Curso Energía Solar CDT_Sesión 6.pdf

Área Eficiencia Energética y Construcción Sustentable

Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones Agosto 2014

Parte II: Fotovoltaica

Gabriel Neumeyer Brito

1

Área Eficiencia Energética y Construcción Sustentable

SESIÓN ! "imensionado de sistemas fotovoltaicos Eval#aci$n No% 2& 'arte fotovoltaica

2

"enda sesión # 5.

DIMENSIO DIMENSIONADO NADO DE SISTEMAS SISTEMAS OT OTO!O" O!O"TTAICOS

•

$otivación del cliente% obtención de datos

•

Pasos Pasos a seuir seuir en una insta instalaci lación ón F&

•

C'lculo de sistemas (otovoltaicos

•

)o(t*are P&)ol: mane+o% e+emplos de aplicación

•

Consideraciones para la instalación

#.

E!A"$ACI%N E!A"$ACI%N No.&' No.&' (A)TE OTO!O"T OTO!O"TAICA AICA

Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones

$otivación del cliente y el sistema (otovoltaico adecuado Como de(inirlo, -ue se necesita, 1. saber y entender lo /ue /uiere el cliente: – cual es su motivación, – "0orro% rentabilidad% autoconsumo% venta de enera% independencia% ecoloa% maretin% 3.

2. pedir in(ormación: – Donde, 4uar% super(icie disponible% caractersticas de la super(icie disponible% – Cuando, 2516, 2517, Cuando sea m's barato, No sabe, – Propósito del sistema, – Presupuesto,

8. in(ormarlo 9y educarlo; si es necesario< – -ue es lo /ue se puede 0acer% /ue lo /ue no. T=cnicamente% económicamente. Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones

Par'metros >l sistema F& es el adecuado% cuando

)atis(ace los re/uerimientos del cliente?

Considerando las indicaciones anteriores. Un buen y amplio portafolio permite abarcar mayor mercado


Factores /ue in(luyen en el rendimiento


Paso 1: @btención de datos • >n mercados con tari(as elevadas para la F& 9(eed!in Tari(<% las preuntas principales son solo dos: 1< Cuanto dinero /uiere invertir el cliente, 2< Cuanta super(icie tiene disponible, • >n mercados con net!meterin o net!billin es m's comple+o. • "dicionalmente se re/uiere in(ormación sobre el cons#mo y la tarifa • !A pedir boleta  (actura • !A visita •  lueo% /ue condiciones de cone(i$n a la red ')*lica eisten: • $ono!tri('sico% ba+a o media tensión% potencia m'ima% 3 Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones

Paso 1: @btención de datos


Paso 2: ineniera b'sica% presentación 1. Determinación de la potencia del sistema F& en base a los datos obtenidos 2. >lección de módulos seEn caractersticas del luar% disponibilidad% re/uerimientos del cliente etc. 8. C'lculo de interconeión de los módulos y elección de inversores – $ediante so(t*are de c'lculo – Considerar sombreado

6. >lección y c'lculo de sistema de monta+e% seEn recomendaciones del (abricante


Paso 2: ineniera b'sica% presentación


Paso 8: o(erta


Paso 6: ineniera de detalle 9en caso necesario<


Paso 7: instalación


Dimensionado de sistemas (otovoltaicos so(t*are de c'lculo • • • •

Proramas comunes: P&)ol de &alentin% "lemania P&)yst de P&)yst )" 9niversidad de Ginebra<% )uia Tambi=n eisten proramas de (abricantes de e/uipos% como por e+emplo )unny Desin de )$"


Como traba+an los proramas de c'lculo, • 4os inversores y los módulos traba+an dentro de ciertos m'renes el=ctricos. >stos m'renes de(inen su canc0a del +ueo; • >l dimensionado simplemente sini(ica 0acer coincidir la canc0a del inversor con la canc0a del enerador (otovoltaico. • 4a canc0a; est' de(inida por las tensiones y las corrientes • 4a temperatura in(luye en estos par'metros


Hrea de traba+o de un inversor n ó i s n e T

Límite de corriente del inversor Limite de potencia del inversor Punto de trabajo nominal

Limite de tensión del inversor

Tensión Tensión mínima de trabajo

rango de tensión MPP !ango de trabajo del inversor


Tensión máima de trabajo del inversor

$ódulo (otovoltaico Coneión en serie

• • • •

4as tensiones de los módulos solares se suman 4a corriente permanece iual &ariante m's (recuente Corrientes ba+as  secciones de conductor m's pe/ueas.

" observar • Tensión del sistema admisible de los módulos • Tensión m'ima de entrada del inversor


$ódulo (otovoltaico Coneión en paralelo

• • • •

4as corrientes de los módulos solares se suman 4as tensiones permanecen iual &ariante poco (recuente Corrientes altas  secciones de conductor m's randes.

" observar • Creciente perdida de lnea DC • Comprobar la sección de los conductores y dado el caso aumentarla


$ódulo (otovoltaico Coneión serie  paralelo

• • • •

" partir de determinado nEmero de módulos 4as tensiones en una serie se suman! para una misma corriente &ariante poco (recuente 4as corrientes totales 9de series individuales< se suman.

" observar • Coneión en (unción de: • Tipo de módulo • NEmero de módulos • @ndulador


Como se calculan las corrientes y tensiones de un módulo para otros niveles de temperatura, • C'lculo de la tensión a J 15KC y LM5KC • Datos de la (ic0a t=cnica de un módulo: – – – – – – –

&olta+e de P$P: P$P 9a 27KC<  87%87 & Intensidad en P$P: IP$P 9a 27KC<  6%#M " Tensión de circuito abierto: oc 9a 27KC<  68%26 & Corriente de cortocircuito: Isc 9a 27KC<  7%15 " Coe(iciente de tensión: TKC 9oc<  !1#O%#8# m&KC Coe(iciente de intensidad: TKC 9Isc<  2 m"KC Coe(iciente de potencia: TKC 9PN@$<  !5%62 KC

• +oc ,a -10./  4&24 3  ,56 ./ ,517& m38./  49&14 3 • +:;: ,a <0./  6&6 3  ,46./ ,517& m38./  2<&< 3 )i el dato del coe(iciente de tensión viene dado en KC oc 9a J15KC<  91 L 9!87 KC< Q155< oc 9a 27KC<  RRRR & P$P 9a M5KC<  91 L 967KC< Q155< P$P 9a 27KC<  RRRR &


Como se calculan las corrientes y tensiones de un módulo para otros niveles de temperatura,

2<&< 3

49&14 3


C'lculo de la con(iuración del arrelo de módulos (otovoltaicos para el inversor eleido • Datos t=cnicos del inversor: !

$'ima potencia F& admisible: PF&$"R  # S

!

Potencia nominal CC: Pccnom  6%7 S

!

4mite in(erior de tensión del rano P$P: F&in(  127 &

!

4mite superior de tensión del rano P$P: F&superior  M75 &

!

$'ima tensión CC admisible: ccma  M75 &

!

Intensidad nominal de CC: Iccnom  %8 "

!

$'ima intensidad CC admisible: Iccma  22%7 "

• Cu'ntos módulos por serie, • N 9módulo
"spectos importantes a considerar =a relaci$n 'otencia 'ico ,>' 8 'otencia nominal inversor ,> normalmente no de*e estar f#era del rango 0&7 a 1&20 – "e'endiendo 'rinci'almente! – "e la radiaci$n en el l#gar de la instalaci$n – "e la orientaci$n e inclinaci$n del generador F3 – "e las recomendaciones del fa*ricante del inversor

– A cada seg#idor del '#nto ;::& se de*en conectar m$d#los idénticos& idénticamente orientados& y evitando som*reado 'arcial%


Considerar e(ectos de sombreado


>+emplo e(ecto de sombreado


C'lculo de distancia a ob+etos

"l factor # depende de la latitud Para otras latitudes $ue las indicadas en la tabla% calcular& # ' ( ) *tan+,(-latitud/


C'lculo de distancia entre (ilas


C'lculo de sección de cables% cada de tensiónp=rdidas U

ρ 2 L I ⋅

=

⋅

A

' !esistividad cobre +()0, L ' Longitud simple del cable 5 ' 5ntensidad máima +5MPP 6 ' 7ección del cable

12mios3mm4)m m 6 mm4

ρ

Ejemplo: (8 Módulos con MPP (9%:;< y 0%,6% 8=m de cable de >mm4

U U

0,0175 2 20 5,6 ⋅

=

=

⋅

⋅

4 0,98V

' =%>,? caida de tensión +P@rdida de potencia para UMPP ' 8(>< +1bjetivo& A ( ?


• 5? :r@ctica! 'resentaci$n y c@lc#lo de sistemas F3 'ara /ile con :3Sol Advanced %0


Presentación del )o(t*are • • • •

>l prorama P&)ol es de la empresa &alentin de "lemania >n C0ile se distribuye a trav=s de "n*o >n la p'ina ***.valentin.de se puede ba+ar un demo /ue (unciona por 85 das 4as versiones actuales son: – P&)ol basic: – P&)ol "dvanced #.5 – P&)ol >pert

• • •

solo on!rid on!rid con y sin bateras% on!rid y o((!rid% set completo

Para con(iurar sistemas (otovoltaicos y realiar simulaciones din'micas "n'lisis de desempeo% considerando todos los par'metros relevantes como radiación solar% temperatura% coordenadas% sombras% altura% inclinación% orientación% componentes% per(iles de consumo% tari(as de electricidad% etc. De &alentin tambi=n eisten proramas de simulación para otras (uentes ener=ticas: – T)ol: para sistemas solares t=rmicos – Geo)ol: para sistemas de eotermia


Gua r'pida P&)ol "dvanced #.5 •

Uecorra de i/uierda a derec0a todos los cuadros de di'loo de la barra de 0erramientas% 0aciendo clic en la (lec0a )iuiente; situada a la i/uierda o utilice los iconos.

4os mensa+es de error% advertencias e indicaciones se muestran aba+o% en la ventana de mensa+es. • >n el maren derec0o% en >stado proyecto% 0ay una vista eneral de los datos introducidos. 5? ;ediante los sig#ientes 'asos 'odr@ config#rar la instalaci$n B#e desee! 1% "atos del 'royecto! De(ina los datos de su proyecto. 2% Ti'o de instalaci$n y entorno ! )eleccione los datos clim'ticos con la ubicación% de(ina la red C" y seleccione un tipo de instalación: – )istema F& conectado a la red ! Inyección total – )istema F& conectado a la red con consumidores el=ctricos ! Inyección del ecedente – )istema F& conectado a la red con consumidores el=ctricos y instalación de batera ! Inyección del ecedente % /ons#mo! De(ina las necesidades de consumo ener=tico debe cumplir su instalación. 4% ;$d#los fotovoltaicos! )eleccione un módulo. Uealice la distribución sobre la super(icie de su te+ado o indi/ue directamente el nEmero de módulos. 6% Inversor! >l prorama pre!seleccióna inversores. )e pueden seleccionar 0asta 75 inversores con los /ue se calculan y evalEan las combinaciones de interconeión. @ introduca directamente el inversor y la interconeión de los seuidores de $PP. % Instalaci$n de *aterías! las bateras% un inversor de bateras y el sistema de reulación de cara <% /a*les! De(ina los conductores de lnea% de corriente continua y de corriente alterna. 7% Centa*ilidad ! Introduca los costes de la instalación y de su eplotación. 9% Sim#laci$n ! )e realia la simulación de la instalación (otovoltaica. 10% Ces#ltados! Gr'(ico con todos los resultados. )e puede enerar documento de presentación o (ormato pd( •


P&)ol: mane+o del prorama en base a un e+emplo: C'lculo de un sistema F& residencial • Consumo anual: 6755S0% mono(asico% tari(a BT1 • Tec0o inclinado% orientación norte% 85V • )antiao


P&)ol paso 1: Datos del Proyecto >n esta primera parte se introducen los datos enerales del proyecto% como: 1. Datos del cliente 2. Nombre del proyecto 8. Dirección de la obra 6. Puesta en marc0a prevista 7. Foto del proyecto


P&)ol paso 1: Datos del Proyecto


P&)ol paso 2: clima% red y tipo de instalación


P&)ol paso 2: clima% red y tipo de instalación • )eleccionar los datos clim'ticos


P&)ol paso 2: clima% red y tipo de instalación P&)ol utilia la base de datos $eteonorm M. Datos de 22 luares en C0ile% principalmente de aeropuertos Perodo de medición: 1O# J 2557


P&)ol paso 2: clima% red y tipo de instalación $eteosyn: posibilidad de enerar nuevos arc0ivos clim'ticos 9utilia base de datos en servidor $eteonorm% re/uiere coneión a internet<


P&)ol paso 2: clima% red y tipo de instalación • )eleccionar red


P&)ol paso 2: clima% red y tipo de instalación •

)eleccionar tipo de instalación


P&)ol paso 8: Consumo el=ctrico

5mportar perfil de carga


P&)ol paso 8: Consumo el=ctrico Befinir perfiles de carga


P&)ol paso 8: Consumo el=ctrico

Befinir consumidores individuales


P&)ol paso 6: Generador Fotovoltaico

• • • •

>leir marca% modelo y potencia de los módulos NEmero de módulos 9opcionalmente en (unción de la cobertura de autoconsumo< @rientación e inclinación del campo (otovoltaico Tipo de monta+e 9sobre te+ado% interado% etc.<




P&)ol paso 6: Generador Fotovoltaico >l tamao del sistema se puede de(inir inresando la cantidad de módulos o la potencia deseada en Sp • @tra posibilidad es calcular el tamao del sistema en (unción del consumo el=ctrico: /ue porcenta+e de mi demanda /uiero cubrir con enera solar, •


P&)ol paso 6: Generador Fotovoltaico •

Par'metros adicionales: – – – –

•

P=rdida en diodos P=rdidas por mismatching "lbedo P=rdidas por ensuciamiento

Photoplan: (unción adicional /ue permite carar (otos del 'rea 9tec0o% terreno< y

posicionar los módulos F& en plano 8D


P&)ol paso 6: Generador Fotovoltaico •

>l sombreado se de(ine introduciendo los ob+etos del entorno en un r'(ico. >ste r'(ico muestra el recorrido del sol en las distintas estaciones. Cuando un ob+eto est' por deba+o de la lnea% sini(ica /ue no dar' sombra.



7ombra solo en tardes de invierno unca le da sombra al generador D<


7ombra solo en maEanas de verano


Begradación de módulos& Lineal o eponencial. !ecomendable ingresar datos de acuerdo a la garantía del fabricante


P&)ol paso 7: Inversor

>s posible eleir varios inversores para /ue lueo el prorama 0aa los c'lculos para distintas con(iuraciones. )e determinan criterios de evaluación% como por e+emplo criterios de interconeión% tolerancias aceptadas y limites. >l prorama% considerando estos criterios% elie el o los inversores m's adecuados.










P&)ol paso #: sistema de bateras


P&)ol paso #: sistema de bateras • )e puede de(inir un sistema de bateras para aumentar la (racción de autoconsumo. • Gracias a un inversor de bateras  de aislada% opcionalmente es posible /ue el enerador F& pueda (uncionar tambi=n en caso de apaones. :ar@metros • Bateras: marca y modelo 9base de datos<% volta+e% capacidad% cantidad% con(iuración • Inversor de bateras: modelo% potencia% e(iciencia% )@C 9state o( c0areestado de cara<% estrateia de cara. No eiste base de datos% uno mismo tiene /ue especi(icar el inversor e introducir los par'metros t=cnicos?

>l prorama calcula la relación entre la enera Etil almacenada en las bateras y el consumo medio diario


P&)ol paso M: cableado



• •

De(inir cableado y protecciones "C >l prorama calcula p=rdidas del cableado y las protecciones necesarias



• •

De(inir cableado y protecciones DC >l prorama calcula p=rdidas del cableado y las protecciones necesarias

"s recomendable $ue las p@rdidas totales de cableado BC y 6C sean menores a (? de la potencia instalada Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones

P&)ol paso O: >s/uema el=ctrico


P&)ol paso : evaluación económica

Par'metros: • Tari(a de electricidad J por e+emplo BT1 C0ilectra • &alor de ecedentes J por e+emplo seEn 4ey 25.7M1 apro. 78 W S0 • &alor del sistema (otovoltaico% cr=ditos% taas% etc.


P&)ol paso : evaluación económica 4as tari(as c0ilenas no est'n en la base de datos% pero se pueden arear: Base de datos !Atari(a de compratari(a de inyección !A nuevo:


P&)ol P&)ol paso paso 15: result resultado adoss • Uesumen de los resultados


P&)ol P&)ol paso paso 15: result resultado adoss • Uesulta Uesultados dos de la la simulac simulación ión

&arios r'(icos disponibles% por e+emplo de radiación y temperatura% desempeo 9PU<% estado de cara de las bateras% etc. Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones

P&)ol paso 15: resultados Balance ener=tico


P&)ol paso 15: resultados Uesultados económicos


P&)ol paso 15: resultados Flu+o de ca+a


P&)ol paso 15: resultados >volución de los costos de enera


P&)ol paso 15: resultados )e puede enerar un in(orme del proyecto en (ormato pd( o *ord para su edición.


P&)ol paso 15: resultados


P&)ol: variaciones del caso estudiado% casa residencial )to 7istema&

Modelo&

2Sp con bateras Netbillin

autoconsumo

8 #Fp sin baterías

8 #Fp sin baterías

etbilling

etmetering

0;%:?

0;%:?

(0==G)Fp

(0==G)Fp

((%( aEos

H%8 aEos

M7%M
2555WSp 12% aos


Precios m's altos ! A retorno de inversión m's r'pida?



P&)ol: >studio de otros casos e+emplares /aso edificio residencial • Consumo: 67.#55 S0  ao en 'reas comunes • Coneión tri('sica • )uper(icie disponible: 855mX% (ac0ada norte


P&)ol: >studio de otros casos e+emplares /aso s#'ermercado • Consumo: #65.555 S0  ao • Coneión tri('sica • )uper(icie disponible: 8555mX de tec0o plano


P&)ol: >studio de otros casos e+emplares /aso ind#strial Consumo: 7.555.555 S0  ao • Coneión de media tensión • )uper(icie disponible: 15.555mX% tec0o plano


P&)ol: >studio de otros casos e+emplares /asos es'eciales de integraci$n arB#itect$nica De(inir módulos a medida seEn caso Interconeión y elección de inversores puede ser m's comple+o 9sombras% distintos tamaos de módulos% re/uerimientos especiales< &alores en base a metros cuadrados% no por Sp


Consideraciones para la instalación Ingeniería e instalación “clásica” de AC, sujeta a normativa nacional y características locales. Circuito FV, DC: Apoyo por el fabricante / proveedor


!responsabilidad y know-how del instalador!

Consideraciones para la instalación


Consideraciones para la instalación Consejos de instalación 5nversores 

Dijación en base sólida



La temperatura ambiente no debe superar -80 IC o J,= IC.



Por encima del inversor debe 2aber una separación a otros aparatos% tec2o% armarios de mínimo 8== mm +caso inversores string



Procurar una circulación libre de aire. Kuena ventilación



"n caso de colocación en lugar cerrado% disponer de suficiente ventilación o refrigeración.



6tención& el elemento de disipación de los aparatos puede alcanar una temperatura de :0 IC.



7e debe evitar la entrada de 2umedad en el aparato durante su montaje.


Consideraciones para la instalación Consejos de instalación 

Comprobar la tensión máxima DC.



Comprobar la tensión de los polos del generador FV a tierra (Detección de un contacto a tierra, muy importante para inversores sin trafo Sunny Boy).



Poner a tierra todos los elementos metálicos del generador FV



Resistencia de cables: - < 0,5 Ohm - Pérdidas tensión < 1 % en potencial nominal, y.



Protección por sobrecarga - 16 A Fusible, o - 16 A interruptor magnetotérmico de característica D o K.



Interruptor diferencial: - max. 10 inversores en un mismo diferencial - no instalar diferencial, en caso de inversores SMA sin transformador


Consideraciones para la instalación • /asa sin 'rotecci$n e(terior contra rayos

2


Consideraciones para la instalación • :rotecci$n contra rayos e(istente

2


Consideraciones para la instalación • Seg#ridad en la o*raD • Instalar andamios • $edidas adicionales para tec0os de elevada inclinación 9por e+. A25V<

Protecciones contra cadas Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones

)euridad y prevención


Consideraciones para la instalación    

7istemas monofásicos 2asta (= #F +nominales + nominales de inversor 7istemas trifásicos a partir de (= #F. Proyecto Proyecto el@ctrico a partir de (= #F +detalles& + detalles& reglamento reglamento 8=.09( 7eparación galvánica o similar +deja abierta la puerta al desarrollo d esarrollo



5nterruptor +automático% de donde se pueda desconectar la instalación completa





Puesta a tierra

& considerar normativa vigente y buenas prácticas del lugar


>ntrea >ntrea del sistema% documentación – >ntrea del sistema: – Documentación incl. (otos • Tambi=n es importante para el instalador% para comprobar lo /ue 0io?

– Protocolo de puesta en marc0a


Consideraciones para la instalación $antenimiento :lan de 3igilancia

@bservación simple de los par'metros (uncionales principales 9enera% tensión etc.< para veri(icar el correcto (uncionamiento de la instalación% incluyendo la limpiea de los módulos en el caso de /ue sea necesario :lan

de ;antenimiento 'reventivo

1 revisi$n cada  meses

a< comprobación de las 'rotecciones eléctricasY b< comprobación del estado de los m$d#los c< comprobación del estado del inversor: (uncionamiento% alarmas%etc d< comprobación del estado mec'nico de ca*les y terminales 9incluyendo cables de tomas de tierra y reapriete de bornas<%

trans(ormadores% ventiladoresetractores% uniones% reaprietes%limpiea.


"lunos aspectos para eleir buenos productos y proveedores =os 'rod#ctos! 



Cuentan con certi(icados internacionales, 9I>C #1217: paneles cristalinos de silicio% I>C #1#6#: paneles de capa (ina< Fi+arse en:  Calidad de materiales  "cabado% terminaciones  &alores el=ctricos  Fleibilidad  Documentación  manuales  4os materiales% la producción% los productos: son amiables con el medio ambiente,  Zay un compromiso con la sustentabilidad,

=a com'aía B#e vende el 'rod#cto     

 


"stá instalada en C2ileN 1frece ingeniería% capacitación% apoyo en instalacionesN Cual es su estrategia de mercadoN 7u filosofíaN Tiene reputación internacionalN Oue trayectoria tieneN Oue garantías ofrece y en cuanto tiempo puede responderN !eferenciasN Le 2ace competencia a sus clientesN

Principales Fuentes de in(ormación y p'inas Etiles [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ • •

***.sc0ueco.com )c0\co International ]G ***.ds.de Deutsc0e Gesellsc0a(t (\r )onnenenerie% DG) ***.sma!sudamerica.com )$" "G ***.enp0ase.com >np0ase ***.acera.cl "C>U" ***.acesol.cl "C>)@4 ***.eclareon.eu >clareon Grid Parity $onitor ***.leyc0ile.cl 4as 4eyes C0ilenas ***.sec.cl )uperintendencia de >lectricidad y Combustibles ***.cne.cl Comisión Nacional de >nera ***.cer.ob.cl Centro de >neras Uenovables ***.valentin.de 9P&)ol< ***.p0oton!international.com Principal revista de (otovoltaica


Uesumen% preuntas% (eedbac "lunos desa(os para lorar la instalación masiva de sistemas F& y el desarrollo del mercado en C0ile: – Técnicos: por e+.limpiea de los módulos% por e+. en ambientes muy secos y salinos – Normativa: por e+. establecer un procedimiento simple% viable de inscripción y solicitud para la coneión a red – Econ$micos: por e+. crear 0erramientas de (inanciamiento para (acilitar la ad/uisición de sistemas F& – /a'acitaci$n: por e+. crear mecanismos de (ormación de proyectistas e instaladores

El desarrollo de la fotovoltaica en /ile de'ender@ tam*ién de #stedesD Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones

>s 0ora de aprovec0ar la enera solar?

¡Tiene que haber una fuente de energía por allí abajo!


Curso Energía Solar CDT_Sesión 6.pdf

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