fotovoltaico conectado a la red

8/18/2019 Fotovoltaico Conectado a La Red

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UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID

ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

PROYECTO DE FIN DE CARRERAINGENIERIA TÉCNICA INDUSTRIAL:

ELECTRICIDAD

Instalación solar fotovoltaica concta!a a r! so"r la

a#ota ! $na nav in!$strial.

AUTOR : Israel Blanco Sardinero

TUTOR : ai!e Alonso"Mar#$ne% de las Morenas


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Universidad Carlos III de MadridProyecto de fin de carrera: ÍND E

1. Objeto.....................................................................................................1

2. Introducción..........................................................................................2

2.1. Las energías Renovables..................................................................................2

2.1.1. ¿Qué es la energía solar fotovoltaica?.....................................................4

2.1.2. Energía solar fotovoltaica en España.......................................................5

2.2. Descripción de un sistema solar fotovoltaico..................................................7

2.2.1. Componentes de un sistema solar fotovoltaico conectado a red..............

2.2.2. !eglamentaci"n......................................................................................15

2.2.#. $antenimiento de la instalaci"n.............................................................1%

. !emoria de "ro#ecto...........................................................................17

#.1. $mpla%amiento de la instalación...................................................................17

#.2. Descripción general de la instalación............................................................1&

#.#. $lección de los paneles fotovoltaicos..............................................................2'

#.#.1. &rientaci"n de los paneles......................................................................21

#.#.2. 'nclinaci"n de los paneles.......................................................................22

#.#.#. (istancia mínima entre filas ) m"dulos.................................................25

#.#.4. C*lculo del n+mero de paneles...............................................................2%

#.4. ()lculo de la estructura soporte....................................................................27

#.4.1. ,o-recargas soportadas..........................................................................2#.4.2. Características del soporte......................................................................2

#.5. $lección del inversor.......................................................................................'

#.5.1. /ensi"n ) corriente en el punto de m*0ima potencia.............................#

#.5.2. Correcci"n de tensi"n ) corriente de-idas a la temperatura...................#1

#.5.#. 'nversor elegido......................................................................................#4

#.%. (ableado...........................................................................................................*

#.%.1. /ramos del ca-leado...............................................................................4

#.%.2. Ca-leado de protecci"n..........................................................................4%

#.. "rotecciones.....................................................................................................+,

#..1. 3rotecciones de continua........................................................................4

#..2. 3rotecciones de alterna...........................................................................5

+. $studio $nerg-tico...............................................................................*2

4.1. $studio energ-tico para paneles totalmente fijos.........................................*2

4.1.1. !ecurso solar ) carga del sistema...........................................................%2

4.1.2. $odelo energético..................................................................................%4

Instalación solar fotovoltaica conectada a red sobre la azotea de una nave industrial


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4.2. $studio energ-tico para paneles con dos posiciones....................................*,

4.2.1. !ecurso solar ) carga del sistema...........................................................%

4.2.2. $odelo energético..................................................................................1

4.#. (omparación de sistemas. (onclusiones.......................................................7&

. $studio $conómico..............................................................................,1

5.1. "resupuesto de la instalación.........................................................................,1

5.2. /n)lisis de costes.............................................................................................,

5.#. /n)lisis financiero...........................................................................................,

5.4. /n)lisis de sensibilidad # riesgo.....................................................................&1

*. "liego de condiciones 0-cnicas # /mbientales..................................&7

%.1. (ondiciones 0-cnicas......................................................................................&7

%.1.1. &-eto.....................................................................................................

%.1.2. Euipos...................................................................................................

%.1.#. !ecepci"n ) prue-as...............................................................................

%.2. !ontaje de euipos.........................................................................................&,

%.2.1. $"dulos fotovoltaicos............................................................................

%.2.2. 'nversor...................................................................................................

%.2.#. 3rotecciones ) puesta a tierra.................................................................

%.#. arantía de los euipos de la instalación....................................................1''

%.4. "rograma de mantenimiento........................................................................1'1

%.4.1. $antenimiento preventivo...................................................................11

%.4.2. $antenimiento correctivo....................................................................11

%.4.#. $antenimiento de operaci"n................................................................12

%.5. Impacto ambiental de la instalación............................................................1'2

7. $studio 3)sico de 4eguridad # 4alud...............................................1'+

.1. 5ormativa......................................................................................................1'+

.2. Definición de riesgos.....................................................................................1'

.2.1. !iesgos generales.................................................................................15

.2.2. !iesgos específicos...............................................................................1%

.#. !edidas de prevención # protección...........................................................1'7

.#.1. $edidas de prevenci"n ) protecci"n generales....................................1

.#.2. $edidas de prevenci"n ) protecci"n personales..................................1



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,. "lanos..................................................................................................1'&

&. 3ibliografía.........................................................................................11'

1'. /ne6os.................................................................................................111



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Universidad Carlos III de MadridProyecto de fin de carrera: JET

1-. Objeto

El objetivo de este proyecto es el diseño de una instalación solar fotovoltaica

conectada a red sobre la azotea de una nave industrial de dimensiones definidas.

Para su diseño y posterior estudio económico se tendrá en cuenta toda lareglamentación vigente para este tipo de instalaciones y que se mostrará en próximos

apartados y anexos.

Además se realizará el diseño de la planta de tal manera que se obtenga en

diferentes condiciones ambientales una eficiencia energ!tica optima para este tipo de

instalaciones y as" conseguir la máxima rentabilidad con la construcción de la

instalación respecto a la inversión necesaria para construirla. Para conseguir dic#o

diseño se procederá a evaluar dos posibles soluciones ambas soluciones se basarán en

la inclinación de los paneles solares respecto a la #orizontal$

%iseño & $ los módulos fotovoltaicos estará orientados #acia el sur y suinclinación será la misma durante todo el año ya se encuentren funcionando en

temporada invernal o veraniega.

%iseño ' $ los módulos fotovoltaicos estará orientados #acia el sur y su

inclinación podrá ser variada por los operarios de mantenimiento de la

instalación entre dos posiciones diferentes dependiendo la !poca del año en la

que se encuentren por tanto durante el invierno los módulos solares estarán

inclinados un ángulo determinado y durante el verano tendrán una inclinación

diferente. Este m!todo es una manera de incrementar el rendimiento en casos

que como el de este proyecto es inviable utilizar seguidores solares alencontrarse en ana azotea.

Al comparar ambos diseños se obtendrá aquel cuya eficiencia y rentabilidad sea

mayor comparando sus estudios energ!ticos y económicos.

Instalación solar fotovoltaica conectada a red sobre la azotea de una nave industrial &


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Universidad Carlos III de MadridProyecto de fin de carrera: INTROD IÓN

2-. Introducción

El modelo de desarrollo económico actual, basado en el uso intensivo de recursosenergéticos de origen fósil, provoca impactos medioambientales negativos ydesequilibrios socioeconómicos que obligan a definir un nuevo modelo de desarrollo

sostenible.

El concepto de desarrollo sostenible fue acuñado por el Informe Brundtland, en19!, como “el desarrollo que satisface las necesidades del presente sincomprometer la capacidad de las futuras generaciones para satisfacer sus propiasnecesidades”. En definitiva, el desarrollo sostenible es aquél que trata de garanti"ar tresob#etivos principales de manera simult$nea% el crecimiento económico, el progresosocial y el uso racional de los recursos.

&arece impensable un mundo futuro en el cual apare"can carencias del tipoenergético como por e#emplo falta de suministro eléctrico, sobre todo si nos fi#amos enlo presente que est$ la energ'a eléctrica en la actualidad. (uestra visión para el futuroes que todos los pa'ses que est$n a)n por desarrollar lleguen a un estatus similar a la delos pa'ses ya desarrollados con la utili"ación de los recursos disponibles en su entorno yadem$s que los pa'ses que llamamos desarrollados controlen de alguna manera la formade gestionar dic*os recursos para que otros puedan utili"arlos en el futuro.

+esulta evidente que el nivel de consumo actual de los pa'ses desarrollados no permite asegurar el abastecimiento futuro de energ'a ni facilita el acceso a la energ'a delos pa'ses en desarrollo.

Entre las pol'ticas que pueden articularse para asegurar la sostenibilidad delmodelo energético, la pol'tica de fomento de las energ'as renovables se cuenta entre las principales.

&ara asegurar dic*a sostenibilidad y el desarrollo sostenible se elaboró unconvenio marco de las naciones unidas sobre el cambio clim$tico que acabó en laelaboración del conocido &rotocolo de ioto cuyos ob#etivos son tres- conseguirreducciones de emisiones al coste m$s efectivo posible, facilitar a los pa'sesdesarrollados el cumplimiento de los compromisos de reducción de emisiones y apoyarel desarrollo sostenible de los pa'ses en desarrollo a través de a transferencia detecnolog'as limpias.

2.1-. Las Energías Renovales

/as energ'as renovables *an constituido una parte importante de la energ'autili"ada por los *umanos desde tiempos remotos, especialmente la solar, la eólica y la*idr$ulica. /a navegación a vela, los molinos de viento o de agua y las disposicionesconstructivas de los edificios para aprovec*ar la del sol, son buenos e#emplos de ello.

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on el invento de la m$quina de vapor por 2ames 3att, se van abandonando estasformas de aprovec*amiento, por considerarse inestables en el tiempo y capric*osas y seutili"an cada ve" m$s los motores térmicos y eléctricos, en una época en que el todav'arelativamente escaso consumo, no *ac'a prever un agotamiento de las fuentes, ni otros

problemas ambientales que m$s tarde se presentaron.

4acia la década de años 19!5 las energ'as renovables se consideraron unaalternativa a las energ'as tradicionales, tanto por su disponibilidad presente y futuragaranti"ada 6a diferencia de los combustibles fósiles que precisan miles de años para suformación7 como por su menor impacto ambiental en el caso de las energ'as limpias, y

por esta ra"ón fueron llamadas energ'as alternativas. 8ctualmente muc*as de estasenerg'as son una realidad, no una alternativa, por lo que el nombre de alternativas ya nodebe emplearse.

/a principal venta#a de este tipo de energ'as es que son energ'as ecológicas, esdecir este tipo de energ'as son distintas a las de combustibles fósiles o centrales

nucleares debido a su diversidad y abundancia. e considera que el ol abastecer$ estasfuentes de energ'a 6radiación solar, viento, lluvia, etc.7 durante los pró:imos cuatro milmillones de años. /a primera venta#a de una cierta cantidad de fuentes de energ'arenovables es que no producen gases de efecto invernadero ni otras emisiones,contrariamente a lo que ocurre con los combustibles, sean fósiles o renovables. 8lgunasfuentes renovables no emiten dió:ido de carbono adicional, salvo los necesarios para suconstrucción y funcionamiento, y no presentan ning)n riesgo suplementario, tales comoel riesgo nuclear.

&ero debemos tener en cuenta que este tipo de energ'as no carecen deinconvenientes, los m$s dignos de mención son- su naturale"a difusa, puesto que ciertasfuentes de energ'a renovable proporcionan una energ'a de una intensidad relativamente

ba#a, distribuida sobre grandes superficies, son necesarias nuevos tipos de ;centrales< para convertirlas en fuentes utili"ables. = la irregularidad, la producción de energ'aeléctrica permanente e:ige fuentes de alimentación fiables o medios dealmacenamiento. 8s' pues, debido al elevado coste del almacenamiento de la energ'a,un pequeño sistema autónomo resulta raramente económico, e:cepto en situacionesaisladas, cuando la cone:ión a la red de energ'a implica costes m$s elevados.

!igura 1" #oertura de la demanda anual de energía el$ctrica por tecnologías.

!uente" Red El$ctrica de Espa%a.

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En España, actualmente un 05? de la energ'a demandada por los consumidores es producida por energ'as renovables de las cuales, las m$s importantes son eólica e*idr$ulica.

2.1.1-. &'u$ es la energía solar fotovoltaica(

/a energ'a solar fotovoltaica consiste en la conversión directa de la lu" solar enelectricidad, mediante un dispositivo electrónico denominado ;célula solar


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2.1.2-. Energía solar fotovoltaica en Espa%a.

El recurso solar es abundante en España, que dispone de condiciones muyadecuadas para la energ'a solar fotovoltaica, con $reas de alta irradiancia. /a situaciónrespecto a otros pa'ses europeos como 8lemania es comparativamente muy favorable.

/a principal caracter'stica de este recurso es estar disponible en toda la superficieal mismo tiempo, estando no obstante condicionado por las sombras de elementosnaturales y artificiales y por las particulares condiciones clim$ticas de cada $reageogr$fica.

!igura *" Recurso solar en Espa%a.

!uente" I+)E.

on motivo de alcan"ar los ob#etivos dictados por el &rotocolo de yoto yrefor"ar la pol'tica de energ'as limpias en España, se elaboró el &lan de Domento de lasEnerg'as +enovables en España 05550515, el cual mostraba que apro:imadamente el10,1? de la energ'a primaria consumida en 0515 ser'a proporcionada por las energ'asrenovables, debido a esta frontera ambiciosa *ubo de revisarse dic*o plan en 055A y secreó el actual &lan de Domento de las Energ'as +enovables 055F0515.

entr$ndonos en el sector solar fotovoltaico, el &lan de Domento de las Energ'as+enovables en España 055F0515 establec'a una cifra de A553 de potencia instaladaen este tipo de energ'a. En 055A, la potencia total instalada de energ'a solar fotovoltaicaen España, seg)n los datos disponibles, superó los >!3p, presentado un incremento

cercano al FF? respecto a la potencia instalada en el año 055>.

Instalación solar fotovoltaica conectada a red sobre la azotea de una nave industrial F


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/a r$pida evolución *a comportado numerosas inversiones industrialesrelacionadas con la tecnolog'a solar fotovoltaica, desde la fabricación de silicio

policristalino, obleas y módulos *asta los seguidores o los inversores, de manera queactualmente en España se pueden producir todos los elementos de la cadena queinterviene en una instalación solar fotovoltaica.

e *ace necesario dar continuidad a estas inversiones, pero también definir una pauta de implantación de esta tecnolog'a, para garanti"ar el control y cumplimento delos ob#etivos del &lan de Energ'as +enovables 055F0515 y de los que fi#e el nuevo &E+05110505, para ello se elaboró el +eal Hecreto 1F!055 en el cual se e:presa que seasignar$ una determinada cantidad de potencia m$:ima a instalar en el territorionacional de este tipo de energ'a en cada trimestre del año.

2.2-. +escripción de un sistema solar fotovoltaico.

eg)n el tipo de instalación, de forma muy general, se puede distinguir entre

instalaciones fotovoltaicas conectadas a red e instalaciones fotovoltaicas aisladas de red.

/as conectadas a red est$n formadas por un generador fotovoltaico y un sistemade acondicionamiento de potencia, encargado de transformar la energ'a en forma decorriente continua a corriente alterna, con las caracter'sticas de la red de distribución. Elsistema de acondicionamiento de potencia es el inversor, que debe cumplir todos losrequisitos de seguridad y garant'a para que su funcionamiento no provoque alteracionesen la red ni disminuya su seguridad, contando para ello con las funciones de proteccióncorrespondientes.

!igura 3" Esquema de una instalación solar fotovoltaica.

/as instalaciones fotovoltaicas aisladas pueden contar o no con sistemas deacumulación o bater'as. /os sistemas sin acumulación *abitualmente son bombeosdirectos. /as bater'as en un 95? corresponden a las estacionarias del tipo &lomocido,

que con un mantenimiento adecuado se adaptan perfectamente a los sistemas de

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generación. e puede esta energ'a como tal o después transformarla a corriente alternamediante un inversor.

En la descripción que veremos en este punto nos centraremos en las instalacionesfotovoltaicas conectadas a red, ya que es este tipo de instalaciones son la principal

aplicación de la energ'a solar fotovoltaica en España y el proyecto consistir$ en unainstalación de este tipo.

2.2.1-. #omponentes de un sistema solar fotovoltaico conectado a red.

Hentro de una instalación solar fotovoltaica tenemos varios dispositivos o equiposque debemos dimensionar para que sea posible la transformación de la radiación solaren energ'a eléctrica que inyectamos a la red.

0aneles solares

/os paneles solares o módulos fotovoltaicos est$n formados por la intercone:iónde células solares encapsuladas entre materiales que las protegen de los efectos de laintemperie, son las encargadas de captar la energ'a procedente del sol en forma deradiación solar y transformarla en energ'a eléctrica por el efecto fotovoltaico.

El efecto fotovoltaico se produce al incidir la radiación solar sobre los materialesdefinidos como semiconductores e:tr'nsecos. uando sobre la célula solar incide laradiación, aparece en ella una tensión an$loga a la que se produce entre las bornas deuna pila.

!igura 4" Efecto fotovoltaico.

/a mayor'a de las células solares est$n constituidas de silicio mono o policristalino. /as células solares de silicio monocristalino se fabrican a partir de un)nico cristal de silicio e:tra'do de un baño de silicio fundido, este tipo de células son lasm$s utili"adas en la tecnolog'a solar y la m$s comerciali"ada ya que su rendimiento esel mayor de todos los tipos de células solares siendo éste de entre el 1F? y el 1?.

Hebido a su alto coste, est$ empe"ando a utili"arse de forma masiva el silicio policristalino, muc*o m$s barato de fabricar ya que est$ formado por un con#unto de



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estructuras macrocristalinas de silicio adem$s su rendimiento es bastante pró:imo al delas células monocristalinas, en trono al 10? y 1A?. &or )ltimo e:iste otra familia decélulas solares constituidas de silicio amorfo que aparecen debido a que la fabricaciónde células solares de silicio cristalino sigue siendo muy alta, la fabricación de este tipode células es muc*o m$s simple y por lo tanto son muc*o m$s baratas pero aunque

tienen un buen comportamiento ante agentes e:ternos, se degradan m$s r$pidamente ysu rendimiento es bastante inferior a el de las células cristalinas, inferior al 15?.

!igura 5" +e i6quierda a derec7a8 panel de silicio monocristalino9 panel de silicio policristalino :

panel de silicio amorfo.

Cn panel solar est$ constituido por varias células iguales conectadas entre s', enserie yJo paralelo de forma que la tensión y corriente suministrada por el panel seincrementa *asta a#ustarse al valor deseado. omo norma general, los paneles solares sefabrican disponiendo primero las células necesarias en serie para alcan"ar la tensión quedeseamos a la salida del generador fotovoltaico y a continuación se asocian ramales decélulas en serie en paralelo *asta alcan"ar el nivel de corriente deseado.

!igura ;" Elementos de un 0anel !otovoltaico.



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8 la *ora de dimensionar nuestra instalación solar fotovoltaica, es primordialconocer los par$metros eléctricos fundamentales de los módulos fotovoltaicos que est$nen el mercado%

• orriente de cortocircuito 6I7% es la m$:ima intensidad que se genera en el

panel cuando no est$ conectada ninguna carga y se cortocircuitan sus bornes.

• Kensión de circuito abierto 6L@7% es la m$:ima tensión que proporciona el panelcuando no *ay conectada ninguna carga entre los bornes del panel y dic*os

bornes est$n al aire.

• &unto de m$:ima potencia 6Impp, Lmpp7% es el punto para el cual la potenciaentregada es m$:ima, obteniéndose el mayor rendimiento posible del panel.

• Dactor de forma 6DD7% Es la relación entre la potencia m$:ima que el panel puede entregar y el producto de la corriente de m$:ima potencia 6Impp7 y latensión de m$:ima potencia 6Lmpp7. Este par$metro sirve para conocer la curvacaracter'stica IL de los paneles.

• Eficiencia y rendimiento 6M7% es el cociente entre la potencia m$:ima que el panel puede entregar y la potencia de la radiación solar incidente. Hependiendode la tecnolog'a utili"ada a la *ora de la fabricación del panel puede llegar *astael 1?.

e pueden mostrar todos los par$metros fundamentales de un panel o módulofotovoltaico mediante su curva ;volta#ecorriente


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Kodos estos par$metros fundamentales son proporcionados por los fabricantes enlas *o#as de caracter'sticas de los paneles fotovoltaicos. Hebe tenerse en cuenta queéstos par$metros no son constantes ya que los fabricantes toman como referencia unascondiciones de funcionamiento est$ndar conocidas como ondiciones Est$ndar deedida 6E7 que son unas condiciones de irradiancia y temperatura determinadas en

la célula solar, estas condiciones son%

Irradiancia% 15553Jm0 8 nivel del mar Kemperatura de célula% 0FN

8s' pues, si las condiciones a las que se ve sometido el panel son diferentes a lasde est$ndar de medida, las caracter'sticas de los paneles fotovoltaicos cambiar$n. /amedida en que cambian los par$metros fundamentales de los paneles es de vitalimportancia para el diseño de la instalación ya que es muy posible que en condicionesnormales de funcionamiento estemos le#os de las condiciones est$ndar de medida y la

instalación puede verse afectada. &ara ello es necesario conocer dos par$metrosimportantes de los paneles%

• oeficiente de temperatura L@% es el coeficiente de corrección para la tensiónm$:ima que se produce a circuito abierto cuando no e:iste ninguna cargaconectada, este coeficiente muestra como var'a la tensión con una variación detemperatura. /a tensión de circuito abierto aumenta cuando la temperaturadisminuye y disminuye cuando la temperatura aumenta.

• oeficiente de temperatura I% es el coeficiente de corrección para la corriente

m$:ima que se produce en el panel cuando no *ay conectada ninguna carga ycortocircuitamos los bornes del panel, este coeficiente muestra como var'a laintensidad con una variación de la temperatura. /a intensidad de cortocircuitoaumenta cuando aumenta la temperatura y disminuye cuando disminuye latemperatura.

on estos coeficientes de temperatura, puede representarse el comportamiento delos paneles ante variaciones de temperatura observando como cambian la tensión ycorriente de m$:ima potencia, la tensión de circuito abierto y la corriente decortocircuito en la gr$fica anterior de ;volta#ecorriente< tomando como referencia lairradiancia en condiciones est$ndar de medida 615553Jm07.



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!igura 11" #urva I-< para diferentes temperaturas a una irradiancia de 1///ABm2.

!uente" >ódulo )-3 )?ER@).

Estructura @oporte

/os módulos fotovoltaicos anali"ados anteriormente se colocar$n sobre ladenominada estructura soporte, dic*a estructura soporte deber$ cumplir lasespecificaciones de diseño de la instalación 6orientación y $ngulo de inclinación7 y las

pautas descritas en el &liego de ondiciones Kécnicas del Instituto para ladiversificación y 8*orro de Energ'a 6IH8E7.

&odemos tener dos tipos de estructura soporte, fi#a y móvil, las estructuras fi#as

tienen una orientación e inclinación fi#a que se calcula a la *ora de diseñar lainstalación, esta inclinación y orientación suelen ser impuesta por la situación de lasinstalación, como te#ados con una determinada inclinación y orientación, o bien lasoptimas para la locali"ación donde vamos a reali"ar la instalación solar dependiendo dela latitud. /as estructuras móviles son aquellas utili"adas en las llamadas ;*uertassolares< donde los paneles pueden orientarse en trono a la posición del sol.

Osta estructura soporte deber$ resistir el peso de los módulos fotovoltaicos y lassobrecargas del viento o inclemencias del tiempo, as' como las posibles dilatacionestérmicas provocadas por aumentos de temperatura en diferentes estaciones del año.

/a su#eción de los módulos solares deber$ estar *omologada para los panelesutili"ados en la instalación seg)n las especificaciones del fabricante, adem$s las partesde su#eción de los paneles solares no deber$n generar sombras indeseadas sobre losmódulos. /a torniller'a utili"ada tanto para la su#eción de los módulos fotovoltaicoscomo para la su#eción de la propia estructura al suelo deber$ ser de acero ino:idable cone:cepción de estructuras de acero galvani"ado en cuyo caso podr$n ser tornillosgalvani"ados.

Inversor

8nteriormente se *a visto que los paneles solares fotovoltaicos generan potencia a

partir de la radiación solar que captan, esta potencia eléctrica no es alterna sino continuacon unos valores de tensión y corriente continua que depende de la disposición de los



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paneles. 8 la *ora de entregar la energ'a eléctrica a la red, es necesario tratarla para quecumpla las caracter'sticas establecidas para inyectarla a dic*a red, como que debe sersenoidal, con una frecuencia de F54" y unos valores de tensión determinados para nocrear perturbaciones en a la red de suministro.

El inversor es el equipo electrónico que permite inyectar en la red eléctricacomercial la energ'a producida por el generador fotovoltaico. u función principal esconvertir la corriente continua procedente de los paneles fotovoltaicos en corrientealterna.

/as instalaciones fotovoltaicas tienen un elevado coste y no pueden permitirsefallos e imprudencias en la e:plotación de éstas instalaciones, por este motivo losinversores deben tener un alto rendimiento y fiabilidad. El rendimiento de los inversoresoscila entre el 95? y el 9!?, dic*o rendimiento depende de la variación de la potenciade la instalación, por lo que se intentar$ que el inversor traba#e con potencias cercanas oiguales a la nominal, puesto que si la potencia de entrada al inversor procedente de los

paneles fotovoltaicos var'a, el rendimiento disminuye.

&ara evitar que el rendimiento disminuya con la variación de la potencia deentrada procedente de los paneles solares, los inversores deben estar equipados condispositivos electrónicos que permitan reali"ar un seguimiento del punto de m$:ima

potencia de los paneles, permitiendo obtener la m$:ima eficiencia posible del generadorfotovoltaico en cualquier circunstancia de funcionamiento.

Cno de los par$metros importantes que definen un inversor es el rango detensiones al cual puede funcionar con mayor rendimiento. Esto es importante, ya que latensión que suministran los paneles del generador fotovoltaico para entregar la m$:ima

potencia no siempre es la misma, sino var'a con la temperatura y si esta tensión aumentao disminuye con forme disminuye o aumenta la temperatura podemos llegar a tenertensiones a la entrada del inversor superiores o inferiores a la tensión normal defuncionamiento del inversor.

En cuanto a la fiabilidad que debe aportar, un inversor debe estar equipado con protecciones que aseguren tanto el buen funcionamiento de la instalación como laseguridad de la misma. 8lgunas de las protecciones que incorporan los inversores son%

• &rotección contra sobrecargas y cortocircuitos- sirven para detectar posibles

fallos producidos en los terminales de entrad o salida del inversor.

• &rotección contra calentamiento e:cesivo- si la temperatura del inversorsobrepasa un determinado valor umbral, el equipo deber$ pararse y mantenersedesconectado *asta alcan"ar una temperatura inferior.

• &rotección de funcionamiento modo isla- para desconectar el inversor en caso deque los valores de tensión y frecuencia de red estén por fuera de unos valoresumbral para un funcionamiento adecuado al estar funcionando sin apoyo de lared.

• &rotección de aislamiento- sirve para detectar posibles fallos de aislamiento en elinversor.

Instalación solar fotovoltaica conectada a red sobre la azotea de una nave industrial 1>


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• &rotección contra inversión de polaridad- para proteger el inversor contra posibles cambios en la polaridad desde los paneles fotovoltaicos.

0rotecciones

8dem$s de las protecciones integradas en el inversor, es necesario equipar lainstalación con protecciones adicionales que prote#an tanto la seguridad de la instalacióny equipos como la seguridad de las personas responsables de su funcionamiento ymantenimiento.

/a implantación de protecciones deberemos llevarla a cabo atendiendo a lareglamentación vigente para éste tipo de instalaciones, art'culo 11 del +eal Hecreto1GG>J0555 y al +eglamento Electrotécnico de Ba#a tensión%

• Interruptor general manual, que ser$ un interruptor magnetotérmico conintensidad de cortocircuito superior a la indicada por la empresa distribuidoraen el punto de cone:ión. Este interruptor ser$ accesible a la empresadistribuidora en todo momento, con ob#eto de poder reali"ar la descone:iónmanual.

• Interruptor autom$tico diferencial, con el fin de proteger a las personas en elcaso de derivación de alg)n elemento de la parte de continua de la instalación.

• Interruptor autom$tico de la intercone:ión, para la descone:ióncone:iónautom$tica de la instalación fotovoltaica en caso de pérdida de tensión o

frecuencia de la red, #unto a un relé de enclavamiento.

• &rotección para la intercone:ión de m$:ima y m'nima frecuencia 6F1 y A94",respectivamente7 y de m$:ima y m'nima tensión 61,1 y 5,F Cm,respectivamente7.

• Estas protecciones podr$n ser precintadas por la empresa distribuidora.

• El rearme del sistema de conmutación y, por tanto, de la cone:ión con la redde ba#a tensión de la instalación fotovoltaica ser$ autom$tico, una ve"restablecida la tensión de red por la empresa distribuidora.

• &odr$n instalarse en el inversor las funciones de protección de m$:ima ym'nima tensión y de m$:ima y m'nima frecuencia y en tal caso las maniobrasautom$ticas de descone:ióncone:ión ser$n reali"adas por éste. En este casosólo se precisar$ disponer adicionalmente de las protecciones de interruptorgeneral manual y de interruptor diferencial autom$tico, si se cumplen lassiguientes condiciones%

Instalación solar fotovoltaica conectada a red sobre la azotea de una nave industrial 1A


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a7 /as funciones ser$n reali"adas mediante un contacto cuyo rearme ser$autom$tico, una ve" se restable"ca las condiciones normales de suministrode la red.

b7 El contactor, gobernado normalmente por el inversor, podr$ ser activado

manualmente.

c7 El estado del contactor 6;onJoffJ0555, de 09 de eptiembre, que establece las normas de cone:ión ared de ba#a tensión de instalaciones fotovoltaicas.

+.H. 1F!J055, de 0G de eptiembre, de retribución de la actividad de producción de energ'a eléctrica mediante tecnolog'a solar fotovoltaica.

Instalación solar fotovoltaica conectada a red sobre la azotea de una nave industrial 1F


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&liego de ondiciones Kécnicas de Instalaciones Dotovoltaicas onectadas a+ed 6&K7 establecidas por el Instituto para la Hiversificación y 8*orro deEnerg'a 6IH8E7 en @ctubre de 0550.

+eglamento Electrotécnico de Ba#a Kensión, aprobado por el +.H. A0J0550

de 0 de 8gosto e Instrucciones Kécnicas complementarias 6IK7.

ódigo Kécnico de Edificación.

(ormas espec'ficas de cone:ión a red de Cnión Denosa.

2.2.*-. >antenimiento de la instalación.

omo se indica en el &liego de ondiciones Kécnicas del IH8E, deber$ reali"arseun plan de mantenimiento adecuado en la instalación solar fotovoltaica para asegurar elcorrecto funcionamiento y óptima e:plotación de la instalación, adem$s de estos

ob#etivos, con dic*o plan de mantenimiento conseguiremos aumentar la eficiencia y laduración de la instalación.

Hentro del plan se deber$n reali"ar dos tipos de mantenimiento%

• antenimiento preventivo% este tipo de mantenimiento consiste eninspeccionar visualmente la instalación solar y verificar que los distintosequipos como inversores y paneles solares y dispositivos como proteccionesde la instalación funcionan correctamente.

eg)n el &liego de ondiciones Kécnicas del IH8E, si la instalación es de potencia inferior a F3p, debe reali"arse una visita al año como m'nimo,mientras que si la instalación fotovoltaica es de potencia superior, deber$reali"arse una visita cada seis meses a la instalación, en la cual deber$ncomprobarse las protecciones eléctricas, el estado de los módulos solares as'como sus cone:iones, el estado del inversor y estado de de los aislamientos delos conductores.

• antenimiento correctivo% en este plan de mantenimiento entran todas lasoperaciones de sustitución necesarias para asegurar que el sistema funcionacorrectamente durante su vida )til.

8mbos tipo de mantenimiento deber$ reali"arse por personal cualificado para estetipo de instalaciones fotovoltaicas y todas las operaciones llevadas a cabo deber$n serregistradas en un informe técnico.

Instalación solar fotovoltaica conectada a red sobre la azotea de una nave industrial 1G


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Universidad Carlos III de MadridProyecto de fin de carrera: MEMORIA DE PROYECTO

3-. Memoria de Proyecto.

En el siguiente apartado se detallará en qué consiste el proyecto a realizar,detallando del emplazamiento y descripción de la instalación, los cálculos necesarios ydecisiones tomadas en base a dichos cálculos.

3.1-. Emplazamiento de la instalación

La ubicación de la instalación solar fotovoltaica a proyectar será al norte de la provincia de Toledo, en el término municipal de oro!, dentro del pol"gono industrial#$ntonio del %incón&, carretera '()*++, -ilómetro / a unos 0++ metros de la salida** hacia Toledo de la carretela 1acional $)*.

Figura 12: Polígono Industrial ntonio del !incón.

Fuente: "oogle Eart# $.%.

La instalación se realizará sobre la azotea plana de la nave propiedad de laempresa fabricante de productos sanitarios y de ba2o #'alamita 3ystems& en la $venidade la 4ndustria, parcela +5 del pol"gono.

El terreno donde se encuentra localizada la nave está situado a unos /++m sobre elnivel del mar y sus coordenadas son6

&atitud: '%( 2) *.'%)) +&ongitud: 3( '%) '*.%,))

Instalación solar fotovoltaica conectada a red sobre la azotea de na nave indstrial 7


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Figura 13: ista a/rea 0alamita ystems.Fuente: "oogle Eart# $.%.

Las dimensiones de la nave industrial son8 95m:*+m el rectángulo mayor y+m:5+m el rectángulo más peque2o. Lo que proporciona una superficie total de.*9+m5. 3e observa que la nave se encuentra inclinada respecto al sur por lo que sufachada inferior no está totalmente orientada hacia dicho sur, este dato se tendrá encuenta a la hora de instalar los paneles y a la utilización parte de la totalidad de la plantade la nave.

Figura 1': 0alamita ystems.



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3.3-. Elección de los paneles 6oto7oltaicos.

>ara la elección de los paneles solares que a utilizar, se tendrán en cuenta variasconsideraciones6

• Terreno a ocupar 6 debe estudiarse la cantidad de terreno de la que se dispone a lahora de dimensionar el campo de paneles solares, en este caso, la situación delcampo de paneles será sobre la azotea de un edificio, por lo que e!istiránlimitaciones de espacio más obvias.

'omo apuntó anteriormente, la nave en cuestión posee un área de planta de unos.*9+m5. $hora bien, teniendo en cuenta que uno de los ob


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• Tecnolog"a a utilizar 6 'omo se vio en el apartado anterior de 4ntroducción,e!isten varios tipos de paneles solares fotovoltaicos dependiendo al tipo decélula solar del que están compuestos6 silicio monocristalino, silicio

policristalino y silicio amorfo. >ara el dise2o del proyecto se utilizarán panelesde tipo monocristalino que aunque son paneles caros, su rendimiento es el más

alto del mercado llegando hasta casi el 5+G.

• >resupuesto 6 La Dltima y más importante de todas, a la hora del dise2o de estetipo de instalaciones encargadas por un cliente, se tendrá en cuenta la cantidadque el cliente está dispuesto a invertir sobre la instalación fotovoltaica ya queaunque se realice un dise2o de gran envergadura y calidad, si el sobrepasa el

presupuesto dado por la persona quién nos la encarga, será imposible larealización del proyecto.

'on estas consideraciones se ha elegido el panel solar fotovoltaico $)7+( de$TE%3$, empresa espa2ola con amplia e!periencia en fabricación de todo tipo dedispositivos para instalaciones solares fotovoltaicas. Este tipo de módulo está creadoespecialmente para alimentar para sistemas de 5*H'', como instalaciones autónomascon bater"a de potencia elevada, bombeo directo de agua y sistemas de inyección directade la energ"a a la red eléctrica como es el caso de este proyecto.

La siguiente tabla muestra los parámetros fundamentales del panel solar escogido,esto será importante a la hora de dimensionar el cableado y protecciones e importante

para la elección del inversor6

9ala 1: Par;metros 6undamentales del módulo 6oto7oltaico -1*%M.

3.3.1-. rientación de los paneles.

$ la hora de dise2ar este tipo de instalaciones solares, es muy importante decidirla orientación de los paneles ya que interesará que los paneles capten la mayor cantidadde radiación solar posible. Esta orientación puede ser impuesta por el emplazamientodonde vamos a instalar los paneles, como es el caso de te


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3egDn el 4?$E, la orientación se define por el ángulo llamado azimut F, que es elángulo que forma la proyección sobre el plano horizontal de la normal a la superficiedel módulo y el meridiano del lugar. Los valores t"picos son +I para los módulos al sur,)+I para módulos orientados al este y J+I para módulos orientados al oeste.

Figura 1ara hallar la orientación optima de los paneles solares debe considerarse laubicación de los mismos, en este caso, los paneles captarán la mayor cantidad deradiación solar si se orientan al sur geográfico, donde FK+I.

3.3.2-. Inclinación de los paneles.

Ctro punto importante para el dise2o de estas instalaciones fotovoltaicas, es lainclinación que deben tener los módulos para la captación de la mayor cantidad deradiación solar.

3egDn el >liego de 'ondiciones del 4?$E, la inclinación de los módulos solares sedefine mediante el ángulo de inclinación , que es el ángulo que forma la superficie delos módulos con el plano horizontal. 3u valor es +I para módulos horizontales y +I paramódulos verticales.

Figura 1*: Inclinación de los módulos.

El cálculo de la inclinación óptima de los paneles solares, se obtendrá mediante elmétodo de #mes peor&, en el cual, se considera el mes de menor radiación captada sobrelos paneles. >ara utilizar este método ha de tenerse en cuenta dos variables8 el periodo

para el cuál se utilizará la instalación solar fotovoltaica, debe definirse si se e!plotará enverano, en invierno o durante todo el a2o y la latitud del emplazamiento donde estaráninstalados los paneles solares.

&atitud =>?: *+I 5M 7.*+MM 1 >@'%A%3$(



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3egDn el método de #mes peor&, la inclinación optima apro!imada de los panelesrespecto a la horizontal, viene e!presada en la siguiente tabla6

Periodo de diseBo Copt?iciembre NJ+I

Oulio N)5+I$nual N)+I

9ala 2: Inclinación de los paneles segDn la latitud.

@tilizando este método para obtener la inclinación optima de los paneles solaresen la instalación segDn el periodo de dise2o ser"a6

Periodo de diseBo Copt?iciembre NJ+I K *+,+0J+ K 0+,+0I

Oulio N)5+I K *+,+0)5+ K 5+,+0I$nual N)+I K *+,+0)+ K +,+0I

9ala 3: Inclinación de los paneles segDn el periodo de diseBo.

'on estas inclinaciones, se obtienen las menores pérdidas por inclinación de losmódulos fotovoltaicos.

Estos resultados se han comprobado utilizando el programa >H343T *., en elcual introduciendo los valores de latitud de la localización, dimensiones del módulosolar y el periodo de dise2o, puede comprobarse la inclinación óptima para cada uno delos periodos de dise2o de la instalación obteniendo las menores pérdidas posibles.

>eriodo de dise2o anual6 las menores pérdidas por inclinación de los paneles lasobtenemos con un ángulo de inclinación de entre I y 0I.

Figura 1: etalle de PI9 '.33 =nual?.



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>eriodo de dise2o en verano6 las menores pérdidas por inclinación de los paneleslas obtenemos con un ángulo de inclinación de entre /I y 9I.

Figura 1,: etalle de PI9 '.33 =erano?.

>eriodo de dise2o invierno6 las menores pérdidas por inclinación de los paneleslas obtenemos con un ángulo de inclinación de entre 05I y 0I.

Figura 2%: etalle de PI9'.33 =In7ierno?.

Instalación solar fotovoltaica conectada a red sobre la azotea de na nave indstrial 5*


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'omo conclusión se observa que todos los ángulos obtenidos con el programa>H343T *. son muy apro!imados a los obtenidos mediante el método de #mes peor&.

$hora bien, en este proyecto se intentará dise2ar una instalación solar fotovoltaicalo más eficiente posible por lo que se aprovechará la instalación durante todo el a2o de

la forma más eficiente posible, por este motivo se estudiará la posibilidad de podervariar el ángulo de inclinación de los paneles respecto a la horizontal dependiendo si seestá e!plotando durante un periodo de invierno o verano, es decir, la estructura soportede los paneles solares tendrá la capacidad de poder cambiar de ángulo cuando esténfuncionando en invierno o verano a manos de los responsables de mantenimiento de lainstalación, de esta manera se captará la má!ima cantidad de radiación solar posibledurante todo el a2o.

3.3.3-. istancia mínima entre 6ilas de módulos.

En este apartado se calculará la distancia m"nima de separación entre las distintas

filas de módulos solares que componen el generador fotovoltaico para que no se produzcan sombras de unos módulos sobre otros.

3egDn el >liego de 'ondiciones Técnicas del 4?$E, la distancia #d&, medida sobrela horizontal, entre unas filas de módulos obstáculo, de altura #h&, que pueda producirsombras sobre la instalación deberá garantizar un m"nimo de * horas de sol en torno almediod"a del solsticio de invierno. Esta distancia #d& será superior al valor obtenido porla e!presión6

PI/Q latitud tag

hd

−=

En la siguiente figura se muestran todas las medidas que debemos tener en cuenta6

Figura 21: Esuema de distancias mínimas.

La distancia de separación entre filas de módulos dependen del ángulo deinclinación de éstos, as" que cuanto más inclinado esté el panel, deberá guardarse mayordistancia entre filas.

En el caso proyectado, al tener dos posiciones, una para verano y otra parainvierno, los paneles han de colocarse a una distancia aceptable para ambos periodos.'omo los paneles estarán fi


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>or lo tanto, sabiendo que la longitud del panel es de 9*mm y forma un ángulocon la horizontal de 05I, la altura #h& de los paneles será6

mm senh /*,+9*,+I05 =⋅=

'onocida la altura que tendrán los paneles en su inclinación má!ima y la latituddel lugarQ*+,+0IP, la distancia #d& entre paneles será de6

mtag

m

latitud tag

hd /7,

PI+.0,*+I/Q

/*,+

PI/Q=

−=

−=

>or tanto la distancia entre los e!tremos inferiores de dos paneles consecutivosresultará de la suma de la distancia dK,/7m y la proyección de la longitud del panelsobre el suelo, es decir, mma 0,+9*,+I05cos =⋅= 8 en total cada panel estaráseparado una distancia 5,7m.

Figura 22: imensiones entre paneles.

3.3.'-. 0;lculo del nDmero de paneles.

En este punto se especificará cuantos paneles solares serán utilizados en lainstalación y cómo se conectarán entre s" teniendo en cuenta los siguientes puntos6

) Rrea de la nave a ocupar por los paneles solares8 lo visto en apartados anteriores,muestra que el área que como má!imo podrán ocupar los paneles solares no esla totalidad de la azotea, sino que será un área rectangular cuya base estáorientada totalmente al sur de dimensiones 0/,5!5,07m.

) La separación entre filas8 una vez calculada la separación m"nima que debehaber entre filas de paneles, se podrá calcular el nDmero de éstas que se podráncolocar sobre el área Dtil de la azotea6

filasm

m panelesde filasdemáximonúmero /7,.

7,5

/7,5E S S S S S ==

) Las dimensiones del panel solar8 conociendo el área má!ima que pueden ocuparlos paneles solares y las dimensiones de cada uno de ellos, se obtienen cuantos

paneles podrán colocarse en fila.

Instalación solar fotovoltaica conectada a red sobre la azotea de na nave indstrial 5/


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Figura 1


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3.'.1-. orecargas soportadas.

Tal y como anuncia el >liego de 'ondiciones Técnicas del 4?$E, la estructurasoporte de los paneles solares deberá resistir las sobrecargas del viento y nieve, deacuerdo con lo indicado en la normativa básica de la edificación 1E)$E)99. >ara este

caso, no se considerarán sobrecargas por nieve puesto que en esta zona de la provinciade Toledo e!iste apenas riesgo de producirse nevadas durante el invierno y si ocurren,son de baor otro lado, se tendrá en cuenta la sobrecarga producida por el viento en dichazona, la estructura será dimensionada para soportar vientos de unos 5+ -m=h comomá!imo. ste cálculo se realizará partiendo de la norma (H)+ para soportar cargase!tremas debidas a factores climatológicos adversos como es el viento.

Las estructuras soporte tendrán la orientación óptima para la cual los panelescaptan la mayor cantidad de radiación solar, es decir, orientarán los módulos hacia el

sur, por tanto, los vientos que mayor carga ofrecerán sobre los ancla


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$hora bien, de esta fuerza que se eor este motivo, la fuerza total que se eliego de 'ondiciones Técnicas del 4?$E, la torniller"autilizada deberá ser realizada en acero ino!idable cumpliendo la norma (H)+/ o bienal ser una estructura de acero galvanizado, los tornillos utilizados para la unión deelementos del soporte también podrán ser del mismo material con e!cepción de lostornillos utilizados para la unión entre los paneles solares y la estructura que deberán serobligatoriamente de acero ino!idable.

Figura 1: Esuema de estructura soporte.



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Tanto la estructura soporte como los topes de su


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La tensión normal de funcionamiento o tensión de má!ima potencia del generadorfotovoltaico conociendo la disposición de paneles en serie y paralelo a la cual deberáfuncionar el inversor en condiciones normales vendrá dada al multiplicar la tensión de

punto de má!ima potencia Q mppV P de cada panel por el nDmero de paneles en serie encada ramal del generador6

V panelesV N V V S mppmppTOTAL /,*5E59,.0 =⋅=⋅=

U la corriente que suministra el generador fotovoltaico cuando proporciona lamá!ima potencia vendrá dada al multiplicar la corriente de punto de má!ima potencia Qmpp P de cada panel por el nDmero de paneles en paralelo o ramales6

Aramales A N ! mppmppTOTAL 0,*5.+70,* =⋅=⋅=

3.$.2-. 0orrección de tensión y corriente deidas a la temperatura.

En la azotea de la nave se considerará un rango de temperaturas ambiente de entre)0I ' como m"nimo en invierno y *0I ' como má!imo en verano, con estastemperaturas la temperatura de célula será distinta a 50I ', valor considerado comocondición estándar de medida y para el cual se muestran los parámetros fundamentalesde los paneles solares.

La temperatura de traba


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>ara conocer la tensión de circuito abierto que se medirá a la salida de cada panelcuando están traba


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multiplicando el nDmero ramales en paralelo del generador fotovoltaico por la corrientede cortocircuito de cada panel para una temperatura ambiente de )0I ', la corriente decortocircuito a la salida del generador durante el invierno6

Aramales A N

V panelesV N V V

! C SC TOTALC SC

S C OC TOTALC OC

5,0.++*,0

05,09E55/,*E

PI/50,QPI/50,Q

PI/50,QPI/50,Q

=⋅=⋅=

=⋅=⋅=

−−

−−

$hora para obtener la tensión de circuito abierto y corriente de cortocircuito delgenerador fotovoltaico durante el periodo de verano, se considerará la temperatura de*0I ' indicada anteriormente, por lo que la temperatura de las células que componen los

paneles solares será6

C T

T T ONC a ! I70,79+++9++

5+*7*0

9++

5+=⋅

−+=⋅

−+=

>ara esta temperatura de célula, la tensión de circuito abierto y corriente decortocircuito del panel serán6

( ) ( )

( ) ( ) AT T

V T V T V V

SC C SC C SC

OC C OC C OC

5,0E**,+5070,79,0PQ

0,..E**,+5070,79E0,*.PQ

PI50QPI70,79Q

PI50QPI70,79Q

=−⋅−+=∆⋅∆+=

=−⋅−+=∆⋅∆+=

@na vez obtenidas la tensión de circuito abierto y la corriente de cortocircuito decada módulo solar ba


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( ) ( )

( ) ( ) V T V T V V

V T V T V V

mppC mppC mpp

mppC mppC mpp

7.,.E*77,+50/50,9,.0PQ

90,57*77,+5070,799,.0PQ

PI50QPI/50,Q

PI50QPI70,79Q

=−⋅−−+=∆⋅∆+=

=−⋅−+=∆⋅∆+=

−

>or tanto el rango de tensiones del punto de má!ima potencia que deberá sersoportado por el inversor será calculado multiplicando los valores de tensión de má!ima

potencia de cada módulo solar obtenidos para las diferentes condiciones por el nDmerode paneles conectados en serie en cada uno de los ramales, obteniéndose as", la tensiónmá!ima y m"nima que proporcionará el generador fotovoltaico en condiciones demá!ima potencia6

V panelesV N V V

V panelesV N V V

S C mppTOTALC mpp

S C mppTOTALC mpp

7,*7/57.,.E

.*+590,57

PI/50,QPI/50,Q

PI70,79QPI70,79Q

=⋅=⋅=

=⋅=⋅=

−−

3.$.3-. In7ersor elegido.

>ara la elección del inversor a instalar para la conversión de potencia continua a potencia alterna del generador solar fotovoltaico y posterior inyección a la red eléctrica,deberán considerarse los siguientes valores de interés6

9ensión de m;4imapotencia

9ensión de circuitoaierto

0orriente decortocircuito

In7ierno=-$(0? V V C mpp 7,*7/PI/50,Q =− V V C OC 0,09EPI/50,Q =− A C SC 5,0PI/50,Q =−erano='$(? V V C mpp .*+PI70,79Q = V V C OC *+5PI70,79Q = A C SC 0/PI70,79Q =

9ala ': alores de tensión de circuito aierto y corriente de cortocircuito.

Instalación solar fotovoltaica conectada a red sobre la azotea de na nave indstrial *


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$tendiendo a estos valores de tensión y corriente, se ha elegido el inversor de$TE%3$ 34EL)3CLE4L /+=0*, cuya tabla de especificaciones técnicas es6

Es!ecificacio es El"ctricas

#$%Co e&ió a la red

Potencia 'o(inal de la instalación )*+, -.Cone&ión Trif/sica y 'etro0$%1e erador fotovoltaico

Potencia no(inal !aneles )*+!, 23Potencia (4ni(a5(/&i(a !aneles )*+!, --$2-Ran6o de tensión PMP 773$233Tensión (/&i(a de entrada a (ódlos 8339DC a 3 CTensión (4ni(a de arran;e )9, .33Corriente (/&i(a de entrada )A, 033'Corriente (/&i(a )A, >8=.Tensión de fnciona(iento 9n ? #3@recencia de fnciona(iento -3Bz ? 3=7BzProtección contra fnciona(iento en isla I.$%Otros datos

Cons(o a!ro&% En vac4o )+, -2TBD de la intensidad AC 7@Control del siste(a Analó6ico5di6italContactor electro(ec/nico de descone&ión Iiste(a de aisla(iento Transfor(adorProtección del interface de co(nicaciones IRendi(iento (/&i(o )@, >-=-

'or(ativasRD #22750333= CEI##$#3= 9D= EMC= CE=

DF->-3 y DF->.3Es!ecificacio es 4sicas

iste(a de Refri6eración Convección natral G 9entilación forzadaRan6o de te(!eratra de TrabaHo $- C a .3 CRan6o de te(!eratra de al(acena(iento $03 C a -3 CB(edad Relativa M/&i(a >-@'ivel d )A, 2.Di(ensiones )((, )&+&B, ##33&J33.33Peso )*6, 8-3Kndice de !rotección IP0#Material envolvente Convección natral G 9entilación forzada

>ara la elección de este modelo de inversor se han tenido en cuenta varios puntos adestacar6

• El rango de tensiones en el que el inversor puede traba


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una tensión de circuito abierto de V V TOTALC OC 05,09EPI/50,Q =− que tambiénse encuentra en el rango de tensión de funcionamiento del inversor. >or otrolado, cuando los paneles traba


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'omo se decidió anteriormente, el generador fotovoltaico estará formado por +ramales compuestos de 5 módulos en serie, conectados en paralelo, las cone!iones decada / ramales irán a una ca


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) El trazado de las canalizaciones se hará siguiendo preferentemente l"neasverticales y horizontales o paralelas a las aristas de las paredes que limitan allocal donde se efectDa la instalación.

) Las canales con conductividad eléctrica deben conectarse a la red de tierra, su

continuidad eléctrica quedará convenientemente asegurada.

) 1o se podrán utilizar las canales como conductores de protección o de neutro,salvo lo dispuesto en la 4nstrucción 4T')T)9 para canalizaciones

prefabricadas .

) La tapa de las canales quedará siempre accesible.

3e ha optado por canaletas marca @1E:, modelo //@5: aislantes con tapa de>H' ( por sus buenas caracter"sticas técnicas6

• >rotección contra contactos directos e indirectos.

• 3in necesidad de puesta a tierra.

• Evita corrientes de fuga, cortocircuitos con las bande


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>ara el cálculo de la sección en los tramos de corriente continua se utilizará laecuación6

C u

L s CC

⋅⋅⋅

= 5

donde6

) s es la sección teórica del conductor en Wmm5X.) L es la longitud del conductor WmX.) CC es la corriente má!ima que va a circular por los conductores y es la decortocircuito de los paneles W$X.)u es la ca"da de tensión WHX que como má!imo podrán tener los conductores. 3egDn el>liego de 'ondiciones Técnicas del 4?$E, la má!ima ca"da de tensión permitida enconductores de continua es del ,0G.)C es la conductividad del elemento que forma el conductor, en éste caso siempre seutilizará cobre y su conductividad es 0/m=YZmm5.

En el Dltimo tramo de la instalación donde ya se ha producido la conversión de potencia continua a potencia alterna, la instalación del cableado será diferente, en éstetramo los conductores de tipo +,/=-H estarán enterrados, estarán constituidos de cobrecon aislamiento >H' y el dise2o se basará en la norma 4T')T)+7 para redessubterráneas para distribución en ba


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donde6) s es la sección teórica del conductor en Wmm5X.) L es la longitud del conductor WmX.) ! es la potencia má!ima que transporta el cable W;X.) u es la ca"da de tensión WHX que como má!imo podrán tener los conductores. 3egDn el

>liego de 'ondiciones Técnicas del 4?$E, la má!ima ca"da de tensión permitida enconductores de alterna es del 5G.)C es la conductividad del elemento que forma el conductor, en éste caso siempre seutilizará cobre y su conductividad es 0/m=YZmm5.) LU es la tensión de l"nea de la red WHX.

3.liego de 'ondiciones Técnicas del 4?$E, la má!ima ca"da de tensión permitida enconductores de continua es del 1A$. En este tramo e!istirá una tensión igual a latensión de punto de má!ima potencia de cada panel V V mpp 9,.0= , por el nDmero de

paneles en serie que forman cada ramal, 5 paneles, por lo tanto la tensión en este tramoes de V panelesV /,*5E59,.0 =⋅ .

)C es la conductividad del elemento que forma el conductor, en éste caso siempre seutilizará cobre y su conductividad es $


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$l tratarse de un tramo de corriente continua, la sección m"nima que deben tenerlos conductores será de6

5E9E,+

0//,*5E+0,+

,0055mm

C u

L s CC =

⋅⋅⋅⋅

=⋅⋅⋅

=

La sección normalizada inmediatamente superior a la calculada es de 1A$mm2.

$tendiendo a la anterior tabla 0 e!tra"da de la norma 4T')T), la corrientemá!ima admisible del conductor del tipo +,/=-H de ,0mm5, de aislamiento >H' einstalación de conductores aislados en tubos o canales en montaor tanto, la intensidad má!ima admisible quedar"a reducida a

A A admisi$le /0,.E,+0 =⋅= valor superior a la má!ima corriente que circulará porlos conductores de este tramo que será de 0,$, con lo cual el conductor de 1A$mm2 esválido.

2? 0aa de cone4ión de grupo 0aa de cone4ión de generador 6oto7oltaico.

Estará comprendido entre cada ca


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) u es la ca"da de tensión WHX que como má!imo podrán tener los conductores. 3egDn el>liego de 'ondiciones Técnicas del 4?$E, la má!ima ca"da de tensión permitida enconductores de continua es del 1A$. En este tramo e!istirá una tensión igual a latensión de punto de má!ima potencia de cada panel V V mpp 9,.0= , por el nDmero de

paneles en serie que forman cada ramal, 5 paneles, por lo tanto la tensión en este tramo

es de V panelesV /,*5E59,.0 =⋅ .

)C es la conductividad del elemento que forma el conductor, en éste caso siempre seutilizará cobre y su conductividad es $


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Los parámetros para el cálculo de la sección m"nima de los conductores de estetramo son6

) L es la longitud del conductor WmX. 3e tomará como longitud del cable la distanciaentre la ca


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La sección escogida será de ,$mm2 admite una corriente má!ima de *$ yaplicando el coeficiente de reducción por temperatura de +, admite una corriente de7/,0$, valor superior a los 0$ que podr"an circular por este tramo.

'? In7ersor !ed de aa tensión.

Estará comprendido desde la salida trifásica del inversor hasta el punto decone!ión a la red de ba


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cuenta que segDn el >liego de 'ondiciones Técnicas del 4?$E, el factor de potencia proporcionado por las instalaciones solares fotovoltaicas debe se igual a la unidad6

AU

!

L

9+*++

+++.0*

cos=

⋅=

⋅⋅=

ϕ

$hora bien, el valor de corriente má!ima admisible por cables tripulares otetrapolares tipo +,/=-H de sección 50mm5 enterrado con aislamiento en >H' segDnmuestra la tabla / perteneciente a la norma 4T')T)+7 es de 50$ pero a este valordebe aplicársele una serie de coeficientes de reducción debido a que las condiciones alas que puede encontrarse no son iguales a las que se basan las tablas de la norma6

• $l estar enterrado baor tanto, la intensidad má!ima admisible por el conductor de 50mm5 baH' será válido para el

tramo.

Instalación solar fotovoltaica conectada a red sobre la azotea de na nave indstrial *0


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+9: La sección de los conductores para este tramo será mayor puesto que una vezestudiadas las protecciones se ha comprobado que no e!isten protecciones para estasección e intensidades admisibles, se ha escogido un conductor de sección 3$mm2 queal ser de sección superior cumple con la ley de capacidad má!ima admisible.

3.ara la protección de la propia instalación y de los posibles operarios encargadosdel mantenimiento de la misma, el %eglamento Electrotécnico de a


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1-.'onductor de protección.2-.'onductor de unión equipotencial

principal.3-.'onductor de tierra.'-.'onductor de equipotencialidadsuplementaria.

N-.orne de puesta a tierra.M-.(asa.0-.Elemento 'onductor.P-.'analización principal metálica deagua.9-.Toma de tierra.

Figura 21: !epresentación de uncircuito de puesta a tierra.

3egDn la norma 4T')T)9 del %ET, los conductores de protección deberán serdel mismo material que los conductores activos utilizados en la instalación, en este casoserán de cobre e irán aloor tanto, los conductores de protección tendrán diferente sección dependiendo eltramo de cableado donde se encuentren6

1? Módulos solares 0aa de cone4ión de grupo.

5

S S

5

S S 0,0, mmS mmS !%OT&CC'N (& CON(CTO% FAS& (& S CON(UCTO%& =⇒=


5

S S

5

S S ++ mmS mmS !%OT&CC'N (& CON(CTO% FAS& (& S CON(UCTO%& =⇒=

3? 0aa de cone4ión de generador 6oto7oltaico In7ersor.

5

S S

5

S S 0+E0 mmS mmS !%OT&CC'N (& CON(CTO% FAS& (& S CON(UCTO%& =⇒=

'? In7ersor !ed de aa tensión.

5

S S

5

S S /.0 mmS mmS !%OT&CC'N (& CON(CTO% FAS& (& S CON(UCTO%& =⇒=

Instalación solar fotovoltaica conectada a red sobre la azotea de na nave indstrial *7


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3.*-. Protecciones

>ara proporcionar seguridad tanto a los equipos que forman la instalación solarfotovoltaica como al personal encargado de su mantenimiento y correcta operación, esnecesario proporcionar una serie de elementos de protección que aseguren una

e!plotación correcta de la instalación.

$l igual que para el cálculo del cableado de la instalación, el cálculo de protecciones se realizará independientemente para cada uno de los circuitos que formanla instalación, diferenciando entre tramos de corriente continua y de corriente alterna, yaque las protecciones deberán ser distintas para cada tramo dependiendo la naturalezacontinua o alterna del tramo y al valor de corriente admisible por los conductores.

$unque los fusibles e interruptores para corriente continua son diferentes a los decorriente alterna, su cálculo es similar8 segDn la norma 4T')T)55 del %eglamentoElectrotécnico de a


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El esquema unifilar de la instalación, muestra que los tramos pertenecientes a la parte de potencia continua son tres, que se encuentran entre los paneles solaresfotovoltaicos y la entrada al inversor6

1? Módulos solares 0aa de cone4ión de grupo.

Este tramo estará protegido contra sobreintensidades mediante fusibles en cadauno de los ramales módulos del generador fotovoltaico que provoquen la apertura delcircuito en caso de producirse una corriente superior a la admisible por los equipos oconductores de la instalación. 'ada ramal poseerá dos fusibles de idénticascaracter"sticas eléctricas, uno para el conductor de polaridad positiva y otro para el de

polaridad negativa.

Figura 22: Fusile de corriente continua y símolo normalizado.

La sección del conductor que forma este tramo de instalación es de ,0mm5, por loque los parámetros a utilizar para el dimensionado de los fusibles serán6

) A m*dulompp B 70,* S ==

) A admisi$le +A# ) /0, S ==

>or tanto, para que se cumpla la condición, como m"nimo la corriente nominal delfusible será6

) N B ≤≤ A A A N N +/0,.70,* =⇒≤≤

$ continuación se calculará la corriente convencional de fusión de este fusiblecomprobándose si la dimensión del fusibles es la correcta o por el contrario debe

buscarse un valor mayor que cumpla ) ⋅≤ *0,5 6

A N /+/,/,5 =⋅=⋅= A A A A ) 9,E//0,*0,/*0,5 ≤⇒⋅≤⇒⋅≤

>or consiguiente, se utilizarán fusibles de 1% en cada ramal de panelesconectados en serie del generador solar fotovoltaico.


Este tramo estará protegido por tres elementos6

Instalación solar fotovoltaica conectada a red sobre la azotea de na nave indstrial *


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?escargador 6 Las instalaciones fotovoltaicas que se caracterizan por ocupare!tensas superficies están especialmente e!puestas a las descargasatmosféricas y las consiguientes sobretensiones transitorias. Las consecuenciasde estas sobretensiones son la reducción del rendimiento y la vida de lainstalación. El uso de protecciones contra sobretensiones garantiza la

optimización del rendimiento de la instalación y en consecuencia se muestracomo una decisión altamente rentable.

Los protectores de sobretensión descargan a tierra los picos de tensióntransitorios que se transmiten a través de los cables de la instalación eléctrica.

Las protecciones contra sobretensiones de tipo atmosférico pueden ser de dosclases6

o 'L$3E 46 Los protectores contra sobretensiones de 'lase 4 estándestinados a ser instalados en la e!tremidades de las l"neas e!terioresde una instalación fotovoltaica para protegerla contra impactosdirectos de rayos. Este tipo de protección no se utilizará en estainstalación al no ocupar mucho terreno y tratarse de una zona de ba


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>ara la elección de la protección contra sobretensiones a utilizar en lainstalación, se tendrá en cuenta la tensión má!ima de funcionamientoque puede producirse en el generador fotovoltaico para escoger undescargador que soporte dicha tensión. Esta tensión má!ima aparececuanto los paneles traba3T>H de tensión derégimen permanente má!ima +++H?'.

4nterruptor)3eccionador 6 Los interruptores de continua que se instalarán eneste tramo de la instalación, tendrán la función de aislar zonas del generador

para labores de mantenimiento de los módulos solares como limpieza yreparación de incidencias.

3e colocarán 0 interruptores de este tipo, uno por cada subgrupo de / ramalesdel generador fotovoltaico y al abrirlos proporcionarán un aislamiento eficazde los ramales pertenecientes a subgrupo del interruptor.

>ara la elección de los interruptores)seccionadores se tendrán en cuenta dos parámetros, la tensión de servicio de la l"nea y la corriente que deben secapaces de interrumpir al abrirse. >ara esta instalación dichos parámetrosvendrán dados por la corriente de cortocircuito que pueda producirse en cada

panel por el nDmero de ramales que conecta el interruptor)seccionador y la

tensión má!ima de servicio será la tensión má!ima que puede darse en lainstalación, es decir, ba


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>ara este circuito se ha escogido un interruptor)seccionador de marca $modelo CT>5$9(3 con 9 polos cuya má!ima tensión de servicio son70+H y capaz de interrumpir una corriente de 5$.

Busible6 $demás de un descargador de sobretensiones y un interruptor)

seccionador, en cada l"nea de este tramo de corriente continua donde seconectan subgrupos de / ramales de módulos del generador fotovoltaico, seinstalarán fusibles para la protección contra sobreintensidades para evitar quese sobrepasen valores de corrientes superiores a las admisibles por losconductores y equipos de la instalación.

$l igual que en el tramo anterior, se colocarán dos fusibles por cada tramo,uno para cada uno de los conductores de polaridad positiva y otro para cadauno de los conductores de polaridad negativa.

La sección del conductor que forma este tramo de instalación es de +mm 5, por lo que los parámetros a utilizar para el dimensionado de los fusibles serán6

) A ramales m*dulompp B 0,59/ S =⋅=

) A admisi$le +A# ) 0,*0 S ==

>or tanto, para que se cumpla la condición, como m"nimo la corriente nominaldel fusible será6

) N B ≤≤ A A A N N *+0,*00,59 =⇒≤≤

$ continuación se calculará la corriente convencional de fusión de este fusiblecomprobándose si la dimensión del fusibles es la correcta o por el contrariodebe buscarse un valor mayor que cumpla ) ⋅≤ *0,5 6

A N /**+/,/,5 =⋅=⋅= A A A A ) E,/0/*0,*0*0,/**0,5 ≤⇒⋅≤⇒⋅≤

>or consiguiente, se utilizarán fusibles de '% en cada l"nea del tramo entrela ca


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Figura 2


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Este tramo consta de los siguientes elementos de protección6

'ontrolador permanente de aislamiento6 Los controladores permanentes deaislamiento son protecciones que se utilizan en circuitos de corriente continua

para detectar posibles faltas de aislamiento de los dos conductores Qpositivo y

negativoP contra tierra.

Figura 2: Esuema del controlador permanente de aislamiento.

El controlador permanente de aislamiento está formado por dos dispositivos8un vigilante de aislamiento y un interruptor de continua.

o Higilante de aislamiento6 El vigilante de aislamiento realiza unamedición continua del aislamiento e!istente entre el conductor de

polaridad positiva y el conductor de polaridad negativa, es decir,mide la resistencia e!istente entre ambos conductores y cuando éstaes inferior a un valor determinado, manda una se2al al interruptor decorriente continua.

Figura 2,: igilante de aislamiento y esuema de cone4ión.

La má!ima tensión de funcionamiento que se producirá en el circuitoserá cuando la temperatura ambiente sea la m"nima y en condicionesde circuito abierto, 09,05 Hcc, por tanto, el vigilante deaislamiento elegido para la instalación es el modelo B$'/0+ del lamarca >%C$T cuyo margen de tensión oscila entre *0+ a /0+ Hcc.

Instalación solar fotovoltaica conectada a red sobre la azotea de na nave indstrial 0*


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o 4nterruptor de corriente continua6 El interruptor de corriente continuaabre el circuito cuando recibe la orden del vigilante de aislamientodesconectando el inversor y drena la sobrecarga hacia la tierra de lainstalación, de esta manera pueden prevenirse riesgos deelectrocución del personal encargado de la instalación.

Figura 3%: Esuema de cone4ión de interruptor de corriente continua.

El interruptor de corriente continua elegido para el controlador permanente de aislamiento es de marca >%C$T modelo 41B$'.

Figura 31: Interruptor de corriente continua.

(agnetotérmico6 Estos dispositivos son aparatos modulares con distintonDmero de polos6 unipolares, bipolares, tripulares y tetrapolares. Tienenincorporados un disipador térmico y otro magnético, actuando sobre undispositivo de corte la lámina bimetálica y el electroimán. 1ormalmente noadmiten disipadores indirectos. 3e fabrican con diversos sistemas de monta


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'omo se se2aló, segDn la norma 4T')T)55, todo magnetotérmico y fusibledebe cumplir los siguientes requisitos6

) N B ≤≤

) ⋅≤ *0,5

En la protección por magnetotérmico normalizado no es necesario comprobarla segunda condición ya que ) ⋅= *0,5 y por tanto siempre se cumple, soloes necesario comprobar la primera condición6

La sección del conductor que forma este tramo de instalación es de 0mm 5, por lo que los parámetros a utilizar para el dimensionado de los fusibles serán6

) A ramales m*dulompp B 0,*5+ S =⋅=

) A admisi$le +A# ) 0*,7/ S ==

>or tanto, para que se cumpla la condición, como m"nimo la corriente nominaldel magnetotérmico será6

) N B ≤≤

A A A N N

/+0*,7/0,*5 =⇒≤≤

>or consiguiente, se utilizará un magnetotérmico de 1


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empresa propietaria de la distribución de energ"a eléctrica en le punto de cone!ión a redde la instalación fotovoltaica, en este caso @14A1 BE1C3$.

>rotección para la intercone!ión de má!ima y m"nima frecuencia Q0[z y *[zrespectivamenteP y de má!ima y m"nima tensión Q, y +,90 @m,

respectivamenteP.

4nterruptor general manual, que será un interruptor magnetotérmico conintensidad de cortocircuito superior a la indicada por la empresa distribuidora enel punto de cone!ión. Este interruptor será accesible a la empresa distribuidoraen todo momento, con ob


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Figura 31: Interruptor magnetot/rmico modular y símolo normalizado.

>ara la elección del interruptor magnetotérmico se utilizarán las ecuacionesmencionadas anteriormente6

) N B ≤≤

) ⋅≤ *0,5

'omo se ha indicado en el tramo anterior, los interruptores magnetotérmicossiempre cumplen la condición ) ⋅≤ *0,5 ya que la intensidad convencionalde disparo de los interruptores magnetotérmicos siempre es ) ⋅= *0,5 , portanto Dnicamente se utilizará la condición ) N B ≤≤ para dimensionar elmagnetotérmico adecuado.

>ara el cálculo de la intensidad nominal del interruptor a utilizar en este tramo,es necesario calcular la corriente má!ima admisible por los conductores y la

corriente normal de empleo que se producirá en este tramo.

La sección de los conductores de este tramo es de 0mm5, por tanto lacorriente má!ima admisible por los conductores es A admisi$le +A# ) *,+E S == .

El valor de la intensidad normal de funcionamiento que circulará por el tramovendrá dado por la potencia má!ima que el inversor puede entregar a la red,que es de 0*-; y la tensión a la cual se realizará la cone!ión, *++H, teniendoen cuenta que segDn el >liego de 'ondiciones Técnicas del 4?$E, el factor de

potencia proporcionado por las instalaciones solares fotovoltaicas debe seigual a la unidad6

AU

!

L

9+*++

+++.0*

cos=

⋅=

⋅⋅=

ϕ

El valor de la intensidad nominal del interruptor magnetotérmico a utilizarserá6

) N B ≤≤ A A A N N ++*,+E9+ =⇒≤≤

El interruptor magnetotérmico tendrá una intensidad nominal de 1%% en la

l"nea el inversor y el punto de cone!ión a la red de ba

8/18/2019 Fotovoltaico Conectado a La R

fotovoltaico conectado a la red

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