Curs renovables fotovoltaica

Introducció a l’energia solar fotovoltaica.

Una visió general dels sistemes convencionals més propers.

Material didàctic nivells 3r ESO i 1r Batx.

Competències 1...8

COM CREAMELECTRICITAT?

Activitat participativa sobre coneixements previs

Nivells: 3r ESO , 1r BatxillerCompetències: C1,...,C8

L'energia solar és l'energia que prové del Sol en ones electromagnètiques. La utilització d'aquesta energia per a fins humans és renovable ja que l'energia rebuda del Sol no minva pel fet d'utilitzar-la. La radiació té un valor de potència que varia segons el moment del dia, les condicions atmosfèriques que l'esmorteeixen i la latitud. Es pot assumir que en bones condicions d'irradiació el valor és superior als 1000 W/m2 a nivell de la superfície terrestre. La radiació és aprofitable en els seus components directament i difosa, o bé en la suma d'ambdues. La radiació directa és la que arriba directament del focus solar, sense reflexions o refraccions intermitges. La difosa és aquella que està present a l'atmosfera gràcies als múltiples fenòmens de reflexió i refracció solar dels núvols, i la resta d'elements atmosfèrics i terrestres. La radiació directa és direccional i pot reflectir-se i concentrar-se, mentre que la difosa no, ja que és omnidireccional.

Energia solar

Tipus de radiació

Activitat participativa sobre coneixements previsNivells: 3r ESO , 1r BatxillerCompetències: C1,...,C8

L'energia solar fotovoltaica: És la forma d'obtenció d'energia solar a través de dispositius semiconductors que en rebre radiació solar s'exciten, provoquen salts electrònics i una petita diferència de potencial tipus díode en els seus extrems. L'acoblament en sèrie de diversos d'aquests díodes òptics permet l'obtenció de voltatges majors en configuracions molt senzilles, i aptes per a petits dispositius electrònics. A major escala, el corrent elèctric continu que proporcionen les plaques fotovoltaiques es pot transformar en corrent altern i injectar en xarxa i a n'aquests moments ja es posible l'autoconsum. En entorns aïllats, on es requereix poca corrent elèctrica i l'accés a la xarxa està penalitzat econòmicament per la distància, com refugis de muntanya, estacions meteorològiques o de comunicacions, s'empren les plaques fototovoltaiques com alternativa econòmicament viable.

ENERGIA SOLAR

CLICK

Activitat partcipativa sobre coneixements previsNivells: 3r ESO , 1r BatxillerCompetències: C1,...,C8

http://www.youtube.com/watch?v=Y6BTu1Wwods&feature=related

Energia Solar. Com es distribueix?


Com l'aplicam



En grup de dos respon i exposa les següents qüestions

Realitza una breu explicació de com es crea electricitat amb plaques

fotovoltaiques

Com distribuim i aprofitam l'energia del Sol

Anomena les aplicacions de l'energia solar fotovoltaiques

INSTRUMENTS DE MESURA I MAGNITUTS

BÀSIQUES

Activitat expositiva C.3Nivells: 3r ESO , 1r Batxiller

INSTRUMENTS DE MESURA

RADIOMETRE

MAGNITUTS DE MESURA

W/m²

AMPERÍMETRE

VOLTÍMETRE

VATÍMETRE WATS (w)

VOLTS (v)

AMPERS (A)


INSTRUMENTS DE MESURA

RADIOMETRE

MAGNITUTS DE MESURA

W/m²

AMPERÍMETRE

VOLTÍMETRE

VATÍMETRE

WATS (w)

VOLTS (v)

AMPERS (A)

Activitat participativa sobre tensióNivells: 3r ESOCompetències: C1,...,C8Individualment uneix el que

correspongui

RADIACIÓ SOLARLa radiació solar fora de l'atmosfera fos de 1353W/m² anomenada Constant Solar la que arriba a la superfície terrestre és de1000W/m² motivat pel pas de gasos atmosfèrics, vapor d'aigua i pols.Si tenim en compte que no tots els dies de l'any són igual, que la inclinació del sol respecte a la terra també varia segons l'època de l'any, la zona d'ubicació hi ha estudis de radiació fets per tot l'any i zona i tenint en compte els diferents tipus de radiació diaria que ens podem trobar, que són:Radiació directe: És la radiació rebuda desde el sol sense que sofresqui cap desviació mentres atravessa l'atmosfera.Radiació difusa: És la que sofreig canvis en la seva direcció quan atravessa l'atmosfera principalment degut a la reflexió i difusió en l'atmosfera.Albedo: Es denomina així a la radiació directa i difusa que es reflecteix en el sòl o altres superfícies pròximes.


AMB QUIN INSTRUMENT DE MESURA PODEM MESURAR

LA RADIACIÓ SOLAR?

Ampliació coneixements professor

Radiòmetre solar (piranometro fotovoltaico)

I COM FUNCIONA?

Activitat expositiva C.3Nivells: 1r Batxiller

El radiòmetre solar calcula el rendiment energètic amb una precisió elevada, així com altres valors nominals segons model(corrent, tensió, potència en el lloc de treball). Així resulta possible la recopilació i la projecció d'una instal.lació fotovoltaica. El mesurament de la intensitat de la llum es realitza amb cèl lules solars de silici monocristall que a més reben el proveïment d'energia de l'aparell. El processador integrat en el radiòmetre solar realitza una correcció automàtica que fa que es mantingui la precisió bàsica després de la calibració de cada aparell en el simulador solar. En tots els modes de mesura es representen en l'aparell les magnituds de mesura a triar entre Ptot (en W/m²), Pn, Un, In (en%) o T (en ° C). es pot realitzar una mesurament directe d'intensitat lluminosa o temperatura en una posició definida. Aquests valors es poden extreure per a la comprovació del grau d'efectivitat de mòduls fotovoltaics instal.lacions solars i tèrmiques.


Piranòmetre de mesura de radiació directe: Quan estan col·locats damunt superfícies horitzontals, correctement anivellats I lliures de sombres reben tota la radiació de la volta celeste donant les mesures segons les especificaciopns de l'aparell

Piranòmetre de mesura de radiació difusa: També pot estimar-se el valor de la radiació difusa tapant el disc solar mitjançant un cartó o una altre superfície opaca situada a alguns centímetres del sensor, de forma que projecti la seva ombra just sobre la seva cèllula de silici. I així nomes mesura la difusa


I PER CERTQUANTES HORES DE SOL

TENIM

35º Gen. Feb. Març Abril Maig Juny Juliol Agost Set. Oct. Nov. Des.

HSP 3,93 4,52 4,87 5,18 6,06 6,28 6,60 6,26 5,69 4,92 4,02 3,11


HSP 4,37 4,38 4,65 4,51 4,87 4,85 5,17 5,28 5,27 4,39 3,49 3,48

ARA HO EXPLICAM

Tenim una mitja per aquesta inclinació a Balears de 5,12 HSP



Activitat partcipativa sobre radiació solarNivells: 1r BatxillerCompetències: C1,...,C8

En grup de 4 respon i exposa la següent qüestió i realitza la pràctica

Explica i realitza un debat dels diferents tipus de radiació

Radiació directe

Radiació difusa

Albedo

Pren mesures amb el radiometre a l'exterior i explica el seu funcionament

I QUIN ÉS L'INSTRUMENT DE MESURA QUE S'UTILITZA

PER SABRE QUINA INTENSITAT TENIM?


INTENSITAT

Es la quantitat d'electrons que circula per un conductor o circuit durant un tems determinat.

Més endevant veurem la importància d'aquesta, ja que, en tots els elements que comporten una instalació solar fotovoltaica la intensitat que hi circula per ell és un paràmetre vital i de molta importància

DEFINICIÓ


Amperímetre


Amperímetre

Un amperímetre és un instrument que serveix per mesurar la intensitat de corrent que està circulant per un circuit elèctric. Un microamperímetro està calibrat en milionèsimes de ampere i un miliamperímetro en mil.lèsimes de ampere.

Si parlem en termes bàsics, l'amperímetre és un simple galvanòmetre (instrument per detectar petites quantitats de corrent) amb una resistència en paral·lel, anomenada shunt. Disposant d'una gamma de resistències shunt, podem disposar d'un amperímetre amb diversos rangs o intervals de mesurament. Els amperímetres tenen una resistència interna molt petita, per sota d'1 ohm, amb la finalitat que la seva presència no disminueixi el corrent a mesurar quan es connecta a un circuit elèctric.

L'aparell descrit correspon al disseny original, ja que en l'actualitat els amperímetres utilitzen un conversor analògic / digital per a la mesura de la caiguda de tensió en un resistor pel qual circula el corrent a mesurar. La lectura del convertidor és llegida per un microprocessador que realitza els càlculs per a presentar en un display numèric el valor del corrent elèctric circulant.


Com es connecta?


Activitat participativa sobre intensitat Nivells: 3r ESO , 1r BatxillerCompetències: C1,...,C8

Individualment respont a la qüestió exposada i en grups de4 realitza la pràctica

Defineix intensitatRealitzar mesures d'intensitat a circuits

Es pot aprofitar circuits ja montats

d'altres cursos


PER SABER QUINA TENSIÓ TENIM?


TENSIÓ

La tensió elèctrica o diferència de potencial (també anomenada voltaje) és una magnitud física que mesura la diferència de potencial elèctric entre dos punts. També es pot definir com el treball per unitat de càrrega exercit pel camp elèctric sobre una partícula carregada per moure entre dues posicions determinades

DEFINICIÓ

Es l'energía amb la que un generador impulsa els electrons que circulen por un circuit elèctric.

MÉS SIMPLE


Voltímetre


Voltímetre

VOLTÍMETRE: Un voltímetre és un instrument que serveix per mesurar la diferència de potencial entre dos punts d'un circuit elèctric.

En funció de la seva configuració es pot distingir dos tipus de voltímetres en general:

Voltímetre galvanomètric o de bobina mòbil. S'utilitza en aplicacions amb corrent continu. No obstant, existeixen models que poden separar el corrent altern del corrent continu i les mesuren de forma independent.

Voltímetre electrònic


Voltímetre

Utilització: Per efectuar la mesura de la diferència de potencial el voltímetre ha de col·locar en paral·lel, és a dir, en derivació sobre els punts entre els quals tractem d'efectuar la mesura. Això ens porta al fet que el voltímetre ha de posseir una resistència interna el més alta possible, per tal que no produeixi un consum apreciable, la qual cosa donaria lloc a una mesura errònia de la tensió. Per això, en el cas d'instruments basats en els efectes electromagnètics del corrent elèctric, estaran dotats de bobines de fil molt fi i amb moltes espires, de manera que amb poca intensitat de corrent a través de l'aparell s'aconsegueix el moment necessari per al desplaçament de l'agulla indicadora


Com es connecta?


Activitat participativa sobre tensióNivells: 3r ESO , 1r BatxillerCompetències: C1,...,C8

Individualment respont a la qüestió exposada i en grups de4 realitza la pràctica

Defineix tensióRealitzar mesures de tensió a circuits o directament d'endolls de l'aula


d'altres cursos


PER SABRE QUINAPOTÈNCIA TENIM?


Vatímetre


Vatímetre

És l'instrument utilitzat per mesurar la potència elèctrica.En funció de la seva configuració es distingueixen dos tipus

principals:Vatímetre electrodinàmic. Es compon de dues bobines fixes

(bobines de corrent) i una mòbil (bobina de potencial).

Vatímetre electrònic. S'utilitza per la presa de mesures de potències directes i petites. També s'utilitza en aplicacions on la mesura de potència ha de fer-se a freqüències majors.


Vatímetre

Fixau-vos:Podriem aplicar per sabre la potència un voltímetre i un amperímetre

Però d'aquesta manera tendríem la potència aparent.La potència que nosaltres necessitam és la activa

Pactiva = v * I * f.d.p (cos fi) Paparent = v * I

Es defineix factor de potència, fdp, d'un circuit de corrent altern, com la relació entre la potència activa, P, i la potència aparent, S. Dóna una mesura de la capacitat d'una càrrega d'absorbir potència activa. Per aquesta raó fdp = 1 en càrregues purament resistives i en elements inductius i capacitius ideals sense resistència fdp = 0

I d'on surt


Vatímetre

Com parlam de produir energia aquesta la podem comptar

I, amb què?

COMPTADORS


Activitat participativa sobre potènciaNivells: 3r ESO , 1r BatxillerCompetències: C1,...,C8

En grups de 4 realitza la pràctica

Realitzar mesures de potència a circuits


d'altres cursos

TOPOLOGIA DE LA INSTAL·LACIÓ

2 TIPUS ILLA

XARXAINJECCI

Ó

AUTOCONSUM

Panells fotovoltaics

regulador

bateries

inversor

Panells fotovoltaics

inversor

No ens d'oblidar de les proteccions i en el cas de conexió A xarxa no ens d'oblidar dels equips de mesura


ELEMENTS DE LES INSTAL·LACIONS


Panell fotovoltaic

Conceptes generals

Tipus de panells i característiques de funcionament

Orientació

Paràmetres dels panells

Connexió



Panell fotovoltaic

Tenim tres tipus de panell segons el seu rendiment i construcció

Panell monocristalí

Panell policristalí

Panell amorf

Panell fotovoltaic

Conceptes generals:

Una placa o panell fotovoltaic és un conjunt de cel·les fotovoltaiques interconnectades.

La placa fotovoltaica està dissenyada per suportar les condicions que es donen a l'aire lliure i poder formar part de la “pell” de l'edifici. La seva vida útil s'estima al voltant de fins a 50 anys

Les cèl·lules s'encapsulen en una resina, i es col·loquen entre dues làmines per formar els mòduls fotovoltaics. La làmina exterior és de vidre i la posterior pot ser de plàstic opac o de vidre, si es vol fer un mòdul semitransparent.


Tipus de panells

Monocristalines

Les plaques monocristalines són les que estan fetes en cèl·lules monocristalines.

Les cèl·lules de silici monocristal s'obtenen a partir de silici molt pur, que es refon amb una petita proporció de bor.

Una vegada que el material es troba en estat líquid se li introdueix una vareta amb un "vidre germen" de silici, que es va fent recréixer amb nous àtoms procedents del líquid, que queden ordenats seguint l'estructura del cristall.

D'aquesta manera s'obté una monocristall dopat, que després es talla en cèl·lules d'aproximadament 3 dècimes de mil.límetre de gruix.

Aquestes cèl·lules s'introdueixen després en forns especials, dins dels als es difonen àtoms de fòsfor que es dipositen sobre una cara i assoleixen una certa profunditat en la seva superfície.

Posteriorment, i abans de realitzar la serigrafia per a les interconnexions superficials es recobreixen amb un tractament Antireflex de diòxid de titani o zirconi.

I com estan fetes


Tipus de panells

En les cèl·lules policristal·lines, en lloc de partir d'un monocristall, es deixa solidificar lentament sobre un motlle la pasta de silici, amb la qual cosa s'obté un sòlid format per molts cristalls de silici, que poden tallar-se després en fines cèl·lules policristal·lines.

Panells policristalins:

I com estan fetes


Tipus de panells

I com estan fetes

Són aquelles que en la construcció de les cèl·lules no es cristalitza el silici

Plaques amorfes:


I QUINA POTÈNCIA PRODUEIXEN AQUESTES PLAQUES

Activitat expositiva C.3Nivells: 3r ESO, 1r Batxiller

Tipus de panells

Rendiment dels diferents tipus de plaques:

Plaques monocristalines: Aproximadament un 12% - 17%

Plaques policristalines: Aproximadament un 12% - 15%

Plaques amorfes: Aproximadament un 7% - 12%


QUÈ ÉS EL RENDIMENT


Per exemple:

Sabem que el sol radia a una potència mitja de 1000w/m²

Així doncs si tenim una placa d'un rendiment del 15% significa que per cada m² de planca tenim el 15% de la producció solar es a dir 150w.

Les plaques més grosses i de més rendiment en aquests moments són d'uns 340w

A laboratori ja es fan experiments amb rendiments bastants més elevats

Tipus de panells


Com s'orienten els panells


Orientació i inclinació

La inclinació dels mòduls variarà en funció de les necessitats energètiques previstes i del període d'utilització, per tal de fer un balanç estacional (hivern, estiu) o annual

A l'hemisferi nord, cal orientar les plaques, en direcció sud i amb una inclinació determinada. La més apropiada en cada emplaçament depèn de la latitud i de l'època de l'any, sent aconsellable l'estudi de radiació solar rebuda per a cada emplaçament.


Orientació i inclinació

Hi ha taules que segons el més de l'any et diven a quina inclinació ha d'anar els panells però el que es sol fer són les mitges de les temporades a utilitzar.

Si la utilització és anual dependrà del tipus de instal·lació:

Si és amb illa es recomana deixar-ho a 55º

Si és per connexió a xarxa o autoconsum es recomano a deixar-ho a uns 30-35º

Hem de pensar que aquestes inclinacions

són per una latitud a Mallorca de 39,57º


Paràmetres

PARÀMETRES D'UN PANELL SOLAR FOTOVOLTAIC


Paràmetres

PARÀMETRES D'UN PANELL SOLAR FOTOVOLTAIC:

CORRENT DE CURTCIRCUIT ISC: És la màxima intensitat de corrent que proporciona el panell, i correspon a la corrent que lliura quan es connecten directament els dos borns.

TENSIÓ DE CIRCUIT OBERT VOC: És el màxim voltatge que proporciona el panell, corresponent al cas en què els borns estan "a l'aire". Voc sol ser menor de 22 V per mòduls que hagin de treballar a 12 V.

PUNT DE MÀXIMA POTÈNCIA: Hi ha un punt de funcionament (IPmax, VPmax) per al qual la potència lliurada és màxima (PM = IPmax. VPmax). Aquest és el punt de màxima potència del panell, i el seu valor es dóna en Watts (W). Quan treballa en aquest punt, s'obté el major rendiment possible del panell. No obstant això, no cal oblidar que en la pràctica la tensió de treball ve determinat per la bateria. Els valors típics de IPmax i VPmax són alguna cosa menors als de ISC i VOC.


Com es connecten els panells?


Connexió

Connexió sèrie:

Es realitza connectant el negatiu de la 1a placa amb el positiu de la 2a, el negatiu de la 2a amb el positiu de la 3a i així sucessivament fins aconseguir la tensió desitjada ja que els panells en sèrie el voltatge es suma.

El positiu de la 1a i el negatiu de la darrera aniràn connectats a

l'aperell que es connecti el grup de plaques


Connexió

Es connecta positiu amb positiu i negatiu amb negatiu i així fins arribar a la intensitat desitjada ja que la intensitat en aquest cas es suma.

Connexió paral·lel


Connexió

S'ha d'estodiar la manera de la seva connexió segons cada cas.

Connexió mixte (sèrie i paral·lel):

Per exemple si els panells són de 12v i 5A tenim segons el dibuix tenim 3 panells

en sèrie amb 4 grups això vol dir que el sistema te 3 * 12v=36v i 4 * 5A=20A es a dir 36v 20A amb una potència nominal P=v * I 36 * 20= 720w


Regulador de càrrega

REGULADORS

Funcionament

Tipus

Característiques

Connexionat



Justificació de funcionament:

Els mòduls fotovoltaics tenen una tensió nominal nominal superior a la tensió nominal de les bateries o acumuladors usats a les instal.lacions

Aquest fet es deu fonamentalment a dues causes:

La tensió nominal de la consola ha de ser més elevada, per pal.liar la disminució que es pot produir a causa de l'augment de temperatura.La tensió a circuit obert del panell fotovoltaic ha de ser sempre major que la tensió màxima de bateria, per poder carregar adequadament.

Per assolir un ple estat de càrrega en una bateriade 12 V nominals, necessitem una tensió mínima de14 V (2.34 V per element de bateria).

Activitat expositiva C.3Nivells:1r Batxiller

La missió del regulador:

Evitar que, a causa d'una sobrecàrrega excessiva proporcionada per el panell, aquest pugui en algun moment causar perjudicis al acumulador, escurçant la vida d'aquest.

Limita la tensió de la bateria a uns valors adequats per al manteniment, en estat de flotació, del grup.




Funcionament del regulador:Habitualment, el control de l'estat de càrrega de les bateries es

realitza mitjançant la mesura de la tensió en borns, usant les dades proporcionades pels diferents fabricants, ja que existeix una relació entre aquests dos paràmetres.

D'aquesta manera, el circuit de control del regulador de càrrega sap quan aquest ha de començar a actuar limitant la corrent proporcionada pel grup fotovoltaic.

Quan la tensió arriba a un valor per al qual es considera que la bateria es troba carregada (aproximadament 14,4Volts per una bateria de plom àcid de 12 Volts nominals) el regulador interromp el procés de càrrega.

Això pot aconseguir obrint el circuit entre els mòduls fotovoltaics i la bateria (control tipus sèrie) o curtcircuitant els mòduls fotovoltaics (control tipus shunt).

Quan el consum fa que la bateria comenci a descarregar i per tant a baixar la seva tensió, el regulador reconecta el generador a la bateria i torna a començar el cicle.



Tipos de reguladors:

Regulador shunt

Regulador sèrie

Reguador òptim

Panell autorregulat

Regulador maximitzador

UN DELS REGULADORS MÉS UTILITZATS SON ELS REGULADORS MAXIMITZADORS


Regulador de càrrega Regulador maximitzador

El regulador maximitzador permet aprofitar la potència dels mòduls fotovoltaics per poder carregar bateries, però a diferència d'un regulador normal, aquest permet obtenir un 30% extra de rendiment gràcies a la tecnologia MPPT.

Què vol dir que sigui MPPT?

MPPT (Maximum Power Point Tracking) és una tecnologia que es va començar usant en instal · lacions solars de venda d'energia per treure-li el màxim rendiment a la instal·lació.

El funcionament és senzill, en comptes d'usar la intensitat de les plaques solars a una tensió de 12 o 24v, permet connectar en sèrie les plaques per aconseguir un voltatge alt, a partir del qual s'obtindrà el corrent màxima del sistema.

Actualment s'aplica a instal · lacions aïllades aconseguint diverses millores:

Podem connectar diverses plaques de diferents fabricants sense obtenir perdudes.Obtenim fins a un 30% més de rendiment davant d'un regulador normal.

És compatible amb sistemes solates tant a 12V, 24V, 48V o 60V, detectant la tensió automàticament. Subministra fins 60A de càrrega en qualsevol d'aquests sistemes


Regulador de càrrega ESQUEMA DE FUNCIONAMENT:


Bateries


Bateries

Conceptes

Connexionat


BateriesActivitat expositiva C.3

Nivells: 3r ESO, 1r Batxiller


Nivells: 1r Batxiller


Nivells:1r Batxiller

Bateries Activitat expositiva C.3



Nivells: 1r Batxiller

Connexionat de

les bateries

IMPORTANT:Mai junti el pol positiu marcat en color vermell amb el negatiumarcat en color negre de la mateixa bateria.

Realitzaríem UN CURTCIRCUÏT i possiblement la mort de la bateria


Connexionat de

les bateries

Connexió en sèrie:Recordarem que les bateries connectades en sèrie la tensió de

cadascuna se suma, per exemple si tenim 6 bateries de 2v en sèrie tindrem 12v

I com es connecten?Negatiu de la primera bateria amb el positiu de la segona, negatiu de la

segona amb el positiu de la tercera i així fins aconseguir la tensió desitjada.

La connexió cap a l'element que correspongui es realitzarà entre el positiu de la primera bateria amb el negatiu de l'última.


Connexió en paral · lel:En paral · lel la tensió és la mateixa en tot el conjunt en canvi la intensitat

se sumaI com es connecten?Tots els negatius junts i tots els positius junts poden fer la connexió cap a

l'element que sigui procedent en el lloc que millor convingui

Connexionat de

les bateries


Connexionat de

les bateries

Connexió mixta:Es realitza quan volem arribar a una tensió desitjada i després sumar

intensitat.Com es fa?Farem grups en sèrie per aconseguir la tensió desitjada i després

col·locarem en paral · lel tants grups sèrie fins a aconseguir la intensitat desitjada.

IMPORTANT: NO MESCLAR BATERIES DE DIFERENTS

CARACTERÍSTIQUES


Activitat participativa sobre BateriesNivells: 3r ESOCompetències: C1,...,C8

En grups de 4 realitza els seguents muntagesi fes les diferents mesures

Muntatge de piles amb serie

Muntatge de piles amb paralel

Realització de mesures de tensió i de

intensitat de cada muntatge

Activitat participativa sobre BateriesNivells: 1r de BatxillerCompetències: C1,...,C8

En grups de 2 extreure una bateria de preguntesde cada diapositiva dels conceptes de funcionament

de les bateries

Inversor

CONVERTIDOS / INVERSORS:

Funcionament

Tipus

Característiques

Connexionat


Inversor

FUNCIONAMENT BÀSIC:

Són els encarregats de convertir el corrent continu proporcionada per les bateries en el cas d'instal·lacions en illa o directament dels panells fotovoltaics en el cas d'istal·lacions connectades a xarxa o bombeig directe en el corrent altern a la tensió de la xara elèctrica convencional.

El convertidor consta d'un circuït electrònic reaitzat amb transistors o tiristors, que trossetja el corrent continu alternàndola i creant ona de forma quadrada. Aquest tipus d'ona pot ser ja utilitzada després d'haver-lafeta passar per un transformador que la elevi de tensió, obtenint doncs els denominats convertidors d'ona quadrada, o bé, si es fltre, obtenir una forma d'ona sinusoidal igual a la de la xarxa elèctrica.

Esquema de bloques convertidor cc/ca


InversorTIPUS D'INVERSOR


Inversor

TIPUS D'INVERSOR

Es classifiquen segons:

Tipus d'ona de freqüència:Ona trossetjadaOna quadradaOna senoidal

Tipus d'instal·lació:AilladaBombeigConnexió a xarxaAutoconsum

EL MÉS RECOMENABLE ÉS INSTAL·LAR UN INVERSOR D'ONA SENUSOIDAL


Inversor

CONNEXIONAT:El connexionat és simple ja

que ve marcat.Entrada de c.cEntrada de font de c.a externa (generador...)Sortida de c.a

IMPORTANT: NO OBLIDAR-SE DE LA T.T


Activitat participativa sobre InversorsNivells: 3r ESO, 1r de batxillerCompetències: C1,...,C8

Individualment i per a casa

Realitza una recerca de les característiques

dels diferents tipus segons:

Ona

Tensió

Potència

COM ES REALITZA UN CÁLCUL D'UNA INSTAL·LACIÓ AILLADA


Realitzam un càlcul de manera senzilla

Calcular les càrregues i consums prevists

Ubicació i utilització de la instal·lació

Càlcul de la radiació solar

Càlcul del nombre de panells

Càlcul dels acumuladors

Càlcul del regulador/s

Càlcul del del inversor

Càlcul de seccions

TOTS ELS CÀLCULS I DECISIONS DE LA INSTAL·LACIÓ ES REALITZARÀN TENINT EN COMPTE LES NORMES I REGLAMENTACIONS VIGENTS.

REBT 2002

LLEY FOTOVOLTAICA

CLICK


http://www.boe.es/boe_catalan/dias/2002/10/01/pdfs/A02526-02720.pdf

http://www.boe.es/boe/dias/2011/12/08/pdfs/BOE-A-2011-19242.pdf

Ed=(Ecc+Eca)+20%

Calcular les càrregues i consums

prevists

Ed: Energia consumida al dia (Wh/dia)

Ecc: Energia consumida amb c.c

Eca: Energia consumida amb c.a

EXEMPLE

Receptor c.c Receptor c.a

Potència (w) Nombre Subtotal (w) Hores/dia wats/hora dia

Gelera 250 1 250 4 1000

Rentadora 450 1 450 1 450

Televisor 100 1 100 4 400

Equip música

100 1 100 2 200

Piscina 700 1 700 1 700

Llums 23 10 230 2 460

Llums 11 10 110 2 220

Ventilador 60 3 180 2 360

Planxa 1200 1 1200 0,5 600

Extractor 100 1 100 1 100

Tomes diverses

300 1 300 1 300

P inst. 3720 Total w/h dia 4790

Ed=(0 + 4790) + 20% = 5748wh/dia


Calcular les càrregues i consums

previstsUna vegada sabem la ED podem calcular el consum en Ah/dia

aplicant la formula de potènciaP=V*I I=P/VI: Intensitat (Ah/dia)P: Energia consumida al dia (Wh/dia)V: Tensió del sistema fotovoltaic a les bateries normalment 12 o

24 voltsI = 5748/24 = 239,50 Ah/dia ho redondetjam a 240Ah/dia



La ubicació és molt important ja que una mala ubicació farà que el sistema tengui unes pèrdues importants. Realitzar els següents passos:

1r Ubicar la latitud del lloc en el cas de Balears 39,57º

2n Sabre quina utilització es donarà a la instal·lació (anual, esporàdic...)

3r Averiguar les HSP segons taules


HSP 3,93 4,52 4,87 5,18 6,06 6,28 6,60 6,26 5,69 4,92 4,02 3,11


HSP 4,37 4,38 4,65 4,51 4,87 4,85 5,17 5,28 5,27 4,39 3,49 3,48




Per una instal·lació en illa sempre tendrem en compte la radiació mes desfavorable per assegurar la resta de mesos.

4t Decidir segons us la inclinació o inclinacions a donar als panells, en el cas de seguidor solar utilitzarem les inclinacions per a realitzar càlculs allà on calgui.

- Panells fixos per una instal·lació en illa 55º - En el cas de 2 inclinacions: 35º els mesos de març a setembre 60º els mesos d'octubre a febrer - En el cas d'instal·lació connectada a xarxa o per autoconsum 35º



El càlcul es realitzarà tenint en compte les característiques

de la placa triada per fer el nostre muntatge.

Càlcul del nombre de panells

Nombre de panells = Ed / (HSP x potència de panell)

Intensitat de consum (Ah) =( (Ed / Vbat) x dies d'autonomia) / Pd%


Dies fora sol previstsCom a minim 3 Següent diapositiva


Càlcul del regulador/s

Depen de la intensitat del nostre camp fotovoltaic

Averiguarem quina Imax té el panell la multiplicam per la quantitat de

panells que tenim i el resultat ho dividim per la intensitat del regulador

que trobem als catàlegs i així sabrem la quantitat de reguladors que

em d'instalar tenint en compte que els reguladors han de dur una

protecció electrònica superió a la Icc dels panells.


Càlcul del del

inversorL'inversor haurá de soportar la potència instalada més un 20%

El càlcul de les seccions es realitzen segons fórmules i tenint en compte les caigudes de tensió màximes i les taules del REBT, ITC 019 (Intensitats màximes admissibles dels conductors segons formes d'instal·lació i tipus de cables)

Fórmula o bé S: Secció en mm²L: Llongitud en metresP: Potència en watsI: Intensitat que ha de passar pel cablatΦ Conductivitat del coure (56)e: Caiguda de tensió en voltsV: Tensió en volts

S = (2 x L x P) / (φ x e x V) S = (2 x L x I) / (φ x e )

Càlcul de seccions


Caigudes de tensió màximes

permeses:

Entre panells i regulador 1,5%

Entre panells i inversor 1,5%

Entre inversor i bateria 1%

Entre regulador i bateria 0,5%

Entre inversor i regulador 0,5%

Entre inversor i càrrega 3%

Càlcul de seccions


Si el càlcul ens surt una secció inferior a 6mm² i la intensitat que hi

ha que circular per ell es inferior a 25A sempre posarem com a

mínim 6mm², en el cas que la secció sia superior en càlcul a 6mm²

hem de comprovar amb el reglament si aquell cable suporta la

intensitat que hi circularà, si no es així posarem el cable que el

reglament ens digui (ITC-BT019)

Càlcul de seccions

IMPORTANT


COM ES REALITZA UN CÁLCUL D'UNA INSTAL·LACIÓ PER AUTOCONSUM


AUTOCONSUM

Amb una factura sumarem tots els Kw consumits durant

un any

Dividirem els Kw anuals en 365 dies

Multiplicam el resultat per 1000 per sabre la mitja de wats

diaris

Dividim el resultat per la mitja annual de HSP

El resultat són els wats a instal·lar amb plaques

L'inversor a instal·lar serà entre un 10% i un 20% més que

la potència total de plaques.

Recorda que com a màxim es pot instal·lar la potència

contratada

RECORDA: Que la inclinació de plaques ha de ser 35º


Activitat participativa sobre càlculNivells:1r de batxillerCompetències: C1,...,C8

En grup de 2 o 3 realització d'un càlcul per unainstal·lació aillada i un autoconsum segons exempleexposat pel professor

ESQUEMES DE CONEXIONS

I PROTECCIONS

Activitat expositiva C.3Nivells:3r ESO, 1r Batxiller

Instal·lació aillada amb consum de corrent continu i alterna



Instalació conectada a xarxa


Instalació conectada a xarxa amb autoconsum

Instal·lació aillada amb consum de corrent continu


Instal·lació aillada amb consum de corrent continu i alterna


Instalació fotovoltaica amb grup electrògen


Instalació conectada a xarxa menor de 5Kw


Instalació conectada a xarxa major de 5Kw


Activitat participativa sobre esquemesNivells:1r de batxillerCompetències: C1,...,C8

En grup de 5 persones realitzar l'esquema i muntatge per unainstal·lació aillada sempre que el centre disposi dels elements

PROJECTE PER A LA REALITZACIÓ DELS ALUMNES

Activitat participativa projecte de construccióNivells:3r ESOCompetències: C1,...,C8

En grup de 4persones realització d'un projecte d'una instal·lació amb illa segons exemple exposat pel professor

INSTAL·LACIÓ SOLAR FOTOVOLTAICAAMB ILLA

Aquest projecte pot donar continuitat a altres projectes fets durant el curs escolar com per exemple:

Realització de maqueta d'un habitatge amb les seves instal·lacions

Diseny i muntatge d'un colector solarDiseny i muntatge d'una instal·lació eòlica

Amb tots aquests projectes tenim un habitatge energèticament

sostenible


INSTAL·LACIÓ SOLAR FOTOVOLTAICA AMB ILLA

En grups de 4 alumnes, projectar i construir una instal·lació solar

fotovoltaica

El·laboració de la documentacció del projecte

Memòria descriptiva

Memòria de càlcul

Planols

Pressupost

Fitxa compra

Construcció

Instal·lació i proves


Material a utilitzar

Elements per a la realització de l'estructura (Pals de polo fusta o plàstic)Elements d'unió (Varilles, perns, arandeles...)4 Plaques fotovoltaiques de 1,2v1 Reguladors4 Piles recarregables4 Leds4 Soports per les piles2 Interruptors3 Portafussibles amb els fussiblesCableEstany per a les soldaduresRegletes

Pel més atrevits es podria afegir un projecte de construcció d'un convertidor de cc a ca ( EL PROFESSOR HA DE TENIR CONEIXEMENTS

D'ELECTRÒNICA


A FER PRÀCTIQUES


Pràctiques a realitzar els professorsTambé ho podrien fer alumnesels quals als seus centres tenguessin la

possibilitat


Pràctica 1 Mesura de radiació solar Directe

DifosaReflectida

Pràctica 2 Prende mesures grup fotovoltaic

Voc

Icc

I càrrega

Estat bateries

Tensió

Densitat

Pràctica 3

Muntatge d'instal·lació fotovoltaica amb illa

Muntage d'instal·lacio amb conexió a xarxa


Fi de la presentació esper

que sia d'utilitat

Curs renovables fotovoltaica

Education

Transcript of Curs renovables fotovoltaica