnimo sobre cargas del 160% de la potencia nominal durante 1 minuto, y de 120% durante 30 minutos.

La variacin de tensin en la salida no ser superior al 5% de la tensin nominal de salida para convertidores de onda senoidal, y a un 10 % para convertidores de onda cuadrada.

La frecuencia normal de actuacin ser de 50 Hz, con una precisin de un 2%.

La distorsin de armnicos producidos por el equipo ser del 3% en todo el rango de potencias de salida para factores de potencia comprendidos entre 0.8 y en el caso de convertidores de onda senoidal, y de un 33% para la onda cuadrada.0.9 a eficiencia del convertidor

La eficiencia del convertidor que se define como la relacin entre la potencia que ste entrega a la utilizacin y la potencia que el convertidor extrae de los paneles o del sistema de acumulacin, en funcin de la carga y con un factor de potencia entre 0.8 y 0.9 ser como mnimo de:

Carga en % de POT NominalEficiencia

1060

2070

3075

4080

> 4085

La entrada del convertidor ser de 12 v y la salida 230 v, con frecuencia de 50 Hz. Este convertidor ser utilizado para suministra energa alterna a 230 v a los circuitos de ventilador y TV del saln de la casa. La eleccin del equipo lo haremos para una potencia mxima instantnea en la que la televisin, y el frigorfico estn utilizando electricidad.

Si los dos equipos estn funcionando tendremos una potencia de 200 wh, luego elegiremos el que comercialmente este preparado para esta potencia.

De la tabla anterior suponemos que la eficiencia es del 85, lo que nos permite calcular la Potencia de entrada del convertidor con:

Pe= Potencia de salida/ Eficiencia

Pe = 200 wh / 0.85 = 235 wh.

El equipo seleccionado es el SUNNY ISLAND SI 2012/2224, cuyas caractersticas principales de salida son:

- Tensin nominal C.A (ajustable) 230 V (202 V 253 V).

- Frecuencia de red (configurable 50 Hz / 60 Hz (45 Hz 65 Hz.

- Potencia constante de C.A a 25 C / 45 C 2000 W / 1400 W.

- Potencia constante de C.A a 25 C durante:

30/5/1 min 2700 W / 3600 W/3600 W

- Corriente nominal C.A 8,7 A.

- Corriente mx. (valor punta) 25 A eff (3 s)

- Coeficiente de distorsin no lineal de la tensin de salida< 4 %

- Factor de potencia 1 a +1

Rendimiento/consumo de potencia

- Rendimiento mximo 93,0 %

- Consumo caracterstico sin carga (en stand-by) 21 W (6 W

- Grado de proteccin conforme a DIN EN 60529

El convertidor seleccionado incorpora un mecanismo de desconexin por falta de carga y est protegido contra:

Cortocircuitos.

- Sobrecargas.

Inversin de polaridad en alimentacin.

6.1.4.3.- Seccin de Conductores.

La terminacin de la seccin de los conductores la implementaremos teniendo en cuenta la menor longitud de cable a utilizar, reduciendo al mnimo la distancia entre los paneles, regulador, acumuladores e inversor.

La eleccin de los conductores la hacemos en bases a las mximas cadas de tensin en ellos, comparadas con la tensin a la que estn trabajando. Los valores que tendremos en cuenta son.Valor mximo admisibleValor recomendado

Tramo G.F-Regulador3 %1 %

Regulador-Acumulador1%0.5 %

Acumulador-Inversor1 %1 %

Lnea principal-Iluminacin.3 %3 %

Lnea principal-otros equipos (Bombas, electrodomsticos, etc)5 %3 %

Las ecuaciones que aplicaremos para este clculo son:

Para corriente continua y cos = 1 y para circuitos de corriente alterna monofsicos.

Para corriente alterna trifsica.

Clculo de la intensidad de servicio.

Datos: * Panel fotovoltaico.

Up= 30.1 v.

Ip= 8.2 A

ICC = 8.7 A

* Inversor.

12 v corriente continua/ 230 C.Alterna

Rendimiento= 0.9

Para los clculos de los distintos tramos vase esquema unifilar en punto 7.

TRAMO A-B: GFV- Regulador.

Para este clculo utilizamos la corriente mxima que puede circular por el panel fotovoltaico, y que es igual a la corriente de cortocircuito.

Ia-b= Icc * N ramas = 1 * 8.7= 8.7 A

TRAMO C-D: Regulador-Acumulador de DC

Para un rendimiento del regulado del 90% y una I. mxima pico que proporciona los paneles. Se calcula sin previsin de ampliacin par el futuro.

.

ICD= Ip * N ramales* rendimiento = 8.2 * 1 * 0.9 = 7.38 A

TRAMO D-E: Acumulador- Inversor de A.C

La intensidad que circula por este tramo de longitud de 5 m, sera la mxima que absorba toda la carga prevista en el lado de alterna, teniendo en cuenta el rendimiento del inversor.

.

TRAMO F-G: Inversor de .AC y C.G.M.P de corriente alterna.

La intensidad de este tramo, ser la potencia mxima que absorba toda la carga prevista en alterna. Para el calculo consideramos el cos = 0.9

TRAMO D-H: Regulador y C.G.M.P de corriente continua.

La intensidad en este tramo que conecta el regulador con el cuadro general de mando y proteccin de corriente continua, se calcula con la potencia mxima absorbida por la carga conectada en D.C prevista.

La potencia prevista es de 168.5 w.

InDH= P/ UDC = 168.5 / 12= 14.04 A

Seccin del conductor:

TRAMO A-B: GFV- Regulador.

U= 1%, Up= 30.1 U= 0.301 voltios.

La conductividad , suponiendo que puede trabajar en condiciones extremas y a la temperatura de 90C se obtiene con.

Tomamos una seccin de 10 mm 2 en cobre.

TRAMO C-D: Regulador-Acumulador de D.C

U= 0.5%, U= 0.06 voltios. L= 2.5m

Tomamos una seccin de 16 mm 2 en cobre.TRAMO D-E: Acumulador- Inversor de A.CU= 1%, U= 0.12 voltios. L= 5m

.

Tomamos una seccin de 75 mm 2 en cobre.TRAMO F-G: Inversor de A.C y C.G.M.P de corriente alterna.

U= 1.5 %, U= 3.3 voltios. L= 15 m

.

Tomamos una seccin de 1.5 mm 2 en cobre.TRAMO D-H: Regulador y CGMP de corriente continua.

U= 3 %, U= 0.36 voltios. L= 15m

Tomamos una seccin de 35 mm 2 en cobre.

6.1.4.4.- Conductores de proteccin:

Los conductores de proteccin conectados a tierra se seleccionarn atendiendo a lo especificado en la UNE 20460-5-54 aplicando la siguiente tabla.

Seccin de conductores de fase de la instalacin S (mm2)Seccin mnima de los conductores de proteccin Sp (mm2)

S 16Sp = S

1635Sp = S/2

6.1.4.5.- Identificacin de Conductores.

Segn se establece en las instrucciones tcnicas complementarias del reglamento electrotcnico de Baja Tensin, los conductores sern fcilmente identificable, y con los siguientes colores.

Conductores en redes de corriente alterna AC

Conductores de faseNegro, marron, gris

Conductor neutroAzul

Conductores en redes de corriente continua DC

Polo positivoRojo

Polo NegativoNegro

Conductor de proteccin/TierraAmarillo verde

6.1.4.6.- Clculo de Interruptores Automticas (I.A)

Atendiendo a las especificaciones e los fabricantes, el calibre de los interruptores magnetotrmicos lo obtendremos multiplicando la corriente de servicio por un coeficiente de mayoracin del 30%.

In = 1.3 * Ia

Comportamiento del Interruptor Automtico ante redes de DC o AC.

Los interruptores de corriente conectados en circuitos DC presentan mayores problemas que en los de alterna. En corriente alterna existe un paso de la corriente por cero en cada semiperiodo, a diferencia de lo que ocurre en DC. Para extinguir el arco, es preciso que la corriente disminuya hasta anularse, por lo que se debe de hacer de forma gradual, sin bruscas anulaciones de la corriente que dara lugar a elevadas sobreintensidades.

a) Proteccin Trmica.

Los valores y caractersticas de desconexin trmica No se ve afectados para red de AC o DC. Las protecciones contra sobrecargas lo realizar el rel trmico.

b) Proteccin magntica.

Los valores y caractersticas de desconexin magnetotrmica SI se ven afectados en redes de DC, debido a que los parmetros de excitacin de la bobina de la proteccin magntica son distintos en DC y en AC. En caso de cortocircuito es el rel magntico que se encarga de la proteccin.

c) Capacidad de ruptura.

La capacidad de ruptura que presentan los I.A para DC o AC son diferentes.

6.1.4.6.1.- Proteccin de red de corriente continua DC.

Se utilizarn interruptores con curva de disparo C y de corrriente continua para todos los tramos. El calibre de los interruptores y tramos se detallan a continuacin.

6.1.4.6.2.- Proteccin de red de AC.

Para el tramo de AC utilizaremos interruptores diferenciales, de disparo de fuga de corriente de 30 mA y que soporta la intensidad mxima del circuito.

a) Eleccin de magnetotrmico.

TRAMO A-B: GFV- Regulador.

Para este clculo utilizamos la corriente mxima que puede circular por el panel fotovoltaico, y que es igual a la corriente de cortocircuito

InAB= 1.3 * IA-B = 1.3 * 8.7= 11.31 A

Seleccionamos un interruptor de calibre 16 A.

TRAMO C-D: Regulador-Acumulador de DC

Ser la mxima corriente que da El regulador.

.

InCD= 1.3 * IC-D = 1.3 * 8.2= 10.66 A

Seleccionamos un interruptor de calibre 16 A.

TRAMO D-E: Acumulador- Inversor de AC

Ser la mxima corriente que da El regulador.

InDE= 1.3 * ID-E = 1.3 * 39.21= 50.97 A

Seleccionamos un interruptor de calibre 63 A.

TRAMO F-G: Inversor de AC y CGMP de corriente alterna.

Ser la mxima corriente que demanda la carga en corriente alterna.

.

InFG= 1.3 * IF-G = 1.3 * 1.93= 2.50 A

Seleccionamos un interruptor de calibre de 10 A.

TRAMO D-H: Regulador y C.G.M.P de corriente continua.

Ser la mxima corriente que demanda la carga en corriente continua.

InDH = 1.3 * Id-h = 1.3 * 14.04= 18.25 A

Seleccionamos un interruptor de calibre de 20 A.6.1.4.4.- Cuadro resumen de caractersticas y elementos de la instalacin.

Calibre

TRAMO CIRC.I (A)U (%)S (mm2)Long (m) Magnetotrmico

A-B8,7110516

C-D7,380,5162,516

D-E39,21175563

F-G1,9331,51510

D-H14,043351520

7.- PRESUPUESTO

PRESUPUESTO INSTALACION FOTOVOLTAICA AISLADA

MaterialesN Unidad Precio unitario Unidad Precio

GENERADOR FV

Mdulo1503,2503,2

Estructura soporte Hilti16262

REGULADOR

Regulador de carga2320

INVERSOR

Inversor811609280

ACUMULADOR

Acumulador11173.21173.2

CABLEADO Y ELEMENTOS

ELECTRICOS

Terminales macho/hembra63,1218,72

Cable unipolar 1,5 mm250m0,6130,5

Cable tierra 1,5 mm2250,6115,25

Cable unipolar 16 mm210m1,212

Cable tierra 16 mm210m1,2112,1

Cable unipolar 10 mm220m1,01320,26

Cable tierra 10 mm210m1,01310,13

Cable 35 mm2501,8291

Cable tierra 35 mm2251,8245,5

Cable 70 mm210mm4,02340,23

Cable tierra 70 mm210m4,02340,23

Cable unipolar rojo/negro 25 mm210mm1,717

Tubo rgido de PVC para montaje cableado50m1,5778,5

PROTECCIONES

Fusibles037,280

Interruptor-seccionador de continua01950

Interruptor General16565

Interruptor Magnetotrmico42392

Interruptor Diferencial16464

Interruptor Magnetotrmico478312

Buscador de seguidor en fallo01200

Vigilante de aislamiento01800

ARMARIOS

Armario empotrable + Aparamenta1250250

Armario empotrable + Chasis1151151

INSTALACION Y OBRA CIVIL

Instalacin de carriles y paneles1350350

Instalacin del cableado112501250

Elementos auxiliares y otros1250250

Puesta a tierra1100100

TOTAL SIN IVA14333

TOTAL CON IVA1,2117342,93

http://www.jhroerden.com/solar/descargas/Lista%20de%20precios.pdf

8.- Esquema Unifilar. Sistemas fotovoltaicos de conexin aislada.

9.- Anexos.Panel Solar.

Inversor

Acumulador

Regulador

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