Tema 1- Continuación (P3)

COMPONENTES DE UNA INSTALACIÓN SOLAR

FOTOVOLTAICA

Elementos de una ISF

Elementos de una ISF

• El panel solar• El regulador• Acumuladores• El inversor

El panel solar• O módulo fotovoltaico es el sistema de captación

constituido por varias células, de características eléctricas equivalentes, conectadas eléctricamente entre sí, encapsuladas y montadas en un soporte o marco.

• Se diseñan para valores de tensión concretos: 6V, 12 V, 24 V,…

• Forma cuadrada o rectangular.• Superficie oscila entre 0,1 m2 y 1m2

• El espesor no sobrepasa los 3cm y el del conjunto los 6 cm.

El panel solar

El panel solar

El panel solar

1. Marco o bastidor: de Al o acero inoxidable, envuelve todo un perímetro del módulo, y asegurar rigidez y estanqueidad al conjunto.

2. Junta periférica: unión entre el marco y los elementos que forman el módulo. Absorben las posibles deformaciones del módulo.

El panel solar

3) Encapsulante: constituido por un material que debe presentar una buena transmisión a la radiación solar y una baja degradación a la acción de los rayos solares y al tiempo. Protege a las células y sus conexiones.

4) Células fotovoltaicas

El panel solar

5) Caja de terminales estanca: incorpora los bornes + y – para la conexión del módulo.

6) Cubierta exterior de vidrio: debe proporcionar una buena transmisión de la radiación solar. Se empleará vidrio templado por ofrecer una mayor resistencia a la rotura, a la flexión y a los cambios de temperatura.

El panel solar

7) Cubierta posterior: Construida con laminas antihumedad que protegen al módulo de los agentes atmosféricos. De color blanco para favorecer que la radiación solar que incide entre las separac. de la cel. se refracte sobre el interior del vidrio, y volver a incidir en la célula.

8) Agujero de fijación.

Curvas características

Interpretación de una hoja de características

Ejemplo de hoja de fabricante

• ¿Cuál será la Potencia máxima?

• ¿Qué es un panel solar?

Es el sistema de captación constituido por varias células, de características eléctricas equivalentes, conectadas eléctricamente entre sí, encapsuladas y montadas en un soporte o marco.

• ¿Qué forma tienen los paneles solares?

Cuadrada o rectangular

• ¿Qué superficie suelen tener los paneles solares?¿y su espesor?

De 0,1 a 1 m2

El espesor del conjunto será de unos 6cm

El regulador• Es el elemento encargado de

evitar situaciones de carga y sobredescarga de la batería. Con ello se consigue alargar la vida útil de esta.

• Función:– Garantizar la carga suficiente al

acumulador y evitar situaciones de sobrecarga.

– Asegurar el suministro eléctrico suficiente y evitar la descarga excesiva de la batería.

El regulador• Deben proteger tanto a

la instalación como a las personas que lo manejen, por lo que llevarán sistemas que proporcionen la seguridad adecuada.

• La información sobre estos nos será proporcionada por los fabricantes.

• ¿Qué es un regulador?

Es el elemento encargado de evitar situaciones de carga y

sobredescarga de la batería.

Acumuladores

• Es necesario utilizar un sistema de almacenamiento para el excedente de energía que no se utilice o para que se suministre la energía necesaria cuando ésta no se produce.

• Se utilizan baterías o acumuladores. Son dispositivos capaces de transformar la energía química en eléctrica.

Acumuladores• Misiones de las baterías:– Almacenar energía durante un determinado

número de días.– Proporcionar una potencia instantánea elevada.– Fijar la tensión de trabajo de la instalación.

• Deberemos tener en cuenta la capacidad, e.d., la cantidad de electricidad que puede lograrse en una descarga completa del acumulador.

• Q = I·t Ah

Acumuladores

• Mirando el ejemplo del libro, calculad el tiempo que tarda en descargarse una batería solar de 400 Ah si para una potencia de 300 W funciona con una tensión de 12 V.

I = P/V = 300/ 12 = 25 A t= Q/I = 400/25= 16 h

Acumuladores

• Actividad 10 del libro

I =P/v = 400 /24 =16.67 AQ= I·t = 500Ah

Acumuladores

• En una instalación fotovoltaica de 24 V tenemos una batería de 600Ah. ¿Cuánto tiempo tarda en descargarse si la potencia que se consume es de 360 W?

I = P/V = 360 / 24 = 15 A.t = 600/15 = 40 h.

AcumuladoresOtros parámetros de los acumuladores a tener

en cuenta:– Eficiencia de carga: relación entre la E. empleada para

recargar la betería y la E almacenada.– Autodescarga: proceso mediante el cual el acumulador, sin

estar en uso tiende a descargarse.– Profundidad de descarga: cantidad de energía , en tanto

por ciento, que se obtiene de la batería durante una determinada descarga partiendo del acumulador totalmente cargado. Relac. Con la vida útil del acumulador.

Acumuladores• Las características deseables en las baterías de

empleadas en las instalaciones fotovoltáicas son:– Buena resistencia al ciclado (proc. Carga-descarga)– Bajo mantenimiento.– Buen funcionamiento con corrientes pequeñas.– Amplia reserva de electrolito.– Depósito para materiales desprendidos.– Vasos transparentes.

Acumuladores

Acumuladores

• En instalaciones auton. de viv. utilizaremos baterías tubulares estacionarias.

• En inst. sol. de pequeñas dimensiones se utilización de baterías de gel.

• Hay que tener en cuenta que la temperatura aumenta la capacidad de la batería.

Acumuladores

• ¿Qué es un acumulador?

Son dispositivos capaces de transformar la energía química en eléctrica.

Acumuladores

• ¿Por qué utilizamos acumuladores?

Porque la producción de Energía es a veces insuficiente para nuestra

instalación.

Acumuladores

• Una instalación fotovoltaica de 24 V tiene una potencia de 300 W . Si tarda en descargarse 10 h, ¿cuál será la capacidad de los acumuladores que emplea?

I = P / V = 300 / 24 = 12.5 AQ = I·t = 12.5 · 10 = 125 Ah

Acumuladores

• ¿Qué es la eficiencia de carga?

relación entre la E. empleada para recargar la betería y la E

almacenada

Acumuladores• ¿Qué es autodescarga?

proceso mediante el cual el acumulador, sin estar en uso

tiende a descargarse

Acumuladores

• ¿Qué es la profundidad de descarga?

Cantidad de energía , en tanto por ciento, que se obtiene de la batería durante una determinada descarga partiendo del acumulador totalmente cargado. Relac. Con la vida útil del acumulador.

Acumuladores

• Cita tipos de acumuladores utilizados en instalaciones solares.

1. Tubular estacional2. Arranque3. Solar4. Gel

Acumuladores

• ¿Qué tipo de baterías se utilizarán en instalaciones de viviendas autónomas o en cualquier otra que necesita capacidad autónoma?

Baterías tubulares estacionarias

El inversor

• Se encarga de convertir la CC en CA igual a la utilizada en la red : 230 V. y 50 Hz.

• Imprescindible en las conectadas a la red y en la mayoría de las instalac. autónomas.

El inversor• Características:1. Alta eficiencia: debe

funcionar bien para un amplio rango de pot.

2. Bajo consumo en vacío.3. Alta fiabilidad4. Protección contra

cortocircuitos.5. Seguridad.6. Buena regulación de la

tensión y frecuencia de salida

El inversor• También pueden funcionar como reguladores de

carga de las baterías.

El inversor

• En la parte de alterna tenemos tres conductores:– El de amarillo-verde para

la conexión a tierra – El de color azul para

el neutro de la instalac. – El de color marrón para

la fase.

El inversor

El inversor

• Los parámatros que determinan las características y prestaciones del inversor:Potencia

Fases

Rendimiento energético

Protecciones

Potencia• Es la potencia máxima que podrá

suministrar a la red en condiciones óptimas.

• De 50 o 400W a varios KW. Algunos se pueden conectar en paralelo para aumentar la potencia total de la instalación.

Fases

• Si P< 5 KW son monofásicos. Muchos pueden acoplarse entre sí para generar corriente trifásica.

• Si P > 15 KW suelen ser trifásicos.

Rendimiento energético

• Actualmente en torno al 90%• Mayor cuanto más próximo está a su potencia

nominal.• Para optimizar haced coincidir la potencia pico

del campo fotovoltaico con la pot. nominal del inversor.

Protecciones• Las mínimas serán:1. Interruptor automático: dispositivo de corte

automático, sobre el cual actuarán los relés de mín. y máx. U que controlarán la fase de la red de distribución sobre la que está conectado el inversor.

2. Funcionamiento “en isla”: el inversor debe contar con un dispositivo para evitar la posibilidad de funcionamiento cuando ha fallado el suministro eléctrico o su tensión ha descendido por debajo de un determinado umbral.

3. Limitador de la U máx. y mín.

Protecciones

4. Limitador de la frecuencia máx. y mín. : el margen indicado sería del 2%.

5. Protección contra contactos directos.6. Protección contra sobrecargas.7. “ “ cortocircuito.8. Bajos niveles de emisión e inmunidad de

armónicos.

• ¿Qué es un inversor? Es el elemento que se encarga de

convertir la CC en CA igual a la utilizada en la red : 230 V. y 50 Hz.

• ¿Qué parámatros determinan las características y prestaciones del inversor?

–Potencia–Fases–Rendimiento energético–Protecciones

• ¿ Qué nos indica el parámetro potencia del inversor?

La potencia máxima que podrá suministrar a la red en condiciones óptimas.

• Si la potencia de un inversor es de 20 KW, ¿qué es más probable que sea? ¿monofásico o trifásico?

Trifásico

• Si la potencia de un inversor es de 2 KW, ¿qué es más probable que sea? ¿monofásico o trifásico?

Monofásico

• Si la potencia de un inversor es de 10 KW, ¿qué es más probable que sea? ¿monofásico o trifásico?

Podrán ser de los dos tipos.

• Actualmente , ¿que porcentaje de rendimiento energético estan teniendo los inversores?

Alrededor del 90 %

• ¿Cómo conseguimos optimizar el rendimiento energético del inversor?

Haciendo coincidir la potencia pico del campo fotovoltaico con la potencia nominal del inversor.

• ¿Qué mínimas protecciones deberá llevar un inversor?– Interruptor automático– Funcionamiento “en isla”– Limitador de la U máx. y mín– Limitador de la frecuencia máx. y mínProtección

contra contactos directos.– Protección contra sobrecargas.– “ “ cortocircuito.– Bajos niveles de emisión e inmunidad de

armónicos.

Fin tema 1

• Al tener los módulos solares tensiones nominales superiores a las de las baterías, se podrían producir sobrecargas si no existiese el regulador.

• Las Un son mayores porque:– Atenúan así posibles disminuciones de tensión por

aumento de la Tª.– Asegurar la correcta carga de la batería.