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7/26/2019 Dimensionado de Instalaciones Fotovoltaicas Aisladas
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA ESCUELA DE INGENIERIA EN ENERGIA
FACULTAD DE INGENIERIA TEMAS SELECTOS DE ENERGIA SOLAR
DIMENSIONAMIENTO DEINSTALACIONES FOTOVOLTAICAS
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1. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS (FV)
Las celdas individuales se unen entre s elctricamente para formar
mdulos fotovoltaicos de mayor potencia.
Estos a su vez se interconectan para formar paneles y arreglos
cuyas capacidades se adaptan en trminos de corriente y voltaje a
las necesidades de la aplicacin.
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2. CONSTITUCION DEL SISTEMA FV
Sub sistema de
almacenamiento
Sub sistema de
regulacin
Sub sistema de
distribucin y consumo
Aisladas de la red
Este tipo de
instalaciones dan
suministro elctrico
en regiones donde
no se puede
disponer de redelctrica.
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INSTALACIN BSICA CON DOS PANELES PARA
CONSUMO A CORRIENTE CONTINUA A 24V
Consumo a 24V
Corriente Continua
Interruptor
General
Regulador a
24V
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CONECTADO A LA RED ELECTRICA
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3. Sistema Hbrido : Elico-Solar
En sitios donde adems del recurso solar
existe buen viento, es posible tambingenerar electricidad con este recurso. Para
ello se utilizan aerogeneradores, las cuales
pueden incorporarse a los sistemas
fotovoltaicos para integrar lo que se llama
un sistema hbrido elico-solar.
Estos sistemas hbridos ofrecen ventajas
econmicas sobre los sistemas puramente
fotovoltaicos, ya que el costo de la
electricidad producida con
aerogeneradores es menor que el de la
producida con paneles fotovoltaicos.
Adems, en algunos sitios el viento sopla
cuando no hay sol, lo que reduce la
necesidad de bateras y abarata el costo
del sistema.
Radiacin Solar
Energa Elica
Utilizacina 12 o 24 V
Utilizacina 220 V
Acumulador o
batera
Regulador de
carga
Panel
fotovoltaico
Inversor CC/CA
Aerogenerador
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4. Mtodos de Clculo de Instalaciones FV
Mtodo Simplificado
Se establece el balance energtico para el periodo ms desfavorable y sedetermina el rea de superficie fotovoltaica para la inclinacin que la hace
mnima de manera que la oferta iguale a la demanda en este periodo,
quedando el sistema sobredimensionado durante el resto del ao. Es
necesario la disposicin de capacidad de acumulacin para poder suministrar
energa durante los das nublados (autonoma).
Mtodo de simulacin y clculo de la prdida de carga
El mtodo consiste en determinar para unos valores dados de capacidad de
bateras y de rea de paneles, la fraccin de la demanda energtica que es
necesario aportar mediante una fuente auxiliar como consecuencia de la
prdida de carga de la batera (LP). Se determinan los valores de rea depaneles y capacidad de batera para los que la prdida de carga quede por
debajo de un determinado valor y se elegir entre ellos la combinacin que
resulte ms econmica.
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Ejemplo de clculo de una vivienda aislada
1. Area geogrfica de estudio
Se trata de una pequea casa de campo situada en la provincia del
Santa, alejada de la red y que se quiere electrificar con energa solar.
Posee un clima caluroso semiseco y est ubicado a 40 m.s.n.m., en las
siguientes coordenadas:
Latitud : 9 7 22 Sur
Longitud : 78 30 42 Oeste
Altitud : 40 m.s.n.m.
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Ejemplo de clculo de una vivienda aislada
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Ejemplo de clculo de una vivienda aislada
2. Anlisis del recurso solar
La estimacin de la media mensual de la radiacin solar diaria, ha sido elaborada teniendo en cuenta los dasrepresentativos del mes y se ha evaluado de manera terica para diferentes pendientes o ngulos de inclinacin.
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Ejemplo de clculo de una vivienda aislada
3. Requerimiento
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Ejemplo de clculo de una vivienda aislada
4. Clculo del nmero de mdulos fotovoltaicos
Clculo del consumo diario total del receptor:
nominalTensin
idaPot.ConsumCDR =
dia
Ah
58.169V12
Wh/da2035
CDR ==
diaAh58.169CDR=
Clculo de horas sol pico
0116.0*024.0*/hsp
2mKJ=
415.40116.0*024.0*34.15859hsp ==
4.4hsp
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Ejemplo de clculo de una vivienda aislada
Clculo de la corriente que genera al da un mdulo solar
diaAh31.244.4x7.1Ihsp ==
Clculo del nmero de mdulos en paralelo
N de paneles en paralelo = 43.5
24.31
58.169
=
diaAh
diaAh
N de paneles en paralelo = 6
Nmero de mdulos, asumiendo factor de seguridad 10%
1.158.16910%consumo =+
N de paneles en paralelo = 97.524.31
54.186=
diaAh
diaAh
N de paneles en paralelo = 6
diaAh54.18610%consumo =+
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5. Clculo del nmero de acumuladores
Das de autonoma: 5
Profundidad de descarga: 60%
Consumo: 186.54 Ah/da
0.6
5diasdiaAh24.186
Capacidad
=
Ah1552Capacidad=
N bateras = 65.02400
1552=
N bateras = 1
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6. Clculo del nmero de reguladores
Produccin mxima de todos lospaneles: PMP
PMP = 6 * 7.10 = 42.6 A
N de reguladores = 13.220
6.42=
A
A
N de reguladores = 3
Observamos que cada regulador tiene la capacidad de
soportar la corriente de 2 paneles en paralelo
(2x7.1=14.2 A), ya que la corriente que soportan es a
lo ms 20 A. Por lo tanto para 6 paneles fotovoltaicos
es necesario tener 3 reguladores de este tipo.
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7. Clculo del inversor
Energa total de consumo: 2035 W-h/da.
Mxima potencia (W) : 257 W
Eficiencia
salidaEEntradaE
.. =
daWhEntradaE 89.2164
94.0
2035. ==
Como la tensin es de 12 V, la corriente absorbida ser de:da
Ah41.18012
89.2164=
El inversor elegido es el correcto porque la corriente del mismo es mayor que la corriente de consumo
del receptor (ICRD= 169.58 A). Adems cubre la potencia de arranque de los equipos.
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8. Clculo de la seccin del conductor
ba VV
ILS
=
2Donde:
S: seccin en mm2.
L: longitud en m.
I: intensidad en Amp.
Va Vb: cada de tensin en Volt. (aprox 5% del valor nominal de
tensin)
: 0.01786 mm2/m (conductor de cobre)
Estimamos que desde la estacin de paneles hasta el
regulador hay una distancia de 15 m y la corriente como
mximo ser = 2 mdulos x 7.1= 14.2 Amp.
268.12
1205.0
2.141501786.02mmS =
=
Panel Fotovoltaico Regulador (15m)
Regulador Batera (2m)
Estimamos que desde la batera hasta el regulador hay
una distancia de 2 m y la corriente como mximo ser = 2
mdulos x 7.1= 14.2 Amp.
269.1
1205.0
2.14201786.02mmS =
=
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Ejemplo de clculo de una vivienda aislada
Batera Inversor (2m)
Para un consumo mximo de 265 W la corriente mxima ser: A00.241294.0
265 =
286.2
1205.0
24201786.02mmS =
=
Derivaciones (10m)
La corriente ser del equipo de mayor consumo (85W)
A1.712
85=
223.4
1205.0
1.71001786.02mmS =
=
Conclusin: Segn lo calculado y homogenizando las secciones podramos disponer de unconductor de 16mm2de paneles a bateras; y para lneas generales de 6mm2
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+ - + - + -
Imax= 20 A
R1 R2 R3
+ -Imax= 60 A
Esquema de Instalacin
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CARACTERISTICAS CONDUCTORES ELECTRICOS - INDECO
NORMAS DE FABRICACIN:ITINTEC 370.048(Calibre mm)
:UL-83 (Calibres AWG):VDE 0250 (Calibres AWG)
Tensin del servicio :600 voltios
Temperatura de operacin :60C
DESCRIPCINConductores de cobre electroltico recocido, slido o cableado. Aislamiento de PVC
USOSAplicacin general en instalaciones fijas; edificaciones, interior de locales con
ambiente seco o hmedo, etc. Generalmente se instalan en tubos conduit.
CARACTERSTICASAlta resistencia dielctrica, resistencia a la humedad, productos qumicos y grasas, al
calor hasta la temperatura de servicio, retardante a la llama.
EMBALAJEDe 0,5 a 35 mm: en rollos estndar de 100 metros.
De 10 a 500mm : en carretes de maderaCOLORESDe 0,50 a 4mm: Blanco, negro, rojo, azul, verde y amarillo
Mayores a 4mm: Solo en color negro
CALIBRE: 0,5 - 500 mm
: 18 AWG -500MCM
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ESPECIFICACIONES CONDUCTORES TW - mm
CALIBRE CONDUCTORNHILOS
DIAMETRO HILO DIAMETRO CONDUCTOR ESPESOR AISLAMIENTO DIAMETRO EXTERIOR PESOAMPERAJE (*)
AIRE DUCTO
mm mm mm mm mm Kg/Km A A
ALAMBRES
0,75 1 1,0 1,0 0,75 2,5 12 9 7
1 1 1,1 1,1 0,75 2,6 15 11 9
1,5 1 1,4 1,4 0,75 2,9 20 16 13
2,5 1 1,8 1,8 0,75 3,3 31 27 22
4 1 2,3 2,3 0,75 3,8 45 32 28
6 1 2,8 2,8 0,75 4,3 65 45 35
10 1 3,6 3,6 1,15 5,9 113 67 46
CABLES
2,5 7 0,67 2,0 0,75 3,5 32 27 22
4 7 0,85 2,6 0,75 4,1 48 32 28
6 7 1,04 3,1 0,75 4,6 69 45 35
10 7 1,35 4,1 1,50 6,4 121 67 46
16 7 1,70 5,1 1,50 7,1 193 90 62
25 7 2,14 6,4 1,50 8,4 290 120 80
35 7 2,52 7,6 1,50 9,6 390 150 100
50 19 1,78 8,9 1,50 12,9 535 185 125
70 19 2,14 10,7 2,00 14,7 745 230 150
95 19 2,52 12,6 2,00 16,6 1005 275 180
120 37 2,03 14,2 2,40 19,0 1280 320 210
150 37 2,25 15,8 2,40 20,6 1546 375 240
185 37 2,52 17,6 2,40 22,4 1911 430 275
240 61 2,25 20,3 2,40 25,1 2464 480 320
300 61 2,52 22,7 2,80 28,3 3106 575 355
400 61 2,85 25,7 2,80 31,3 3922 670 410
500 61 3,20 28,8 2,80 34,4 4891 780 460
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