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PROYECTO DE NORMA PNTP 399.403 TÉCNICA PERUANA 2003 Comisión de Reglamentos Técnicos y Comerciales - INDECOPI Calle De la Prosa 138, San Borja (Lima 41) Apartado 145 Lima, Perú

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS HASTA 500 Wp. Configuración y Método para la Determinación de la Eficiencia Energética del Sistema. Photovoltaic Systems until 500 Wp. Configuratión and System Energy Efficient Essays 2003-12-03 1ª Edición “Este documento se encuentra en etapa de estudio, sujeto a posible cambio. No debe ser usado como Norma Técnica Peruana.” Precio basado en ## páginas I.C.S.:75.180.01 ESTA NORMA ES RECOMENDABLE Descriptores: Sistemas fotovoltaicos, métodos para determinar la eficiencia energética de sistemas fotovoltaicos.

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ÍNDICE i

PREFACIO ii CONSIDERACIONES iv 1. OBJETO 1 2. REFERENCIAS NORMATIVAS 1 3. CAMPO DE APLICACIÓN 2 4. DEFINICIONES 2 5. REQUISITOS MÍNIMOS DE CALIDAD PARA LOS 4

MÓDULOS FOTOVOLTAICOS 6. REQUISITOS MÍNIMOS DE CALIDAD PARA LA BATERÍA 4 7. REQUISITOS MÍNIMOS DE CALIDAD PARA LOS 7 REGULADORES DE CARGA 8. REQUISITOS MÍNIMOS DE CALIDAD PARA LOS 11 INVERSORES DE CARGA 9. REQUISITOS MÍNIMOS DE CALIDAD PARA CARGAS 12 10. REQUISITOS MÍNIMOS DE CALIDAD PARA UN 12 SISTEMA FOTOVOLTAICO INTEGRADO 11. PROCEDIMIENTO PARA LA EVALUACIÓN DE LA 12

EFICIENCIA DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO 12. ANTECEDENTES 14

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PREFACIO A. RESEÑA HISTÓRICA A.1 El presente Proyecto de Norma Técnica Peruana fue elaborado por el Comité Técnico Permanente de Uso Racional de la Energía y Eficiencia Energética, Sub Comité de Sistemas Solares, mediante el Sistema 2 u Ordinario, durante los meses de marzo de 2002 a octubre de 2003, siendo aprobada como Proyecto de Norma Técnica Peruana en xxxx del 2003. A.2 El Comité Técnico Permanente de Normalización de Uso Racional de la Energía y Eficiencia Energética presentó a la Comisión de Reglamentos Técnicos y Comerciales -CRT-, con fecha 2003-10-día, el PNTP SISTEMAS FOTOVOLTAICOS HASTA 500 Wp. Configuración y Método para la Determinación de la Eficiencia Energética del Sistema; para su revisión y aprobación, previa a la etapa de discusión pública. A.3 Este Proyecto de Norma Técnica Peruana ha sido estructurada de acuerdo a las Guías Peruanas GP 001:1995 y GP 002:1995. B. INSTITUCIONES QUE PARTICIPARON EN LA ELABORACIÓN

DEL PROYECTO DE NORMA TECNICA PERUANA Secretaría Programa de Ahorro de Energía

(PAE) del Ministerio de Energía y Minas (MEM)

Presidente Rafael Espinoza Paredes Secretario Alfredo Oliveros Donohue ENTIDAD REPRESENTANTE Universidad Nacional de Ingeniería Rafael Espinoza Paredes Centro de Energías Renovables Johnny Nahui Ortiz Grupo de Apoyo al Sector Rural Alexander Giano Canales Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) CONCYTEC Alfredo Oliveros Donohue

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CENERGIA Carlos Orbegozo Reto Roberto Arivilca Espinoza SUNRISE ENERGY Miguel Reategui Junchaya CIME COMERCIAL Jaffet Vergara Prado Dirección Ejecutiva de Proyectos Emilio Mayorga Navarro Ministerio de Energía y Minas Programa de Ahorro de Energía Henry García Bustamante Ministerio de Energía y Minas Iván Inocente Arévalo

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CONSIDERACIONES

A. CONSIDERACIONES TOMADAS EN CUENTA PARA LA ELABORACIÓN DEL PRESENTE PROYECTO DE NORMA

En la revisión del conjunto de requisitos de calidad para sistemas fotovoltaicos se debe destacar el aspecto del balance adecuado entre la complejidad de una norma y la factibilidad de su aplicación en nuestro medio. Adicionalmente, es conveniente considerar la factibilidad de la producción nacional de diferentes componentes bajo tales normas y la incidencia de las mismas en los costos de producción y/o importación. Así mismo, es importante considerar que en otros países en vías de desarrollo las normas técnicas relacionadas con sistemas fotovoltaicos han sido formuladas por etapas, inicialmente con un conjunto de criterios básicos y generales, para posteriormente ser actualizadas en función a las tendencias de ingreso al mercado nacional de los diferentes sistemas fotovoltaicos para aplicaciones específicas.

El conjunto de requisitos de calidad planteados está orientado a aplicaciones menores de electrificación rural. Se concentra en la calidad mínima que los diferentes componentes de un sistema fotovoltaico debe poseer. Además, es necesario considerar requisitos de dimensionamiento tanto por su vinculación directa con el funcionamiento del sistema, cuanto porque ignorarlos puede significar deterioro de componentes y por ende pérdida de calidad del componente y del sistema. También son importantes aspectos de seguridad, tales como sistemas pararrayos y puestas a tierra. Así mismo, aspectos de mantenimiento en zonas especialmente alejadas y de condiciones climáticas extremas. Finalmente, el conjunto de requisitos de calidad planteados es de carácter inicial, anticipando una revisión periódica de la misma en función al mayor grado de penetración de los sistemas fotovoltaicos para aplicaciones particulares en nuestro país.

Es importante destacar que los sistemas fotovoltaicos domésticos para iluminación representan el mayor porcentaje de las aplicaciones en la actualidad y una norma técnica al respecto podría requerir de especificaciones y requerimientos específicos para tales sistemas y sus componentes de carga principales: lámparas.

En tales virtudes, nos parece relevante destacar aspectos de contorno de singular importancia para el propósito perseguido. Estos son los siguientes:

A1. SOBRE LA CALIDAD DE COMPONENTES FOTOVOLTAICOS Un componente (artefacto o dispositivo) es de buena calidad cuando cumple mínimamente los requisitos establecidos pertinentemente para tal efecto. En primer nivel, estos requisitos están vinculados con la calidad de los materiales y

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procesos de fabricación involucrados con todos y cada uno de los componentes de un sistema fotovoltaico domiciliario (SFD), comunitario (SFC) o de servicios (SFS). En segundo nivel, estos requisitos se vinculan con las especificaciones técnicas de cada componente asociadas a su propio funcionamiento y al (a los) del (de los) componente (s) con el (los) que se interconecte, de modo tal que el SFD, SFC o SFS, funcione armónicamente y cumpla también, como tal, las exigencias técnicas y de comportamiento que asegure el suministro de energía eléctrica en la cantidad y la calidad requeridas por todos y cada uno de los equipos de consumo final, es decir, las cargas. Genéricamente, los sistemas fotovoltaicos (SFV) de hasta 500 Wp estarían conformados de acuerdo a las figuras siguientes:

Figura 1 - Representación funcional de un SFV.

Las flechas y símbolos adjuntos representan las corrientes (en A) y su sentido de circulación. Los cuadros con la letra A mostraran las magnitudes de estas corrientes. Los cuadros con la simbología Ah (Ampere-hora) mostrarán las magnitudes de la energía generada requerida para el consumo (GFV), para almacenamiento (CN) y la correspondiente al consumo diario (CD), en todos los casos de acuerdo al voltaje de funcionamiento del SFV (12, 24, 48 VDC).

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Figura 2 - Diagrama funcional del SFV con cargas en DC y AC

Con la misma lógica que el arreglo anterior. En este caso se agrega los valores que resulten de la presencia de las cargas en corriente alterna. De acuerdo a estas configuraciones técnicas, los componentes considerados como principales tratados en este proyecto son los siguientes:

- Módulos fotovoltaicos. - Reguladores de carga. - Baterías. - Inversores.

Y las especificaciones técnicas citadas para cada uno de ellos como requerimiento de calidad a cumplir deben ser entendidas en el escenario descrito. En este contexto es preciso mencionar que la mayoría (si no son todos) de los requisitos considerados para los componentes FV en esta propuesta, se corresponden con los referidos como de segundo nivel, es decir, vinculados con su funcionamiento o el funcionamiento del sistema FV. De otro lado, todos y cada uno de los componentes de un SFV se caracterizan como lo comunican sus fabricantes o proveedores: conformados con materiales de determinada calidad, elaborados bajo procedimientos garantizados y respaldados por las respuestas obtenidas de ellos cuando fueron sometidos a los respectivos ensayos de calidad y comportamiento. Por lo tanto, la exigencia de cumplimiento de especificaciones técnicas asociadas al funcionamiento o comportamiento de uno u otro componente, lleva consigo una exigencia fundamental de calidad.

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A2. SOBRE EL RANGO DE POTENCIAS: 0 – 500 Wp La escala de 0 – 500 Wp responde a un rango nominal de potencias dentro del cual se ubican aplicaciones fotovoltaicas con mayor opción de instalarse en cantidades importantes en el Perú y que pueden ser calificadas como pequeñas. Empezando con los Sistemas Fotovoltaicos Domiciliarios (SFD) cuya potencia típica gira en torno a 50 Wp, con posibilidad de ampliación en otros 50 Wp más, así como también potencias entre 50 y 100 Wp, por ejemplo, 75 Wp ó entre 0 y 50 Wp, como 35 Wp. Es suma, podemos considerar inicialmente que los SFD se inscriben en el rango nominal de potencias 0 – 100 Wp, en el que también tienen cabida aplicaciones no domiciliarias, como las esquiladoras, por Ej. De otro lado, los Sistemas Fotovoltaicos Comunales (SFC) son de mayor capacidad y en la experiencia hecha en el Perú se usó paneles de 400 Wp, con lo que se obtiene energía suficiente para los usos comunitarios más urgentes: iluminación, comunicación e información. Con esta base, podemos asignar a este tipo de instalaciones un rango que contenga la potencia referida, es decir 300 – 500 Wp. Otras aplicaciones para la electricidad fotovoltaica tales como bombeo de agua, telefonía rural, conservadoras de vacunas, casas de fin de semana, centros de comunicaciones radiales, apoyo en escuelas rurales, cargadores de baterías, etc., mayormente tienen potencias intermedias entre los rangos para SFD´s y SFC´s precisados, es decir entre 100 y 300 Wp. Este conjunto de aplicaciones serán referidas como Sistemas Fotovoltaicos de Servicios (SFS). De esta manera, cubrimos la escala de aplicaciones con la distribución aproximada descrita que no es nada rígida ni absoluta, muy por el contrario, referencial y flexible. No obstante la variedad de aplicaciones posibles de la electricidad fotovoltaica, ordenadas como se ha descrito, existe un tipo de carga que es muy común y puede ser encontrada en los 3 rangos. Esta es la carga de iluminación, y por este motivo, es recomendables la elaboración de información normativa relativa a este tipo de carga. A3. CON RELACIÓN A PROTECCIONES CONTRA SOBRE TENSIONES A efectos de proteger al usuario de un SFV o a quien lo opere opere o proteger al sistema del efecto inductivo de la caida de rayos, la recomendación general es que todas las partes metálicas expuestas de los componentes del sistema, instaladas permanentemente, deben ser conectadas a tierra a través de un cable que va del negativo negativo o positivo de la bateria (según el tipo de regulador) al sistema de puesta a tierra.

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Mas, siendo que se trata de una protección personal, la puesta a tierra sólo es necesaria a partir de los 50 V. Por ejemplo, 3 módulos de 50 Wp nominal interconectados en serie. Además, se recomienda que el sistema cuente con la posibilidad técnica de desconexión manual en los conductores no puestos a tierra; en el conductor puesto a tierra (si existe) debe tener una desconexión tipo tornillo. Cada componente del sistema debe tener una manera de desconectarlo de todas las fuentes de potencia como el arreglo fotovoltaico y batería. A4. CON RESPECTO AL INVERSOR La información internacional revisada sugiere que los inversores solo son necesarias en sistemas fotovoltaicas de potencia superior a 1000 Wp. Entendemos que por este motivo no se ha desarrollado normatividad para inversores de potencia menor a 1000 Wp, apropiados para los SFV de nuestro interés. Sin embargo la experiencia peruana sugiere lo contrario, tanto para SFD cuanto para SFC y SFS, es decir, toda la escala 0 – 500 Wp. De hecho, existe información comercial para este rango, mas no la ubicamos estandarizada. A5. SOBRE EL CICLADO Y LA VIDA DE LAS BATERÍAS Si bien el “ciclado” entendido como acción de carga y descarga cíclica de una batería hasta el límite de obtener de ella una carga aceptable, por ejemplo, 50% de su valor nominal inicial, se lo usa para referirse a “la vida” de la batería, no hay que olvidar que esta técnica es propia, solamente, de las baterías conocidas como de “descarga profunda”, al menos 80%. Una batería automotriz no es caracterizada, precisamente, por un número de ciclos diarios de C/D, porque no ha sido fabricada para ese tipo de funcionamiento. No obstante, se comprueba que este tipo de batería trabajada cíclicamente en C/D hasta 80% de profundidad de descarga, su límite es 200 ciclos, considerando que ya no es efectiva cuando su capacidad de carga disminuyó hasta el 50% de su valor nominal inicial.

Finalmente y en consecuencia de lo dicho, en este documento, los requisitos de calidad y de dimensionamiento se presentan sin distinción.

PROYECTO DE NORMA PNTP 399.403 TÉCNICA PERUANA 1 de 14

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS HASTA 500 Wp. Configuración y Método para la Determinación de la Eficiencia Energética del Sistema. 1. OBJETO Este Proyecto de Norma Técnica Peruana establece un conjunto de requisitos de calidad para sistemas fotovoltaicos, incluyendo aspectos relacionados con los módulos fotovoltaicos, las baterías, los reguladores de carga, los inversores de carga, las cargas y el sistema fotovoltaico integrado. Así mismo, se establece un procedimiento para evaluar la eficiencia de un sistema fotovoltaico.

2. REFERENCIAS NORMATIVAS Las siguientes normas contienen disposiciones que al ser citadas en este texto, forman parte de este Proyecto de Norma Técnica Peruana. Las ediciones indicadas estaban en vigencia en el momento de esta publicación. Como toda Norma está sujeta a revisión, se recomienda a aquellos que realicen acuerdos basándose en ellas, que analicen la conveniencia de usar las ediciones recientes de las normas citadas seguidamente. El Organismo Peruano de Normalización posee la información de las Normas Técnicas Peruanas en vigencia en todo momento. 2.1 Normas Técnicas Regionales 2.1.1 Norma Técnica Universal para Sistemas Fotovoltaicos Domésticos Thermie B SUP 995-96, EC-DGXVII, 1998 2.1.2 Procedimientos de Medida de Sistemas Fotovoltaicos Domésticos, marzo 2003 (Instituto de Energía Solar - Universidad Politécnica de Madrid)


2.2 Normas Técnicas Nacionales 2.1.1 NB 1056-00: Instalación de sistemas fotovoltaicos hasta 300 Wp de potencia - Requisitos 3. CAMPO DE APLICACIÓN El presente estudio considera los aspectos relacionados con sistemas fotovoltaicos hasta 500 Wp. Esta orientado a aplicaciones menores de electrificación rural. Se concentra en la calidad mínima que los diferentes componentes de un sistema fotovoltaico deben poseer. Para su elaboración se ha tenido en cuenta las consideraciones que aparecen en el Anexo A.

4. DEFINICIONES Para los propósitos de este Proyecto de Norma Técnica Peruana se aplican las siguientes definiciones:

4.1 batería: Es el dispositivo que permite el almacenamiento de energía eléctrica, mediante la transformación reversible de energía eléctrica en energía química.

4.2 regulador de carga: Dispositivo que interconecta el módulo fotovoltaico, la batería de acumulación y los consumidores de un sistema fotovoltaico. Su función principal es proteger a la batería contra descargas profundas y sobrecargas.

4.3 inversor de corriente: Dispositivo electrónico que permite convertir la corriente continua en alterna para satisfacer los requerimientos de funcionamiento de cargas específicas.

4.4 carga: Magnitud de energía eléctrica diaria requerida por los distintos equipos de uso final (luminarias, radios, televisores, etc), expresada en Ah-V y tipo de corriente.

4.5 sistema fotovoltaico (SFV): Es el conjunto de elementos y accesorios que permiten la transformación de la energía solar en energía eléctrica, el almacenamiento y utilización posterior de la energía eléctrica. Los elementos principales de un sistema


fotovoltaico son los módulos fotovoltaicos (llamados también “generador fotovoltaico”), el regulador o controlador, el acumulador de energía eléctrica (batería) opcionalmente, un inversor de corriente continua en corriente alterna.

4.6 requerimientos de carga: Magnitud de energía eléctrica diaria requerida por los distintos equipos de uso final, expresada en Ah-V y tipo de corriente: continua o alterna. 4.7 módulo fotovoltaico: Conjunto de celdas fotovoltaicos conectadas entre si en serie o en paralelo y encapsuladas entre capas de material plástico para protección contra a la humedad, estabilidad frente a la radiación ultravioleta y aislamiento eléctrico. La cara frontal del módulo es de vidrio templado y la posterior de un polímero de capas múltiples o de vidrio templado de alta resistencia a la acción mecánica. El marco es de aluminio anodizado que provee al módulo resistencia estructural y permite instalación sin dificultad. 4.8 panel fotovoltaico: Conjunto de módulos fotovoltaicos conectados entre sí en serie o paralelo. 4.9 arreglo fotovoltaico: Conjunto de paneles fotovoltaicos interconectados en serie o en paralelo, de acuerdo a las características de la corriente eléctrica requerida por las cargas a satisfacer. 4.10 controlador: Dispositivo eléctrico o electrónico cuya función principal es proteger a los acumuladores de las eventuales sobrecargas o descargas más allá de los límites sugeridos por el fabricante. 4.11 tablero: Dispositivo electromecánico concebido para facilitar la interconexión eléctrica controlador-circuitos de carga, proteger al controlador de sobrecargas por cortocircuito en el uso; administrar mejor el uso de la energía; facilitar modificaciones en los circuitos de suministro eléctrico a las cargas. 4.12 protección externa: Dispositivo o dispositivos incorporados eventualmente al SFV con la finalidad de proteger a este y sus componentes de los efectos destructores, directos o inducidos, de descargas eléctricas atmosféricas. Su eventual incorporación dependerá de las condiciones climáticas del lugar asociado al uso del SFV y del análisis técnico-económico involucrado en el diseño del SFV.

Las tecnologías genéricas sugeridas para lograr el efecto de protección deseado son: - Interruptores unipolares entre el módulos fotovoltaicos y controlador - Varistores a la entrada del controlador - Circuito derivado a tierra - Sistema pararrayos


5. REQUISITOS MÍNIMOS DE CALIDAD PARA MÓDULOS

FOTOVOLTAICOS

Obligatorio

a. Módulos fotovoltaicos certificados con la norma internacional IEC-61215 o equivalente.

6. REQUISITOS MÍNIMOS DE CALIDAD PARA LA BATERÍA

Obligatorio

a. La cantidad de electrolito debe ser superior a 1,15 litros por cada 100 Ah y por Celda para baterias abiertas del tipo automotriz. b. La densidad del electrolito (a 20°C), hasta 1000 msnm, para mayores altitudes aplicar los factores de correccion) para una batería abierta tipo automotriz completamente cargada no debe exceder los siguientes valores: - 1,24 g/ml en baterías para regiones con características de clima cálido. - 1,26 g/ml en baterías para regiones con características de clima templado. - 1,28 g/ml en baterías para regiones con características de clima frío.

c. El valor máximo de la profundidad de descarga, PDmax, de la batería debe ser el siguiente:

Tabla 1 – Valor máximo de la profundidad de descarga de la batería

TIPO DE BATERIA PDmax Tubular 80% Starting, Lighting, Ignition “SLI” (automotriz)

- Clásica 50% - Modificada 60% - Libre de mantenimiento 30%


d. la capacidad nominal de la batería (CN) medida a 20°C, en descarga de 20 horas (hasta que el voltaje por celda sea 1,80V), no debe exceder R veces la corriente de corto circuito (en A) del módulo fotovoltaico (medida a condiciones de prueba estándar) y no debe ser menor que el resultado de multiplicar el requerimiento diario de energía, en Ah, por el número de días de autonomía mas uno, afectado de la profundidad de descarga, según el tipo de batería; así:

( )( ) ( )( )CCmáx

IRCNPD

Cdda<<

+ 1

CN. Capacidad nominal de la batería, Ah. Icc: Corriente de cortocircuito del módulo fotovoltaico, condicional estándar, A. da: días de autonomía considerados. PDmax: Valor máximo de la profundidad de descarga Cd Requerimiento diario de energía en Ah

Tabla 2 – Capacidad nominal de la batería

TIPO DE BATERIA R Tubular 20 Starting, Lighting, Ignition “SLI” (automotriz)

- Clásica 40 - Modificada 40 - Libre de mantenimiento 40

e. La autodescarga de las baterías en condiciones climáticas estándar (Temperatura = 25°C y humedad relativa = 50%), debe ser inferior al 5% por mes. f. La vida útil de la batería a 20°C, debe exceder el número de ciclos, NDC, según el tipo de batería:


Tabla 3 – Vida útil de la batería

TIPO DE BATERIA NDC Tubular 600 Starting, Lighting, Ignition “SLI” (automotriz)


g. Los parámetros que caracterizan el funcionamiento: nivel de tensión, en V, y el estado energética: capacidad, en Ah, de la batería, deben guardar correspondencia con las tensiones que el regulador de carga tiene como de “desconexión en alta y en baja”. Recomendado

a. El espesor de cada una de las placas debe ser igual o superior a 2 mm.

b. El valor máximo de la profundidad de descarga, PDmax, de la batería debe ser el siguiente:

Tabla 4 – Valor máximo de profundidad de descarga

TIPO DE BATERIA PDmax Tubular 70% Starting, Lighting, Ignition “SLI” (automotriz)

- Clásica 30% - Modificada 40% - Libre de mantenimiento 20%

c. La capacidad nominal de la batería (CN) medida a 20°C, en descarga de 20 horas (hasta que el voltaje por celda 1,80V), no debe exceder. CR veces la corriente de corto circuito (en A) del módulo fotovoltaico (medidos a condiciones de prueba estándar) y no debe ser menor que el resultado de multiplicar el requerimiento diario de energía, en Ah, por el número de días de autonomía mas uno, afectado de la profundidad de descarga, según el tipo de batería; así:


( )( ) ( )( )CCmáx

IRCNPD

Cdda<<

+1

Tabla 5 – Capacidad nominal de la batería

TIPO DE BATERIA R Tubular 15 Starting, Lighting, Ignition “SLI” (automotriz)


d. La vida útil de la batería a 20°C, debe exceder el número de ciclos según el tipo de batería:

Tabla 6 – Vida útil de la batería

TIPO DE BATERIA NDC Tubular 720 Starting, Lighting, Ignition “SLI” (automotriz)


e. La batería SLI libre de mantenimiento debe contener un indicador incorporado

que muestre su estado de carga.

f. La bateria abierta clásica o modificada debe contener indicadores del nivel de electrolito.

SUGERIDO

Baterias tubulares o de otro tipo con vida util promedio NDC 720 ciclos.


7. REQUISITOS MÍNIMOS DE CALIDAD PARA LOS REGULADORES DE CARGA

Obligatorio a. Deben tener un tiempo de vida útil de al menos cuatro años. b. El autoconsumo en condiciones nominales de operación no debe exceder de

15 mA. c. Estar protegido contra la polaridad inversa en la línea del módulo. d. Estar protegido contra la polaridad inversa en la línea de la batería. e. Tener capacidad para trabajar dentro del rango de temperaturas comprendido entre -20°C y 45°C. f. Tener capacidad para trabajar con una tensión de alimentación comprendida entre el 75% de la tensión nominal y la tensión de circuito abierto del módulo. g. Contar con un sistema de protección para evitar la sobrecarga de las baterías. h. Desconectar las cargas, cuando el voltaje de la batería corresponda a la profundidad (máxima) de descarga correspondiente al tipo de batería. i. La tensión mínima de reconexión de carga, debe ser el voltaje correspondiente al 80% de la capacidad nominal de la batería. j. Las tensiones de desconexión, reconexión y alarma deben tener una precisión de +/- 2% (40 mV/celda, o 240 mV para una batería de 12 V) y permanecer constantes en todo el rango de posible variación de la temperatura ambiente de -20°C hasta 45°C. k. La tensión de fin de carga debe estar comprendida entre 2,25 V/celda y 2,5 V/celda (13,5 V y 15 V para una batería de 12 V), a una temperatura de 25°C. l. La tensión de fin de carga dependerá del tipo de batería con la que trabajaría en conjunto, por ello los controladores deben tener una electrónica y montaje que permitan recalibrar estos valores por personal técnico calificado. m. En los controladores on-off de histerisis larga, la tensión de reposición debe estar comprendida entre 2,15 V/celda a 2,2 V/celda, a una temperatura de 25°C (12,9 V a 13,2 V para baterías de 12 V).


n. La tensión de fin de carga y la tensión de reposición deben corregirse por temperatura a razón de -3 mV/°C por celda a -5 mV/°C por celda (para una batería con tensión nominal igual a 12V, esto corresponde a una reducción en función de la temperatura de 18 mV/°C a 30mV/°C). La medida de la temperatura del sensor debe ser aquella del ambiente en donde está el regulador y batería. o. El sensor de temperatura debe realizar la corrección de la tensión de fin de carga bajo el comportamiento de una curva lineal entre -20ºC a 45ºC. También se pueden utilizar reguladores sin sensor de temperatura con el condicionamiento siguiente:

- Que las tensiones finales estén corregidas de acuerdo a la temperatura promedio anual en horario diurno del lugar donde operaria el sistema fotovoltaico.

- La diferencia de temperaturas promedio anual en horario diurno no sea mayor de 10ºC. p. Las caídas internas de tensión del regulador, entre los terminales de la batería y los del módulo, deben ser inferiores al 5% de la tensión nominal (es decir 0,6 V para un sistema de 12 V), en las peores condiciones de operación, es decir, con todas las cargas apagadas y con la máxima corriente procedente del módulo fotovoltaico. Las caídas internas de tensión del regulador, entre los terminales de la batería y los del consumo, deben ser inferiores al 5% de la tensión nominal (0,6 V para 12 V) en las peores condiciones de operación, es decir, con todas las cargas encendidas y sin corriente alguna procedente del módulo fotovoltaico. q. Tener la capacidad de resistir cualquier situación posible de operación sin batería, cuando el módulo fotovoltaico se encuentra operando cerca de las condiciones de operación estándar (800 W/m2) y con cualquier condición de carga permitida. r. Tener la capacidad para proteger a las cargas en cualquier situación posible de operación sin batería:

- Limitando la tensión de salida a un máximo de 1,3 veces el valor nominal 15,6 V para un sistema de 12V. - Interrumpiendo el paso de la energía del modulo solar a la batería. - Interrumpiendo la salida de energía a las cargas. s. Los terminales de conexión, destinados al módulo, a la batería y a las cargas deben permitir la conexión de cables de cobre de al menos: - 4 mm2 de sección, para reguladores que aceptan 5 A en la entrada - 6 mm2 de sección, para reguladores que aceptan 10 A en la entrada


- 10 mm2 de sección, para reguladores que aceptan 20 A en la entrada t. Tener indicadores LEDs (Light Emitting Diode) de señalización para la siguiente información:

- Luz roja que indicaría que la batería esta baja y que la carga ha sido desconectada. - Luz amarilla, que indicaría que la batería se encuentra medianamente cargada y que las cargas tienen suministro eléctrico. - Luz verde, que indicaría que la batería se encuentra cargada y que el controlador esta regulando el ingreso de energía desde el modulo solar a la batería. u. Estar protegido contra sobretensiones, por medio de un supresor de sobretensiones de 1000 W o mayor, instalado entre ambos polos (+ y -) a la entrada correspondiente de los módulos. v. Contar con elementos de protección (como fusibles) en las conexiones de la batería y las cargas. w. Contar con la protección IP-22 Recomendado a. Tener un tiempo de vida útil de al menos 10 años. b. El consumo eléctrico, en condiciones normales de operación no debe exceder de 10 mA. c. Contar con la protección IP-32. d. Contar con un sistema que permita realizar sobrecargas a intervalos regulares o luego de haber realizado una operación de corte de protección contra descargas profundas. e. Las sobrecargas controladas deberán efectuarse a la tensión recomendada por el fabricante o en su defecto a una tensión de 2,5 V/celda (15 V para una batería de 12 V). f. Permitir la sobrecarga durante un tiempo de duración comprendido entre 1 h y 4 h. Sugerido


a. Proveer una señalización de alerta al usuario, para que éste desconecte cargas, evitando una situación de desconexión inesperada por baja carga. b. Contar con una coraza que impida la desconexión manual de la protección contra descargas. c. Tener capacidad para desconectar la carga con retardo entre 5 y 30 segundos desde que se alcanza la tensión de desconexión cuando cae la tensión de la batería debido a una corriente elevada momentánea (por ejemplo durante el arranque de un motor) d. Contar con la capacidad para medir la tensión de batería independiente del modo automático para evitar el riesgo de lecturas erradas. e. El autoconsumo eléctrico, en condiciones normales de operación no debe exceder de 5 mA. f. Permitir la interrupción manual de funcionamiento. g. Permitir la carga de la batería desde el módulo fotovoltaico, con cualquier tensión superior a 1,5 V/celda (9 V para una batería de 12 V). h. No debe producir interferencias en las radio-frecuencias en ninguna condición de operación. i. Contar con elementos de protección (como fusibles) tanto en las conexiones con los módulos, como en las conexiones con la batería y las cargas. 8. REQUISITOS MÍNIMOS DE CALIDAD PARA LOS INVERSORES DE CARGA Obligatorio a. Tener la capacidad para proporcionar la potencia de arranque necesaria para la aplicación requerida. b. El autoconsumo no debe exceder al 1% de su potencia nominal. c. Tener eficiencia de al menos 90%.


Recomendable a. Los niveles de calidad de la energía entregada por el inversor de carga deben estar en los rangos establecidos para el servicio eléctrico, considerando aspectos relacionados con perturbaciones, armónicos y efectos flicker. 9. REQUISITOS MÍNIMOS DE CALIDAD PARA CARGAS Obligatorio

La carga debe establecerse como la suma total de las magnitudes de energía eléctrica diaria requerida por los distintos equipos de uso final a ser abastecidos por el sistema fotovoltaico en su condición de funcionamiento de máximo consumo, expresada en Ah-V y tipo de corriente.

Los equipos de uso final que generan la carga del sistema deben ser, en lo posible, de alta eficiencia para optimizar el tamaño del sistema fotovoltaico necesario. 10. REQUISITOS MÍNIMOS DE CALIDAD PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO INTEGRADO Todos los componentes del sistema fotovoltaico integrado, módulos fotovoltaicos, baterías, reguladores de carga e inversores de carga deben cumplir con los requisitos establecidos individualmente para cada uno de ellos en la presente Norma, en el nivel correspondiente: obligatorio; recomendado; sugerido

El cableado debe ser dimensionado de modo que la pérdida de tensión entre el módulo fotovoltaico y la batería sea menor a 3%, entre la batería y el regulador de carga sea menor a 1%, y entre la batería y la carga sea menor a 5%, todo ello a las condiciones de máxima corriente. Deben tomarse precauciones para asegurar el funcionamiento apropiado de los sistemas fotovoltaicos en los diferentes ámbitos del país atendiendo a las características climáticas propias de la región.


11. PROCEDIMIENTO PARA LA EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO 1) La eficiencia del sistema (nominal y operacional), debe medirse contrastando lo

que consumen las cargas, contra la energía solar que recibe el captador del sistema (módulo o panel fotovoltaico), y no contra la energía que se debe producir según el fabricante del captador (lo cual irá evolucionando con el desarrollo de la tecnología). La nominal considerando la radiación estándar (1000 W.h/m2.día), y la operacional considerando la energía solar medida durante el ensayo. De otro modo no estaría considerándose la eficiencia del sistema sino del conjunto de elementos sin considerar el módulo.

2) La eficiencia nominal así definida, no requiere incluir el comportamiento de la batería.

Con relación a la eficiencia operacional, si debería considerarse a la batería: Para ello, se puede seguir el procedimiento siguiente:

a) Desconectar el módulo, y conectar la carga hasta que el controlador corte la

corriente.

b) Desconectar la carga y conectar el módulo por un período de 04 horas, midiendo la energía solar que se recibe durante el período.

c) Desconectar el módulo y conectar la carga, midiendo el tiempo que transcurre

hasta que el controlador corte la corriente.

d) Medir la eficiencia operacional como se describe en el documento pero considerando la energía solar real recibida por el captador.

Así, para mantener el esquema de la propuesta se podría decir que: La eficiencia operacional del sistema se determinará midiendo la energía requerida para cargar la batería durante cuatro horas desde el umbral de desconexión y con las cargas desconectadas; midiendo luego la energía realmente consumida por las cargas hasta el umbral de desconexión y con el módulo desconectado.


12. ANTECEDENTES 12.1 Documentos de Trabajo elaborados por el sub comité entre el periodo de

marzo 2002 – abril 2003. 12.2 Estudio para la propuesta del proyecto de norma sobre ensayos, configuración

e instalación de sistemas fotovoltaicos hasta 500 Wp. Estudio elaborado por el Centro de Energías Renovables y Eficiencia Energética CER – UNI para el PAE – MEM. Lima agosto 2003.

12.3 Norma Técnica Universal para Sistemas Fotovoltaicos Domésticos Thermie B

SUP 995-96, EC-DGXVII, 1998 12.4 Procedimientos de Medida de Sistemas Fotovoltaicos Domésticos, marzo

2003 (Instituto de Energía Solar - Universidad Politécnica de Madrid) ---oooOooo---

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