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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PERÚ

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Y MECÁNICA

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

MINADO SUBTERRÁNEO

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN - ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

ALUMNO: * Castro Medina Juan Francisco DOCENTE: Ing. LOAYZA DIAZ JOSUE

AREQUIPA – PERÚ

2019

Caso Práctico: Energía Solar Fotovoltaica Ejercicio 01 Se quiere diseñar una instalación fotovoltaica autónoma, a 48 V DC, para el suministro eléctrico de una vivienda, en corriente alterna. Los paneles están situados con orientación sur e inclinación 34° que, si bien no es la óptima para una instalación autónoma en la península, permite su colación sencilla sobre el tejado de dicha vivienda. Se dispone de los siguientes datos medios mensuales de radiación diaria incidente sobre la superficie de trabajo. Están expresados en kWh/m2 día: Ene 4,04

Feb 4,62

Mar 5,56

Abr 5,73

G dm 34° Jun Jul 6,35 6,55

May 6,17

Ago 6,25

Sep 5,86

Oct 5,12

Nov 3,83

Dic 3,73

La demanda eléctrica que se suministrara se determinara a partir de la siguiente tabla de equipamiento y horas de uso. Se supone consumo constante durante todo el año: N.° uds. 10 2 1 1 1 1 1 TOTAL

Tipo Luminarias Luminarias TV Radio PC Microondas Frigorífico

Potencia (W AC) 18 2 50 20 80 600 100

Horas/día 3 8 2 3 2 0,25 4

Sumatoria Potencia (W AC) = 870 W AC

Consumo diario (W.h/día) Potencia (W AC) x Horas/día = 540 Potencia (W AC) x Horas/día = 32 Potencia (W AC) x Horas/día = 100 Potencia (W AC) x Horas/día = 60 Potencia (W AC) x Horas/día = 160 Potencia (W AC) x Horas/día = 150 Potencia (W AC) x Horas/día = 400 Sumatoria (W.h/día) / 1000 = 1442 Wh DC / 1000 Consumo Diario = 1,442

Nota. Se estima una eficiencia de inversor de 0,9. Las características técnicas básicas de los paneles, de 24 V nominales, son: Concepto P NOM, panel I SC I PMP V OC V PMP N° células (serie x paralelo) Dimensiones 1.

Valor 150 Wp 4,7 A 4,35 A 43,2 V 34,6 V 72 x 1 1.,590 x 790 x 39,5 mm

Estimar la energía diaria demandada, Ldm y la potencia máxima, ambas en continua. L dm (DC) P max, INV (DC)

0.7851 Wh/día 165,07152 W 𝑳𝒅𝒎,𝑨𝑪 𝑳𝒅𝒎 = 𝑳𝒅𝒎,𝑫𝑪 + 𝜼𝑰𝑽𝑵 𝟎. 𝟖𝟕𝟎 𝟏. 𝟒𝟒𝟐 = 𝑳𝒅𝒎,𝑫𝑪 + 𝟎. 𝟗 𝑳𝒅𝒎,𝑫𝑪 = 𝟎. 𝟒𝟕𝟓𝟑 𝑾𝒉/𝒅í𝒂

𝑷𝒎𝒂𝒙 𝑽𝑶𝑪 ∗ 𝑰𝑺𝑪 𝑭𝑭 ∗ (𝑽𝑶𝑪 ∗ 𝑰𝑺𝑪 ) = 𝑷𝒎𝒂𝒙 𝟖𝟏. 𝟑% ∗ (𝟒𝟑, 𝟐 ∗ 𝟒, 𝟕) = 𝑷𝒎𝒂𝒙 𝟏𝟔𝟓, 𝟎𝟕𝟏𝟓𝟐 𝑾 = 𝑷𝒎𝒂𝒙 𝑭𝑭 =

2.

Commented [fcm1]: http://www.ujaen.es/investiga/sola r/07cursosolar/home_main_frame/08_lecciones/02_leccion /www/Modulo_fotovoltaico.htm - Este es el enlace que me indica la fórmula para Hallar la Potencia Máxima ¨Pmax¨. Ahora el ¨FF (%)¨, para este caso es ¨Si - Monocristalino¨.

¿Cuál es el periodo de diseño de la instalación? ¿Cuáles son los valores de radiación y consumo de partida del diseño? Periodo de Diseño G dm L dm

3,73 kWh/m2día 1,442 kWh/día

Commented [fcm2]: Basado en el ¨G dm 34°¨, se toma el valor de ¨Diciembre = 3,73¨, debido a que está a una orientación sur inclinación 34° y el valor tomado es el del último mes del año. Commented [fcm3]: El ¨L dm¨ es el consumo diario (W.h/día) = 1,44 kW/día Commented [fcm4]: Otra forma de tomar el ¨G dm¨, es por medio del software ¨http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php# ¨, incluyendo la orientación e inclinación del panel.

Commented [fcm5]: Este sería el valor actual de la región de ¨Cuenca¨, en el software ¨http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php# ¨, del ¨G dm¨.

3.

Determinar la potencia nominal del generador fotovoltaico y su configuración serie x paralelo, asumiendo un factor de seguridad FSG = 1,3. 𝟏, 𝟑𝟖𝟕𝟐𝟖𝟑𝟐𝟑𝟕 𝟐, 𝟖𝟖𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑 𝟔𝟎𝟎 𝑾𝒑

N SERIE N PARALELO P NOM, G

𝑽𝑩𝑨𝑻 𝑽𝑴𝑶𝑫,𝑷𝑴𝑷 𝟒𝟖 𝑽 𝑵𝑺𝑬𝑹𝑰𝑬 = 𝟑𝟒, 𝟔 𝑽 𝑵𝑺𝑬𝑹𝑰𝑬 = 𝟏, 𝟑𝟖𝟕𝟐𝟖𝟑𝟐𝟑𝟕 𝑵𝑺𝑬𝑹𝑰𝑬 =

𝑵𝑷𝑨𝑹𝑨𝑳𝑬𝑳𝑶 =

𝑵𝑻 ¨𝒅𝒊𝒂𝒔 𝒅𝒆 𝒂𝒖𝒕𝒐𝒏𝒐𝒎𝒊𝒂¨ 𝑵𝑺𝑬𝑹𝑰𝑬 𝟒 𝟏, 𝟑𝟖𝟕𝟐𝟖𝟑𝟐𝟑𝟕 = 𝟐, 𝟖𝟖𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑

𝑵𝑷𝑨𝑹𝑨𝑳𝑬𝑳𝑶 = 𝑵𝑷𝑨𝑹𝑨𝑳𝑬𝑳𝑶

𝑷𝑵𝑶𝑴,𝑮 = 𝑵𝑺𝑬𝑹𝑰𝑬 ∗ 𝑵𝑷𝑨𝑹𝑨𝑳𝑬𝑳𝑶 ∗ 𝑷𝑵𝑶𝑴,𝒑𝒂𝒏𝒆𝒍 𝑷𝑵𝑶𝑴,𝑮 = 𝟏, 𝟑𝟖𝟕𝟐𝟖𝟑𝟐𝟑𝟕 ∗ 𝟐, 𝟖𝟖𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑 ∗ 𝟏𝟓𝟎 𝑷𝑵𝑶𝑴,𝑮 = 𝟓𝟗𝟗, 𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗 𝑾𝒑 𝑷𝑵𝑶𝑴,𝑮 = 𝟔𝟎𝟎 𝑾𝒑

Commented [fcm6]: ¨SunFields¨ - Manual de Cálculo de Instalaciones Fotovoltaica Autónomas. ¨https://www.sfesolar.com/themencode-pdf-viewer/?file=https://www.sfesolar.com/wpcontent/uploads/2011/08/Sunfields_ManualCalculo_Fotovoltaica_Autonomas.pdf ¨ Commented [fcm7]: ¨SunFields¨ - Manual de Cálculo de Instalaciones Fotovoltaica Autónomas. ¨https://www.sfesolar.com/themencode-pdf-viewer/?file=https://www.sfesolar.com/wpcontent/uploads/2011/08/Sunfields_ManualCalculo_Fotovoltaica_Autonomas.pdf ¨ Commented [fcm8]: ¨Módulo Energía Solar Fotovoltaica¨ - CUPE

4.

Determinar la capacidad útil y nominal del acumulador que se va a instalar, en A.h., para cuatro días de autonomía y una profundidad máxima de descarga del 80%. C útil, B C NOM, B N vasos 2V

5.

Ah Ah

Determinar la corriente máxima en continua si todos los equipos estuvieran operando al mismo tiempo. 𝐼𝑚𝑎𝑥, 𝐷𝐶 =

Ejercicio 02 Se pide dimensionar una instalación fotovoltaica para el abastecimiento de suministro eléctrico de un refugio de pescadores ubicado en la Serranía de Cuenca que se encuentra abierto de marzo a octubre. Los paneles se instalaron sobre la cubierta con una inclinación de 30° y azimut de 20 °. Calcular el número de paneles necesarios, la capacidad de los acumuladores, el tipo de amperaje de regulador y la potencia del inversor para satisfacer todo el año el 100% (dimensionar para el peor de los meses) de las necesidades de electricidad según las siguiente estimación de consumos diarios: Se emplearan paneles monocristalinos de 200 Wp de potencia, 12 v y 8 amperios y el sistema trabaja a 12v. Los acumuladores serán baterías de plomo-ácido con una profundidad de descarga de 60%. Para el cálculo de rendimiento se emplearan los valores Kb, Ka, Kc, y Kv comentados en el módulo para un inversor sensoidal puro.      

Kb s coeficiente perdidas baterías, 0,05. Ka autodescarga diaria, 0,005. Kc rendimiento del convertidor, 0,2. Kv pérdidas diarias, 0,15. N número días autonomía, 4. Pd profundad de descarga, 0,6.

Se consideran cuatro días de autonomía a la hora de dimensionar el sistema de acumulación. No existirá conexión a la pared principal de electricidad, por lo que se considerara una instalación fotovoltaica aislada. Elementos

Unidades

Potencia (W)

Pot. Max. Instantánea

Horas consumo/día

Energía consumo (Wh/día)

Luz led Equipo de emergencia Pequeños electrodomésticos Cargador

10 1

20 80

200 80

5 1

Factor simultaneidad (%) 60 100

1

500

500

3

100

2

15

30

1

100

Energía necesaria (Wh/día)

Commented [fcm9]: Este ejercicio está basado en colocar datos en el Excel que le pase ¨Instalación Fotovoltaica¨, aún estoy viendo como es su variante con los datos del problema.