Ejercicio Feedback Fotovoltáica
Alejandro GraziatiTrabajo30 de Junio de 2020
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Ejercicio feedback. Unidad Didáctica 4
Deseamos electrificar mediante energía solar fotovoltaica 3 viviendas con la siguiente relación de consumos y potencias.
| VIVIENDA 1 | VIVIENDA 2 | VIVIENDA 3 |
POTENCIAS | 3300 W | 5500 W | 9900 W |
ENERGÍA CONSUMIDAD (kWh) | |||
Enero | 75 kWh | 265 kWh | 155 kWh |
Febrero | 135 kWh | 190 kWh | 225 kWh |
Marzo | 197 kWh | 200 kWh | 160 kWh |
Abril | 140 kWh | 105 kWh | 170 kWh |
Mayo | 148 kWh | 335 kWh | 90 kWh |
Junio | 80 kWh | 130 kWh | 285 kWh |
Julio | 245 kWh | 125 kWh | 110 kWh |
Agosto | 95 kWh | 115 kWh | 105 kWh |
Septiembre | 90 kWh | 215 kWh | 100 kWh |
Octubre | 85 kWh | 125 kWh | 180 kWh |
Noviembre | 155 kWh | 100 kWh | 105 kWh |
Diciembre | 90 kWh | 180 kWh | 85 kWh |
Calcula y justifica los elementos necesarios para cubrir la demanda energética de cada una de las instalaciones si debemos garantizar una autonomía energética de la instalación de al menos 2 días, mediante el empleo de acumuladores químicos sin descartar equipos auxiliares de generación. Justifica y calcula cada uno de los elementos necesarios, para desarrollar la instalación.
- Todas las cargas son de AC de 240V.
- La instalación se tiene que desarrollar con línea de corriente continua
- Las viviendas están situadas en la misma provincia de residencia del alumno. Barcelona Latitud: 41,38°
- Desarrollando una fuente de generación por vivienda independientes.
1er PASO // Buscar irradiancia media mensual en latitud 41°.
- Consultar en la tabla y buscar los datos de Radiación solar por m2. (MJ) Pasarla a kWh/m2 día.
- Se detecta a través de los datos de consumo otorgados que en ninguna de las instalaciones las cargas van a ser constantes durante el año, por lo que se procederá a realizar un cálculo de la instalación por el método del “mes peor”.
- Encontramos los meses peores de cada instalación comparando el consumo relacionado con la producción solar. Así es como se detecta que:
- VIVIENDA 1: Noviembre // VIVIENDA 2: Enero // VIVIENDA 3: Febrero
- Inclinación del campo de captadores: identificar en la tabla el valor más alto de K en el mes peor antes detectado.
7,22 kWh | 11,95 kWh | 11,23 kWh |
2do PASO // Cálculo de la instalación
- Calcular la energía total a producir por día
- Calcular el rendimiento de la instalación utilizando los coeficientes de esta instalación, obteniendo un valor de: 0,7154
- Dividir la energía que vamos a consumir teóricamente partido el rendimiento.
- Calcular la capacidad útil de las baterías:
- Multiplicar la energía total por la cantidad de días de autonomía:
VIVIENDA 1 | VIVIENDA 2 | VIVENDA 3 | |
14,44 | 23,90 | 22,46 | Kwh*2días |
300,92 | 497,88 | 468,02 | Ah |
- Calcular la capacidad nominal:
C=Cu/Pd | 601,84 | 995,8 | 936,0 | Ah |
En el caso de que necesitemos instalar las Rolls a 48V, necesitaremos un grupo de baterías de 8 unidades conectadas en serie, tal y como se muestra en la imagen:
3er PASO // Dimensionado del sistema de generación
- Calcular las horas de sol pico HSP.
Para la elección de la inclinación en cada vivienda, se cruzaron los valores de la radiación promedio diaria mensual con los del consumo mensual para encontrar los peores meses de cada caso en particular. | |||||
Inclinación óptima | B | 55 | 50 | 45 |
|
Horas Sol Pico | K | 1,57 | 1,42 | 1,3 |
|
H | 2,00 | 1,81 | 2,64 |
| |
H.S.P. | 3,14 | 2,56 | 3,43 | Hrs |
- Calcular potencia de campo de captadores
Al no tener datos que limiten el proyecto en tanto superficie disponible ni límites de presupuesto, no se consideró el espacio que ocupa la instalación, aunque se tomaron decisiones a lo largo del proceso para minimizar la cantidad de componentes para recuperar la inversión más rápidamente.
Para cubrir las necesidades de estas viviendas se eligió utilizar paneles de gran producción - 390W - teniendo que instalar menor cantidad de paneles (reducción en cableado y mano de obra) y colocando los mismos para todas las viviendas, pudiendo realizar una compra de más cantidad de unidades iguales con la posibilidad de obtener un beneficio económico. El modelo elegido es: SPR-MAX3-390 de la marca SunPower.
Potencia paneles | Pp=E/HSP | 2,30 | 4,66 | 3,27 | KW |
Potencia del módulo solar elegido |
| 0,39 | 0,39 | 0,39 | KW |
Cantidad teórica de paneles |
| 5,9 | 12,0 | 8,4 | N° |
Cantidad real de paneles | 6 | 12 | 9 |
|
Es interesante como la segunda vivienda es la que más paneles necesitaría, no siendo la que más potencia de consumo tiene. Esto se da por un consumo muy alto en un momento del año de producción baja. Es recomendable en este caso de realizar una incorporación de un medio de generación de apoyo para esta parte del año, logrando así solventar el consumo excesivo durante este mes, logrando bajar la potencia instalada, la cantidad de cables, baterías y protecciones necesarias.
4to PASO // Selección de Regulador e Inversor
REGULADOR
- Número máximo en serie = Vmax.reg / Voc mod = 3,08
Para calcular este dato se utilizó el Voc de los módulos corregida para la temperatura mínima de 5°C en Barcelona ciudad.
Cantidad máx. en serie | 3,08 | 3 | 3 | 3 |
Cantidad máx. en paralelo |
| 2 | 4 | 3 |
- Comprobar que el voltaje de generación no supere el admitido por la entrada del regulador:
Voltaje max potencia | Vmp | 245 | 150,6 | 225,9 | 225,9 | V |
En estos 3 casos, tendrán ramas de 3 paneles cada caso.
- Intensidad de generación: Ig = Isc* Ncadenas
Intensidad max potencia | Imp | 6,05 | 20 | 26,6 | 20,0 | A |
Se multiplica la intensidad a máxima potencia de cada módulo por la cantidad de ramas en paralelo en cada caso.
Comparados con la intensidad máxima soportada del regulador (35 A), ninguna de las viviendas sobrepasa el límite. Queda además lugar para ampliar la instalación en el futuro de ser necesario, agregando más cadenas sin sobrepasar los 35 A mencionados.
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