Normatividadinternacionaleninstalacionesdesistemassolaresfotovoltaicos

Octubre25y26de2018

Fundamentación:ConceptosdeinstalacionessolaresFVcon ysinalmacenamientodeenergía(Inyecciónalared)

CarlosMarioGiraldoYepes

PontificiaUniversidadJaverianaCali

EnecoS.A.S

CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN2. TIPOLOGÍASDESISTEMASSOLARES3. MÓDULOSSOLARESFOTOVOLTAICOS4. ALMACENAMIENTODEENERGÍA5. CONTROLADORDECARGA6. INVERSOR(SISTEMAAUTÓNOMO)7. INVERSOR(SISTEMADEINYECCIÓNARED)8. ESTRUCTURADEFIJACIÓN9. SISTEMASDEPROTECCIÓN10. SOFTWAREDESIMULACIÓN11. CONSIDERACIONES

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1.INTRODUCCION

3Autor:REN21

1.INTRODUCCIÓN

4Autor:REN21

1.INTRODUCCIÓN

5Autor:REN21

1.INTRODUCCIÓN

6Autor:REN21

2.TIPOLOGIADESISTEMASSOLARES

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2.TIPOLOGIA- SISTEMACONALMACENAMIENTO

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Q(Ah):Capacidaddeacumulación.Q=(110xCtxD)/(VxMpd)

Autor:www.victron.com

2.TIPOLOGIA- SISTEMADECONEXIÓNARED

9Autor:Fronius

2.TIPOLOGIA- SISTEMADECONEXIÓNARED

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Ø Elvalorlimitesedeterminaenelmesdemenorrecursosolar,debidoaquelatemperaturaesmínimayporlotantolatensiónacircuitoabiertoaumenta.DichatensióndebesermenoralamáximatensiónDCpermitidadeentradaenelinversor

Ø BcoeficientedevariacióndelatensiónconlatemperaturaØ Latemperaturadelmodulosetomacomo-10°C

Númeromáximo demódulosenunstring

Autor:AntonioBayód.

NúmeromínimodemódulosenunstringØ Elvalorlimitesedeterminaenelmesmejorrecurso,yaquealaumentarla

temperatura,latensiónacircuitoabiertodelmodulo fotovoltaicodisminuye.Ø Sobretejados,puedenalcanzarhastalos70o75gradosdetemperatura.

Ø BcoeficientedevariacióndelatensiónconlatemperaturaØ Latemperaturadelmodulosetomacomo70°C

Autor:AntonioBayód.

Determinacióndelacantidaddestrings

Ø SedebeverificarquelacantidadmáximadecorrienteentregadaporelgeneradorFVnosobrepaselamáximacorrientedeentradadelinversor.

Autor:AntonioBayód.

3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO

Células solares: Constituidas por materiales semiconductores en los que,artificialmente, se ha creado un campo eléctrico constante (mediante unaunión p-n). Son Diodos con una gran superficie expuesta al sol.

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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO

3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO

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• IRRADIANCIA:1000W/m2

• DISTRIBUCIONESPECTRAL:AM1,5

• INCIDENCIANORMAL• TEMPERATURADELACELULA:25⁰C

Enestascondicionessemidenlapotenciamáximaquepuedeentregarelmodulo(Pmax),lacorrientedecortocircuito(Icc),ylatensióndecircuitoabierto(Vac).

Característicasdadasporlosfabricantes

3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO

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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO

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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO

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PARAMETROSTERMICOS

• TONC. TemperaturadeOperaciónNominaldeCélula.Estasemidebajocondicionesdereferenciade800W/m2,20gradosdetemperaturaambiente,velocidaddevientode1m/s,circuitoabierto,incidencianormal.

• COEFICIENTEDETEMPERATURAPARACORRIENTEDECORTOCIRCUITO.Cambiodelacorrientedecortocircuitodeundispositivo porunidaddecambiodetemperatura.α

• COEFICIENTEDETEMPERATURAPARALATENSIONACIRCUITOABIERTO.Variacióndelatensiónacircuitoabiertoporunidaddecambiodetemperatura.Β

• COEFICIENTEDEVARIACIONDELAMAXIMAPOTENCIACONLATEMPERATURA.Cambiodelamáximapotenciaporunidaddecambiodetemperatura.γ

3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO

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COMPORTAMIENTOENCUALQUIERCONDICIONDEOPERACION

Latemperaturadetrabajodelascélulasdependedelairradianciaydelatemperaturaambiente

3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO

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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO

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PanelsolarHalf Cell

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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO

Autor:Jinko Solar

3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO

24Autor:Jinko Solar

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Panelsolarbifacial

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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO

Autor:Jinko Solar

3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO

27Autor:Jinko Solar

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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO

29Autor:NREL

3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO

30Fuente:PVModuleReliability Scorecard Report 2017.DNV–GL.

3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO

31Fuente:PVModuleReliability Scorecard Report 2017.DNV–GL.

3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO

32Fuente:NREL.

4.ALMACENAMIENTODEENERGÍA

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• Soluciónalavariabilidaddelrecursosolar.

• Sistemaodispositivoqueacumulaenergíacuandolageneradaesmayorquelaconsumida,yquedevuelvaesaenergíacuandolademandadasuperealaproducción.

• Suministrarenergíaenlosperiodosdetiempoenlosquelademandaessuperioralaqueelcampopuedegenerareneseinstante.

• Mantenerunniveldevoltajeestable.

4.ALMACENAMIENTODEENERGÍA

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4.ALMACENAMIENTODEENERGÍA

FACTORESQUEAFECTANLABATERÍA

• Ciclosdecargaydescarga. Loselectrodospierdenpartedelmaterialconcadadescarga.Loscicloscontinuosdetrabajodeunabateríahacenqueestapierdacapacidadconeltiempo,debidoaquepierdematerialactivo.

• Temperatura.Retardalareacciónquímica.Silatemperaturaesmuyaltaaceleralareacciónquímica,locualpuedeafectareltiempodevida.

• Gasificación.Seproduceconlasobrecarganocontrolada.• Sulfatación.Seproduceconlasobredescarganocontrolada.

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4.ALMACENAMIENTODEENERGÍA

NIQUELCADMIO • Fiablesyresistentes,Granestabilidad,Largavidaútil• Costooperacionalbajo,Nohapodido ingresarfuertementeal

mercado• Puedeoperarconbajoestadodecargasindeteriorarse.• Notieneproblemasdesulfatación.

GEL • Bateríadeplomoacidoendondeelelectrolitonoesliquidosinogelatinoso

• Costoelevado• Usooptimoabajastemperaturas.• Norequiereventilaciónenelprocesodecarga.

TIPOSDEBATERIASSOLARES

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4.ALMACENAMIENTODEENERGÍA

4.ALMACENAMIENTODEENERGÍA

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4.ALMACENAMIENTODEENERGÍA

39Fuente:PVModuleReliability Scorecard Report 2017.DNV–GL.

5.CONTROLADORDECARGA

• Elreguladordecargaeseldispositivoencargadodeprotegeralabateríafrenteasobrecargasysobredescargas.

• Eltiempodevidaútildelacumuladordependedelregulador.

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5.CONTROLADORDECARGA

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5.CONTROLADORDECARGA

• Se basa en convertidoresDC/DC.

• Transforma la tensión de salidadel modulo a la tensiónrequerida para cargar lasbaterías.

• La etapa DC/DC contiene unalgoritmo capaz de medir lacurva V-I del modulo eidentifica la tensión del puntode máxima potencia.

• Conversor Elevador, Reductor oelevador – reductor.

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5.CONTROLADORDECARGA

Ø Método directo:Mide la corriente y la tensión de salida del generador yvaria el punto de trabajo del generador.

Ø Método indirecto: Mide una o varias señales externas (irradiancia,temperatura, etc) 43

6.INVERSOR(SISTEMAAUTONOMO)

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7.INVERSOR(SISTEMADEINYECCIÓNARED)

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• Seguimiento delpuntomáximodepotencia• Cumplimiento delestándardeconexiónared• Cumplimiento delasfuncionesdeseguridad requeridas• Seguimiento ymonitoreodelosparámetrosdelaplanta• Desconexióninmediatayautomáticadelaredencasode

perturbaciones, fallosymalfuncionamiento enlared• SeparaciónGalvánicaentreelinversorylared

Fuente:www.fronius.com

7.INVERSOR(SISTEMADEINYECCIÓNARED)

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7.INVERSOR(SISTEMADEINYECCIÓNARED)

47Fuente:PVModuleReliability Scorecard Report 2017.DNV–GL.

Ø Elvalorlímitesedeterminaenelmesdemenorrecursosolar,debidoaquelatemperaturaesmínimayporlotantolatensiónacircuitoabiertoaumenta.DichatensióndebesermenoralamáximatensiónDCpermitidadeentradaenelinversor

Ø BcoeficientedevariacióndelatensiónconlatemperaturaØ Latemperaturadelmodulosetomacomo-10°C

Númeromáximo demódulosenunstring

7.INVERSOR(SISTEMADEINYECCIÓNARED)

NúmeromínimodemódulosenunstringØ Elvalorlímitesedeterminaenelmesmejorrecurso,yaquealaumentarla

temperatura,latensiónacircuitoabiertodelmodulo fotovoltaicodisminuye.Ø Sobretejados,puedenalcanzarhastalos70o75gradosdetemperatura.

Ø BcoeficientedevariacióndelatensiónconlatemperaturaØ Latemperaturadelmodulosetomacomo70°C

7.INVERSOR(SISTEMADEINYECCIÓNARED)

Determinacióndelacantidaddestrings

Ø SedebeverificarquelacantidadmáximadecorrienteentregadaporelgeneradorFVnosobrepaselamáximacorrientedeentradadelinversor.

7.INVERSOR(SISTEMADEINYECCIÓNARED)

8.ESTRUCTURADEFIJACIÓN

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8.ESTRUCTURADEFIJACIÓN

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• Aumenta la producción y rentabilidaddel sistema.

• Inversión inicial• Vida útil• Movimiento sobre uno o dos ejes.• Existen 5 tipos de seguimiento. En dos

ejes, un eje norte sur, un eje norte surinclinado, un eje este oeste horizontal yun eje acimutal.

• El seguimiento en dos ejes permite lalibertad total del movimiento, por lotanto el generador se encuentra semantiene perpendicular a los rayos delsol.

• Se reducen las perdidas por polvo ysuciedad.

9.SISTEMASDEPROTECCIÓN

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AccesoriosdetierraConectorMC4

Amarras Proteccióndecableado

Fuente:ABB.

9.SISTEMASDEPROTECCIÓN

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Combiner BOX Portafusible

Medidordecorriente Seccionador

Fuente:ABB.

10.SOFTWAREDESIMULACIÓN

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10.SOFTWAREDESIMULACIÓN

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11.CONSIDERACIONES

Ø Laenergíaproducidaporunainstalaciónfotovoltaicadependeexclusivamentedelairradiaciónincidentesobreelplanodelgenerador.

Ø Existenciertosfactoresqueafectanlaproducción, talescomo:

1. Perdidaspornocumplimiento delapotencianominal2. Perdidasporpolvoysuciedad3. Perdidasdemismatchodesconexión4. Perdidasportemperaturadeoperacióndelacélula5. Perdidasporsombreado6. Perdidaseléctricasenelcableado7. Perdidasenelinversor

Fuente:Angel Bayód.

11.CONSIDERACIONES

Fuente:Angel Bayód.

MUCHASGRACIASPORSUATENCIÓN

M.Sc.CARLOSMARIOGIRALDOYEPEScgiraldo@eneco-ic.com

Carlos.giraldo@javerianacali.edu.co

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BIBLIOGRAFIA

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1. Bayod Rújula.ÁngelAntonio.Sistemasfotovoltaicos.UniversidaddeZaragoza.España.

2. MinisteriodeMinasyEnergía.UPME.Mapaderadiaciónsolar.3. InternationalEnergyAgency.IEA.TechnologyRoadmap.Smart Grids.4. Cuadernodeaplicacionestécnicas.Plantasfotovoltaicas.ABB5. www.JINKO.com6. Codigoeléctrico nacional.NEC20147. PVModuleReliability Scorecard Report 2017.DNV–GL.8. U.S.SolarPhotovoltaic SystemCost Benchmark:Q12017.NREL9. REN21.10. Q1/Q22018SolarIndustryUpdate.NREL