Sistema Fotovoltaico Conectado Ared

8/8/2019 Sistema Fotovoltaico Conectado Ared

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SISTEMAS FOTOVOLTAICOSDOMESTICOS

CONECTADOS A LA RED.

Ejemplo: Sistema TIPO 1


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PROPUESTA SISTEMA SOLAR

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1. IntroduccinUn edificio energticamente eficiente es aquel que minimiza el uso de las energas

convencionales, a fin de ahorrar y hacer un uso racional de la energa. En la medida que elconsumo de energa por unidad de servicio prestado sea cada vez menor, aumenta laeficiencia energtica.

Teniendo en cuenta:

1- La energa solar es una energa garantizada para los prximos 6.000 millones de aos. El Sol,fuente de vida y origen de las dems formas de energa que el hombre ha utilizado desde losalbores de la Historia, puede satisfacer todas nuestras necesidades, si aprendemos cmoaprovechar de forma racional la luz que continuamente derrama sobre el planeta. Ha brillado enel cielo desde hace unos cinco mil millones de aos, y se calcula que todava no ha llegado ni ala mitad de su existencia. Durante el presente ao, el Sol arrojar sobre la Tierra cuatro milveces ms energa que la que vamos a consumir. Panam, por su privilegiada situacin y

climatologa, se ve particularmente favorecida respecto al resto de los pases, ya que sobre cadametro cuadrado de su suelo inciden al ao unos 1.500 kilovatios-hora de energa, una de lasmejores cifras del mundo.

2- El actual sistema energtico est basado en fuentes de combustibles fsiles, los cuales por supropia naturaleza son limitados (cada vez mas caros) y acarrean una serie de problemasmedioambientales debido a los residuos contaminantes de su utilizacin.

3- Por otra parte el consumo de energa elctrica cada vez es ms elevado. Es muy habitual elsufrir apagones. Un apagn esta producido generalmente por excesos de consumo, losapagones se ven agravados si la red elctrica no se encuentra totalmente desarrollada. Es decir,que aunque se produzca la suficiente cantidad de energa para abastecer dicho consumo, si noexiste una red capaz de distribuir y hacer llegar al usuario la energa, se producir un apagn.Estas deficiencias en el suministro elctrico provocan perdidas millonarias.

Partiendo de estas afirmaciones desde Permacity entendemos que no sera racional no intentaraprovechar, por todos los medios tcnicamente posibles y el recurso solar; por eso proponemosun sistema vanguardista en cuanto a su utilizacin: algo que provea soluciones en los dos puntosexpuestos:

reduccin de emisin de contaminantes y ahorro de factura elctrica. proporcione suministro elctrico continuo.


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2. Energa Solar Fotovoltaica:

Qu es?

La energa solar fotovoltaica consiste en la transformacin directa de la radiacin solar enenerga elctrica. Esto se consigue aprovechando las propiedades de los materialessemiconductores mediante las clulas fotovoltaicas. El material base para su fabricacin sueleser el silicio.

Cuando la luz del Sol (fotones) incide en una de las caras de la clulagenera una corriente elctrica, corriente que se utiliza como fuente deenerga.

La integracin de clulas solares da lugar a los paneles solares, que constituyen el elementofundamental de las instalaciones.

Por qu utilizar energa solar fotovoltaica?

El uso de la energa solar fotovoltaica se distingue por los siguientes factores:

Medioambientales:

Conserva el medio ambiente. Al no utilizar ningncombustible contribuye a la reduccin de emisiones deCO2 y de otros importantes agentes txicos, no produceresiduos y constituye una fuente de energa inagotable.

Por otra parte la energa necesaria en la fabricacin delos elementos que componen las instalacionesfotovoltaicas es generada varias veces por los sistemasa lo largo de su vida.

Econmicos

Reducen drsticamente la factura elctrica, hacen al usuario inmune a las subidas deelectricidad y pueden generar ingresos de la venta de los excedentes de energa producidos.

Estratgicos

Su uso disminuye la dependencia energtica y econmica del exterior. Por otra parte son

sistemas que permiten generar energa en el mismo lugar en el que esta se consume. Estohace que se reduzcan las perdidas debidas al transporte de la electricidad y que sedisminuyan los costes en infraestructuras.

Sencillez

Son sistemas sencillos y fciles de instalar. Pueden ser utilizados casi en cualquier lugar y sepueden integrar en el entorno Son fcilmente modulables en funcin de las necesidades oposibilidades de instalacin. Los costes de mantenimiento son despreciables en relacin a lossistemas de generacin mecnicos. Su vida til es muy elevada estando las primerasinstalaciones en marcha desde hace casi 40 aos.


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3. Sistemas fotovoltaicos conectados a redSon sistemas en los que la energa elctrica producida por la instalacin se inyecta a la red dedistribucin de energa elctrica.

Estas instalaciones generan energa elctrica en las horas de sol, esta electricidad es consumidaen la vivienda o inyectada en la red convirtiendo al usuario en un autoproductor.

La energa inyectada se vende a la empresa distribuidora, es decir la factura de la luz se vemermada por dos motivos:

o La vivienda consume la energa generada por su sistema, energa que deja de consumirde la red y que por tanto no paga.

o Al vender los excedentes se genera un crdito, dinero efectivo a restar al monto de lafactura elctrica.

Este sistema tiene las siguientes ventajas sobre un sistema fotovoltaico autnomo estndar:

o Es un sistema econmicamente ms factible, generar crditos sobre laenerga reinyectada en la red.

o El usuario dispone de toda la energa que requiera con calidad de suministrosin depender de las condiciones metereolgicas ni de las cargas que conecte asu sistema.

o Los sistemas utilizan toda la potencia disponible en los mdulos solares, enun sistema aislado de la red se desaprovecha gran cantidad de energa bienpor exceso de carga y por el propio funcionamiento del conjunto panel solarbatera.

Este tipo de sistemas es el futuro de la energa solar, siendo ya un presente en Europa yEstados Unidos.

Opcionalmente este sistema puede complementarse con un sistema de back-up que permitirmantener el suministro en condiciones de apagn.


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4. ComponentesDatos bsicos de la instalacin:

Los componentes bsicos del sistema son:

MDULO FOTOVOLTAICO. El mdulo fotovoltaico comprende clulas conectadas en serie.Estas clulas son las encargadas de captar los fotones para conseguir crear una corrienteelctrica continua. Los mdulos fotovoltaicos se conectan en serie formando varias cadenas,que a su vez forman el campo fotovoltaico.

INVERSOR DE CONEXIN A RED. Del campo fotovoltaico se obtiene energa elctricacontinua. Para poder volcar la energa en la red elctrica, sta debe transformarse en alterna, auna tensin y frecuencia fijadas. El inversor es el que se encarga de esta tarea, disponiendo desistemas de proteccin ante variaciones de los parmetros establecidos.

ESTRUCTURAS SOPORTE. La funcin de las estructuras de soporte es que los mdulosestn situados en una posicin que permita el mximo aprovechamiento del recurso solar.

PROTECCIONES. Como cualquier instalacin elctrica, el sistema dispone de las necesariasprotecciones para garantizar la seguridad

TIPO DE PANEL: RWE SCHOTT ASE 330POTENCIA PICO DEL PANEL (W): 330N TOTAL DE PANELES POR INVERSOR: 5N DE INVERSORES: 1N TOTAL DE PANELES DEL CAMPO: 5MODELO DE INVERSOR: SMA SB 1500POTENCIA PICO DEL CAMPO DE PANELES (W): 1650POTENCIA NOMINAL DEL INVERSOR (W): 1650

El coste del sistema seria de aproximadamente: B/14,850

El sistema de Backup

INVERSOR DE BATERIAS: Este inversor entra en funcionamiento cuando existe una falla en elsuministro de electricidad, proveyendo de energa a la vivienda hasta que se recuper elsuministro.

BATERIAS. Las bateras almacenan energa que ser usada cuando la red caiga. Se utilizan

bateras especiales para aplicacin fotovoltaica.

TIPO DE BATERIA: US BATERY 215ENERGIA ACUMULADA 5kWhTENSIN DE FUNCIONAMIENTO 48VMODELO INVERSOR DE BATERIAS SUNNY ISLAND 4248

El coste del sistema seria de aproximadamente: B/9,300.


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5. Funcionamiento.En las siguientes figuras describiremos esquemticamente el funcionamiento del sistema endiversas modalidades de operacin.

Durante el da en condiciones de red elctrica estable el sistema solar generar energa queservir para alimentar los consumos de la vivienda y en momentos en que la potencia generadasea mayor que la consumida inyectar energa a la red de distribucin elctrica.

Figura 1

Si se diera el caso de un fallo en la red de suministro seguira funcionando con la energaacumulada en sus bateras y con el apoyo del sistema solar

Figura 2

FUNCIONAMIENTO DIURNO SINCONDICIONES DE SUMINISTRO

SISTEMASOLAR

CONSUMOS DELA CASA

BACK UP

REDELECTRICA

FLUJO ENERGA

FUNCIONAMIENTO DIURNO ENCONDICIONES DE SUMINISTRO

SISTEMASOLAR

CONSUMOS DELA CASA

BACK UP

REDELECTRICA

FLUJO ENERGA


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Durante la noche o en caso de poco sol el suministro elctrico llegara de la red, este factor haceque siempre este asegurado el suministro en la casa.

Figura 3

Si el fallo en la red de suministro se produjera en ausencia de sol el sistema seguirafuncionando con la energa acumulada en sus bateras.

Figura 4

Al estar conectado a la red, la carga correcta de las bateras esta asegurada redundando esto enuna vida til de esta muy superior a la que puedan tener en un sistema fotovoltaico aislado de lared.

FUNCIONAMIENTO NOCTURNO EN

CONDICIONES DE SUMINISTRO

SISTEMASOLAR

CONSUMOS DELA CASA

BACK UP

REDELECTRICA

FLUJO ENERGA

FUNCIONAMIENTO NOCTURNO ENCONDICIONES DE SUMINISTRO

SISTEMASOLAR

CONSUMOS DELA CASA

BACK UP

REDELECTRICA

FLUJO ENERGA


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6. Beneficios

Medioambientales

La utilizacin de Energa Solar Fotovoltaica ayuda a paliar los problemas de contaminacin delmedioambiente. La erradicacin de fenmenos como el efecto invernadero (directamenterelacionado con el CO2), o la lluvia cida (SO2) son los ms beneficiados gracias este tipo detecnologas.

Adicionalmente, este proyecto contribuir a una mayor difusin de la Energa SolarFotovoltaica, lo que har que este tipo de instalaciones sean cada vez ms populares ynumerosas.Las emisiones a la atmsfera de gases contaminantes evitadas gracias a la instalacin delsistema presupuestado son las siguientes:

Emisiones de CO2 evitadas: 40 TonEmisiones de SO2 evitadas: 140 kgEmisiones de NOx evitadas: 170 kg

Esta central producira la suficiente energa para un hogar que consuma unos 2.000 KWh/ao.

Econmicas

Dado que la planta fotovoltaica generar kWh y que estos tienen un valor monetario, podemosestudiar el sistema como una fabrica que tiene unos gastos de construccin, que genera flujosde capital todos los aos y que tiene una degradacin y un mantenimiento.

La rentabilidad del sistema va a venir ligada entonces a los kWh que genere anualmente y alvalor que tengan esos kWh.

Para calcular la produccin se utiliza un software denominado PVSYST, este programaincorpora bases de datos de mdulos y de inversores testadas por organismos independientesademas de una base de datos con la potencia solar y la temperatura medidos durante 10 aosa intervalos de 1 hora que permite estimar el comportamiento de los sistemas.

Dado que la variacin del precio del kWh es tambin un parmetro fundamental a la hora dehacer el anlisis econmico, tomaremos varios escenarios para tener una visin global de larentabilidad de la instalacin.

Para calcular la rentabilidad de la instalacin compararemos el ahorro que supondracomparado con la compra de los kWh a la compaa elctrica.

Para el calcular el ahorro que genera el proyecto se tienen las siguientes consideraciones.

o Se estima una vida del proyecto para un periodo de 25 aos.o El proyecto se realiza con fondos propios.o Los flujos de entrada anuales se calculan teniendo en cuenta la degradacin del

modulo fotovoltaico en las peores condiciones dadas por el fabricante. Se tiene unmantenimiento del 5% de la capacidad de generacin de la planta.

o El precio del kWh inicial es de B./0,17 y toda la energa producida se consume en elhogar.

o Los escenarios se plantean de la siguiente manera suponiendo un valor para la subidadel precio de la energa durante los primeros 4 aos y otro valor de subida a partir delcuarto ao.


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0,00% 5,00% 10,00% 15,00% 20,00% 30,00%

0,00% -6.433 -4.988 -3.330 -1.438 707 5.852

5,00% -2.233 117 2.819 5.907 9.416 17.847

7,00% 362 3.271 6.619 10.446 14.797 25.259

10,00% 5.773 9.848 14.540 19.909 26.016 40.712

SUBIDAS PRECIO ELECTRICIDAD DURANTE LOS 4 PRIMEROS AOS

SUBIDADAS

P

RECIO

ELECTRICIDAD

A

PARTIR

DELAO4

Tabla Ahorro

INTERPRETACIN DE LA TABLA AHORRO

0,00% 5,00% 10,00% 15,00% 20,00% 30,00%

0,00% -6.433 -4.988 -3.330 -1.438 707 5.852

5,00% -2.233 117 2.819 5.907 9.416 17.847

7,00% 362 3.271 6.619 10.446 14.797 25.259

10,00% 5.773 9.848 14.540 19.909 26.016 40.712

SUBIDAS PRECIO ELECTRICIDAD DURANTE LOS 4 PRIMEROS AOS

SUBIDADAS

PRECIO

ELECTRICID

AD

A

PARTIR

DELAO4

Por ejemplo si la electricidad subiera un 15% durante los prximos cuatro aos y a

partir de ese momento subiera un 7% al ao tendramos que el sistema propuestohabra generado un ahorro para el usuario de B/10.446.

Para hacer una estimacin de cuanto puede ser este ahorro debemos de interpretar

los datos actuales:

En las siguientes graficas tomaremos los datos de los precios promedios del kWh, los preciosde la luz. Estos datos estn disponibles en la pagina web de ASEP.

En primer lugar analizaremos la grafica que muestra la evolucin del precio del kWh electricoen los ltimos 10 aos. En esta grafica los datos base (0%) corresponden a los valores deEnero de 1998.

Precio Promedio de la Energa Elctrica Facturado Segn

Tarifa en Panam (Datos Base = Enero 1998)

Fuente: ASEP

-20%

-10%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

mar-97 jul-98 dic-99 abr-01 sep-02 ene-04 may-05 oct-06 feb-08 jul-09


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Segn estos datos desde el ao 1998 hasta el 2008 el precio del kWh se ha subido un 67%,esto representa subidas anuales medias de aproximadamente un 6%.

Si tomamos los datos de la grafica anterior desde 2004 y tomamos como valor base los datosde 2004 tenemos lo siguiente:

Precio Promedio de la Energa Elctrica Facturado Segn Tarifa en

Panam (Datos Base = Enero 2004)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

jun-03 ene-04 ago-04 feb-05 sep-05 mar-06 oct-06 abr-07 nov-07 jun-08 dic-08

Segn estos datos desde el ao 2004 hasta el 2008 el precio del kWh se ha subido un 48%,

esto representa subidas anuales medias de aproximadamente un 14%.Por otra parte el precio de la generacin elctrica esta profundamente ligado al precio delcrudo. En la siguiente grafica se representan la variacin de precios del crudo en el periodo1998-2008 tomando como valor referencia los costes de 1998.

Variacin Porcentual del Precio del Petrleo y el Precio Promedio de la Energa Elctrica Facturado

Segn Tarifa en Panam (Datos Base = Enero 1998)

-100%

0%

100%

200%

300%

400%

500%

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