15 Es Energia Solar Comunicaciones Presentacion v02

7/25/2019 15 Es Energia Solar Comunicaciones Presentacion v02

1/80

Introduccin a la ESFIntroduccin a la ESF

para sistemas autnomos depara sistemas autnomos detelecomunicacionestelecomunicaciones

Alberto [email protected]+46 !ctubre "##$%cc& 'reati(e 'ommons S)are-Ali*e 'ontribution on-'ommercial

,nidad ,nidad
mailto:[email protected]:[email protected]


2/80

TI'A/'A 0 111.1ilac.net2tricalcar- 3ersin 5ebrero "## 2

7ndice7ndice

8re(e introduccin a los sistemas de ESF

'omponentes Paneles solares 8ater9as e:uladores 'on(ertidores e in(ersores

/as car:as;edidas de los componentes
http://www.wilac.net/tricalcar%22%20%5Ct%20%22_blankhttp://www.wilac.net/tricalcar%22%20%5Ct%20%22_blank


3/80


El sistema aislado o autnomoEl sistema aislado o autnomo

Aislado < autnomo no esta conectado a la red el=ctrica

Foto(oltaico El uso de ener:9a solar para producir ener:9a

el=ctrica


4/80


Sistema ESF aisladoSistema ESF aislado


5/80


Panel SolarPanel Solar

'ompuesto por la celdas 5oto(oltaicas

eco:e la ener:9a solar > la con(ierte enelectricidad

/a asociacin de (arios paneles 5orman elsistema de captacin o campo de paneles

/a cantidad de corriente depende del n?mero

de celdas > de la radiacin solar en el momento/os paneles no pueden almacenar ener:9a

Se necesitan bater9as


6/80


8ater9a %Acumulador&8ater9a %Acumulador&

Almacena la ener:9a ue no se consume en elmomentoSe almacena en 5orma de ener:9a u9mica %reaccin

u9mica re(ersible&/a ma>or9a de las instalaciones usan bater9as sinmantenimiento de plomo-cidoB tambien se las conocecomo

ecombinantes3/A %valve regulated lead acid)


7/80


e:ulador - 'ontroladore:ulador - 'ontrolador

/a corriente de los paneles > las bater9as esC'/as car:as normalmente usan A' o un ni(el di5erentede C'

C'2A' %in(ersor&/a ener:9a se pierde durante la con(ersin

/os con(ersores de continua C'2C' se usanpara adaptar ni(eles de C'


8/80


e:ulador - 'ontroladore:ulador - 'ontrolador

'on(ertidores C'2C' Perdidas de ener:iaD Cisea tu sistema para ue 5uncione al ni(el de C'

de tus car:as


9/80


/as 'ar:as/as 'ar:as

/os euipos2disposit(os ue consumen laener:9a producida >2o almacenadaEuipos de telecomunicacionesB routersB estaciones

de trabaoB lamparasB 3SATsB s1itc)es etc.Es 5undamental calcular-estimar los consumosde tus car:asImpacto en el tamao del campo de paneles > las

bater9asB etcSiempre piensa en euipos debao consumo


10/80


Empecemos a)ora de nue(o...Empecemos a)ora de nue(o...

(eamos los componentes(eamos los componentesal detalleal detalle


11/80


Paneles solaresPaneles solares


12/80




13/80


Ciseo 59sicoCiseo 59sico

Generalmente entre H" > H6 celdas solares decristal de silicio

Cependiendo del tamao de las celdas el panel

tiene una super5icie entre # > # mJCos contactos el=ctricos %+ positi(o > ne:ati(o&


14/80


Ciseo 59sicoCiseo 59sico

'ontactos para instalar diodos de paso%optional& prote:e el panel del e5ecto K)ot-spotL %punto

caliente& ocurre cuando parte del panel se ueda en sombra

> se comporta como una car:a %consume ener:9a& Incrementa la temperatura%- ##M'&


15/80




16/80


E5iciencia ener:=ticaE5iciencia ener:=tica

'ur(a caracter9stica I3 Todos los (alores posible de(oltae2corriente

/a cur(a dependeTemperaturaadiacin recibida

/a corriente es directamente proporcional a laradiacin solar %G&


17/80


E5iciencia ener:=ticaE5iciencia ener:=tica

El (oltae se reduce li:eramente con elincremento de la temperatura

El punto de trabao del panel depende de la

Kcar:aL en sus eNtremos2contactos.,n buen re:ulador intenta ue el panel trabaeen el punto de mNima potencia.

Estos re:uladores se conocen como ;PT


18/80


E5iciencia el=ctrica %#-HO&E5iciencia el=ctrica %#-HO&


19/80


Parmetros del panel solarParmetros del panel solar

. 'orriente de cortocircuito %IS'&

/a corriente mNima del panel

'uando ponemos los terminales en KcortoL

". 'orriente de circuito abierto %3!'&

El (oltae mNimo

'uando medimos sin car:aGeneralmente alrededor de -"" 3 para paneles ue (an atrabaar a " 3


20/80



H. Punto de mNima potencia

PmaN < IpmaN . 3pmaNSe mide en Qatts %Q& or Qatts pico %Qp&

ecuerdaD El panel no suele trabaar a la potencia deQp debido a la in5luencia de las car:as

/os (alores de 3PmaN> IPmaNsuelen ser un poco

in5eriores a los de Isc> 3oc


21/80



4. Factor de 5orma %FF&/a relacin entre la PmaN > el producto de IS'.3!'

os da una idea de la calidad del panel8uscamos (alores de FF cercanos a

3alores normales entre #$ > #.


22/80



. E5iciencia %h)/a relacin entre la potencia el=ctrica mNima ueentre:a el panel > la radiacin solar incidente %P/&

3alores t9picos entre #-"O/a e5iciencia depende del tipo de materiales >construccin %silicio mono o polocristalinoB amor5o ot)in 5ilm&

h = PM/ PL = FF. ISC . VOC/ PL


23/80



3alores ue nos da el 5abricante IS'B 3!'B

IPmaN> 3PmaN

En condiciones estandar de Irradiancia %G& < ### Q2m" Temperatura %T& de las celdas de "o' A ni(el del mar


24/80


I3 'ur(eI3 'ur(e


25/80


I3 'ur(e (s GI3 'ur(e (s G


26/80


I3 cur(e (s temperaturaI3 cur(e (s temperatura

Parmetros ue necesitamos paraParmetros ue necesitamos para


27/80


Parmetros ue necesitamos paraParmetros ue necesitamos parael dimensionadoel dimensionado

'lculo del n?mero de paneles 'orriente > 3oltae en el punto de mNima potencia

%IPmaN > 3pmaN&

'omo el panel no trabaa en este puntoBasumimos siempre unas perdidas del O

I t i d l


28/80


InterconeNin de panelesInterconeNin de paneles

'ampo de paneles Paneles en serie o paralelo sobre una estructura de

soporte com?n

Es importante ue todos los paneles sean lo

ms parecidos posible %i:uales& ;isma marca > caracter9sticas ,na dispersin en los parmetros tiene un impacto en el

KcampoL total

I t i d l


29/80



Gracias al interconeNionado podemosconse:uir

,n ni(el de (oltae ue es cercano %pero superior& al delas bater9as

,n ni(el de corriente su5iciente para alimentar nuestroseuipos > car:ar las bater9as

I i d lI t i d l


30/80



I t i d lI t i d l


31/80



' l i b l' l i b l


32/80


'omo ele:ir un buen panel...'omo ele:ir un buen panel...

En lu:ares con muc)o pol(o Paneles especialmente construidos para no ad)erir pol(o

e(isa la construccin del panel

El cristal tiene ue ser resistente > el marco de aluminiorobusto > bien construido /os paneles pueden durar )asta "# aos pero eso no

si:ni5ica ue no sean 5r:iles

' l i b l'omo ele:ir un buen panel


33/80


'omo ele:ir un buen panel...'omo ele:ir un buen panel...

Ase:?rate ue tienes acceso a todas las cur(asI3

e(isa las :arant9as > la potencia de salidadespu=s de KRL meses

'alcula el precio del panel por Qp


34/80


8ater9as8ater9as

/a bater9a/a bater9a


35/80





36/80



eaccin u9mica re(ersible Permite el almacenamiento de ener:9a el=ctrica

/as bater9as ms comunes son las de Plomo-cido ue consisten en 'ompuestas por un n?mero de (asos en serie Cos electrodos de plomo en una disolucin de a:ua

> cido sul5?rico

/a bater9as ms comunes de ESF son las de "-"43

Funcin de la bater9aFuncin de la bater9a


37/80


Funcin de la bater9aFuncin de la bater9a

!5recer ener:9a a las car:as cuando no tenemosradiacin solar

Proceso c9clico de car:a > descar:a 'on sol el eNceso se car:a en la bater9a Sin sol Toda la ener:9a pro(iene de la bater9a

%descar:a&

Autonom9aAutonom9a


38/80


'osto (s Cisponibilidad'osto (s Cisponibilidad

Autonom9a por cuanto tiempo ueremos uelos euipos 5uncione en ausencia absoluta desol

El ni(el de autonom9a depende de el tipo de instalacin in5raestructura (s 'PE

,n sistema sobredimensionado es 'aro Ine5iciente

Tipos de bater9asTipos de bater9as


39/80



/as bater9as ms adecuadas para sistemas deESF son las diseadas con las si:uientescaracter9sticas una posicin 5ia %estacionarias&

escenarios con un consumo Kirre:ularL no necesitan suministrar corrientes altas en poco

tiempo descar:as pro5undas



40/80



Electrolito alcalino %como iuel-'admium& 'aras pero de calidad

Electrolito cido %Plomo-cido& 8aratasB pero lo su5icientemente buenas

/as bater9as de coc)e2carro/as bater9as de coc)e2carro


41/80


%bater9as de traccin&%bater9as de traccin&

Se pueden usar si no tenemos bater9asestacionariasB pero ! son recomendables

Ciseadas para suministrar muc)a corrienteinstantneaB no para suministrar corrientes baas

durante lar:os periodos de tiempoSu (ida se acorta en sistemas ESF

ecesitan muc)o mantenimiento

o se pueden descar:ar ms del $#O de sucapacidad total

Solo se puede usar el H#O

Estado de car:aEstado de car:a


42/80


Estado de car:aEstado de car:a

Sobre-car:aSobre-descar:a

Sobrecar:aSobrecar:a


43/80

TI'A/'A 0 111.1ilac.net2tricalcar- 3ersin 5ebrero "##

43

Sobrecar:aSobrecar:a

El a:ua en el cido sul5?rico se rompe >produce oNi:eno > )idr:eno%:asi5icacin&

Ces(entaa El electrodo positi(o se oNida

3entaa /a presencia del :as pre(iene laestrati5icacin del cidoSe necesita un compromiso Se permite de manera periodica la sobre-car:a

controlada El re:ulador se car:a de este proceso conocido

como ecualiacin

Sobre-descar:aSobre-descar:a


44/80

TI'A/'A 0 111.1ilac.net2tricalcar- 3ersin 5ebrero "##

44

Sobre descar:aSobre descar:a

Ces(entaa /a bater9a se estropea Se crean cristales de sul5ato /as placas pierden material acti(o

El re:ulador pre(iene este estado 'uando la bater9a lle:a a un l9miteB se desconectan

las car:as

Parmetros de la bater9aParmetros de la bater9a


45/80



. 3oltae ominal 38at %" 3&". 'apacidad ominal '8at

/a mNima cantidad de ener:9a ue se puedeeNtraer de la bater9a %A) o Q)&Cepende la (elocidad de descar:a

/a capacidad de bater9a se especi5ica a distintas(elocidades de descar:a %'##&



46/80



H. ;Nima pro5undidad de descar:aPdmaNEs el O de ener:9a ue se eNtrae de la bater9a en unadescar:a

/o limitan los re:uladores2controladores > estncalibrados para un ni(el de descar:a t9pico de PC $#O



47/80



/a (ida ?til de la bater9a depende de la pro5undidad dedescar:a en cada cicloEl (endedor debe suministrar el n?mero de ciclos en la(ida ?til de la bater9a

E(ita la descar:a pro5unda %ms de #O& > tan soloH#O se se trata de bater9as de traccin



48/80



4. 'apacidad til ',8at

/a capacidad real %?til& de la bater9a

Es el resultado de multiplicar la capacidad

nominal %'8at& por la pro5undidad dedescar:a mNima PdmaNEemplo 8ater9a estacionar9a de "# A) >

PCmaNdel $#OB tiene una capacidad ?til de4 A).

;edicin del estado de car:a;edicin del estado de car:ad l b t 9d l b t 9


49/80


de la bater9ade la bater9a

Asumimos 8ater9a sellada de plomo-cido "3 Cescar:a lineal durante operacin

'ar:a completa ". 3'on car:a %car:a completa& ".6 3

Cescar:ada .6 3

$#O se alcana cuando el (oltae es . 3

;edicin del estado de car:a;edicin del estado de car:ad l b t 9de la bater9a


50/80


de la bater9ade la bater9a

Proteccin de la bater9aProteccin de la bater9a


51/80


Se debe prote:er la bater9a de corto-circuitos Interruptores termoma:neticos Fusibles

/os 5usibles se deben dimensionar para el ni(elde corriente mNimo > el (oltae de uso

El ni(el de corriente del 5usible tiene ue serli:eramente superior %#O& al mNimo

esperado Por eemplo para un instalacin de 4A usaremos un

5usible de A



52/80


unca se debe reemplaar un 5usible por unKcableL o un 5usible de amperae superior

Cos tipos de 5usible

/entos %aceptan sobrecar:as ms tiempo& pidos %reaccin casi instantnea&



53/80


E5ectos de la temperatura enE5ectos de la temperatura enbater9asbater9as


54/80


bater9asbater9as

/a capacidad de la bater9a (ar9a con latemperatura

Es importante incluir sensores de temperaturaen los car:adores

Es importante disear espacios para aloar lasbater9as Sin lu directa Secos

Temperaturas altasTemperaturas altas


55/80


p

/a capacidad de la bater9a %normaliada a"U'& incrementa en un O2U'

En caso de temperaturas demasiado altastiene lu:ar el mismo e5ecto descrito en Ksobre-car:aL !Nidacin

En re:iones clidas unca sol directo ecesaria la re5ri:eracin natural

Temperaturas baasTemperaturas baas


56/80


/a (ida ?til incrementa pero tambi=n el ries:o decon:elacin del electrolito

El punto de con:elacin depende de la densidadde la solucin /a densidad depende del estado de car:a de la

bater9a

A ma>or densidad menos posibilidad decon:elacinB es necesario no descar:ar tanto lasbater9as


57/80

Sistema ESF aisladoSistema ESF aislado


58/80



59/80


e:uladore:ulador

e:uladore:ulador


60/80


Se le conoce como controlador de car:a controlador de (oltae

controlador de car:a-descar:a controlador de car:a

Se instala entre el campo de paneles > las bater9as las bater9as > las car:as2euipos

e:uladore:ulador


61/80


e:uladore:ulador


62/80


Se conecta en KserieL ,'A en paraleloCesconectan el campo de paneles para e(itarsobrecar:a

Cesconectan las car:as para e(itarsobredescar:a

El sistema de desconeNin es por interruptores Electromecnicos %rel=s& Estado slido %transistor bipolarB ;!SFET&

e:uladore:ulador


63/80


/os re:uladores modernos Pueden desconectar las car:as durante la noc)e Sobrecar:a las bater9as para meorar su (ida ?til

%eualiacin& ,tiliar un mecanismo conocido comopulse width

modulatio %PQ;& para e(itar :asi5icacin

Parmetros del re:uladorParmetros del re:ulador


64/80


'orriente mNima de operacin Cebe ser al menos el "#O ma>or ue la

corriente mNima del campo de paneles

3oltae de operacin "B "4B or 4 3

Parmetros del re:uladorParmetros del re:ulador%A(anados&%A(anados&


65/80


%A(anados&% &

3alores de /3CB /3 > V3C'ompensacin por temperatura ;uestrea la temperatura > calcula los distintos

puntos de corte %desconeNin > re-coneNin&Sensores e instrumentacin Estado de car:aB corrienteB (oltaeB etc Alarmas


66/80


'on(ertidor'on(ertidor



67/80


Cos tipos en sistemas de ESF C'2C' C'2A' %in(ersores&

Pueden incorporar un car:ador



68/80




69/80


'on(ertidor C'2C''on(ertidor C'2C'


70/80


'on(ierte C'%3a& a C'%3b&Se usa entre las bater9as > las car:as

Cos tipos de con(ersin

/inear %uema el resto de la ener:9a& 'on(ersin %ms compleo e e5icienteB W #O&

C'2A' In(ersorC'2A' In(ersor


71/80


'ar:as A'

Trocea e in(ierte la corriente continua

Cos tipos !nda cuadrada %senoidal modi5icada& !nda senoidal pura

/os in(ersores de onda cuadrada son mse5icientes pero no todos los euipos lo aceptan

Problemas con impresoras Audio

Parmetros de un in(ersorParmetros de un in(ersor


72/80


Gestin de sobrecar:asE5iciencia de con(ersin

Inclusin de Kcar:adorL

'ambio automtico en presencia de di5erentes5uentes de ener:9a red-solarB :eneradorB etc

A tener en cuenta en euipos deA tener en cuenta en euipos decomunicacionescomunicaciones


73/80


E(itar el uso de A'In(esti:ar el (oltae de entrada de los euipos >la posibilidad de usar directamente alimentacinen C'


74/80


/as car:as/as car:as

'onsumos de car:as'onsumos de car:as


75/80


Equipment Consumption [W]

Portable computer H#-#

/o1 po1er lamp 6-#

Q.AP %one radio& 4-#

3SAT modem -H#

P' %1it)out /'C& "#-H#

P' %1it) /'C& "##-H##

S1itc) %6 ports& 6-

Euipos de radioEuipos de radio


76/80


Equipment Consumption [W]/in*s>s QT4G %radio 8';"##& 6

/in*s>s QAP4 %radio 8';"##& H

!rinoco2Qa(ePoint II ! %radio H# mQ&

Soe*ris net4 %no radio2radio& .24.

QAP.E- %no radio& ".#42.#4

outerboard H" %no radio& ".H2.H

In)and E/FH %nonradio& .H24.H

Senao "# mQ adio H

,bi@uit> 4## mQ adio 6



77/80


El consumo tambien depende de el n?mero de inter5aces de red tipo de memoriasB VC > tr5ico de red

Al:unos n?meros para recordar Placas "-H Q ,na radio de "## mQ (a a consumir )asta H Q ,n radio de alta potencia como la ,biuit> de 4##

mQ consume )asta 6 Q ,na estacin repetidora (a a consumir como

m9nimo de entre > # Q.



78/80




79/80


X Yason P)ilbroo*)ttp22111.564.nu

Cimensionado en pasosCimensionado en pasos


80/80


'ar:a " QB 3oltae " 3B 'orriente A

'onsumo d9a "4 A)

Autonom9a %4 d9as& "4 N 4 < 6 A)8ater9a %mN #O& < 4 A) %"## A) '##&

Panel # Qp %ImaN < A)&

)oras de sol-pico en el mes peor %" A)2dia&

Documents

15 Es Energia Solar Comunicaciones Presentacion v02