sistemas fotovoltaicos: introducciÓn · 2019-09-02 · produce e irradia está en las reacciones...

M A T E O V E R G A R A H I D A L G O

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS: INTRODUCCIÓN

MateoVergara

AGENDA

1. Energía Solar

2. Aplicaciones

3. Ventajas de los SFV

4. Desventajas de los SFV

5. Problemas Ambientales

6. Problemas a la Salud

7. Problemas a la Seguridad

8. Energía

9. Energía del Sol

Consultoría inteligente

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AGENDA

10. Energía Radiante

11. Constante Solar

12. Inclinación de la Tierra

13. Irradiación

14. Irradiancia

15. Absorción Atmosférica

16. Radiación Directa

17. Radiación Difusa

18. Radiación de Albedo

19. Transmitancia de un Material


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AGENDA

20. Reflectancia de un Material

21. Piranómetro

22. Altura Solar y Ángulo Cenital

23. Azimut

24. Ángulo de Inclinación Óptimo

25. Panel Fotovoltaico

26. Controlador

27. Baterías

28. Inversor

29. Sistema Fotovoltaico Integrado


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AGENDA

30. Sistema Fotovoltaico CC con Baterías

31. Sistema Fotovoltaico CA con Baterías

32. Sistema Fotovoltaico Híbrido

33. Ley 1715 de 2014

34. RETIE

35. NTC 2050 de 1998


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1. DISPOSICIONES GENERALES

P A N O RA M A G E N E RA L D E L A E N E R G Í A F O T O V O L TA I CA


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ENERGÍA SOLAR

Los sistemas

fotovoltaicos

producen

electricidad

directamente de la

luz solar. Esta energía

se caracteriza por ser

limpia y confianble.

No consume

combustibles fósiles.


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Imagen tomada de Pixabay.com

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ENERGÍA SOLAR

En 1873 el científicobritánico Willoughby Smith observó que el selenio era sensible a la luz. Smith concluyó que la capacidad del selenio de conducir electricidad aumentaba en proporción a su exposición a la luz.


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ENERGÍA SOLAR

En 1880, Charles Fritts

desarrolló la primer

celda fotovoltaica

basada en selenio.

La celda producía

electricidad sin

consumir ninguna

sustancia material y

sin generar calor.


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ENERGÍA SOLAR

En la década del 50 los científicos de Bell descubrieron que el silicio, el segundo elemento más abundante en la tierra, era sensible a la luz, y que cuando se le trataba con ciertas impurezas, generaba una tensión eléctrica (voltaje) considerable.


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ENERGÍA SOLAR

En 1954 Bell

desarrolló una celda

basada en silicio que

alcanzaba un 6 % de

eficiencia.


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APLICACIONES

Las aplicaciones de los sistemas fotovoltaicos, son entre otras: comunicaciones, refrigeración para servicios médicos, riego de cultivos, purificación de aguas, iluminación, protección catódica, vigilancia ambiental, navegación aérea y marítima, redes de servicios públicos de electricidad y aplicaciones residenciales y comerciales.


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VENTAJAS DE LOS SFV

Fiabilidad: aún en las condiciones másseveras, los sistemasfotovoltaicos hanprobado sufiabilidad, evitandofallas costosas, ensituaciones dondeuna operacióncontinua resultacrítica.


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VENTAJAS DE LOS SFV

Durabilidad: losfabricantes de lospaneles fotovoltaicospueden garantizar la vida útil de éstos entres25 y 30 años. Inclusohay paneles que siguen funcionandomucho tiempodespués de esta vidaútil.


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VENTAJAS DE LOS SFV

Bajo costo de mantenimiento: los

sistemas

fotovoltaicos solo

necesitan

mantenimiento

ocasional.


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VENTAJAS DE LOS SFV

Sin costo porcombustible: los

sistemas

fotovoltaicos no

requieren

combustible para

convertir la luz del sol

en energía eléctrica.


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VENTAJAS DE LOS SFV

Reducción de la

contaminaciónsonora: dado que no

tienen partes en

movimiento (como

los generadores

convencionales),

éstos sistemas

operan en silencio.


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VENTAJAS DE LOS SFV

Seguridad: debido a

que su proceso de

generación no se

hace con

combustible, una vez

que se han instalado

de la manera

adecuada, no

representan un

riesgo.


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VENTAJAS DE LOS SFV

Independencia: bajo

ciertas circunstancias

la independencia de

la red eléctrica del

operador de red

local, puede ser una

ventaja.


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VENTAJAS DE LOS SFV

Descentralización de la red eléctrica: tener

generación cerca de

los lugares de

consumo, reduce la

posibilidad de cortes

eléctricos por fallas

en la red eléctrica.


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VENTAJAS DE LOS SFV

Desempeño a altaselevaciones: a

mayor elevación,

mayor es la

radiación solar, en

contraste con las

pérdidas de

eficiencia de los

generadores diésel.


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DESVENTAJAS DE LOS SFV

Costo inicial: el costo

inicial de las

instalaciones

fotovoltaicas es

elevado, por eso se

debe hacer una

evaluación

económica de cada

caso en partícular.


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Variabilidad de la

irradiacióndisponible: las

variaciones

climáticas hacen

que no sea possible

contar con una

fuente eléctrica

constante.


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Almacenamiento de energía: el uso de

baterías para el

almacenamiento,

incrementa

significativamente el

costo de la

instalación.


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Aumento de la

eficiencia de las cargas: el uso de

energía fotovoltaica,

generalmente

implica un cambio

de equipos

ineficientes y un

cambio en el

consumo energético.


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Educación: poco

entendimiento en el

valor y posibilidades

de la energía

fotovoltaica.


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PROBLEMAS AMBIENTALES

Los sistemasfotovoltaicos presentanun alto componenteelectrónico, cuyafabricación llevaasociada una gran cantidad de energía. Sin embargo, los módulosfotovoltaicos producenmás energía durante suvida útil que la que esrequerida en suproducción.


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PROBLEMAS A LA SALUD

Durante sufabricación, lostrabajadores se exponen a gases tóxicos y potencialmenteexplosivos, como la fosfina, el diborano, el deselenito de hidrógeno y compuestos de cadmio.


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PROBLEMAS A LA SEGURIDAD

Los sistemas

fotovoltaicos

representan un riesgo

eléctrico, por lo cual

solo deben ser

instalados por

personas calificadas.


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2. CONCEPTOS BÁSICOS

FUNDAMENTACIÓN GENERAL


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ENERGÍA

La energía es unamagnitud que mide la capacidad que, en un momento determinado, posee un ente físicopara producir trabajo, esto es, para hacerposible que entren enjuego una fuerzas, las cuales, al desplazarse lospuntos sobre los que actúan, puedan realizarun trabajo físico.


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ENERGÍA

Los cuerpos pueden

transferirse entre sí

cantidades de energía

de diversas formas, sin

que tenga que existir

necesariamente

también transferencia

de materia, contacto

entre ellos, o tan

siquiera proximidad.


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ENERGÍA DEL SOL

El origen de la energía que el Sol produce e irradia está en las reacciones nucleares que ininterrumpidamente se realizan en su interior. En ellas, los átomos de hidrógeno, que es el elemento más abundante del Sol, se combinan entre sí, para formar átomos de helio y, al mismo tiempo, una pequeña parte de la masa de dichos átomos se convierte en energía, la cual fluye desde el interior hasta la superficie (fotosfera) y desde allí se irradia al espacio en todas las direcciones.


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ENERGÍA DEL SOL

Aunque el Sol también emite partículas materiales, la mayor parte de la energía irradiada es transportada en forma de ondas electromagnéticas (fotones) en una amplia gama de longitudes de onda diferentes, las cuales se desplazan en el espacio vacío a una velocidad de 300.000 km/s, tardando solamente ocho minutos en recorrer los 150 millones de kilómetros que hay entre el Sol y la Tierra.


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ENERGÍA DEL SOL

Los fotones

conceptualmente

son agrupamientos

energéticos

discretos.


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ENERGÍA RADIANTE

Las ondas electromagnéticas son un ente físico que carece de materia y que posee energía. El origen de dichas cargas, está asociado a las cargas eléctricas de las partículas subatómicas, estando presentes, con menor o mayor intensidad, prácticamente en todaspartes.


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CONSTANTE SOLAR

La constante solar se define como la intensidad de radiación Ijustamente por encima de la atmosfera que rodea nuestro planeta. El valor medio de la constante solar 1.367 W/m2.


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INCLINACIÓN DE LA TIERRA

La inclinación del eje de rotación de la tierra, con respecto al plano de su órbita, del sol es aproximadamente 23,45°. Debido a esto, una misma parte de la superficie terrestre recibe los rayos con una inclinación diferente, según la época del año, y por tanto la energía efectiva que incide en un metro cuadrado de superficie horizontal varía considerablemente.


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INCLINACIÓN DE LA TIERRA


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IRRADIACIÓN (E)

Es la cantidad total de energía radiante que llega a una superficie determinada en un tiempo determinado. Se trata, pues, de una medida de la energía incidente sobre dicha superficie, expresándose en cualquiera de las unidades habituales usadas para medir la anergía (Joules, Watts).


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IRRADIANCIA (I)

Es la energía

incidente por unidad

de tiempo y de

superficie.


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ABSORCIÓN ATMOSFÉRICA

Es un factor que influye apreciablemente en la intensidad radiante, que proveniente del Sol, alcanza la superficie terrestre. La absorción atmosférica es mayor cuanto mayor sea el camino recorrido por el rayo desde que penetra en las capas superiores de la atmosfera hasta que llega al suelo.


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RADIACIÓN DIRECTA

Es la radiación que

alcanza la superficie

manteniendo la línea

recta desde el disco

solar.


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RADIACIÓN DIFUSA

Es la radiación que

alcanza la superficie

luego de haber

cambiado muchas

veces de dirección,

a medida que ha

atravesado la

atmosfera.


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RADIACIÓN DE ALBEDO

Es la radiación reflejada por los cuerpos situados alrededor de la superficie sobre la que nos interesa evaluar la radiación. El albedo de los cuerpos es tanto mayor cuanto más claro sea el color de los mismos.


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TRANSMITANCIA DE UN MATERIAL

Se define como el

cociente entre la

intensidad transmitida IT y la

intensidad total incidente I.


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REFLECTANCIA DE UN MATERIAL

Se define como el cociente entre la intensidad transmitida IR

y la intensidad total incidente I. El factor de reflexión depende del ángulo con que la onda incide sobre la superficie. Dicho factor aumenta con el ángulo de incidencia (ángulo entre la dirección de la onda incidente y la normal a la superficie).


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REFLECTANCIA DE UN MATERIAL

Esto concuerda con

el hecho observado

tantas veces, de la

reflexión casi total de

la luz rasante en una

superficie horizontal

como, por ejemplo,

la de un charco de

agua en una

carretera.


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REFLECTANCIA Y REFLEXIÓN


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PIRANÓMETRO

Para medir la irradiación total que una superficie recibe en un determinado número de días (o meses) se emplean unos aparatos llamados piranómetros, los cuales detectan la intensidad de la irradiación en cada instante.


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PIRANÓMETRO

Los piranómetros de menor coste utilizan una pequeña célula fotovoltaica, normalmente de silicio, que genera una corriente eléctrica cuya intensidad es aproximadamente proporcional a la irradiancia. Su precisión no es elevada, pues tienen un margen de error del 5 %.


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PIRANÓMETRO

Un tipo de piranómetro de más precisión es el piranómetro de termopila. Consta de un elemento absorbedor negro dispuesto bajo una doble campana de vidrio, el cual se calienta más o menos en función a la irradianciarecibida, y dispone de una termopila que genera un voltaje proporcional a la temperatura que alcanza. Su margen de error es inferior al 3 %.


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TERMOPILA


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ALTURA SOLAR Y ÁNGULO CENITAL


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AZIMUT (A)


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ÁNGULO DE INCLINACIÓN ÓPTIMO

Es la distancia

angular entre la tierra

y el panel

fotovoltaico.


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PANEL FOTOVOLTAICO

Esta formado por un

conjunto de células,

conectadas

eléctricamente,

encapsuladas, y

montadas sobre una

estructura de soporte

o marco.


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PANEL FOTOVOLTAICO


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PANEL FOTOVOLTAICO


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PANEL MONOCRISTRALINO

• Máximo teórico:

27%.

• Alcanzados en

laboratorio: 24,7%.

• En módulos

convencionales:

16%.


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PANEL POLICRISALINO


27%.

• Alcanzados en

laboratorio: 19,8%.

• En módulos

convencionales:

14%.


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Imagen tomada de google.com

PANEL AMORFO


25%.

• Alcanzados en

laboratorio: 16%.

• En módulos

convencionales:

8%.


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PANEL FOTOVOLTAICO


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PORCENTAJE DE SOMBRA DE UNA

CELDA

PÉRDIDA PORCENTUAL DE

POTENCIA EN EL MÓDULO

0 % 0 %

25 % 25 %

50 % 50 %

75 % 66 %

100 % 75 %

3 CELDAS SOMBREADAS 93 %

PANEL FOTOVOLTAICO


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PANEL FOTOVOLTAICO


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PANEL FOTOVOLTAICO


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PANEL FOTOVOLTAICO


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PANEL FOTOVOLTAICO


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PANEL FOTOVOLTAICO


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PANEL FOTOVOLTAICO


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PANEL FOTOVOLTAICO

Diodo de Bypass: si en un grupo de varios módulos conectados en serie, uno de ellos falla, bien por avería interna o por recibir temporalmente sombra, dicho módulo se convierte en una carga resistiva que dificultará sobremanera, o impedirá totalmente el paso a su través de la corriente generada por los demás módulos de la serie.


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PANEL FOTOVOLTAICO

Diodo de Bloqueo:

diodo que bloquea

el flujo inverso de

corriente dentro de

un circuito de fuente

fotovoltaica.


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PANEL FOTOVOLTAICO


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Imagen tomada de la NTC 2050 de 1998

PANEL FOTOVOLTAICO

En todas las fuentes de energía fotovoltaica debe haber un conductor de un sistema bifilar de más de 50 V nominales y el conductor del neutro de un sistema trifilarque estén sólidamente puestos a tierra (Sección 690-41 de la NTC 2050 de 1998).


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PANEL FOTOVOLTAICO

Lo anterior significa

conectar el

conductor negativo

con tierra en un solo

punto en el sistema.


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PANEL FOTOVOLTAICO

Ubicando el punto de conexión a tierra lo más cerca posible de la fuente fotovoltaica, el sistema quedará mejor protegido contra las posibles subidas de tensión producidas por los rayos (NTC 2050 de 1998).


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PANEL FOTOVOLTAICO

La conexión de

puesta a tierra del

circuito de corriente

continua (c.c.) se

debe hacer en

cualquier punto del

circuito de salida

fotovoltaico (Sección

690-42 de la NTC

2050 de 1998).


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PANEL FOTOVOLTAICO

Se deben poner a tierra todas las partes expuestas metálicas no portadoras de corriente de los bastidores de los módulos, equipos y encerramientos de conductores, independientemente de su tensión (sección 690-43 de la NTC 2050 de 1998).


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PANEL FOTOVOLTAICO

La salida de los módulos fotovoltaicos se ve afectada por cinco factores principales:

1. Material de las celdas.

2. Resistencia de las cargas.

3. Intensidad de la radiación solar.

4. Temperatura de la celda.

5. Sombras.


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PANEL FOTOVOLTAICO


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Imagen tomada del NEC 2011

PANEL FOTOVOLTAICO

La salida de los módulos fotovoltaicos se ve afectada por cinco factores principales:

1. Material de las celdas.

2. Resistencia de las cargas.

3. Intensidad de la radiación solar.

4. Temperatura de la celda.

5. Sombras.


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CONTROLADOR

Su misión es evitar situaciones de carga y sobredescarga de la batería, con el fin de alargar su vida útil. En la parte relacionada con la carga, su misión es la de garantizar una carga suficiente al acumulador y evitar las situaciones de sobrecarga.


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Imágen tomada de Catálogo de Victron.

CONTROLADOR

En la parte de

descarga se

ocupará de asegurar

el suministro eléctrico

diario suficiente y

evitar la descarga

excesiva de las

baterías.


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CONTROLADOR POR DERIVACIÓN

Se conocen también como controladores “shunt” y se diseñan principalmente para sistemas muy pequeños. Los circuitos del controlador por derivación monitorean el voltaje de la batería, y cuando se alcanza un valor de carga predeterminado, ellos derivan el exceso de corriente a través de un transistor de potencia.


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CONTROLADOR POR DERIVACIÓN

Estos controladores

pueden también

incorporar un diodo

de bloqueo para

evitar que la

corriente fluya de las

baterías hacia el

arreglo de paneles

(en la noche).


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CONTROLADOR DE UNA ETAPA

Estos evitan que las

baterías se

sobrecarguen

interrumpiendo la

corriente del arreglo

fotovoltaico cuando el

voltaje de la batería

alcanza el valor

predeterminado de

terminación de carga.


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El arreglo

fotovoltaico se

reconecta

automáticamente

cuando la batería

alcanza un valor de

voltaje establecido

de reanudación de

la carga.


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Estos controladores

usan un sensor para

abrir el circuito y

evitar la corriente

inversa durante la

noche. Estos

controladores son

pequeños y baratos.


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CONTROLADOR POR DESVÍO

Estos controladores

regulan

automáticamente las

corrientes

dependiendo del

estado de carga de

las baterías, desviando

la corriente de carga

excesiva a una carga

resistiva de disipación.


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CONTROLADOR POR DESVÍO

Estos controladores

no tienen un sistema

que evite la corriente

inversa durante la

noche, por lo cual

requieren de diodos

de bloque adicional.


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CONTROLADOR PWM

Son actualmente los más comunes en el mercado para aplicaciones residenciales. Estos reducen la corriente de carga al conectarla y desconectarla de forma cíclica y muy rápidamente, cuando el voltaje de la batería alcanza el valor predeterminado de terminación de carga.


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CONTROLADOR PWM

La mayoría de los

controladores PWM

tienen un método ya

integrado para evitar

corrientes inversas

durante la noche,

por lo cual no es

necesario diodos de

bloqueo adicional.


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FUNCIÓN MPPT

Maximum Power Point Tracking: como el nombre lo indica, esta característica permite que el controlador siga el punto de máxima potencia del arreglo a lo largo del día, para entregar la mayor cantidad de energía posible a las baterías, dadas las condiciones cambiantes de sombra y temperatura.


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BATERÍAS

Son dispositivos

capaces de

transformar la

energía química en

eléctrica.


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BATERÍAS

La misión de las baterías en las instalaciones fotovoltaicas son:

• Almacenar energía durante un determinado número de horas o días.

• Proporcionar una potencia instantánea elevada.

• Fijar la tensión de trabajo de la instalación.


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Imagen tomada de catálogo de proveedor Victron.

BATERÍAS

Las características que serían deseables para las baterías a utilizar en las instalaciones solares son:

• Buena resistencia al ciclado.

• Bajo mantenimiento.

• Buen funcionamiento con corrientes pequeñas.

• Amplia reserva del electrolito.

• Deposito para materiales desprendidos.

• Vasos transparentes.


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BATERÍAS DE ÁCIDO-PLOMO

Son las más comúnmente utilizadas y tienen ciertas similitudes con una baterías de automóvil. Sin embargo, las baterías de automóvil no deben ser usadas en sistemas fotovoltaicos, debido principalmente a que no están diseñadas para ciclos profundos.


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Son recargables, ampliamente accesibles, relativamente baratas y están disponibles en una amplia variedad de tamaños y opciones. Son de fácil mantenimiento y de una vida razonablemente larga.


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Abiertas: las placas positivas y negativas están hechas de plomo y aleaciones de plomo, sumergidas en una solución electrolítica de ácido sulfúrico y agua. Cuando el estado de carga de la batería se acerca a la carga completa, se produce hidrógeno gaseoso de la reacción química, el cual es expulsado de la batería.


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Abiertas: el

hidrógeno gaseoso

es muy explosivo, por

lo cual se requiere

una adecuada

ventilación. No se

deben permitir

llamas ni chispas

cerca de las

baterías.


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Abiertas: cuando las

aberturas de las

baterías eliminan

gases se pierde

también agua, por lo

que ésta debe

reponerse también

periódicamente.


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Selladas VRLA (ValveRegulated Lead Acid): el contrario de las baterías abiertas, estas baterías no tienen tapa, por lo cual no se puede acceder al electrolito. Están equipadas por una válvula, la cual permite que si hay un exceso de presión por una sobrecarga, ésta pueda disiparse.


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Imagen tomada de catálogo de proveedor Motoma.


Selladas VRLA (Valve

Regulated Lead Acid): están libres de

mantenimiento

debido a que no se

les debe adicionar

agua, y pueden ser

transportadas y

manipuladas con

seguridad.


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Selladas VRLA Gel: el

electrolito se lleva a

un estado coloidal

con la adición de gel

sílica, el cual

convierte al líquido

en una masa

coloidal.


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Selladas VRLA Gel: son más costosas por unidad de capacidad, y más susceptibles a sufrir daños por sobrecargas, especialmente en climas cálidos. También tienen un tiempo de vida útil más corto.


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Selladas VRLA AGM (Absorbed Glass Mat): usan una capa de vidrio sílice fibrosa para suspender al electrolito. Esta esponja tiene dispositivos o bolsillos que ayudan en la recombinación de gases generados durante la carga y limitan la cantidad de hidrógeno gaseoso.


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Para este tipo de

baterías es

aconsejable un

controlador de

carga con

desconexión de bajo

voltaje LVD (Low

Voltage Disconnect).


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BATERÍAS ALCALINAS

Sus placas están

hechas de níquel y

cadmio o de níquel y

hierro, y el electrolito

es hidróxido de

potasio.


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BATERÍAS ALCALINAS

Son costosas y pueden tener una ventana del voltajes de operación que no son compatibles con ciertos inversores y controladores. No se ven tan afectadas con la temperatura como otro tipo de baterías.


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BATERÍAS

Los factores que afectan la capacidad de la batería son:

• Ritmo de descarga.

• Profundidad de descarga.

• Temperatura de operación.

• Eficiencia del controlador.

• Edad de las baterías.

• Características de carga.


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BATERÍAS

Ritmo de Descarga: es la relación entre la

capacidad y el

tiempo de descarga.

Cuando una batería

se descarga en 20

horas se dice que

tiene una capacidad

C/20.


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BATERÍAS

Ritmo de Carga: es la

relación entre la

capacidad y el

tiempo de carga. La

mayoría de las

baterías ácido-

plomo no deben

cargarse a un ritmo

mayor que C/10.


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BATERÍAS

Profundidad de Descarga: el DOD

(Depth of Discharge)

es la capacidad que

puede extraerse de

una batería.


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BATERÍAS

Las baterías pierden

capacidad con el

tiempo y se

consideran que han

llegado al final de su

vida útil cuando se

ha perdido el 20 %

de su capacidad

original.


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BATERÍAS

Cuando las baterías

están frías se

requieren voltajes de

terminación de

carga más altos para

poder completar la

carga. Lo opuesto se

aplica en

temperaturas más

cálidas.


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BATERÍAS

Los fabricantes

generalmente

evalúan las baterías

a 25 °C.


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BATERÍAS


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TEMPERATURA DE LA BATERÍA MULTIPLICADOR DE TEMPERATURA

26,7 °C 1,00

21,2 °C 1,04

15,6 °C 1,11

10,0 °C 1,19

4,4 °C 1,30

-1,1 °C 1,40

-6,7 °C 1,59

BATERÍAS


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Imágen tomada de catálogo proveedor MOTOMA.

BATERÍAS


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Imágen tomada de catálogo proveedor MOTOMA.

BATERÍAS

Las baterías de acumuladores de las viviendas deben tener sus celdas conectadas de modo que no puedan funcionar a más de 50 V (sección 690-71 de la NTC 2050 de 1998). Excepción: cuando no haya partes energizadas accesibles durante las tareas normales de mantenimiento de las baterías.


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BATERÍAS

Deben instalarse equipos que indiquen el estado de carga de las baterías. Todos los medios de ajuste para control del estado de la carga deben ser accesibles exclusivamente a personas calificadas (sección 690-72 de la NTC 2050 de 1998).


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BATERÍAS

En los recintos de las baterías se permite instalar cables flexibles, como se definen en la sección 400, con sección transversal de 67,44 mm2 (2/0) y mayor, para conectar los terminales de las baterías a las cajas de unión cercanas, de acuerdo con los métodos de alambrado aprobados (sección 690-74 de la NTC 2050 de 1998).


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BATERÍAS

También se permite conectar cables flexibles para baterías entre las baterías y las celdas dentro del encerramiento de baterías. Dichos cables deben estar certificados para uso pesado y estar identificados como resistentes a los ácidos (sección 690-74 de la NTC 2050 de 1998).


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INVERSOR

El inversor se encarga

de convertir la

corriente continua

de la instalación en

corriente alterna,

igual a la utilizada en

la red eléctrica.


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INVERSOR DE ONDA CUADRADA

Convierten la entrada de corriente directa en una salida de corriente alterna tipo cuadrada. Este tipo de inversores provee poco control de voltaje de salida, una capacidad limitada para alimentar picos de corriente requeridos por algunas cargas y una distorsión armónica considerable.


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Los inversores de

onda cuadrada son

apropiados solo para

cargas simples,

como calentamiento

por medio de

resistencias, algunos

dispositivos eléctricos

pequeños y focos

incandescentes.


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Estos inversores

baratos pueden

llegar a quemar los

motores de ciertos

equipos y no se usan

en sistemas

residenciales.


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INVERSOR DE ONDA CUADRADA MODIFICADA

Estos inversores

tienen la capacidad

para alimentar picos

de corriente y

producir salidas con

mucha menor

distorsión armónica.


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Estos inversores son más apropiados para operar una amplia variedad de cargas, incluyendo motores, iluminación y equipos electrónicos estándares como televisores y equipos de sonido.


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Relojes y hornos microondas que funcionan con marcadores de tiempo digitales pueden operar más rápido o más lento con inversores de onda cuadrada modificada. Tampoco se recomienda cargar baterías para equipos inalámbricos con este tipo de inversores.


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INVERSOR DE ONDA SINUSOIDAL

Se utilizan para operar dispositivos electrónicos sensibles que requieren una forma de onda de alta calidad. Estos son el tipo de inversores más común para aplicaciones residenciales y tienen muchas ventajas sobre los de onda cuadrada modificada.


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INVERSOR DE ONDA SINUSOIDAL

Están diseñados específicamente para producir salidas con poca distorsión armónica, lo que les permite operar hasta los equipos electrónicos más sensibles. Tienen una alta capacidad para alimentar picos de corriente y pueden arrancar muchos tipos de motores fácilmente.


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INVERSOR INTERACTIVOS SIN BATERÍAS

La mayoría de los

inversores interactivos

no utilizan un banco

de baterías, más bien

se conectan

directamente con la

red de servicios,

usando la energía del

servicio como una

batería de respaldo.


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Cuando hay radiación solar disponible, se utiliza la electricidad que proviene del arreglo fotovoltaico, a través del inversor. Si el arreglo fotovoltaicos está produciendo más energía de la que se está consumiendo, el exceso se vende a la compañía eléctrica a través del medidor eléctrico.


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Protección contra fallas a tierra: para

dar cumplimiento a

la NTC 2050 de 1998,

es necesario que el

inversor interactivo

tenga protección

contra fallas a tierra.


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INVERSOR INTERACTIVOS CON BATERÍAS

Estos inversores necesitan tener características similares a las de un inversor interactivo sin baterías (cuando se brinda energía a la red), y a las de un inversor autónomo (cuando está alimentando las cargas criticas durante un corte eléctrico), todo en un solo dispositivo.


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INVERSOR AUTÓNOMO

Estos inversores necesitan ser versátiles para cubrir la demanda continua de las cargas, la entrada del generador, los picos de consumo de las cargas, y para poder cargar las baterías.


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INVERSOR

La salida de potencia de un inversor de un sistema fotovoltaicos que interactúa con otros sistemas eléctricos se debe desconectar de forma automática de todos los conductores no puestos a tierra de ese y de todos los demás sistemas cuando haya pérdida de tensión de los mismos y no se debe volver a conectar hasta que se establezca la tensión (sección 690-61 de la NTC 2050 de 1998).


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SISTEMA FOTOVOLTAICO INTEGRADO

Son sistemas que incorporan todos sus componentes, incluyendo aparatos de consumo, en un solo paquete. Linternas solares, cargadores fotovoltaicos para baterías de radio, iluminación, entre otros.


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SISTEMA FOTOVOLTAICO CC CON BATERÍAS

Las cargas de corriente directa pueden ser alimentadas por las baterías durante el día o la noche, de forma continua, o intermitente, independientemente de la situación meteorológica.


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SISTEMA FOTOVOLTAICO CC CON BATERÍAS


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SISTEMA FOTOVOLTAICO CA CON BATERÍAS

Estos sistemas

producen corriente

eléctrica directa,

pero alimentan

cargas cuyo

consumo es en

corriente alterna.


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SISTEMA FOTOVOLTAICO CA CON BATERÍAS


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SISTEMA FOTOVOLTAICO HÍBRIDO

La forma más común

de sistemas híbridos

incorpora un

generador que

funciona con diésel o

gas, lo que puede

reducir

significativamente el

precio inicial del

sistema completo.


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SISTEMA FOTOVOLTAICO HÍBRIDO


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3. MARCO REGULATORIO ENCOLOMBIA

LEY , REGULACIÓN Y NORMAT IVIDAD


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LEY 1715 DE 2014

Tiene por objeto promover el desarrollo y la utilización de las fuentes no convencionales de energía, principalmente aquellas de carácter renovable, en el sistema energético nacional, mediante su integración al mercado eléctrico, su participación en las zonas no interconectadas y en otros usos energéticos como medio necesario para el desarrollo económico sostenible, la reducción de las emisiones de efecto invernadero y la seguridad de abastecimiento energético.


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LEY 1715 DE 2014

Fuentes no Convencionales de Energía FNCE: son aquellos recursos de energía disponibles a nivel mundial que son ambientalmente sostenibles, pero en el país no son empleados o usados o son utilizados de manera marginal y no se comercializan ampliamente.


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LEY 1715 DE 2014

Fuentes no Convencionales de Energía Renovable FNCER: son aquellos recursos de energía disponibles a nivel mundial que son ambientalmente sostenibles, pero en el país no son empleados o usados o son utilizados de manera marginal y no se comercializan ampliamente. Se consideran FNCER la biomasa, los pequeños aprovechamientos hidroeléctricos, la eólica, la geotérmica, la solar y los mares.


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LEY 1715 DE 2014

El gobierno nacional promoverá la autogeneración a pequeña y gran escala, y la generación distribuida por medio de los siguientes mecanismos:

• Venta de excedentes.

• Sistemas de medición bidireccional.

• Venta de energía por parte de generadores distribuidos.


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LEY 1715 DE 2014

El gobierno implementará un programa destinado a sustituir progresivamente la generación con diésel en las ZNI con el objetivo de reducir los costos de prestación del servicio y las emisiones de gases contaminantes.


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LEY 1715 DE 2014

Fondo de Energías no

Convencionales y

Gestión Eficiente de

la Energía (FENOGE): fondo para financiar

programas de FNCE

y gestión eficiente de

la energía.


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LEY 1715 DE 2014

Los obligados a declarar renta que realicen directamente inversiones en este sentido, tendrán derecho a reducir anualmente de su renta, por los cinco años siguientes al año gravable en que hayan realizado la inversión, el cincuenta por ciento del valor total de la inversión.


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LEY 1715 DE 2014

Para fomentar el uso de la energía procedente de FNCE, los equipos, elementos, maquinaria y servicios nacionales o importados que se destinen a la preinversión e inversión, para la producción y utilización de energía, a partir de fuentes no convencionales, así como para la medición y evaluación de los potenciales recursos estarán excluidos de IVA.


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LEY 1715 DE 2014

Las personas naturales o jurídicas que a partir de la vigencia de la presente ley sean titulares de nuevas inversiones en nuevos proyectos de FNCE gozarán de la exención del pago de los derechos arancelarios de importación de maquinaria, equipos, materiales e insumos destinados exclusivamente para labores de preinversión.


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LEY 1715 DE 2014

La depreciación acelerada será aplicada a las maquinarias, equipos y obras civiles necesarias para la preinversión, inversión y operación de la generación con FNCE, que sean adquiridos y/o construidos, exclusivamente para ese fin, a partir de la vigencia de la presente ley.


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RETIE

Los paneles solares fotovoltaicos para proveer energía eléctrica a instalaciones domiciliarias o similares y establecimientos públicos, deben cumplir con los requisitos de una norma técnica internacional y demostrarlo mediante Certificado de Conformidad de Producto expedido por un organismo de certificación acreditado.


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RETIE

La instalación eléctrica de y el montaje de los paneles deben hacerse conforme a la sección 690 de la NTC 2050, por un profesional competente, quien debe declarar el cumplimiento del RETIE.


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NTC 2050 DE 1998

Las disposiciones de esta sección se aplican a los sistemas fotovoltaicos de generación de energía eléctrica, incluidos los circuitos eléctricos, unidad o unidades de regulación y controladores de dichos sistemas (sección 690-1 de la NTC 2050 de 1998).


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REFERENCIAS


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1. Censolar, Centro de Estudios de la Energía Solar,

Curso Programado, 2013.

2. Fotovoltaica, Manual de Diseño e Instalación,

Solar Energy International, 2015.

3. RETIE, Reglamento Técnico de Instalaciones

Eléctricas, 2013.

4. NTC 2050, Código Eléctrico Colombiano, 1998.

¿PREGUNTAS?


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¡Gracias!

[email protected]

sistemas fotovoltaicos: introducciÓn · 2019-09-02 · produce e irradia está en las reacciones...

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