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ESCUELA SUPERIOR DE TECNOLOGIA Y CIENCIAS EXPERIMENTALES
MÁSTER UNIVERSITARIO EN EFICIENCIA ENERGÉTICA Y
SOSTENIBILIDAD
“DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA FIJA CONECTADA
A LA RED DESTINADA AL AUTOCONSUMO
EN LA ESTACIÓN DEPURADORA DE AGUAS
RESIDUALES DE TORREBLANCA (CASTELLÓN)” Miguel Aguilera
Óscar Tena
Rafa Martínez
índice
Introducción
Objeto del estudio
Emplazamiento
Porque utilizar energía FV
Instalaciones conectadas a la red
Componentes de una instalación FV conectada a la red
Estimación de pérdidas energéticas
Descripción de nuestra instalación
Diseño de una instalación fotovoltaica
Estudio económico
Introducción
La EDAR de Torreblanca,
inagurada en Septiembre
de 1999
Objeto del estudio
diseño de una instalación fotovoltaica fija sobre cubierta
energia eléctrica generada destinada al autoconsumo
ejecución y control de los diferentes procesos para el tratamiento de las aguas residuales
imposibilidad de llevar a cabo la totalidad de los procesos sin la
necesidad de consumir gran cantidad energía, en nuestro caso
un consumo medio por hora de 36 kWh
generar la buena imagen corporativa de la empresa
Emplazamiento
Porque utilizar energía FV Su contaminación directa es muy
baja
Mantenimiento bajo
Menor peligro eléctrico
Fácil Instalación
Puede implantarse a pequeña escala
Funcionamiento en silencio
Menor impacto ambiental
Instalaciones Conectadas a la Red
Es la energía generada que se vierte
directamente en la red de distribución
eléctrica mediante un inversor de
corriente específico para este tipo de
instalación. Al contrario que en los
sistemas aislados, la energía captada no
se almacena en acumuladores para
aprovecharla en periodos de baja o nula
radiación solar (Méndez eat al., 2008).
Componentes de una instalación FV conectada
a la red Sistema Generador FV
Inversor
Transformadores (si aplica)
Protecciones AC y DC
Medidores
Cables Eléctricos
Estructura Soporte
Componentes de una instalación FV conectada a la red
Algunas exigencias comunes de los inversores conectados a la red:
Operar amplio rango de voltaje
Posser autoprotecciones
Regular el voltaje y frecuencia de salida
Realizar el seguimiento de punto de máxima eficiencia
Proporcionar potencia AC con calidad
Operar en amplio rango de T y HR.
Desconectarse y conectarse automáticamente.
Tipo de Inversores
DC/AC
DC/DC
AC/DC
AC/AC
Trifásicos o monofásicos
Auto-conmutados
Conmutados por la red
Con Transformadores de baja o alta frecuencia o sin ellos.
INVERSORES
Componentes de una instalación FV conectada a la red
Transformadores
Lado AC
Relé Máxima y mínima tensión
Relé Máxima y mínima frecuencia
Relé de corriente inversa
Interruptor automático de interconexión
Interruptor magneto térmico
Interruptor diferencial
Separación galvánica
Protecciones
Lado DC
Contra descargas
atmosf.
Fusibles
Componentes de una instalación FV conectada a la red
Medidores
El articulo 9 del Real Decreto 1663/2000
Cables
eléctricos
Estructura de Soporte
Estimación de Pérdidas Energéticas
Debidas al Panel
Orientación
Sombreado del Generador
Suciedad
Efecto Temperatura
Potencia Nominal
Otros factores
Perdidas en el cableado
Autoconsumo
Rendimiento de carga/descarga e
baterías.
Descripción de nuestra instalación
36 módulos fotovoltaicos , 18 + 18
con una inclinación de 36 grados y orientación sur -1º
2 inversores
Descripción de nuestra instalación
Modulos solares
Descripción de nuestra instalación
Inversor
Descripción de nuestra instalación
Inversor
Descripción de nuestra instalación
Inversor
Descripción de nuestra instalación
Inversor
Diseño de una Instalación Fotovoltaica
Objetivo
Calcular la energía eléctrica que se va a
generar a partir del área disponible
Características del edificio
Área: 20 m x 8,5 m
Posición: 40º 12' 4'' N ; 0º 12' 23'' E; 0 m.s.n.m.
Características del panel
Dimensiones: 1,642 m x 0,994 m x 0,04 m
Potencia pico: Wp = 0,24 kW
Diseño de una Instalación Fotovoltaica
Posición óptima (PVGIS)
Orientación óptima: -1º
Inclinación óptima: 36º
Distancia entre paneles
Diseño de una Instalación Fotovoltaica
Configuración A
Paneles Verticales
Altura: h = 0,965 m
Distancia: d = 2,541 m
Número de paneles: N = 37
Configuración B
Paneles Horizontales
Altura: h = 0,584 m
Distancia: d = 1,538 m
Número de paneles: N = 36
Configuración C
2 Paneles Horizontales
Altura: h = 1,169 m
Distancia: d = 3,076 m
Número de paneles: N = 34
Diseño de una Instalación Fotovoltaica
Potencia pico de la instalación
WpT = N . Wp = 8,64 kW
Estimación de la Irradiación global
diaria sobre una superficie inclinada
Datos PVGIS
H(36): Irradiación sobre plano inclinado (W/m²/día)
Iopt: Inclinación óptima (grados)
Mes H(36) Iopt
Ene 3990 64
Feb 5050 57
Mar 6220 44
Abr 6340 28
Mayo 6630 15
Jun 6940 8
Jul 7040 11
Ago 6740 23
Sep 6110 38
Oct 5380 52
Nov 4350 62
Dic 3640 66
Año 5710 36
Diseño de una Instalación Fotovoltaica
Horas de Pico Sol
HPS = H(36) / Hopt –Hopt = 1000 W/m²
Energía diaria por panel
Ep = Wp . HPS . PR
–PR: Factor global de funcionamiento
Producción energética diaria
Lmd = N . Wp . HPS . PR H(36): Irradiación sobre plano inclinado (Wh/m2/día)
HPS: Horas de pico sol
Ep: Energía diaria por panel (kWh)
Lmd: Producción energética diaria (kWh)
LmdAC: Aporte energético diario (0,82%) (kWh)
kWh: Producción energética mensual (kWh)
Total de energía aportada a la red: 13213,53 kWh
Mes H(36) HPS Ep Lmd LmdAC kWh
Ene 3990 3,99 0,76608 27,57888 22,5043661 697,63
Feb 5050 5,05 0,9696 34,9056 28,4829696 797,52
Mar 6220 6,22 1,19424 42,99264 35,0819942 1087,54
Abr 6340 6,34 1,21728 43,82208 35,7588173 1072,76
May 6630 6,63 1,27296 45,82656 37,394473 1159,22
Jun 6940 6,94 1,33248 47,96928 39,1429325 1174,28
Jul 7040 7,04 1,35168 48,66048 39,7069517 1230,91
Ago 6740 6,74 1,29408 46,58688 38,0148941 1178,46
Sep 6110 6,11 1,17312 42,23232 34,4615731 1033,84
Oct 5380 5,38 1,03296 37,18656 30,344233 940,671
Nov 4350 4,35 0,8352 30,0672 24,5348352 736,045
Dic 3640 3,64 0,69888 25,15968 20,5302989 636,439
11745,3614
Diseño de una Instalación Fotovoltaica
Inversor
Potencia del inversor
Inversor seleccionado
Potencia máxima de salida: 2 x 4000 W
PAC = 6666,67 W
Potencia máxima de entrada: 2 x 5000 Wp
Rendimiento: 0,96
Diseño de una Instalación Fotovoltaica Conexión de los módulos
Nº máximo de paneles en serie
Conexión de los módulos
Nº mínimo de paneles en serie
VINV,M (V) 900
VMOD,OC,STC (V) 37,3
β -0,34
VMOD,OC(T=-10ºC) (V) 37,30
VINV,M / VMOD,OC(T=-10ºC) (V) 24,13
NMAXS 21
VINV,m,MPP (V) 250
VMOD,M,STC (V) 29,1
β -0,34
VMOD,M(T=70ºC) (V) 29,10
VINV,M,STC / VMOD,M(T=70ºC) (V) 8,59
NMINS 11
Diseño de una Instalación Fotovoltaica Conexión de los módulos: 2 generadores compuestos por:
1 Inversor de 5 kW
18 paneles en serie de 0,24 kW = 4,32 kW
Comprobación de la Intensidad del Inversor
Estudio económico
precio unidad nº unidades Total
Modulo solar 36 175,00 € 6.300,00 €
Inversor 2 1.250,00 € 2.500,00 €
Soporte 36 70,00 € 2.520,00 €
Otros 1 2.000,00 € 2.000,00 €
Total 13.320,00 €
Estudio económico
kWh generados €/kWh (*) ahorro (€)
ENERO 697,635348 0,0800 55,81
FEBRERO 797,523149 0,0658 52,46
MARZO 1087,54182 0,0651 70,85
ABRIL 1072,76452 0,0654 70,14
MAYO 1159,22866 0,0642 74,42
JUNIO 1174,28797 0,0657 77,16
JULIO 1230,9155 0,0671 82,59
AGOSTO 1178,46172 0,0652 76,83
SEPTIEMBRE 1033,84719 0,0661 68,36
OCTUBRE 940,671222 0,0660 62,05
NOVIEMBRE 736,045056 0,0647 47,60
DICIEMBRE 636,439265 0,0646 41,11
kWh consumidos Total € €/kWh (*)
ENERO 25034 2003 0,0800
FEBRERO 21911 1441 0,0658
MARZO 26027 1696 0,0651
ABRIL 23505 1537 0,0654
MAYO 24502 1573 0,0642
JUNIO 23665 1555 0,0657
JULIO 29400 1973 0,0671
AGOSTO 31666 2064 0,0652
SEPTIEMBRE 26741 1768 0,0661
OCTUBRE 28358 1871 0,0660
NOVIEMBRE 29297 1895 0,0647
DICIEMBRE 34260 2213 0,0646
Estudio económico
0,0502 €/kWh durante la vida util instalacion
-14000
-9000
-4000
1000
6000
11000
16000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
bibliografía Ley 24/2013, de 26 de diciembre, del Sector Eléctrico (artículo 9).
REAL DECRETO 661/2007, de 25 de mayo.
Catálogo módulo solar LDK-240p <http://www.acosolar.com/ldk-solar-stc-240p-20-solar-panel>
Catálogo inversor SolarMax 4TP <http://www.solarmax.com/es/productos/inversores-string/solarmax-p-serie/?tab=downloads>
página web <http://www.epsar.gva.es/instalaciones/edar.aspx?id=435>
Sistemas Fotovoltaicos, Miguel Alonso Abella. Era Solar.
Instalaciones solares fotovoltaicas, Enrique Alcor. Progensa.
Energía Solar Fotovoltaica, Miguel Pareja Aparicio. Mancorbo.
Sistemas Fotovoltaicos Autónomos, Leocadio Hontoria García. CIEMAT
software PVGIS [archivo ejecutable] <http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/>
Pliego de condiciones técnicas de instalaciones conectadas a red [ archivo pdf] <http://www.idae.es/>
FIN
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