MÁSTER UNIVERSITARIO EN EFICIENCIA ENERGÉTICA Y …

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


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


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


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.


36 módulos fotovoltaicos , 18 + 18

con una inclinación de 36 grados y orientación sur -1º

2 inversores


Modulos solares


Inversor


Inversor


Inversor


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


Posición óptima (PVGIS)

Orientación óptima: -1º

Inclinación óptima: 36º

Distancia entre paneles


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



Configuración C

2 Paneles Horizontales

Altura: h = 1,169 m




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


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


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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