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Normatividadinternacionaleninstalacionesdesistemassolaresfotovoltaicos
Octubre25y26de2018
Fundamentación:ConceptosdeinstalacionessolaresFVcon ysinalmacenamientodeenergía(Inyecciónalared)
CarlosMarioGiraldoYepes
PontificiaUniversidadJaverianaCali
EnecoS.A.S
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CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN2. TIPOLOGÍASDESISTEMASSOLARES3. MÓDULOSSOLARESFOTOVOLTAICOS4. ALMACENAMIENTODEENERGÍA5. CONTROLADORDECARGA6. INVERSOR(SISTEMAAUTÓNOMO)7. INVERSOR(SISTEMADEINYECCIÓNARED)8. ESTRUCTURADEFIJACIÓN9. SISTEMASDEPROTECCIÓN10. SOFTWAREDESIMULACIÓN11. CONSIDERACIONES
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1.INTRODUCCION
3Autor:REN21
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1.INTRODUCCIÓN
4Autor:REN21
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1.INTRODUCCIÓN
5Autor:REN21
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1.INTRODUCCIÓN
6Autor:REN21
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2.TIPOLOGIADESISTEMASSOLARES
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2.TIPOLOGIA- SISTEMACONALMACENAMIENTO
8
Q(Ah):Capacidaddeacumulación.Q=(110xCtxD)/(VxMpd)
Autor:www.victron.com
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2.TIPOLOGIA- SISTEMADECONEXIÓNARED
9Autor:Fronius
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2.TIPOLOGIA- SISTEMADECONEXIÓNARED
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Ø Elvalorlimitesedeterminaenelmesdemenorrecursosolar,debidoaquelatemperaturaesmínimayporlotantolatensiónacircuitoabiertoaumenta.DichatensióndebesermenoralamáximatensiónDCpermitidadeentradaenelinversor
Ø BcoeficientedevariacióndelatensiónconlatemperaturaØ Latemperaturadelmodulosetomacomo-10°C
Númeromáximo demódulosenunstring
Autor:AntonioBayód.
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NúmeromínimodemódulosenunstringØ Elvalorlimitesedeterminaenelmesmejorrecurso,yaquealaumentarla
temperatura,latensiónacircuitoabiertodelmodulo fotovoltaicodisminuye.Ø Sobretejados,puedenalcanzarhastalos70o75gradosdetemperatura.
Ø BcoeficientedevariacióndelatensiónconlatemperaturaØ Latemperaturadelmodulosetomacomo70°C
Autor:AntonioBayód.
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Determinacióndelacantidaddestrings
Ø SedebeverificarquelacantidadmáximadecorrienteentregadaporelgeneradorFVnosobrepaselamáximacorrientedeentradadelinversor.
Autor:AntonioBayód.
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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO
Células solares: Constituidas por materiales semiconductores en los que,artificialmente, se ha creado un campo eléctrico constante (mediante unaunión p-n). Son Diodos con una gran superficie expuesta al sol.
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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO
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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO
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• IRRADIANCIA:1000W/m2
• DISTRIBUCIONESPECTRAL:AM1,5
• INCIDENCIANORMAL• TEMPERATURADELACELULA:25⁰C
Enestascondicionessemidenlapotenciamáximaquepuedeentregarelmodulo(Pmax),lacorrientedecortocircuito(Icc),ylatensióndecircuitoabierto(Vac).
Característicasdadasporlosfabricantes
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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO
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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO
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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO
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PARAMETROSTERMICOS
• TONC. TemperaturadeOperaciónNominaldeCélula.Estasemidebajocondicionesdereferenciade800W/m2,20gradosdetemperaturaambiente,velocidaddevientode1m/s,circuitoabierto,incidencianormal.
• COEFICIENTEDETEMPERATURAPARACORRIENTEDECORTOCIRCUITO.Cambiodelacorrientedecortocircuitodeundispositivo porunidaddecambiodetemperatura.α
• COEFICIENTEDETEMPERATURAPARALATENSIONACIRCUITOABIERTO.Variacióndelatensiónacircuitoabiertoporunidaddecambiodetemperatura.Β
• COEFICIENTEDEVARIACIONDELAMAXIMAPOTENCIACONLATEMPERATURA.Cambiodelamáximapotenciaporunidaddecambiodetemperatura.γ
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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO
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COMPORTAMIENTOENCUALQUIERCONDICIONDEOPERACION
Latemperaturadetrabajodelascélulasdependedelairradianciaydelatemperaturaambiente
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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO
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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO
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PanelsolarHalf Cell
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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO
Autor:Jinko Solar
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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO
24Autor:Jinko Solar
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Panelsolarbifacial
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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO
Autor:Jinko Solar
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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO
27Autor:Jinko Solar
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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO
29Autor:NREL
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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO
30Fuente:PVModuleReliability Scorecard Report 2017.DNV–GL.
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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO
31Fuente:PVModuleReliability Scorecard Report 2017.DNV–GL.
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3.MÓDULOSOLARFOTOVOLTAICO
32Fuente:NREL.
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4.ALMACENAMIENTODEENERGÍA
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• Soluciónalavariabilidaddelrecursosolar.
• Sistemaodispositivoqueacumulaenergíacuandolageneradaesmayorquelaconsumida,yquedevuelvaesaenergíacuandolademandadasuperealaproducción.
• Suministrarenergíaenlosperiodosdetiempoenlosquelademandaessuperioralaqueelcampopuedegenerareneseinstante.
• Mantenerunniveldevoltajeestable.
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4.ALMACENAMIENTODEENERGÍA
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35
4.ALMACENAMIENTODEENERGÍA
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FACTORESQUEAFECTANLABATERÍA
• Ciclosdecargaydescarga. Loselectrodospierdenpartedelmaterialconcadadescarga.Loscicloscontinuosdetrabajodeunabateríahacenqueestapierdacapacidadconeltiempo,debidoaquepierdematerialactivo.
• Temperatura.Retardalareacciónquímica.Silatemperaturaesmuyaltaaceleralareacciónquímica,locualpuedeafectareltiempodevida.
• Gasificación.Seproduceconlasobrecarganocontrolada.• Sulfatación.Seproduceconlasobredescarganocontrolada.
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4.ALMACENAMIENTODEENERGÍA
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NIQUELCADMIO • Fiablesyresistentes,Granestabilidad,Largavidaútil• Costooperacionalbajo,Nohapodido ingresarfuertementeal
mercado• Puedeoperarconbajoestadodecargasindeteriorarse.• Notieneproblemasdesulfatación.
GEL • Bateríadeplomoacidoendondeelelectrolitonoesliquidosinogelatinoso
• Costoelevado• Usooptimoabajastemperaturas.• Norequiereventilaciónenelprocesodecarga.
TIPOSDEBATERIASSOLARES
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4.ALMACENAMIENTODEENERGÍA
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4.ALMACENAMIENTODEENERGÍA
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4.ALMACENAMIENTODEENERGÍA
39Fuente:PVModuleReliability Scorecard Report 2017.DNV–GL.
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5.CONTROLADORDECARGA
• Elreguladordecargaeseldispositivoencargadodeprotegeralabateríafrenteasobrecargasysobredescargas.
• Eltiempodevidaútildelacumuladordependedelregulador.
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5.CONTROLADORDECARGA
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5.CONTROLADORDECARGA
• Se basa en convertidoresDC/DC.
• Transforma la tensión de salidadel modulo a la tensiónrequerida para cargar lasbaterías.
• La etapa DC/DC contiene unalgoritmo capaz de medir lacurva V-I del modulo eidentifica la tensión del puntode máxima potencia.
• Conversor Elevador, Reductor oelevador – reductor.
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5.CONTROLADORDECARGA
Ø Método directo:Mide la corriente y la tensión de salida del generador yvaria el punto de trabajo del generador.
Ø Método indirecto: Mide una o varias señales externas (irradiancia,temperatura, etc) 43
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6.INVERSOR(SISTEMAAUTONOMO)
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7.INVERSOR(SISTEMADEINYECCIÓNARED)
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• Seguimiento delpuntomáximodepotencia• Cumplimiento delestándardeconexiónared• Cumplimiento delasfuncionesdeseguridad requeridas• Seguimiento ymonitoreodelosparámetrosdelaplanta• Desconexióninmediatayautomáticadelaredencasode
perturbaciones, fallosymalfuncionamiento enlared• SeparaciónGalvánicaentreelinversorylared
Fuente:www.fronius.com
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7.INVERSOR(SISTEMADEINYECCIÓNARED)
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7.INVERSOR(SISTEMADEINYECCIÓNARED)
47Fuente:PVModuleReliability Scorecard Report 2017.DNV–GL.
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Ø Elvalorlímitesedeterminaenelmesdemenorrecursosolar,debidoaquelatemperaturaesmínimayporlotantolatensiónacircuitoabiertoaumenta.DichatensióndebesermenoralamáximatensiónDCpermitidadeentradaenelinversor
Ø BcoeficientedevariacióndelatensiónconlatemperaturaØ Latemperaturadelmodulosetomacomo-10°C
Númeromáximo demódulosenunstring
7.INVERSOR(SISTEMADEINYECCIÓNARED)
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NúmeromínimodemódulosenunstringØ Elvalorlímitesedeterminaenelmesmejorrecurso,yaquealaumentarla
temperatura,latensiónacircuitoabiertodelmodulo fotovoltaicodisminuye.Ø Sobretejados,puedenalcanzarhastalos70o75gradosdetemperatura.
Ø BcoeficientedevariacióndelatensiónconlatemperaturaØ Latemperaturadelmodulosetomacomo70°C
7.INVERSOR(SISTEMADEINYECCIÓNARED)
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Determinacióndelacantidaddestrings
Ø SedebeverificarquelacantidadmáximadecorrienteentregadaporelgeneradorFVnosobrepaselamáximacorrientedeentradadelinversor.
7.INVERSOR(SISTEMADEINYECCIÓNARED)
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8.ESTRUCTURADEFIJACIÓN
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8.ESTRUCTURADEFIJACIÓN
52
• Aumenta la producción y rentabilidaddel sistema.
• Inversión inicial• Vida útil• Movimiento sobre uno o dos ejes.• Existen 5 tipos de seguimiento. En dos
ejes, un eje norte sur, un eje norte surinclinado, un eje este oeste horizontal yun eje acimutal.
• El seguimiento en dos ejes permite lalibertad total del movimiento, por lotanto el generador se encuentra semantiene perpendicular a los rayos delsol.
• Se reducen las perdidas por polvo ysuciedad.
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9.SISTEMASDEPROTECCIÓN
53
AccesoriosdetierraConectorMC4
Amarras Proteccióndecableado
Fuente:ABB.
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9.SISTEMASDEPROTECCIÓN
54
Combiner BOX Portafusible
Medidordecorriente Seccionador
Fuente:ABB.
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10.SOFTWAREDESIMULACIÓN
55
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10.SOFTWAREDESIMULACIÓN
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11.CONSIDERACIONES
Ø Laenergíaproducidaporunainstalaciónfotovoltaicadependeexclusivamentedelairradiaciónincidentesobreelplanodelgenerador.
Ø Existenciertosfactoresqueafectanlaproducción, talescomo:
1. Perdidaspornocumplimiento delapotencianominal2. Perdidasporpolvoysuciedad3. Perdidasdemismatchodesconexión4. Perdidasportemperaturadeoperacióndelacélula5. Perdidasporsombreado6. Perdidaseléctricasenelcableado7. Perdidasenelinversor
Fuente:Angel Bayód.
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11.CONSIDERACIONES
Fuente:Angel Bayód.
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BIBLIOGRAFIA
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1. Bayod Rújula.ÁngelAntonio.Sistemasfotovoltaicos.UniversidaddeZaragoza.España.
2. MinisteriodeMinasyEnergía.UPME.Mapaderadiaciónsolar.3. InternationalEnergyAgency.IEA.TechnologyRoadmap.Smart Grids.4. Cuadernodeaplicacionestécnicas.Plantasfotovoltaicas.ABB5. www.JINKO.com6. Codigoeléctrico nacional.NEC20147. PVModuleReliability Scorecard Report 2017.DNV–GL.8. U.S.SolarPhotovoltaic SystemCost Benchmark:Q12017.NREL9. REN21.10. Q1/Q22018SolarIndustryUpdate.NREL