Energía Solar Modular, S.A. de C.V.Sistemas Fotovoltaicos Interconectados y Aislados Energía Eléctrica Con Paneles Solares ¡Bienvenidos! Noviembre 2014 Objetivos • Aprender a calcular un Sistema FV Interconectado a CFE • Aprender a calcular un Sistema Aislado • Seleccionar los Componentes • Conocer una Instalación FV Noviembre 2014 Temario • Análisis previo • Potencia del sistema • El sitio de instalación • Selección de los módulos FV • Selección del Inversor • Diseño de Sistema Interconectado • Diseño de Sistema Aislado • Diagramas de instalación • Cálculo de cableado • Cálculo de Protecciones • Formatos de CFE • Revisión de la instalación Noviembre 2014 Análisis Previo a la Instalación FV Noviembre 2014 . Análisis previo • Porqué un Sistema FV • Que tipo de Sistema FV requiere – Interconectado a CFE -> – Aislado -> • Lugar donde lo piensa instalar • Cuanta energía se requiere • Cuál es el área disponible • Cálculo rápido -> • Cuál es el presupuesto Noviembre 2014 . Sistema interconectado a CFE Noviembre 2014 . Sistema interconectado a CFE Noviembre 2014 . Sistema interconectado a CFE • Que tipo de servicio tiene: – Uso – Tarifa – Hilos • Cual es su consumo promedio anual • Cuanto quiere reducir su consumo • Cuanta área tiene sin sombras • ¿Visita al sitio? Noviembre 2014 . Sistema aislado Noviembre 2014 . Sistema aislado Noviembre 2014 . Sistema aislado • ¿Que uso le va a dar? • ¿Que aparatos va a conectar? • ¿Cuanto tiempo los va a usar? • ¿Cuanta área tiene sin sombras? • ¿Cuanto tiempo de respaldo necesita? • ¿Tiene cargas críticas? • ¿Visita al sitio? Noviembre 2014 . Cálculo rápido Sistema interconectado • Por consumo en kWh/bim – Consumo <250 => Tarifa 01 – 250< Consumo <500 => Tarifa 01 – Consumo >500 =>Tarifa DAC • Por Pago – Pago <$1.034 = Tarifa 01 – Pago >$2.382 => Tarifa DAC Noviembre 2014 . Cálculo rápido Sistema interconectado Noviembre 2014 . Cálculo rápido Sistema interconectado Noviembre 2014 . Cálculo rápido Sistema interconectado Noviembre 2014 Cálculo rápido Sistema interconectado Noviembre 2014 Cálculo rápido Sistema interconectado Noviembre 2014 Cálculo rápido Sistema interconectado Noviembre 2014 . Cálculo rápido Sistema interconectado Noviembre 2014 . Potencia del Sistema Noviembre 2014 . Potencia del Sistema FV Interconectado a CFE • Ejemplo de recibos de CFE – Tarifa 1 – Tarifa DAC • Tarifas de CFE – Domésticas – General Noviembre 2014 . Potencia del Sistema FV Aislado o sin recibo de CFE Lista de enlaces útiles Noviembre 2014 . El Sitio de Instalación Noviembre 2014 . brújula. • Use internet para guiarse. • Haga un diagrama de distribución de los paneles. etc. • Lleve cinta métrica. cámara fotográfica. El sitio de instalación Consideraciones generales • Los sitios son diferentes. • Prepare un cuestionario Noviembre 2014 . • Vaya preparado para lo inesperado. Noviembre 2014 . El sitio de instalación Radiación Solar • Consulte la radiación solar del sitio. [email protected] Noviembre 2014 . Radiación Solar • Por Internet – Coordenadas geográficas • Usar Google Maps – Radiación solar • Usar NASA https://eosweb.gov/cgi-bin/sse/grid.nasa.larc.nasa. Radiación Solar Noviembre 2014 . Radiación Solar Noviembre 2014 . Noviembre 2014 . Nota: Este cálculo no considera las pérdidas por temperatura de las celdas (no están a 25°C) ni por cableado. En sistemas interconectados con CFE se puede perder entre 18%-25% y en sistemas aislados con baterías entre 30%-35%. Radiación Solar ¿CUANTA ENERGÍA PRODUCE LA RADIACIÓN SOLAR? Si un lugar tiene una radiación solar promedio de 5.72 kWh/m2/día durante el año. baterías.720 Wh/m2/día = 5. diferencia de paneles. 25°C y AM=1.144 Wh/día. etc. inversor. diodos.5) ¿Cuanta energía producirá en ese lugar con 5.72 h/día = 1. ó B) 1kW de radiación en 5. En ambos casos el acumulado del día será: 5. quiere decir que recibe una energía equivalente a: A) 5.72 kWh/m2/día Si se tiene un panel de 200W a condiciones estándar de prueba (1 kWh/m2.72 kW de radiación en 1h por cada m2 de superficie por cada día.72h/día de radiación solar a 1 kW por cada m2? 200W x 5.72 h por cada m2 de superficie por cada día. kmz Noviembre 2014 .gob.conagua.mx/climatologia/normales/estacion/EstacionesClimatologicas. El sitio de instalación Temperaturas http://smn. El sitio de instalación Temperaturas • Importancia de las Temperaturas – Los paneles solares producen menos energía a mayor temperatura. – La temperatura máxima determina el número mínimo de paneles que se requieren. – La temperatura mínima determina el número máximo de paneles que soporta un controlador o inversor. – La temperatura promedio sirve para calcular la generación de energía promedio de los módulos en el sitio. Noviembre 2014 . El sitio de instalación Análisis de sombras Solar Pathfinder Noviembre 2014 . El sitio de instalación Análisis de sombras Noviembre 2014 . php . El sitio de instalación Separación de paneles Noviembre 2014 http://www.com/solar_calc.rbisolar. nrel. Factores de pérdidas National Renewable Energy Laboratory http://rredc.gov/solar/calculators/PVWATTS/system.html Noviembre 2014 . El sitio de Instalación Inclinación y Orientación 3 PM Mediodía 9 AM N W 19° 21 de Junio E 21 de S Mar y Sep 21 de Diciembre Noviembre 2014 . Selección del Sistema Noviembre 2014 . Módulos Fotovoltaicos •Tipos •Datos técnicos •Efecto de la temperatura •Efecto del ángulo de inclinación Noviembre 2014 . Módulos Fotovoltaicos Tipos • Monocristalinos • Policristalinos • Amorfos Noviembre 2014 . solar-facts.com/panels/panel-types. Módulos Fotovoltaicos Tipos • Monocristalinos – Cortados de un cristal de Silicio – Mayor eficiencia – Mayor costo • Policristalinos – Cortados de un bloque con muchos cristales – Buena eficiencia – Menor costo • Amorfos – Hechos por depositación de un film delgado – Menos eficientes – Mas económicos (antes) http://www.php Noviembre 2014 . Módulos Fotovoltaicos Datos técnicos Noviembre 2014 . Módulos Fotovoltaicos Hoja de especificaciones Noviembre 2014 . Módulos Fotovoltaicos Hoja de especificaciones Noviembre 2014 . Módulos Fotovoltaicos Hoja de especificaciones Noviembre 2014 . Módulos Fotovoltaicos Efecto de las temperaturas • Valores Estándar Donde: NOCT = Temperatura de operación nominal de la celda Noviembre 2014 . Módulos Fotovoltaicos Efecto de la inclinación • Inclinación: The Solar Electric Home – Joel Davidson Noviembre 2014 . Módulos Fotovoltaicos Efecto de la orientación • Acimut: The Solar Electric Home – Joel Davidson Noviembre 2014 . nmsu.edu/wp_guide/Apen_A. Módulos Fotovoltaicos Efecto de la radiación solar http://solar.htm Noviembre 2014 . Módulos Fotovoltaicos Paneles en Serie/Paralelo Noviembre 2014 . Módulos Fotovoltaicos Paneles en Serie/Paralelo Noviembre 2014 . Inversores Interconectados a la Red Noviembre 2014 . Inversores Interconectados a la Red Funciones: • Convertir CD a CA • Monitorear la red de CFE • Sincronizar la frecuencia • Alimentar la energía • Suspender la alimentación • Registrar información Noviembre 2014 . Inversores Interconectados a la Red Grid Tie • Especificaciones • Selección Noviembre 2014 . Inversores Grid Tie Especificaciones Técnicas Steca Grid 2000+ Sunny Boy 700 Noviembre 2014 . Noviembre 2014 . Inversores Grid Tie Consideraciones de diseño • Entrada – El voltaje en circuito abierto Voc del arreglo FV a la temperatura mínima del sitio no debe exceder el voltaje máximo de entrada que soporta el inversor. – El número mínimo de paneles debe cumplir con el voltaje de arranque del inversor. – El voltaje Vmp del arreglo FV en operación a la temperatura máxima del sitio no debe ser menor que el voltaje mínimo de entrada que requiere el inversor. – Debe tener sistema de desconexión en caso de falla. – La frecuencia debe ser la misma de la red. – El voltaje de salida debe ser el mismo que la instalación donde se interconectará. Noviembre 2014 . Inversores Grid Tie Consideraciones de diseño • Salida – La potencia del inversor debe satisfacer las necesidades de energía eléctrica a generar. sma-america. Inversores Grid Tie Software de cálculo • Software de los fabricantes http://www.com/en_US/products/software/sunny-design.html Noviembre 2014 . Inversores Grid Tie Software de diseño • Software del fabricante: – SMA – Fronius – Steca Solar • Software Privado – Homer – PV Design Pro – Pathfinder • Software de gobierno – PV Watts – Canadá Noviembre 2014 . Paneles: 200 Wmp a STC • Solicitud: – ¿Cuánta energía debe generar por bimestre? – ¿Cuantos paneles se requieren? – ¿De que potencia debe ser el inversor? – ¿Cuanta energía va a generar la planta? – ¿Cuanto va a consumir de CFE? Noviembre 2014 . Diseño de Sistema GT Ejemplo de cálculo rápido • Casa habitación: – Consumo actual: 600 kWh/bim – Reducir su consumo a: 280 kWh/bim – Radiación solar : 5 kWh/m2/día – Eficiencia: 80% . Diseño de Sistema GT Ejemplo • Uso de hoja de cálculo: Noviembre 2014 . Cálculo de cableado Ejemplo • Uso de hoja de cálculo: Noviembre 2014 . Diagrama de instalación Ejemplo Noviembre 2014 . 605 Noviembre 2014 . Documentos legales • Legal – NOM-001-SEDE-2005 • Artículo 690 – Pág. Documentos legales • Legal – Decreto de ley Noviembre 2014 . Documentos legales • Legal – Modelo de contrato de la CRE Noviembre 2014 . Diseño de Sistema Aislado Noviembre 2014 . Diseño de Sistema Aislado Noviembre 2014 . Diseño de Sistema Aislado Noviembre 2014 . Baterías Noviembre 2014 . Baterías Noviembre 2014 . Baterías Funciones: • Almacenar energía eléctrica en la forma de Corriente Directa. • Suministrar la energía almacenada para su uso en aparatos eléctricos. Noviembre 2014 . Baterías Consideraciones generales Aplicaciones: • Automotrices/Arranque – No recomendables para Sistemas FV – Alto amperaje en períodos cortos – Descargas someras – Múltiples placas delgadas – Placas de material esponjoso • Ciclo profundo – Bajo amperaje en períodos largos – Descargas profundas – Menos placas mas gruesas – Placas de materiales sólidos Noviembre 2014 . Baterías Consideraciones generales Tipos: • Plomo-ácido húmedas – Mayor durabilidad – Menor costo – Ventilación – Mantenimiento ó selladas • AGM (Gel plomo-ácido en fibra de vidrio) – Menor durabilidad – Mayor costo – Sitios semi-cerrados – Sin mantenimiento • NiCd / NiMH /Alkaline / Li – Mayor costo – Ambientes muy fríos Noviembre 2014 . Baterías Consideraciones generales Tipos: • Plomo-Ácido – Preferidas en sistemas FV – Se instalan al aire libre – Se protegen del sol y lluvia • AGM – Preferidas en sistemas No-Breaks – Se instalan en interiores con poca ventilación – Generan muy bajos niveles de gases Noviembre 2014 . 89.5).43 – 2. – Las especificaciones se establecen a 25°C. – La capacidad será menor a mas bajas temperaturas y mayor a mas altas temperaturas – Los fabricantes coinciden que se pierde 50% de vida de la batería por cada 10°C por encima de 25°C. – Voltaje final de carga: abiertas: (2. selladas: (2. selladas: 1.35) Volts/Celda – Corte por bajo voltaje: abiertas: 1.93 Volts/celda Noviembre 2014 . – Las baterías selladas se deben cargar a menores voltajes y amperajes para evitar que el exceso de gas dañe las celdas. – Se debe evitar las descargas completas en baterías plomo- ácido para no acortar la vida de la batería. Baterías Consideraciones generales Precauciones: – La capacidad de las baterías FV se expresa en Ah @ 20 horas. Noviembre 2014 . no debe exceder la C@20h dividida por 5 (ejem. – La corriente para cargar las baterías abiertas. Baterías Consideraciones generales Precauciones: – Cuando sea imperativo agregar baterías a un sistema existente primero ecualizar (de ser posible re-acondicionar) el banco existente y solo agregar baterías en paralelo. 220Ah @ 20h no debe cargarse a mas de 220/5 = 44 A). varía para cada fabricante Noviembre 2014 . Baterías % Carga vs Voltaje Valores aproximados. Baterías %Carga/Grav. Esp./Voltaje * Baterías Trojan Noviembre 2014 . 9 10 22.0 8 35.0 1/0 170.0 1 150.8 12 13.0 2/0 195.0 2 130.0 Para distancias menores o iguales a 2 m Noviembre 2014 .5 6 54.7 4 87. Baterías Calibre de cables Calibre de Cable Capacidad (AWG) (Amps) 14 8.0 4/0 260. – La velocidad de C/20 es el estándar de la industria fotovoltaica y se usa con propósitos de comparación. Noviembre 2014 . Baterías Capacidad Capacidad de las Baterías: – Se clasifican e identifican por su capacidad en Amperes-Hora (AH) a una velocidad de descarga estandarizada. – La capacidad efectiva baja al incrementarse la velocidad de descarga y viceversa. – La velocidad de descarga se denota por su capacidad dividida por el tiempo C/X donde X es el tiempo en horas del ciclo de descarga. Baterías Especificaciones Especificaciones: En cálculos de sistemas FV se usa la capacidad C@20 horas Noviembre 2014 . 5A x 6V = 105W).66A 100H Pasará del 100% de carga a completamente descargada en 100 H si nos entrega 4.66 A x 6V = 28W). Baterías Capacidad Ejemplo: – Un fabricante de baterías nos indica que una batería de 6VCD tiene capacidad de 350 AH a C/20 quiere decir que: 350 AH = 17. Noviembre 2014 .5A 20H La batería pasará del 100% de carga a completamente descargada en 20 H si nos entrega 17.5A continuamente (17. esto quiere decir: 466 AH = 4. – Para esa misma batería el fabricante nos especifica que su capacidad a C/100 es de 466 AH.66A continuamente (4. Baterías Constante de Peukert Noviembre 2014 . Baterías Constante de Peukert Noviembre 2014 . Baterías Constante de Peukert Noviembre 2014 Controladores de Carga Noviembre 2014 Controladores de Carga Funciones: • Controlar la carga a las baterías • Proteger contra sobre-voltaje • Proteger contra sobre-descargas • Alimentar aparatos de CD • Suspender la alimentación • Control Encendido/Apagado de la carga • Informar el estado del sistema • Registrar información Noviembre 2014 Controladores de carga PWM / MPPT • Especificaciones • Selección Noviembre 2014 . sobrevoltaje. etc. Noviembre 2014 . etc. – Medio ambiente. – Protecciones contra polaridad invertida. – Decidir entre PWM y MPPT. Controladores de carga Consideraciones de diseño • Entrada – El voltaje en circuito abierto Voc del arreglo FV a la temperatura mínima del sitio no debe exceder el voltaje máximo de entrada que soporta el controlador. Noviembre 2014 . – Registro de datos. – Etapa de ecualización. – Tipos de baterías que puede recargar. Controladores de carga Consideraciones de diseño • Salida – Voltaje nominal del sistema. – Funciones de protección. – Desconexión por bajo voltaje (LVD) – Reconexión al recuperar el voltaje (LVR) – Seleccionar algoritmo de carga. Controladores de carga Consideraciones de diseño Noviembre 2014 . Controladores de carga Consideraciones de diseño Noviembre 2014 . Controladores de carga Consideraciones de diseño Noviembre 2014 . Inversores Aislados Noviembre 2014 . Noviembre 2014 . • Registrar información. Inversores Aislados Funciones: • Convertir CD a CA. • Sincronizar con otros inversores. • Suspender la alimentación. • Monitorear las baterías. Inversores aislados Off-Grid • Especificaciones • Selección Noviembre 2014 . – Voltaje nominal de baterías. – Medio ambiente. – Rango de voltaje de entrada. Inversores aislados Consideraciones de diseño • Entrada – Mayor voltaje – menor corriente. Noviembre 2014 . – Distancia de las baterías. sobre-voltaje. etc. bajo voltaje. – Desconexión por bajo voltaje (LVD) – Reconexión al recuperar el voltaje (LVR) – Protecciones contra polaridad invertida. – Potencia nominal. – Sincronización. corto- circuitos. Sistema duplex. – Registro de datos. etc. Eficiencia. – Voltaje nominal de los aparatos. – Protecciones contra sobrecargas. Noviembre 2014 . – Potencia pico instantánea. frecuencia. Inversores aislados Consideraciones de diseño • Salida – Forma de onda. Diseño de Sistema Aislado Ejemplo • Uso de hoja de cálculo: Noviembre 2014 . Diagrama Eléctrico Ejemplo Hacer click para sistema OB Noviembre 2014 . Energía Solar Modular •Gracias!!! Noviembre 2014 .