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TRANSPORTABLE SOLAR ENERGY OFFGRID KIT Electronic power 1P-2020 Students:

  

Álvaro Jose Rojas Puello Cristian Camilo Jaik Rodriguez Elio Andres Vargas Castellanos

DESARROLLO BATERÍA Teniendo en cuenta el consumo de la carga     

Consumo en Dc = 81.2wh/día Consumo en Ac = 400wh/día Consumo total de potencia = 480wh/día Capacidad de descarga profunda en una batería de gel (+/- 60%) Se requiere que la carga dure 20 horas N=0.83 dia

CÁLCULOS DE LA BATERÍA Parámetros:

-potencia en DC (EDC) -potencia en AC (EAC) -eficiencia de la batería (ηBAT) -eficiencia del inversor(ηINV) -capacidad de descarga de la batería (Pd) -número de autonomía de la batería(N) -potencia total (ED) ET = EDC /ηBAT + EAC / (ηBAT·ηINV) Cn(Wh) = ET · N /Pd Wh Cn (Ah) = Cn (Wh) / Vbat

DIMENSIONADO DEL INVERSOR La Potencia AC de todos los elementos que funcionan en alterna es de 400 W. Debido a que es un sistema de emergencia existe la alta posibilidad de que todas las cargas estén conectadas. Pinversor=1,2*400=480W

DIMENSIONADO DEL REGULADOR 

Corriente de entrada al regulador:

I entrada=1,25∗I MOD , SC∗N P I entrada=1,25∗6.11∗2=15.2 A 

Corriente de salida del regulador:

(

1,25∗ PDC + I salida =

)

V BAT

(

1,25∗ 81.2+ I salida =

P AC ηinv

400 0.9

12

) =54.75 A

DIMENSIONAMIENTO DEL PANEL SOLAR 1. Datos obtenidos:

Latitud:10.43° - Cartagena-∅ Angulo de inclinación de la base: 20°-- β Potencia mensual critica por día : Gdm ( 0 )=

4951.4 Wh por dia m2

2. Calcular la Potencia Mínima del generador:

PGmin=

Wd∗Gcem Gdm ( ∝ , β )∗PR

Wd:Consumo de energia diario Wh. PR:Rendimiento Energico de la Instalacion. Gdm ( ∝, β ) :Valor medido mensual de la irradiación diaria sobre la superficie inclinado un angulo beta y orientada un azimut alfa. 3. Calcular Gdm ( ∝, β ):

Gdm ( ∝, β )=Gdm ( 0 )∗K∗FI∗FS K:factor de correcion para panel solar inclinado. FI: Factor de irradiación FS:Factor sombreado. 4. Calculo del factor de corrección para panel solar inclinado.

Wss: el angulo de salida del sol al amanecer sobre un plano inclinado. Ws:el Angulo de la salida del sol al amanecer sobre un plano horizontal. 4.1 calculo de Ws:

Ws:−arccos (−tanδ∗tan ∅ ) 4.1.1

Calculo de la declinación solar.

δ =23.45∗sen

) ( 360 ( dn+284 )en grados 365

4.2 Calculo de Wss:

Wss=max ¿ 5. Calcular el factor de corrección para panel solar inclinado

6. Factor sombreado: idealmente es 1 si no hay sombra. Las pérdidas se representan (1-FS) 7. Rendimiento energético de las instalaciones.

PR=

Ed∗Gcem Gdm ( ∝, β )∗Pmp

Ed: consume expresado en KWh/dia Pmp: Potencia Pico del generador (KWp) Gcem=1000W/m^2 NOTA: los valores típicos PR – en un sistema con inversor es :0.7 - En un sistema con inversor, regulador y batería es 0.6 - Con baterías y regulador ( sin inversor) es 0.7 8. Calculo de N de modulos FV.

Ntotal ≥

PGmin Pma x modulo

9. Calcular la potencia máxima del generador:

PG =N total∗Pma x modulo PGmin ≤ PG ≤ 1.2 PGmin 

RESULTADOS: Wd(Wh)=481.2Wh Dn[4 abril]= 95 dias.

δ =5.596 ° Ws:-91.033° Wss:-89.53° K:0.9498 FI:0.9891

Gdm ( ∝, β )=4.652 KWh/m 2 PR=0.6 PGmin=172.39W Ntotal=1.72≈ 2– Pmodulo=100W 12V

BLOKS DIAGRAM

Figura 1. Diagrama de bloques

LIST OF COMPONENTS Listado de componentes Descripción Valor Panel solar 100Wx2 $106,86USD Batería 70Ah $125,91USD Regulador 60A $78.78USD Inversor 500W $37.99USD Tabla 1. Lista de components Total: $270 USD

OPERATION MECHANISM OF THE PROPOSED SOLUTION El Sistema fotovoltaico expuesto anteriormente se realizo bajo los siguientes requerimientos:  

Consumo total DC: 81.2 Wh Consumo total AC: 400 Wh

para una potencia total de 480Wh. Las cargas DC están compuestas por luces led, cigarrete lighter connection y USB chargers.

Observaciones Selección de cables 1. Obtener la corriente de los dispositivos trabajando con la capacidad total de cargas.  Cargas Dc Entrada: 12V Carga: 71,1w En este caso la carga es 71,1W debido a que el inversor tiene 10w de salida dc. Por lo tanto la salida total será de 71w para el resto de cargas dc. Entonces la corriente nominal que producirán todas estas cargas, será de 6 Amperios.

hojas

Para el caso de la bateria y el panel, sus corrientes máximas están especificadas en sus de datos  

Corriente max de Bateria < 22,5 A Corriente max de panel < 15.4 A

El caso del regulador se estima una corriente de 50 A, esto se encuentra dividiendo la potencia de 500w entre 10. ( https://www.mastervolt.es/preguntas-frecuentes-sobreinversores/) 2. Buscar en la tabla del fabricante, el calibre del cable que pueda soportar esa corriente.Catalogo() Selección de protecciones En este caso se escogieron fusibles debido a que son mas baratos,livianos y tiene una alta sensibilidad. Pasos para escoger un fusible   

Conocer la corriente máxima que puede soportar el dispositivo Escoger un fusil de manera tal que pueda interrumpir esa corriente Escoger el fusil de manera tal que pueda dejar pasar la corriente en condiciones normales.

Por lo tanto, tenemos los siguientes valores de fusibles para las siguientes conexiones.   

Fusible(batería)- 25A Fusible (Panel)-15 A Fusible (regulador-cargas Dc)-12A