DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO AISLADO

2PROYECTO ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA, ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES2013

Contenido

1Introduccin32clculo de una instalacin fotovoltaica aislada.32.1insolacion media:42.2Numero de horas equivalentes de sol:52.3Estimacin del consumo:52.4procedimiento del clculo para el sistema de acumulacin: nmero de bateras62.5Paneles fotovoltaicos:92.6Dimensionado del controlador de carga:102.7Dimensionado del inversor:103Requerimientos en equipos11

Introduccin

La energa solar fotovoltaica se basa en la captacin de energa solar y su transformacin en energa elctrica por medio de mdulos fotovoltaicos.Tradicionalmente este tipo de energa se utilizaba para el suministro de energa elctrica en lugares donde no era rentable la instalacin de lneas elctricas. Con el tiempo su uso se ha ido diversificando hasta el punto que actualmente resultan de gran inters las instalaciones solares en conexin con la red elctrica.La energa fotovoltaica tiene muchsimas aplicaciones, en sectores como las telecomunicaciones, automocin, nuticos, parqumetros.Tambin podemos encontrar instalaciones fotovoltaicas en lugares como carreteras, ferrocarriles, plataformas petrolferas o incluso en puentes, gaseoductos y oleoductos.Tiene tantas aplicaciones como pueda tener laelectricidad.clculo de una instalacin fotovoltaica aislada.

Con base a la informacin suministrada por el estudio (datos suministrados por el profesor) Obtenemos la demanda diaria.

Grupo de TrabajoMultiplicar por:

Grupo 12250

sumatoria12,45

demanda diaria28012,5

demanda semanal196087,5

insolacion media:

La radiacin es la energa emitida por el sol en forma de radiacin electromagntica que llega a la atmosfera. Esta radiacin promedio diaria se obtiene de valores de irradiancia tomados cada hora durante un periodo establecido en nuestro caso sera de 1 ao lo que equivale a los 365 das desde 6 am hasta las 6 pm (hora en la cual existe radiacin solar), se calcula una radiacin total para cada da y se calcula un valor medio de estas.4644,61

insolacion media4644,610003

Horas pico solares4,644610003

Numero de horas equivalentes de sol:

El numero de horas de sol pico o [HPS], determina el numero de horas en que se dispone una hipottica radiacin solar constante de 1000 W/m2. Para esto se divide el valor de la irradiacin promedio diaria entre el valor de irradiancia en condiciones estndares. Como la radiacin promedio diaria fue obtenida a travs de datos registrados cada hora, entonces, la irradiacin promedio diaria es igual a 4629.1297 Wh/m2.

Estimacin del consumo:Obtenemos la demanda diaria.

Grafica 1. Curva de demanda.Obtenemos la demanda diaria.

Grupo de TrabajoMultiplicar por:

Grupo 12250

sumatoria12,45

demanda diaria28012,5

demanda semanal196087,5

Dimensionamiento de los requerimientos del sistema

Cargas en AC

cantidadCarga ACWattshoras/diadia/semanawatts hora

3Televisor30010763000

1Nevera6008733600

1Lavadora600323600

1Plancha1200819600

1H. microondas1100177700

1Sanduchera1000177000

1Equipo Sonido300422400

1Ducha electrica45000,254500

2Computadores2004711200

1Aire acondicionado70401749280

otras cargas4207,5

Total cargas AC Wh/semana196087,5

Carga semanal total217875,0

procedimiento del clculo para el sistema de acumulacin: nmero de bateras

Para el dimensionamiento de las bateras se deben considerar dos parmetros importantes, los cuales son: la mxima profundidad de descarga y el nmero de das de autonoma o das de sombra. La mxima profundidad de descarga que se permitir a las bateras ser del 80%, para proteger la duracin de las mismas.descarga maxima 80%0,8

capacidad total baterias [Ah]853,2

El numero de das de sombra, se obtiene de la comparacin de la radiacin promedio diaria calculada anteriormente y la radiacin diaria para cada uno de los das de toma de muestras. Como notamos que los das sombra serian 3 das, luego los das de autonoma deberan ser 4, luego no tiene sentido usar tantas bateras si el sistema no es viable. Por esta razn utilizaremos una planta disel como soporte.

dias carga1

A continuacin se presentan los clculos para el dimensionamientos de las bateras:Utilizaremos la siguiente caracterstica de bateras.(catalogo adjunto PB_gel)

1. Se calcula el consumo de energa medio en [Ah/da]:

2. La capacidad nominal necesaria de las bateras en funcin de la profundidad de descarga y del numero de das de sombra, ser:

La batera seleccionada para el sistema de acumulacin es la siguiente:caracteristicas baterias seleccionada

Capacidad [Ah]240

Tension [V]12

3. Numero de bateras en paralelo:

4. Numero de bateras en serie:

El banco de bateras estar conformado por 4 ramas de bateras en paralelo con 4 bateras en serie en cada rama. Por lo tanto se necesitaran 16 baterias.El esquema de conexin del banco de bateras de almacenamiento se muestra en la grafica .

cantidad de baterias requeridas

Baterias en paralelo4

baterias en serie4

total de baterias requeridas16

Paneles fotovoltaicos:Horas pico solares4,64461

Corriente total Arreglo paneles [A]147,0

cantidad de reg. de carga requeridos2

La corriente de los paneles deber ser:

Las caractersticas del panel seleccionado sern:caractersticas panel seleccionado

corriente [A]8,48

tensin [V]49,53

corriente sc [A]9

tensin oc [V]60,55

Debido a que los paneles cargan las bateras, estos deben estar a mayor tensin. La tensin mxima para el panel Sharp UN-180R1H es de 23.7 V, por tanto, si se utiliza un solo panel las bateras no se cargaran debido a que estas presentan una tensin de 24 V (4 bateras en serie c/u de 6 V), entonces el nmero de paneles en serie ser de:

Por lo tanto se necesitaran 17 ramas de paneles en paralelo con 1 paneles en serie. Es decir, ser necesario 17 paneles.

Dimensionado del controlador de carga:

Para esto se calcula la mxima corriente que deber soportar el regulador a su entrada, esta corriente se calcula considerando la corriente de corto circuito del panel.Se utilizara un regulador marca FLEXmaxcaracteristicas del regulador de carga

Tension [V]48

Corriente [A]80

Dimensionado del inversor:Demanda maxima de la casa [W]2250

cantidad de inversores requeridos1

Para la seleccin del inversor se debe considerar la tensin del sistema y la demanda mxima que pueda presentar el usuario. En la curva de demanda Grafica 1. Se observa que la demanda mxima que presenta este usuario es de 2250 [W], por lo tanto, el inversor deber ser capaz de entregar la demanda mxima en corriente alterna.Considerando lo anterior se selecciona el inversor Off-grid, DC to AC, 2500W Pure Sine Wave Power Inverter(manual adjunto)caracteristicas del inversor

Potencia [W]2500

Tension Entrada DC [V]48

Tension Salida AC [V]120

Demanda maxima de la casa [W]2250

cantidad de inversores requeridos1

Requerimientos en equiposEn la tabla 6, se da un resumen de los equipos necesarios para el sistema fotovoltaico diseado.EQUIPOS

CantidadDescripcinReferencia

16Bateras 6[V]PB_gel Bat 210 HL

17Paneles Fotovoltaicos9T6 Series

1Regulador de cargaFLEX max

1Inversor Off-grid, DC to AC, 2500W Pure Sine Wave Power Inverter

1Generador dieselSaeta 2500 CL