Planificacion y dimensionado de instalaciones fotovoltaicas Tenerife

krannichsolar Planificación y dimensionado de instalaciones

fotovoltaicas

Walter Casarin

Ingeniero técnico industrial

Dpto técnico

[email protected]

Actualización Abril 2012

2

1. Tipos de instalación fotovoltaica2. Diseño de la instalación 3. Selección de los módulos fotovoltaicos4. Selección del inversor5. Dimensionado de cables. Problema sobre tensión AC6. Protecciones contra sobre tensiones y fusibles7. Conectores8. Puesta a tierra9. Elección del lugar de los inversores10. Sistemas de comunicación

Planificación y dimensionado

2

Índice

3

Conexión a red

Instalación aislada (con baterias)

Instalación para autoconsumo o balance neto (sin baterías)

3

Tipos de instalación fotovoltaica

44

Instalación para autoconsumo

Balance neto

55


Evolución estimada del precio de la

energía

66


Evolución estimada de los

costes de una inversión FV

77


Periodos de retorno en

balance neto

88

Efecto de orientación e

inclinación sobre la

producción

(Ej: PVGis)

Diseño de la instalación

O

SE

Norte

EsteOeste

Sur

Insolación anual en %

Ángulo de inclinación

Ejemplo

Ejemplo: 30° / 45° suroeste /95 %

99

PV Gis


10

¿Cuántos kwp caben en una cubierta?

A) Aproximadamente en una cubierta plana son 1800m2 por cada 100kwn

B) Cálculos

d = h/ tan (61°– latitud)

C) Usando un software:

Por ejemplo: Sketchup (gratuito)

10


1111

Ejemplo 1


1212

Ejemplo 2


1313

Ejemplo 3


1414

Ejemplo 4


1515

Selección de los módulos fotovoltaicos

• Decisión del tipo de módulo (monocristalino, policristalino o capa fina)

• Cálculo del número de módulos en función del tamaño de la instalación deseado y el tejado disponible

• Determinación de la tensión de módulos en el rango esperado de temperaturas de servicio (-10°C hasta 70°C)

• Coste competitivo -> Apuesta de Krannich Solar por compañias“Full vertically-integrated manufacturing”

1616


1717

Comparativa de rendimiento

Policristalino

Capa fina


1818

Fábricas completamente

integradas


1919


20

Posición financiera sólida

Líder mundial en la industria FV

La empresa solar más integrada del mundo

Comprometidos con la innovación tecnológica

Orígen Noruego

Enfocados en la Calidad

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21

Tolerancia de la potencia pico: 0/+5 W(0/+2%)

225 W, 230 W, 235 W, 240 W, 245 W y 250 W

10 años de garantía al producto

Excelente rendimiento

Oficina en Vilardecans (Barcelona)

21

Destacado


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Diseño eficiente de células

- La tecnología de tres barras colectoras incrementa la eficiencia de los módulos.

- Diseño del lingote optimizado que reduce el sombreado en la superficie de la célula y aumenta la cantidad de luz solar recogida, con lo que se obtiene más electricidad.

Diseño eficiente del cristal

- Cristal de 3,2 mm- Un proceso exclusivo de tratamiento del

cristal que aumenta la producción de energía un 2%.

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Diseño eficiente de células

24


Diseño eficiente del cristal

25


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Fabricante líder mundial de módulos fotovoltaicos

Ingresos de $2.900 millones (2011)

20.200 empleados (Marzo 2011)

Capacidad fabricación anual de 2.4 GW

Cell Capacity: 2,4 GW

Wafer Capacity: 1,2 GW

Oficinas centrales • Wuxi (China) sede global y para APMEA• Schaffhausen (Suiza) para Europa • San Francisco (Estados Unidos) para

América 26


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Fabriación a gran escala para reducir el BOS

Monocristalino y Policristalino

Modelos STP190S-24/Ad+, STP250S-20/Wd, STP230-20/Wd y STP280-24/Vd

Clasificación por corriente

Los módulos Suntech sólo tienen tolerancia de potencia positiva de 0 /+ 5%

Excelente rendimiento a baja radiación

27


28

Clasificación por corriente: Suntech por ejemplo clasifica sus módulos en 3 categorias de amperaje (I1, I2 ,I3) para maximizar la potencia de salida del string.

Los resultados de los test de strings optimizados por clasificación por corriente muestran un 2% más de potencia frente a strings con módulos sin clasificar.

28


2929

Tolerancia positiva de 0 /+ 5%


30

Garantia de producto y potencia de salida:

• 10 años de garantía al producto • Basado en la Potencia Nominal

30


31


3232

Linea de producto


3333

Verticalmente integrada


3434

Gran crecimiento


3535

Garantía


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Tolerancia positiva desde +1.5 Wp hasta +6.49 Wp

Monocristalino y Policristalino

Modelos Eco line 72/180-190 y Eco line 60/220-230

100% de módulos inspeccionados al final

Garantía del producto 10 años

Garantia de potencia, 12 años al 90%, y 25 años al 80% de la potencia mínima

Oficinas en Alemania

37


3838

Selección del inversor

• Selección del inversor en función de la potencia de la instalación, las tensiones de módulos y la intensidad admisible de entrada

• Tener en cuenta la garantía y el servicio postventa del fabricante del inversor

• Selección del concepto de inversor y la conexión de módulos de acuerdo con el rango de MPP del inversor

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Cambios no uniformes en la temperatura, radiación, y sombreado crean curvas complejas de corriente-tensión, haciendo difícil para que el algoritmo de MPP encuentre el punto óptimo de potencia

39


4040


Eficiencia de conversión

Ej: Solarmax6000s

41

Debemos conocer la normativa vigente y saber si es necesario

Evita inyectar corriente continua en la red

Existen circuitos equivalentes pero no garantizan aislamiento galvánico

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Aislamiento galvánico


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Siempre que un generador fotovoltaico sea irradiado de manera irregular, deberá dividirse en strings separados, por ejemplo, en el caso de que el techo tenga varias inclinaciones o de que determinados módulos reciban sombra. Esta división evita pérdidas de rendimiento considerables, ya que cada uno de los generadores parciales tiene un MPP diferente. Un inversor multi- string o con varios MPPs hace funcionar por separado, mediante un seguidor MPP propio, los strings de los módulos fotovoltaicos que reciben la misma radiación, garantizando así el máximo rendimiento energético.

42

Inversores con varios MPP


4343

Sobredimensionado


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Un cortocircuito o una derivación a tierra puede desviar la corriente del módulo y cargar el módulo fotovoltaico con una llamada corriente inversa, que puede doblar varias veces la corriente máxima normal (cortocircuito) de estemódulo.

Algunos inversores ya llevan sistemas de protección integrados.Ejemplos:• Los inversores trifasicos SUNNY TRIPOWER de SMA por ejemplo llevan fusibles electronicos• Los Sunny Mini Central 9000TL / 10000TL / 11000TL llevan alojamientos para integrar los fusibles en el propio inversor

Resultado: Ahorro de costes de la instalación

44

Fusibles string integrados


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Los trabajos sobre una instalación eléctrica requieren la separación de la fuente de energía. El seccionador CC esta diseñado para que el inversor pueda ser desconectado bajo carga de forma segura y es obligatorio en la mayoría de los países. Este dispositivo, integrado en la mayoría de los inversores, evita trabajos de instalación adicionales y no influye en el rendimiento de la instalación fotovoltaica.En algunos casos (SMA) es electrónico mientras en otros es electromecánico.Si el inversor no fuera equipado con seccionador CC es recomendable instalar un interruptor externo para poder cortar en seguridad el lado CC

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Seguridad: seccionador CC


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Dimensionado de cables

1% x 1200 h x 5kW * 0,41 euros/kWh x 25 años ≈ 600 euros en los primeros 25 años

Calculando de forma similar, para la instalación de 100kW, el 1% de pérdidas resulta ser, aproximadamente, 12.000 euros en 25 años.

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Debemos medir la impedancia de red paraconocer cuantos kw máximo podemos inyectarpor fase.

Ejemplo:

Potencia inyectada por fase en dependencia dela impedancia de red con UCAmax = 253 V

La tensión de red sin inyección es de 230 V

La impedancia de red en el punto de conexiónes de 0,7 ohmios

Criterio de desconexión con UCAmax = 253 V

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Cálculo cable AC

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La potencia resultante en el eje X es de aprox. 8,3 kW por fase. Para poder instalar más potencia por fase, sin que haya desconexiones por sobretensión de CA, deberá mejorar las condiciones de conexión del inversor, por ejemplo con:

• cables de mayor sección,• cables más cortos,• modificación de los criterios de desconexión del inversor.

48

Cálculo cable AC

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PAS

F1

CGP

Efecto sobre tensiones

Protecciones

50

Velocidad deactuación

Capacidad dederivación

varistorvaristordiododiodo d.gasd.gas d.arcod.arco

Protecciones

51

10/350 10/350 µµs (IEC 61312s (IEC 61312--1)1)

8/20 8/20 µµs (IEC 60060s (IEC 60060--1)1)

810 20 t

µs

i%

100

50

00 100 200 300 350

Tipo 1

Tipos 2 y 3

Ensayo identificación Tipo de protección

Protecciones

52

DESCARGADOR DE SOBRETENSIONES LADO DCUoc < 1000 Vdc

•Esquema y conexionado eléctrico

• Tres módulos enchufables en una únicabase común

•Indicador de estado remoto

Protecciones

53

Caja de conexión

54

n CK

IK

ungeerdetesGestell

P

PEN =

~

uPlus

uMinus

n CKgeerdetesGestell

P

PEN =

~

uPlus

uMinus IE

Puesta a tierra

La estructura del generador se debe conectar a tierra

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Montar en una superficie sólida y no inflamable

Temperatura ambiente entre –25°C y +60°C

Un espacio libre de entre 300 mm y 500 mm alrededor del inversor garantiza una ventilación optima . Si es necesario usar una ventilación forzada en el recinto donde estan los inversores

Tener en cuenta que el inversor puede alcanzar temperaturas de hasta 85ºC.

Tener en cuenta los posibles ángulos para poder hacer la instalación. Ver manual.

55

Ubicación inversores

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• H&S– Suntech (Serie A)

• MC4 o compatible– Rec– Suntech(Resto)– Luxor– Bosch– Jinko– Samsung– Mayoria de inversores

• MC3 (Obsoleto)• Tyco• Sunclix

– Inversores SMA

Conectores

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Cómodo y rápido gracias a la conexión sin herramientas.

Universal para conductores flexibles y rígidos desde 2.5 a 6 mm²

Alta conductividad de 40 A para 4 mm² –hasta 85°C de temperatura ambiente

Seguro al disponer de enclavamiento con conexiones tipo click.

Cómoda inspección visual de las conexiones del conductor – ajuste fácil en cualquier momento.

Fácil de desenclavar con un destornillador estandar –incluso si los conectores están muy juntos.

Coste ajustado gracias al conector de campo incluido en la entrega.

57

El nuevo sistema de conexión CC para inversores SMA

Conectores

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Sistemas de comunicación básicos

Geo SOLO PV

Son dispositivos que sirven para monitorizar a través de un display los datos de generación en Kwh. El Geo SOLO PV además permite volcar los

datos a un portal manualmente.

Hasta 12 equipos

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Sistemas de comunicación y control

Consulta remota Transmisión automática de datos al portal y a un

servidor propioAlmacenamiento de datos a largo plazo en una

tarjeta de memoria Integración sencilla de célula de radiación y

temperatura vía RS485 Actualización automática del firmware

Manejo sencillo, unicamente necesario Software de navegación Web.

Sunny Webbox SMA

Kaco Prolog

Maxweb Solarmax

Solarlog Freesun DC

60

Sistemas de Monitorización Flashview

61

Gracias por su atención!

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