instalación de fotovoltaicoa (2016)

Trabajo Español
Universidad Universidad Politécnica de Valencia (UPV)
Grado Ingeniería Eléctrica - 4º curso
Asignatura sistemas electronicos para energias renovables
Año del apunte 2016
Páginas 9
Fecha de subida 09/04/2016
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Raúl Ruiz-Orejón Durá Vicente Pozo Ejarque Sergio Domínguez Melero CARACTERISTICAS DE LA INSTALACIÓN EN VIVIENDA Deseamos dimensionar una planta fotovoltaica para una vivienda unifamiliar situada a en la zona norte de Alcoy; esta planta se conectará a la red pública de BT mediante medición neta. Tendremos en cuenta las siguientes características: -Vivienda para uso durante todo el año.
-Demanda uniforme todos los meses.
-Se necesita iluminación, frigorífico, televisor y batidora (u otro electrodoméstico de poca potencia) -Suministro en CC.
-Al ser la instalación de la vivienda en CA se tiene en cuenta el rendimiento del inversor, conductor de menor sección.
La vivienda esta conectada a la red publica con una potencia contratada de 6KW y un consumo anual de promedio de alrededor de 1792KWh.
Unidades Lamparas florescentes Vitro Microondas Lamparas halógenas Termo 60L Nevera Horno Tv Cargadores móviles Ordenadores Total (Wh/dia) Cantidad Potencia(W) Horas/Dia Energía (W/h) 6 1 1 40 2000 1000 2 0,5 0,2 480 1000 200 4 1 1 1 1 18 2000 100 1200 60 2 0,8 7 0,25 5 144 1600 700 300 300 2 2 1,5 60 1,5 1,5 4,5 180 4908,5 El tejado cae hacia el sur con una inclinación de 30º y una orientación meridional 0º, este mismo mide 60 𝑚𝑚2. . Aprovecharemos este ángulo para dejar posicionados los paneles solares sobre el tejado con la misma inclinación.
Nuestra planta tendrá una potencia de 6kWp, de esta manera la demanda de electricidad del usuario quedaría satisfecha.
Los paneles que utilizaremos serán de 250Wp-24V y 60 células. Para conseguirlos 5000Wp instalaremos 20 paneles, en 2 ramas de 10 paneles en serie. Consiguiendo, así, una potencia de 5000W y una tensión de 240V.
Las características principales del panel genérico declaradas por el fabricante son: -Potencia nominal (Pmax)(w) -Voltaje a potencia máxima (Vmp)[v] -Voltaje a potencia minima/Vmp)[v] -Intensidad a potencia máxima(Imp)[A] -Voltaje a circuito abierto (Voc) [v] -Intensidad de cortocircuito(Isc)[A] -Tolerancia de potencia[W] -Voltaje máximo 250 31.02 23,2 8.06 36.99 8.62 0/+3% IEC EN:1000V Por otro lado, la superficie total cubierta por paneles es de 1,476·20=29.52𝑚𝑚2. , siendo mayor la superficie del tejado. Para la elección de los componentes de la planta tomaremos el valor mayor entre la tensión sin carga máxima y el 120% de la tensión sin carga de los paneles. 1,2·36.99= 44,4V Características eléctricas de la cadena: Voltaje a potencia máxima 31.02·10 = 310,2V Voltaje a potencia minima 23,1·10=231V Intensidad a potencia máxima 2·8,06=10,12 A Intensidad de cortocircuito máxima 1,25·8,62·2 = 21,44 A Tensión sin carga máxima 10·44,4 = 444V Elección del inversor Instalaremos 2 inversores monofásicos BT, que nos convertirán la corriente continua en alterna mediante un PWM y al puente IGBT.
Caracteristicas técnicas: -Potencia de salida nominal 5000W -Potencia máxima admitida 6500W -Tension de empleo MPPT en el lado de CC 100-500V - Tension máxima de entrada 550V -Intensidad de entrada máxima en el lado CC 33A - Tensión en el lado de CA 220 V ± 5% Verificaremos la correcta conexión cadena-inversor.
444 V < 500 V La tensión mínima MPP de la cadena no debe ser menor que la tensión mínima MPPT del inversor.
231 V > 100 V Mientras que la tensión máxima MPP de la cadena no debe ser superior a la tensión máxima MPPT del invesor: 310,2 V < 500 V La intensidad de cortocircuito máxima de la cadena no debe ser superior a la intensidad de cortocircuito máxima soportada por el inversor a la entrada: 21,44 A < 33A Elección de cables.
Los paneles los interconectaremos en 2 series de la misma sección al ser poseer las 2 la misma tensión e intensidad. Caracteristicas del cableado: - Sección transversal 2,5𝑚𝑚𝑚𝑚2.
- Tensión asignada 700/1000Vca-1500Vcc - Temperatura de servicio -40ºC + 90ºC - Capacidad de transporte de corriente al aire libre a 60ºC 35A - Factor de corrección de la capacidad de transporte 0,91 - Temperatura máxima del cable en condiciones de sobrecarga 120ºC La capacidad de transporte de corriente Iz de los cables solares a una temperatura de servicio de 70ºC resulta igual a: Iz = 0,9·0,91·Io = 0,9·0,91·35 = 28,66 A Donde 0,9 es el factor de corrección para la instalación.
La capacidad de transporte de corriente es mayor que la intensidad de cortocircuito máxima de la cadena: Iz > 1,25·Isc = 21,44 A Los bastidores de los paneles y la estructura portante de las cadenas estarán instalados a tierra con un cable de 2,5𝑚𝑚𝑚𝑚2. De color amarillo-verde. La conexión del cuadro de distribución del campo de distribución del campo al inversor también la realizaremos con un cable de 2,5 𝑚𝑚𝑚𝑚2. Con una corriente de 30 A que es mayor que la intensidad máxima de las cadenas.
Las conexiones entre el inversor y el contador de potencia producida producida y el contador y el cuadro principal de la vivienda aislada se realizaran usando tres cables unipolares (F+N+PE) con una sección de 2,5𝑚𝑚𝑚𝑚2. En conducto, con capacidad de transporte de corriente de 24 A, que es mayor que la intensidad nominal de salida del inversor en el lado de CA.
Iz > 𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑉𝑉𝑉𝑉·𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 Verificación de la caída de tensión = 5000 230·1 = 21,74 A Aquí se muestra el cálculo de la caída de tensión en el lado CC del inversor para verificar que no supera el 2%, de manera que la pérdida de energía producida sea menor que este porcentaje.
- Conexión entre los paneles de la cadena (L1) : Conexión entre la cadena y el cuadro de distribución (L2) Conexión entre el cuadro de distribución y el inversor (L3) Longitud total 20 m 12 m 1 m 35 m Caída de tensión porcentual es: ∆U% = Pmax·( p·L1+p·L2+P·L3) 𝑆𝑆·𝑈𝑈 2.
· 100 = 5000( 0,021·20+0,018·2·12+0,018·2·1) Dispositivos de maniobra y protección 2,5·310,22.
· 100 = 1,85% En el lado de CC no pondremos dispositivos contra sobretensiones ya que la corriente de cortocircuito que nos puede afectar es menos a la que soportan los cables del circuito.
Contra sobretensiones instalaremos dentro del cuadro un fusible de ABB tipo OVR PV 40 600 P TS aguas arriba del interruptor seccionador para la protección simultanea del inversor y los paneles.
En el lado de CA, en el cuadro eléctrico principal de la casa aislada pondremos un interruptor diferencial de 2 polos-20 A-6KA-30mA para proteger el inversor contra sobrecargas y para la protección de contactos indirectos. En el cuadro de entrada pondermos un fusible de ABB tipo OVR T2 1N 40 275s P.
Instaláremos 2 seccionadores aguas abajo y aguas arriba del inversor para garantizar un mantenimiento del inversor seguro, intalaremos un Delixi CDB5-100 2 polos 20 A aguas abajo y aguas arriba instalaremos ABB S800 PV-S 20 A- 600Vcc bipolar.
Los otros dispositivos de maniobra y protección, serán los del circuito 1 o iluminación con una intensidad de 10 A, 2 interruptores magnetotérmicos de 16 A para los circuitos de enchufes y baños(c2 y c5), uno de 20 A para el circuito de lavadoras, lavavajillas… y otro de 25 A para el horno.
Analisis productivo y económico de la instalación Buscaremos en pvgis la productividad de una instalación de 5Kw en la zona Norte de Alcoy.
A continuación realizaremos una tabla Excel con el precio de energía y sacaremos el ahorro mensual y el anual de nuestra factura eléctrica.
Realizaremos también un presupuesto para saber el coste económico de nuestra instalación.
-Por ultimo realizaremos una tabla con la produción anual y el precio de la energia.
Teniendo en cuanta el deterioro de las placas y el incremento anual del precio de la energia. Nuestra instalacción sera rentable a partir de los 8 años.
Año Producción Precio Ingresos/ahorro IVA Amortización kWh energía (21%) 0 0 - - - -11276,02 1 7423,60 0,128903 956,92 200,95 -10118,14 2 7386,48 0,13534815 999,75 209,95 -8908,45 3 7349,55 0,142115558 1044,49 219,34 -7644,62 4 7312,80 0,149221335 1091,23 229,16 -6324,24 5 7276,24 0,156682402 1140,06 239,41 -4944,77 6 7239,86 0,164516522 1191,08 250,13 -3503,56 7 7203,66 0,172742348 1244,38 261,32 -1997,87 8 7167,64 0,181379466 1300,06 273,01 -424,79 9 7131,80 0,190448439 1358,24 285,23 1218,68 10 7096,14 0,199970861 1419,02 297,99 2935,69 11 7060,66 0,209969404 1482,52 311,33 4729,55 12 7025,36 0,220467874 1548,87 325,26 6603,67 13 6990,23 0,231491268 1618,18 339,82 8561,67 14 6955,28 0,243065831 1690,59 355,02 10607,28 15 6920,50 0,255219123 1766,24 370,91 12744,44 16 6885,90 0,267980079 1845,28 387,51 14977,23 17 6851,47 0,281379083 1927,86 404,85 17309,95 18 6817,21 0,295448037 2014,13 422,97 19747,05 19 6783,13 0,310220439 2104,26 441,90 22293,21 20 6749,21 0,325731461 2198,43 461,67 24953,31 21 6715,47 0,342018034 2296,81 482,33 27732,45 22 6681,89 0,359118936 2399,59 503,91 30635,96 23 6648,48 0,377074883 2506,97 526,46 33669,40 24 6615,24 0,395928627 2619,16 550,02 36838,58 25 6582,16 0,415725058 2736,37 574,64 40149,59 Red Bt OVTR T2 1N 40 275sP General 25A Contador bidireccional PANELES kwh SPD 3x6 mm2 CP 20A C1 10A Id 3x2.5 mm2 Contador de la kwh 3x2.5 mm2 3x2.5 mm2 S800 PV-S 20A/600V OVTR PV 40 600 P TS SPD Id C2 16A Id C3 25A Id C4 20A Id C5 16A Id ...