Módulo V - DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS … · 2019. 9. 16. · 2. calculo y selecccion de inversor conectado a la red 3. calculo y selecciÓn de cable electrico dc

DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADO A LA RED

SESION II

Christian Hernando Espitia González

Ingeniero Electrónico

Universidad industrial de Santander

Coordinador de Diseño área de Energía

OBJETIVO GENERAL DEL MODULO V

• OFRECER EL CONOCIMIENTO TECNICO Y EL PROCEDIMIENTO PARA EFECTUAREL DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ATADOS A RED, ENCONCORDANCIA CON LA REGLAMENTACION ACTUAL Y NECESIDADES DE LOSDIFERENTES CLIENTES, CON COHERENCIA ENTRE LA TECNOLOGICA Y LASOLUCION DE INGENIERIA.

2

OBJETIVOS ESPECIFICOS DEL MODULO VSESION I

1. EFECTUAR TOMA DE DATOS Y EL RESPECTIVO ANALISIS DEL SITIO.

❖EFECTUAR UN ANALISIS DEL CONSUMO DE ENERGIA ELECTRICA –PERFIL.

❖EFECTUAR EL CALCULO DE LA POTENCIA MAXIMA EN PANELES PERMISIBLE DEL PROYECTO- ANALISIS DE LIMITANTES.

SESION II1. CALCULO Y SELECCIÓN DE PANELES SOLARES

2. CALCULO Y SELECCCION DE INVERSOR CONECTADO A LA RED

3. CALCULO Y SELECCIÓN DE CABLE ELECTRICO DC – AC

4. CALCULO Y SELECCIÓN DE PROTECCIONES DC – AC

5. SIMULACIONES DEL DISEÑO FOTOVOLTAICO Y CORRELACION CON PERFIL DE CARGA

6. EFECTUAR EL ANALISIS EL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Y APANTALLAMIENTO.

7. EFECTUAR LISTA DE MATERIALES Y MANO DE OBRA (COTIZACION)

3

4

RECORDEMOS LOS ASPECTOS IMPORTANTES DE LA VISITA TECNICA DE LOS CASOS DE ESTUDIO 1 Y 2.

ANALISIS DEL CONSUMO DE ENERGIA – PERFIL DE CONSUMO DIARIO – CASO 1.

5

No regulado

VVV

HORA

24-1

HORA

1-2

HORA

2-3

HORA

3-4

HORA

4-5

HORA

5-6

HORA

6-7

HORA

7-8

HORA

8-9

HORA

9-10

HORA

10-11

HORA

11-12

HORA

12-13

HORA

13-14

HORA

14-15

HORA

15-16

HORA

16-17

HORA

17-18

HORA

18-19

HORA 19-

20

HORA

20-21

HORA

21-22

HORA

22-23

HORA

23-24TOTAL

PROMEDIO

CONSUMO

HORA KWh

13,172 12,971 10,945 11,084 12,796 14,361 20,401 45,518 54,058 56,624 59,38 60,259 55,741 56,088 57,212 53,872 46,288 23,234 26,117 24,5693 23,161 20,675 15,423 11,763 785,7116788

HORA

V V

ANALISIS DEL CONSUMO DE ENERGIA –PERFIL DE CONSUMO DIARIO – CASO 1.

6

No regulado

VVV

V V

En concordancia con la Resolución 030 de 2018, se verifica

en sitio y con la factura del cliente, se encuentra en nivel de

tensión 2, es decir, se puede entregar excedentes el sistema

fotovoltaico sin importar el 15% de la capacidad del Circuito

o transformador, que en este caso es de 225KVA, entonces la

limitación si fuera nivel de tensión 1 estaría en una máxima

capacidad del sistema fotovoltaico debe ser no mayor a

33.75KW, pero como esta en nivel de tensión 2 esta

limitación no aplica, se debe mantener la potencia del

sistema fotovoltaico por debajo de la capacidad del

transformador, es decir 225KVA.

Un sistema de 100KW, es un sistema eficiente que permite

tener una disminución en la ventana solar optima y permite

incluso la producción de excedentes (comparación consumo

vs producción), si se aumenta por encima de 100KW

cambian las condiciones comerciales con el operador de red

(OR).


7

Regulado

V

V

V


8

Regulado

V

V

HORA 24-

1HORA 1-2 HORA 2-3 HORA 3-4 HORA 4-5 HORA 5-6 HORA 6-7 HORA 7-8 HORA 8-9

HORA 9-

10

HORA 10-

11

HORA 11-

12

HORA 12-

13

HORA 13-

14

HORA 14-

15

HORA 15-

16

HORA 16-

17

HORA 17-

18

HORA 18-

19

HORA 19-

20

HORA 20-

21

HORA 21-

22

HORA 22-

23

HORA 23-

24TOTAL

PROMEDIO

CONSUMO

HORA KWh2,83 2,75 2,69 2,71 2,87 3,36 4,58 11,42 13,38 13,86 14,60 15,09 14,66 13,78 13,43 12,93 11,07 5,30 5,80 5,56 5,39 5,12 4,26 2,81 190,23

HORA


9

Regulado

V

V

En concordancia con la Resolución 030 de 2018, se

verifica en sitio y con la factura del cliente se encuentra

en nivel de tensión 1, es decir, si se quiere entregar

excedentes el sistema fotovoltaico no debe ser mayor al

15% de la capacidad del Circuito o transformador, que

en este caso es de 225KVA, entonces la máxima

capacidad del sistema fotovoltaico debe ser no mayor

a 33.75KW.

Con lo anterior, observamos que la producción de

energía de un sistema fotovoltaico de 33.75KWp, es un

sistema eficiente que permite tener una disminución en

la ventana solar optima y permite incluso la producción

de excedentes (comparación consumo vs producción),

por lo tanto, para este caso lo mejor es diseñar un

sistema fotovoltaico de no mayor capacidad 33.75 KW

de autogeneración que pueda generar la mayor

proporción en ventana solar permitiendo los

excedentes.

SELECCIÓN DE AREAS DE IMPLEMENTACION FOTOVOLTAICA Y ANALISIS ESTRUCTURAL INICIAL – CASO 1

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11


12


13

ZONA AREA MEDIDA AREA EFECTIVA*

PREESCOLAR 1 686 m2 623 m2

PREESCOLAR 2 237 m2 215 m2

AREA TOTAL 838 m2

*EL AREA EFECTIVA ES EL 90% DEL AREA MEDIDA, ESTE ES UNFACTOR DE SEGURIDAD QUE SE TIENE EN CUENTA, POR ESPACIOS NOAPROVECHABLES POR EFECTOS ESTRUCTURALES Y DE DISTRIBUCIONDE MODULOS, SE EXPLICA QUE EL AREA MEDIDA YA TIENE ENCUENTA AREAS NO APROVECHABLES POR SOMBRAS Y AREAS DEPASILLO, COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA


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*EL AREA EFECTIVA ES EL 90% DEL AREA MEDIDA, ESTE ES UNFACTOR DE SEGURIDAD QUE SE TIENE EN CUENTA, POR ESPACIOS NOAPROVECHABLES POR EFECTOS ESTRUCTURALES Y DE DISTRIBUCIONDE MODULOS, SE EXPLICA QUE EL AREA MEDIDA YA TIENE ENCUENTA AREAS NO APROVECHABLES POR SOMBRAS Y AREAS DEPASILLO, COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA

ZONA AREA MEDIDA AREA EFECTIVA*

Cubierta al Sur 420 m2 378 m2

AREA TOTAL 378 m2

ANALISIS DE SOMBRAS SOBRE AREAS DE IMPLEMENTACION FOTOVOLTAICA –CASO 1

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ANALISIS DE SOMBRAS SOBRE AREAS DE IMPLEMENTACION FOTOVOLTAICA –CASO 2

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CONDICIONES ELECTRICAS DEL SITIO Y PUNTO DE CONEXIÓN – CASO 1

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21

IRRADIACION COMO RECURSO SOLAR Y BASES DE DATOS A USAR –NASA SSE o POWER - CASO 1 Y 2

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GHId average


23

% Variación GHId máximo


24

% Variación GHId mínimo


25

Promedio de Irradiación Global Horizontal GHId


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Temperatura, Velocidad del Viento y Declinación magnética

ANALISIS DE LIMITANTES DEL PROYECTO

❖Espacio disponible y apto para la instalación de los paneles solares.

❖Baja o limitada capacidad de la instalación eléctrica en sitio para instalar la potencia en paneles solares deseada.

❖Baja o limitada capacidad del circuito o transformador de acuerdo a la Resolución 030 de 2018 de la CREG (niveles de tensión).

❖Aspectos financiero referente a los incentivos de la ley 1715 de 2014.

❖Sistema con o sin excedentes en correlación con el consumo de energía u operación del cliente – (Control Dinámico de Potencia)

❖Expansión o crecimiento de infraestructura aledaña – POT.

❖Ubicación extrema de las facilidades eléctricas o componentes del sistema.

❖Deficiencia en la instalación eléctrica del sitio.

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ANALISIS DE LIMITANTES DEL PROYECTO

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CALCULOS INICIALES DE CAPACIDAD EN PANELES Y PRODUCCION FOTOVOLTAICA. – CASO 1 Y CASO 2

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: 7º N

: 15º

: 0º

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

δ -20,77 -12,38 -1,8 9,71 18,83 23,07 21,22 13,79 3,09 -8,46 -18,18 -22,9

Cos ϑs 0,975 0,997 0,994 0,953 0,892 0,857 0,873 0,929 0,981 1,000 0,984 0,966

Cos ϑzs 0,885 0,943 0,988 0,999 0,979 0,961 0,969 0,993 0,998 0,964 0,905 0,867


31


δ -20,77 -12,38 -1,8 9,71 18,83 23,07 21,22 13,79 3,09 -8,46 -18,18 -22,9

Cos ϑs 0,975 0,997 0,994 0,953 0,892 0,857 0,873 0,929 0,981 1,000 0,984 0,966

Cos ϑzs 0,885 0,943 0,988 0,999 0,979 0,961 0,969 0,993 0,998 0,964 0,905 0,867

G0 5,34 5,34 5,28 4,96 5,01 5,16 5,57 5,55 5,27 4,80 4,72 4,86

H(β,α) 5,89 5,64 5,31 4,73 4,57 4,60 5,01 5,19 5,18 4,98 5,13 5,42

CALCULOS INICIALES DE CAPACIDAD EN PANELES Y PRODUCCION FOTOVOLTAICA. - CASO 1 y 2

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: 0,85

CAS0 1: 100KWp – CASO 2: 33,75KWp


δ -20,77 -12,38 -1,8 9,71 18,83 23,07 21,22 13,79 3,09 -8,46 -18,18 -22,9

Cos ϑs 0,975 0,997 0,994 0,953 0,892 0,857 0,873 0,929 0,981 1,000 0,984 0,966

Cos ϑzs 0,885 0,943 0,988 0,999 0,979 0,961 0,969 0,993 0,998 0,964 0,905 0,867

G0 5,34 5,34 5,28 4,96 5,01 5,16 5,57 5,55 5,27 4,80 4,72 4,86

H(β,α) 5,89 5,64 5,31 4,73 4,57 4,60 5,01 5,19 5,18 4,98 5,13 5,42

Epx CASO 1 15509,12 13433,23 13996,18 12062,08 12035,86 11728,62 13214,22 13675,27 13218,32 13122,40 13090,43 14275,64

Epx CASO 2 5234,33 4533,71 4723,71 4070,95 4062,10 3958,41 4459,80 4615,40 4461,18 4428,81 4418,02 4818,03

CALCULOS INICIALES DE CAPACIDAD EN PANELES Y PRODUCCION FOTOVOLTAICA. - CASO 1 y 2

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Producción Anual

Epx CASO 1 (KWH/año) 159361,39


Producciones mensuales

Epx CASO 1 (KWH/mes) 13098,20


Consumo anual



Consumos mensuales



UBICACIÓN DE ELEMENTOS DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO –CASO 1

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CALCULO Y SELECCIÓN DE PANELES SOLARES

• EN EL ANALISIS DEL SITIO SE INDICO COMO SE EFECTUA EL CALCULO LA MAXIMA POTENCIA ENPANELES A INSTALAR, EN CONCORDANCIA CON LAS LIMITANTES DEL LUGAR Y DE ACUERDO A LOSCONSUMOS DEL CLIENTE (PREVISUALIZACION DE LA PRODUCCION DE ENERGIA).

• LA SELECCIÓN DE PANEL PERMITE DEFINIR EL CALCULO DE LA POTENCIA FINAL REQUERIDA DELSISTEMA Y LA RESPECTIVA CANTIDAD DE PANELES, PUES SE DETERMINA LAS EFICIENCIAS Y LASPRODUCCIONES MAS ALTAS, PUES EN EL ANALISIS DEL SITIO SE CALCULO USANDO SUPUESTOSMAS ACERCADOS A LA REALIDAD.

• LA SELECCIÓN DEL PANEL ESTA RELACIONADA DE MANERA DIRECTA CON EL TIPO DE INVERSOR(MICRO O STRING), DE LA RELACION DC/AC DEL INVERSOR, CONFIGURACION Y LAYOUT DE LOSPANELES EN STRING.

• LAS DIFERENTES ITERACIONES DE LA SIMULACION (CON ELEMENTOS SELECCIONADOS) PERMITEAJUSTAR LA PRODUCION DE ENERGIA FOTOVOLTAICA, CON LOS CONSUMOS DEL CLIENTE, DEMANERA QUE EL DISEÑADOR PUEDA ENCONTRAR EL EQUILIBRIO EN DISEÑO,PRODUCCION,CONSUMO Y COSTOS.

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Monocristalino

- Es mas antiguo

- Alto coste energético y lentitud en su fabricación. (método Czochralski)

- Es mas eficiente y costoso

- Color negro oscuro y uniforme

- Funcionan mejor en condiciones de poca irradiación solar.

- Le afecta la temperatura por el color. (verificar constantes térmicas)

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Policristalinos

- Es ligeramente reciente

- Bajo coste energético y rapidez en su fabricación.

- Es ligeramente menos eficiente y económicos

- Color azul marino con variaciones de color en veta.

- Toleran ligeramente mas la temperatura que los monocristalinos.

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DOBLE VIDRIO

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CALCULO Y SELECCIÓN DE PANELES SOLARESEl acople de los paneles solares con el inversor fotovoltaico debe permitir:

❖Que el voltaje de circuito abierto del panel solar o el voltaje de circuito abiertodel arreglo de paneles solares en serie, este dentro del limite superior delrango MPPT de la entrada DC del inversor, teniendo en cuenta las afectacionespor temperatura en el panel, es decir:

Voc panel < Max. VMPPT microinversor.

Voc Array panel < Max. VMPPT inversor en string.

❖Que la corriente de corriente de corto circuito del panel solar o la suma decorrientes de corto circuito de los array de paneles solares en paralelo, no debeser superior a la máxima corriente de entrada MPPT DC del inversor.

Isc panel < Imax input MPPT microinversor.

Σ Isc Arrays < Imax input MPPT inversor en string

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El acople de los paneles solares con el inversor fotovoltaico debe permitir:

❖Que la potencia total del panel o los paneles solares (DC) sea siempresuperior a la potencia máxima nominal de salida del inversor (AC), peroinferior a la capacidad máxima del inversor, de tal manera que permita unarelación DC/AC del inversor que este dentro de los limites del criterio deldiseñador.

Capacidad máxima del inversor > Potencia solar DC Pp > PAC Out Inversor

DC/AC < 1.2

✓Uso de cálculos manuales y Uso de Calculadoras:

https://fronius.solarconfigurator.de/solar.configurator/quick

http://www3.fronius.com/froniusdownload/tool.html

https://enphase.com/es-lac/support-module-compatibility-es-lac

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https://fronius.solarconfigurator.de/solar.configurator/quickhttp://www3.fronius.com/froniusdownload/tool.htmlhttps://enphase.com/es-lac/support-module-compatibility-es-lac


✓Uso de cálculos manuales y Uso de Calculadoras:

https://www.sunnydesignweb.com/sdweb/#/

http://www.stringsizer.abb.com/

https://stringsizing.solectria.com/PVBuilderProd/PVBuilder/PVBuilder3.php

55

https://www.sunnydesignweb.com/sdweb/#/http://www.stringsizer.abb.com/https://stringsizing.solectria.com/PVBuilderProd/PVBuilder/PVBuilder3.php


Lista de proveedores

• MEICO

• SOLAIRE

• ENERGIA Y MOVILIDAD

• HIBRITECH (IMPLEMENTADOR)

• WTS

• IMPORTACION CON DISTRIBUIDORES DE OTROS PAISES EXEL SOLAR MEXICO,ALBASOLAR ESPAÑA, ETC.

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CALCULO Y SELECCCION DE INVERSOR CONECTADO A LA RED

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SISTEMA FOTOVOLTAICO A RED CON INVERSOR STRING

• Es aquel sistema donde se concentra la producción de los paneles solaresen cadenas o series de paneles (alto voltaje DC), de manera que el inversorcentral se encarga de tomar esta producción eléctrica de los paneles einyectarla en la red eléctrica alterna (AC) del cliente o tableros para suconsumo.

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SISTEMA FOTOVOLTAICO A RED CON MICROINVERSORES

• Es aquel sistema donde la producción de los paneles solares serecolecta panel por panel, y cada microinversor se encarga de tomarla producción eléctrica de su panel respectivo y la inyecta en la redeléctrica alterna (AC) del cliente o tableros para su consumo.

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PORQUE NO USAR INVERSOR CENTRAL

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PORQUE USAR MICROINVERSORES

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AFECCIONES TANTO INVERSOR CENTRAL Y MICROINVERSOR… PERO….

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PORQUE NO USAR INVERSOR CENTRAL

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PORQUE USAR MICROINVERSOR

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COMPARACION EN PRODUCCION ENTRE INVERSOR CENTRAL Y MICROINVERSORES

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COMPARACION EN SEGURIDAD

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MICROINVERSOR VOLTAJE DC DEL PANEL MUCHO MAS SEGURO, QUE…. INVERSOR CENTRAL ALTO VOLTAJE DC MAYOR RIESGO DE:

EFECTO ARCO INCENDIOS

ELECTROCUCION

MAYORES COSTOS DE PROTECCIONES DC Y CABLEADO, LO QUE SUPUESTAMENTE SE AHORRA EN EQUIPO SE PIERDE EN COSTOS DE PROTECCIONES Y CABLEADO

COMPARACION EN GESTION

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• CON INVERSOR CENTRAL SOLO SE PUEDE GESTIONAR Y MONITOREAR EL ARREGLO DE PANELES EN GENERAL, MIENTRAS QUE CON MICROINVERSORES ES CONTROL Y MONITOREO PANEL A PANEL, LO QUE INDICA MAYOR CONTROL Y DETECCION DE FALLAS TEMPRANAS, MIENTRAS EN UN INVERSOR CENTRAL CUAL ES EL PANEL DAÑADO??? Y COMO DETECTO EL PUNTO DE FALLA?? TENDRIA UN MAYOR NIVEL DE MANTENIMIENTO CON EQUIPOS ESPECIALIZADOS Y MAYOR TIEMPO DE SOLUCION DE PROBLEMAS. EN ULTIMAS MAS COSTOS…

INVERSOR CENTRAL

GESTION MICROINVERSORES

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GESTION INVERSOR STRING

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RESUMEN FINAL DEL PORQUE USAR MICROINVERSORES

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• La inversión de paneles es un valor que se debe aprovechar al máximo… porque comprar unequipo que con cualquier sombra, disimilitud de los paneles se vea afectado y perderrendimiento??

• Supuestamente los equipos microinversores son ligeramente mas caros?? Cuando se hace laevaluación final de costos en KWp entre las dos tecnologias solo el microinversor es ligeramentemas costoso en un 5%, pero…. En inversores centrales se requerirá la concentración en DC en altovoltaje lo que indica mayor costo en cableado y protecciones lo que incrementa el costo delinversor en 15 hasta el 35% según la protección y marca, los costos de protecciones y cableadoDC en microinversores es cero ($0) porque ya están incluidas en el equipo, entonces cual es mascostoso???

• Los sistemas con inversor central son mas difíciles de escalar pues la capacidad al define el mismoinversor, mientras que con microinversores se puede efectuar en la medida que el cliente lodisponga.

RESUMEN FINAL DEL PORQUE USAR MICROINVERSORES

73

• La gestión y control es necesaria no solo para evaluar el desempeño del sistema enproducción de energía eléctrica, eso es lo básico y debería tenerlo todos los sistemasatados a red, pero el microinversor va mas allá, nos muestra producción general ypanel a panel, niveles de tensión DC, AC, corrientes, temperatura, nos indicacualquier fallo panel a panel, tiene sistema de almacenamiento de datos de toda lavida del sistema y un entorno web grafico muy sencillo de entender, operar yadministrar, facilitando la verificación de puntos de falla en tiempo real yminimizando los tiempos de respuesta en cualquier mantenimiento preventivo ycorrectivo, el inversor central solo puede indicar la producción y los niveles generalesdel arreglo de paneles y de la red… nada mas..

• Porque arriesgarse a operar con alto voltaje DC, minimizar los riesgos a exponerse aincendios, efecto arco y choques eléctricos accidentales, evita estos impactos a suseguridad en personal y planta física.

BENEFICIO DE LOS MICROINVERSORES ENPHASE

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• Los microinversores funcionan de manera independiente para generar más energía y disminuir los costos en comparación con los inversores en cadena.

• Diseñados para instalaciones más rápidas y más sencillas• La mejor calidad respaldada por garantías líderes en el sector• Tecnología de cuarta generación para sistemas residenciales y comerciales• Garantías de hasta 25 años en equipos.

BENEFICIO DE LOS MICROINVERSORES ENPHASE

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• El concentrador de red del sistema Envoy Enphase conecta cada microinversor al software de monitoreo Enlighten.

• Plug-and-play para una instalación sencilla• Configuración sencilla con varias maneras de conectarse a Internet• Enlighten de Enphase hace que su energía sea más inteligente, con información

detallada para instaladores y propietarios del sistema.• Enlighten Manager ofrece a los instaladores datos detallados para una administración

conveniente de los conjuntos de instalaciones• MyEnlighten permite a los propietarios del sistema hacer un seguimiento del estado

del sistema y compartir su producción• Installer Toolkit acelera las instalaciones sin comprometer la calidad• Los accesorios de Enphase se combinan a la perfección para ofrecer instalaciones más

rápidas y más rentables• Durable y de alta calidad para resistir los elementos• Más accesible que otras alternativas para un menor costo de instalación


• Rango de potencia de entrada DC – Relación DC/AC

• Rango de voltajes de entrada DC por MPPT operación del sistema dentro del rango.

• Nivel de corriente de entrada de Array debe ser inferior a la capacidad de la entrada MPPT

• Números de entradas MPPT

• Rango de voltajes de salida AC consecuentes con el voltaje del sitio

• Rango de operación de frecuencia AC consecuentes con la frecuencia del sitio

• Rango de operación del factor de potencia del inversor

• Sistema de gestión y medición

• Sistema de control dinámico de potencia

• Certificaciones UL y accesorios de tipo general, protecciones internas

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TALLER 3 EXPLICATIVO❖Para el Caso 1 seleccione el inversor adecuado

❖Para el Caso 2 seleccione el Inversor adecuado

http://www.fronius.com/en/photovoltaics/products

https://enphase.com/en-us/products-and-services/smart-solar

https://www.sma.de/en/products/solarinverters.html

https://apsystems.com/

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http://www.fronius.com/en/photovoltaics/productshttps://enphase.com/en-us/products-and-services/smart-solarhttps://www.sma.de/en/products/solarinverters.htmlhttps://apsystems.com/

CALCULO Y SELECCCION DE INVERSOR CONECTADO A LA RED - Caso 1

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CALCULO Y SELECCIÓN DE CABLE ELECTRICO DC – AC

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• Tabla 310-16 (Tabla base, 30°C ambiente y no mas de tres conductores por canalización)

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Tabla 310-16 (factores de corrección, tres o mas conductores por canalización)

Tabla 310-16 (factores de corrección, tres o mas conductores por canalización)


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CALCULO Y SELECCIÓN DE CABLE ELECTRICO DC – AC – CASO 1 y 2 - DC

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40 mt Average20 mt Average

CALCULO Y SELECCIÓN DE CABLE ELECTRICO DC – AC – CASO 1 y 2 - DC

área cablemm2

resistividad cable

corriente cable

distanciaVoltaje de Operación

DC

S ro I L V array

4 0,00509 9,24 46 782

Caida de tension DC la caida de tension = 2xI*ro*L/S

1,0817268

Porcentaje de caida de tension

0,13833%

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area cablemm2

resistividad cable

corriente cable

distanciaVoltaje de Operación

DC

S ro I L V array

4 0,00509 9,24 46 740

Caida de tension DC la caida de tension = 2xI*ro*L/S

1,0817268

Porcentaje de caida de tension

0,14618%

CALCULO Y SELECCIÓN DE CABLE ELECTRICO DC – AC – CASO 1 - AC

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15 mt Average 35 y 45 mt Average


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15 mt Average


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• El conductor de neutro transporta la corriente de retorno de circuitos monofásicos o la corriente de desequilibrio de circuitos trifásicos de cuatro hilos y monofásicos trifilares.

• El conductor neutro deberá tener aislamiento de color blanco o gris natural (Norma NTC 2050 Sección 200-6 y RETIE), o en su defecto con marcación en las partes visibles con pintura, con cinta o con rótulos adhesivos de color blanco ó gris. El terminal al cual deberá ser conectado el conductor del neutro deberá identificarse con color blanco o gris natural (NTC 2050 art. 200-9).

• El calibre del conductor del neutro se escogerá de acuerdo con la sección 220-22 de la NTC 2050 la siguiente forma:

• a) Igual al de la fase en caso de acometidas monofásicas bifilares.

• b) El 70% como mínimo del amperaje de las fases, en el caso de acometidas trifásicas de cuatro hilos. (Para cargas líneas).

• c) Igual al 140% como mínimo del amperaje de la fase en caso de acometidas trifilares de un sistema monofásico de fase partida de tres hilos (120/240 V).

• Para sistemas trifásicos de baja tensión con cargas no lineales el conductor de neutro debe ser dimensionado con por lo menos el 173% de la capacidad de corriente de las cargas no lineales de diseño de las fases para evitar sobrecargarlo.

• El neutro en los sistemas eléctricos de baja tensión será intencionalmente conectado a un electrodo de puesta a tierra y por ello también se le denomina: “conductor puesto a tierra” (Grounded).

• Está expresamente prohibido utilizar en las instalaciones eléctricas el suelo o terreno como camino de retorno de la corriente en condiciones normales de funcionamiento, por tanto no se permite el uso de sistemas monofilares, es decir donde solo se tiene conductor de fase.

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CALCULO Y SELECCIÓN DE PROTECCIONES DC – AC

103


El Articulo 210-22 literal c) de la NTC2050 y 210.20 de la NEC expresa lo siguiente:

“c) Otras cargas. La corriente nominal de los dispositivos de protección contra sobrecorriente de los circuitos ramales que alimentan cargas continuas, como la iluminación delas tiendas y otras cargas similares, no debe ser menor a la carga no continua más el 125 %de la carga continua. El calibre mínimo de los conductores del circuito ramal, sin aplicaciónde ningún factor de ajuste, deberá tener una capacidad de corriente igual o superior al decarga no continua más el 125 % de la carga continua. Se acepta aplicar factores dedemanda para cargas de estufas según la Tabla 220-19, incluyendo la nota 4.

Excepción. Los circuitos alimentados por un conjunto de conductores y conectores que,junto con sus dispositivos de protección contra sobrecorriente, estén certificados parafuncionamiento continuo al 100% de su corriente nominal.”

Debido a que comúnmente no sabemos con exactitud si las cargas a conectar soncontinuas o no continuas, se toma la peor condición, ósea que se asume que las cargasson continuas, aplicando el 125% de la corriente nominal para calcular la protección.

104


De acuerdo a lo anterior: si tenemos una corrientenominal de 1000 Amperes en un sistema trifásico, elTermomagnetico debe se de 1250 Amperes en corrientede corte, entonces es obligatorio dimensionar el cableadoal 125% de la corriente de corte del Termomagnetico?

En que influye la temperatura de operación del cable y delTermomagnetico?

105


18.11 INTERRUPTORES TERMO MAGNÉTICOS

Los interruptores automáticos cumplirán con lo establecido en las secciones 240, 250, 370,373, 380 y demás aplicables de la norma NTC 2050 y lo establecido en la sección 17.7.3“Interruptores automáticos de baja tensión” del RETIE.

Los interruptores termo magnéticos tripolares serán del tipo industrial de caja moldeadacon tensión nominal de 220 voltios, el poder de corte será el definido en el estudio decoordinación de protecciones y el estudio de corto circuito correspondiente, la capacidadde la corriente de cortocircuito será como mínimo de 10 KA para los interruptoresenchufables.

Para toda instalación según el interruptor general de una instalación debe tener tantoprotección térmica con un elemento bimetálico o dispositivo electrónico equivalente parala verificación del nivel de corriente, como protección magnética mediante la apertura deun contacto al superar un límite de corriente.

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110


111

SIMULACIONES DEL DISEÑO FOTOVOLTAICO Y

CORRELACION CON PERFIL DE CARGA

Caso 1

SIMULACIONES CASO 1

112

SIMULACIONES CASO 1


CORRELACION CON PERFIL DE CARGA

Caso 2

SIMULACIONES CASO 2

113

SIMULACIONES CASO 2


CORRELACION CON PERFIL DE CARGA – CASO 1

114

• Los 99.36 KWp en paneles solares de 360Wp equivalen a 276 unidades, que

ocupan un área de 552m 2 como mínimo.

• La producción del SFV de 99.36 KWp tiene un porcentaje de 76.9% del consumo

en ventana solar, mientras en 24hr es de 53.3%.



115

HORA 24-


HORA 9-

10HORA 10-11

HORA 11-

12

HORA 12-

13

HORA 13-

14

HORA 14-

15

HORA 15-

16

HORA 16-

17

HORA 17-

18

HORA 18-

19

HORA 19-

20

HORA 20-

21

HORA 21-

22

HORA 22-

23

HORA 23-

24

PROMEDIO DE CONSUMO EN

KWh13,17 12,97 10,95 11,08 12,80 14,36 20,40 45,52 54,06 56,62 59,38 60,26 55,74 56,09 57,21 53,87 46,29 23,23 26,12 24,57 23,16 20,68 15,42 11,76

PROMEDIO DE PRODUCCION

PROYECTADA KWh0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 25,90 36,20 48,50 54,80 55,40 54,60 50,90 43,10 31,30 18,20 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

PROCENTAJE DE PRODUCCION

VS CONSUMO0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 57% 67% 86% 92% 92% 98% 91% 75% 58% 39% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

TABLAS DE RESULTADOS COMPARATIVOS

99.36

HORA

PROMEDIO MENSUAL DE CONSUMO EN

VENTANA SOLAR KWh

PROMEDIO MENSUAL DE CONSUMO EN

24 HORAS

16351,2

23571,4

SISTEMA FOTOVOLTAICO PROYECTADO EN KWp

PORCENTAJE MENSUAL DE PRODUCCION

VS CONSUMO EN VENTANA SOLAR


PROYECTADA DIARIA KWh418,90


PROYECTADA MENSUAL KWh12567,00

76,86%


VS CONSUMO EN 24HR53,31%



116

• Los 33.48 KWp en paneles solares de 360Wp equivalen a 93 unidades, que ocupan un área de 200m 2 como mínimo

• Los datos de la simulación tienen en cuenta las perdidas DC/AC por cable eléctrico y conexiones.

• La simulación tiene en cuenta la orientación de la edificación, azimut e inclinación para el cálculo de las producciones.

• La simulación tiene en cuenta los detalles de diseño en inversor y panel solar seleccionado.



117

HORA 24-


HORA 9-

10HORA 10-11

HORA 11-

12

HORA 12-

13

HORA 13-

14

HORA 14-

15

HORA 15-

16

HORA 16-

17

HORA 17-

18

HORA 18-

19

HORA 19-

20

HORA 20-

21

HORA 21-

22

HORA 22-

23

HORA 23-

24

PROMEDIO DE CONSUMO EN KWh 2,83 2,75 2,69 2,71 2,87 3,36 4,58 11,42 13,38 13,86 14,60 15,09 14,66 13,78 13,43 12,93 11,07 5,30 5,80 5,56 5,39 5,12 4,26 2,81

PROMEDIO DE PRODUCCION PROYECTADA

KWh0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 9,00 12,70 16,70 19,20 19,30 19,10 17,60 14,70 10,70 6,30 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

PROCENTAJE DE PRODUCCION VS CONSUMO 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 79% 95% 121% 132% 128% 130% 128% 109% 83% 57% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

TABLAS DE RESULTADOS COMPARATIVOS

33,48

HORA

PROMEDIO MENSUAL DE CONSUMO EN VENTANA

SOLAR KWh

PROMEDIO MENSUAL DE CONSUMO EN 24 HORAS

4026,8

5707,0

SISTEMA FOTOVOLTAICO PROYECTADO EN KWp


VS CONSUMO EN VENTANA SOLAR


PROYECTADA DIARIA KWh145,30


PROYECTADA MENSUAL KWh4359,00

108,25%


VS CONSUMO EN 24HR76,38%

EFECTUAR EL ANALISIS EL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Y APANTALLAMIENTO.

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LISTA DE MATERIALES Y MANO DE OBRA CASO 1

124

CANTIDAD UNIDAD DESCRIPCION PRECIO UNITARIO

3 uniTranformador de Corriente CS-SP-5-1000-333MV FOR

Smart Meter 1000A/333mV 50,00USD

36 uniFuse Holder de 30Adc a 1000Vdc Ref: LPHV0001Z -

littlefuse18,00USD

12 uni Bus bar POWR-BAR Distribution Ref: 1PH3P18mm 11,60USD

12 uni Power Feed Lug para Bus bar Ref: BB17 13,78USD

50 uniILSCO Grounding Lug SGB-4 w/ Stainless Steel Self-Tap

Screw 1pc2,20USD

600 uni Wiley ACC-FLD Economy Module Frame Clip 0,20USD

300 uni Wiley Electronics WEEB-9.5NL Grounding Clip 1,17USD

6 uniFronius 100A Negative and positive Input Combiner DC

Connector Kit, 42,0201,4480 - 42,0201,447960,24USD

351USD

361USD

165USD

648USD

110USD

139USD

120USD

TOTAL

150USD


125

1 uniInversor Symo 15.0-3 208 con Datamanager

WLAN/LAN/Webserver9.300.000COP

5 uni Inversor Symo 15.0-3 208 light 9.150.000COP

1 uniSmart Meter480 V, con circuitos de proteccion AC en

medidas de V y encendido.1.360.000COP

276 uniPaneles solares Monocristalinos half cell seraphine ref:

SPR360BMA302.400COP

1600 mlCable Solar ExZhellent ® Solar ZZ-F (PV1-F) 1.8 kV DC - 0.6/1

kV AC 4mm2 2.400COP

18 uni terminales MC 4 Macho de 1000Vdc 7.000COP

18 uni terminales MC 4 Hembra de 1000Vdc 7.000COP

36 mlDucto electrico IMC de 1 1/2" con accesorios de conexión y

adosado32.700COP

12 uniBoquilla-Terminal (Juego de Tuerca y Contratuerca) para

Tubería IMC 1 1/2" 2.300COP

20 uni Presa estopas de ½” 1.450COP

9 uni Cajas de paso Rebra COF 50 120.000COP

8 uniCajas de paso plásticas de 20x20x8 con tapa asegurada con

tornillo, accesorios.24.000COP

30 ml Coraza metálica de 1 1/2” 9.600COP

24 ml Terminales rectos para coraza de 1 1/2” 7.900COP

192.000COP

27.600COP

29.000COP

1.080.000COP

189.600COP

288.000COP

1.177.200COP

126.000COP

126.000COP

1.360.000COP

83.462.400COP

9.300.000COP

45.750.000COP

3.840.000COP


126

6 uni DPS Ref: DS60VGPV-1000 CITEL 850.000COP

36 uni Fusibles de 15Adc a 1000Vdc Ref: PV-15A10F 23.500COP

6 uniSeccionadores DC 40A 000Vdc Ref: MDC1A-040-1000-4VL

(1MPPT) merz347.000COP

6 uni Pletinas adosado inversores en pared 80.000COP

300 ml cable Cu. eléctrico HFFR LS Cal 6 AWG 3.900COP

200 ml cable Cu. eléctrico desnudo Cal 6 AWG 3.650COP

384 ml cable Cu. eléctrico HFFR LS Cal 3/0 MCM 27.700COP

128 ml cable Cu. eléctrico HFFR LS Cal 1/0 AWG 16.800COP

128 ml cable Cu. eléctrico desnudo Cal 1/0 AWG 14.500COP

128 mlDucto Eléctrico IMC de 2" con accesorios de conexión y

adosado37.200COP

6 ml Breaker enchufable tripolar de 50A 43.800COP

200 ml Cable FTP cat 5E 1.500COP

20 uni Terminales RJ 45 Blindados 600COP

6 uni Sika Boom 14.200COP

4 uniBreaker Industrial Graduable ABB 140 - 200A - 50 KA - XT3N

TMAX XT REF: 1SDA068058R1480.000COP

2 uniTablero electrico de 12 puestos con puerta y espacio para

totalizador, barrajes 225A238.000COP

36 uni bornas estañadas hueco barril largo Calibre 3/0 AWG 9.800COP

8 uni bornas estañadas hueco barril largo Calibre 1/0 AWG 3.100COP

9 uni paquetes de 100 amarres plásticos de 30cm negros 10.500COP

276 uniEstructura metalica para panel solar para terreno plano con

bases en concreto130.000COP

1 uniGlobal obras civiles (materiales y equipamiento)

etherboard etc12.000.000COP

1 uni Global de materiales imprevistos 3.000.000COP

1 uni Sistema de conttactor dual antisla planta electrica 1.900.000COP

480.000COP

10.636.800COP

2.150.400COP

1.856.000COP

4.761.600COP

1.170.000COP

730.000COP

2.082.000COP

5.100.000COP

846.000COP

12.000.000COP

85.200COP

12.000COP

262.800COP

94.500COP

35.880.000COP

352.800COP

300.000COP

476.000COP

24.800COP

1.920.000COP

3.000.000COP

1.900.000COP


127


3 uniTranformador de Corriente para Smart Meter

300A/333mV - AcuCT- 125 - 300:333mV 50,00USD

12 uniFuse Holder de 30Adc a 1000Vdc Ref: LPHV0001Z -

littlefuse18,00USD

4 uni Bus bar POWR-BAR Distribution Ref: 1PH3P18mm 11,60USD

4 uni Power Feed Lug para Bus bar Ref: BB17 13,78USD

70 uniILSCO Grounding Lug SGB-4 w/ Stainless Steel Self-Tap

Screw 1pc2,20USD

200 uni Wiley ACC-FLD Economy Module Frame Clip 0,20USD

3 uni350 MCM - 6 AWG Bagged Insulated Multi-Tap

Connector, Black - Polaris conector48,00USD

100 uni Wiley Electronics WEEB-9.5NL Grounding Clip 1,17USD

2 uniFronius 100A Negative and positive Input Combiner DC

Connector Kit, 42,0201,4480 - 42,0201,447960,24USD

TOTAL

150USD

55USD

216USD

120USD

46USD

117USD

40USD

154USD

144USD


128


1 uniInversor Symo 15.0-3 208 con Datamanager

WLAN/LAN/Webserver9.300.000COP

1 uni Inversor Symo 15.0-3 208 light 9.150.000COP

1 uniSmart Meter208 V, con circuitos de proteccion AC en

medidas de V y encendido.1.360.000COP

93 uni Paneles solares monocristalinos SPR360BMA Seraphim 302.400COP

250 mlCable Solar ExZhellent ® Solar ZZ-F (PV1-F) 1.8 kV DC - 0.6/1

kV AC 4mm2 2.400COP

6 uni terminales MC 4 Macho de 1000Vdc 7.000COP

6 uni terminales MC 4 Hembra de 1000Vdc 7.000COP

18 mlDucto electrico IMC de 1'' con accesorios de conexión y

adosado20.500COP


Tubería IMC 1''1.900COP

2 uni Cajas plasticas 20x20x8 24.000COP

6 uni Prensaestopa de 1/2" 1.450COP

15 mlDucto electrico IMC de 1 1/2" con accesorios de conexión y

adosado32.700COP

TOTAL

369.000COP

42.000COP

42.000COP

9.300.000COP

9.150.000COP

490.500COP

8.700COP

11.400COP

600.000COP

1.360.000COP

28.123.200COP

48.000COP


129


Tubería IMC 1 1/2"3.800COP

12 ml Coraza metálica de 1” con accesorios de Adosado 7.500COP

12 ml Terminales rectos para coraza de 1” 7.200COP

2 uni Supresor DC SPD Tipe 1+2 Ref: 4,251,024 CITEL 850.000COP

12 uni Fusibles de 15Adc a 1000Vdc Ref: PV-15A10F 23.500COP

2 uniSeccionadores DC 40A 000Vdc Ref: MDC1A-040-1000-4V

(1MPPT) merz / incluye accesorios de montaje en cofre347.000COP

80 ml Cable desnudo Cal 10 AWG 1.500COP

150 ml Cable HFFR LS Cal 6 AWG 3.900COP

3 UNI Cofre electrico Rebra COF 50 dim: 50x30x20 cm 120.000COP

4 mlBreaker industrial graduable ABB 35 a 50 Amp -REF:

1SDA066804R1120.000COP

3 uni Sika Boom 14.200COP

40 uni bornas estañadas hueco barril largo Calibre 6AWG 1.200COP

2 uni paquetes de 100 amarres plásticos de 30cm negros 10.500COP

6 UNI RJ BLINDADO 600COP

80 ML FTP 1.500COP

99 uni

Estructura metalica para panel solar en cubierta tipo sand

perfileria aluminio y tornilleria. SE ASUME QUE EL TECHO ES

IDEAL PARA ESTA ESTRUCTURA

94.100COP

200 m2 Estudios estructurales 6.000COP

1 Global Inspeccion RETIE 3.000.000COP

1 uniTablero electrico trifasico en cubierta con totalizadores,

barrajes escalonados, frente muerto - cumpliendo RETIE.3.000.000COP

1 uni Global obras civiles (materiales y equipamiento) 2.500.000COP

1 uni Global de materiales imprevistos 2.500.000COP 2.500.000COP

694.000COP

21.000COP

1.700.000COP

9.315.900COP

86.400COP

120.000COP

7.600COP

2.500.000COP

42.600COP

585.000COP

48.000COP

120.000COP

3.600COP

360.000COP

3.000.000COP

3.000.000COP

480.000COP

1.200.000COP

90.000COP

282.000COP

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Módulo V - DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS … · 2019. 9. 16. · 2. calculo y selecccion de inversor conectado a la red 3. calculo y selecciÓn de cable electrico dc