Utilización de acumuladores de energía con Módulos Fotovoltaicos

Clase 3 Utilización de acumuladores de energía con Módulos Fotovoltaicos

Principio: se utiliza la energía solar, la que se convierte en energía eléctrica en un dispositivo semiconductor, que recibe el nombre de Panel Fotovoltaico.

El calor recibido del sol, activa los atómos del panel fotovoltaico, produciéndose un ordenamiento de los mismos: cargas positivas y de carga negativa, conectadas a dos bornes principales.

La tensión obtenida en los módulos fotovoltaicos, diferente a los 12 V de las baterías, en función de la carga solar que se tiene, es regulada hasta 12 V con ayuda de un dispositivo electrónico, el cual alimenta al conjunto de acumuladores, luego pasa al convertidor de tensión, que produce la conversión de tensión continua en tensión alterna monofásica, con la frecuencia adecuada, de 220 V, la que, finalmente es aprovechada por los diversos consumidores.

[pic 1]

Leyenda:

1. – Panel fotovoltaico

2. – Regulador de voltaje, en CC

3. – Batería de acumuladores de energía

4. – Convertidor de tensión en CC a CA monofásica

5. – Carga eléctrica del circuito

Parámetros del Panel Fotovoltaico

a.- Irradiación Solar media, Φ(w/m2) variable según zona geográfica, en Perú tiene un rango de 150 a 800 (w/m2). Φ Es la cantidad de potencia térmica incidente por cada metro cuadrado de superficie receptora

b. – Tiempo medio de Irradiación solar: tpo. (h/día): 0…6 h/día

c. – Superficie del panel Fotovoltaico, S (m2)

d. – Rendimiento del Panel Fotovoltaico, ηPF = 0.80 a 0.85, depende de la temperatura de la superficie y de la velocidad del viento.

Energía eléctrica transformada (Obtenida) en Panel Fotovoltaico:

EEPF = Φ(w/m2)* tpo. (h/día)* S (m2)* ηPF   (w-h/día)

En los cálculos se deben considerar los rendimientos de cada dispositivo del sistema hasta llegar a la energía útil definitiva (a la entrada a la carga)

VARIACION DE LA RESISTENCIA DE LOS CONDUCTORES CON LA TEMPERATURA

La resistencia de los conductores depende de la temperatura. Cada material tiene su coeficiente de temperatura de la resistencia, [pic 2][pic 3](Tabla 1)

TABLA 1: Resistencia Específica, Conductividad Específica y Coeficiente de Temperatura de la Resistencia de Algunos Materiales.

La variación de la resistencia de un conductor a un cambio de temperatura de hasta 200 ºC se determina con:  [pic 6]

R1 = resistencia del conductor a temperatura final, Ω

R0 = resistencia del conductor a temperatura final, Ω

α = Coeficiente de temperatura de la resistencia del conductor; 1/ºC

Siempre es necesario conocer la temperatura de operación del conductor eléctrico, para evitar accidentes, desde paradas hasta incendios.

2. - En la figura: Radiograbadora = 90 w, trabaja 3 h/d; Televisor = 115 w, trabaja 5 h/d; Refrigerador = 150 w, trabaja 9 h/d, Lámpara fluorescente = 80 w, trabaja 8 h/d; Bomba de água = 100 w, trabaja 2 h/d

Inversor de Tensión = pierde 35 w-h; Regulador de tensión = pierde 41 w-h

Se dispone de un panel fotovoltaico de 1.5 m2. La radiación térmica es de 350 w/m2 por 3 horas y de 300 w/m2 por 4 horas

Definir si está bien dimensionado el panel

Se dispone de una batería de 12 V y 90 A-h, es suficiente?

3. - Se desea instalar un módulo fotovoltaico para alimentar un sistema de baterías, de 12 V y 125 A-h, cada una. La irradiación solar se estima que es de 185 w/m2, durante tres horas/día y de 355 w/m2 durante tres horas/día. El sistema alimentará un motor eléctrico monofásico de 220 V y f = 60 Hz, y rendimiento de 85%; el cual accionará una bomba centrífuga para llenar un tanque de elevación de distribución de agua para una población de 1500 habitantes. Cada habitante consume, en promedio 40 litros de agua por día.

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