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• Morodh Kuagmire

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INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS INSTALACIONES III

1.- INTRODUCCIÓN 2.- BASES DE LA FOTOELECTRICIDAD 3.- INTEGRACIÓN ARQUITECTÓNICA 4.- TIPOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS 5.- SFCR 6.- SFA 7.- DB HE 5 8.- CÁLCULO Y DIMENSIONADO

1.-­‐  INTRODUCCIÓN  

2.-­‐  BASES  DE  LA  FOTOELECTRICIDAD  

INTEGRACIÓN ARQUITECTÓNICA DE LOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS PARA CAPTACIÓN DE ENERGÍA SOLAR

Edificio Público de Servicios Múltiples (Stadtwerke), Aachen (Alemania): Construido en 1991 está considerada la primera fachada BIPV en el mundo. Superficie: 37 m2, Energía Producida: 4,2 kWp, Arquitecto: Georg Feinhals; Fuente: Solardesign

Ejemplos comunes de Instalaciones de paneles fotovoltaicos superpuestos, no integrados, en cubiertas inclinadas

Remodelación de la Torre CIS en Manchester. Corte horizontal por la fachada ventilada que recubre el núcleo de ascensores de la torre. Solución construida por Pluswall Facades.

Detalle del parasol de la sede de Isofotón en Málaga. Una estructura de tubos rectangulares de aluminio recibe los módulos fotovoltaicos, encapsulados en un vidrio laminar. Los vidrios se fijan con grapas puntuales antisucción. Fuente: Jerónimo Vega.

Montaje de paneles fotovoltaicos de cubierta tipo Solartec-L de ThyssenSolartec.

Detalles de las lamas fotovoltaicas en las fachadas del centro de investigación del Centro Alzheimer de la Fundación Reina Sofía. Fuente: Estudio de Arquitectura Lamela

Detalles de las lamas fotovoltaicas de la fachada del Hotel Monte Málaga. Fuente: Isofotón

Vista aérea general del conjunto de edificios Distrito C de Telefónica en Madrid. Fuente: Telefónica. Detalle de la cubierta plana fotovoltaica del Distrito C de Telefónica en Madrid. Fuente: Iberinco

“Solar Architecture is not about fashion, but about survival” Sir Norman Foster

4. Tipos de instalaciones fotovoltaicas

5.  SFCR  

Componentes de la instalación fotovoltaica

Generador solar fotovoltaico: El generador está compuesto por paneles solares que son los encargados de la generación de electricidad. El número de celdas de las que estará compuesto el panel, dependerá de la corriente y tensión que se desee obtener a la salida, pudiendo conectar estas celdas en serie y paralelo para adecuar estos parámetros. Los paneles estarán protegidos por una lámina de vidrio y encapsuladas en un material plástico, además estarán enmarcados con metal para asegurar la sujeción de las diferentes capas. Según se indica en el CTE, el módulo fotovoltaico llevará de forma claramente visible e indeleble el modelo y nombre o logotipo del fabricante, potencia pico, así como una identificación individual o número de serie trazable a la fecha de fabricación. Los módulos serán Clase II y tendrán un grado de protección mínimo IP65. Por motivos de seguridad y para facilitar el mantenimiento y reparación del generador, se instalarán los elementos necesarios (fusibles, interruptores, etc.) para la desconexión, de forma independiente y en ambos terminales, de cada una de las ramas del resto del generador.

Baterías o acumulador: No es necesario en las instalaciones conectadas a red, ya que no es necesario acumular la energía al estar conectado a red y tener la posibilidad de inyectar o comprar energía en todo momento. Las baterías permitirían tener un suministro auxiliar en caso de fallo del principal. Inversor: La principal función del inversor es transformar la energía generada de continua a alterna. Además deberá adecuar la corriente alterna a las condiciones necesarias para poder inyectarla a la red. Los inversores cumplirán con las directivas comunitarias de Seguridad Eléctrica en Baja Tensión y Compatibilidad Electromagnética. Las características básicas de los inversores serán las siguientes: a) principio de funcionamiento: fuente de corriente; b) autoconmutado; c) seguimiento automático del punto de máxima potencia del generador; d) no funcionará en isla o modo aislado. La potencia del inversor será como mínimo el 80% de la potencia pico real del generador fotovoltaico.

Componentes de conexión, medida, cableado y protecciones Contadores: Se requieren dos contadores con finalidades distintas. Un contador principal contabiliza la energía producida y enviada a la red para que pueda ser facturada a la compañía a los precios estipulados y por otro lado, un contador secundario, mide los pequeños consumos de los equipos fotovoltaicos para descontarlos del total de la energía producida.

Protecciones: Para proteger nuestra instalación de posibles fallos o variaciones de las condiciones de trabajo óptimas se instalarán diferentes tipos de protecciones que permitirán la desconexión de la instalación al detectar estas anomalías, garantizando su correcto funcionamiento. Las protecciones más comunes en este tipo de instalaciones son: Protección de sobreintensidad, protección de sobretensión, protección contra cortocircuitos, protección contra contactos directos e indirectos, etc. La instalación debe permitir la desconexión y seccionamiento del inversor, tanto en la parte de corriente continua como en la de corriente alterna, para facilitar las tareas de mantenimiento.

Puesta a tierra: Las tomas a tierra se incorporan con la función de limitar la tensión que pueda aparecer en los distintos componentes metálicos de la instalación. También son muy necesarias para el correcto funcionamiento de las protecciones, así como para limitar el riesgo de accidente en caso de fallo de alguno de los componentes eléctricos. No existe un acuerdo total sobre si es conveniente o no la puesta a tierra de instalaciones fotovoltaicas, aunque como norma general, las instalaciones de poca potencia no suelen conectarse a tierra, mientras que las que son algo más potentes suelen estar conectadas a través de la estructura metálica donde se soportan. La conexión a tierra consiste en la unión de los elementos metálicos mediante un electrodo conductor con la mínima resistencia posible y un electrodo enterrado bajo la instalación. Con esto se pretende conseguir eliminar la posibilidad de que se creen diferencias de potencial peligrosas en estos elementos metálicos y que al mismo tiempo se puedan conducir las corrientes de defecto o de origen atmosférico a tierra.

Materiales para diseñar la puesta a tierra: -El valor de la resistencia de puesta a tierra debe estar conforme con las normas de protección y de funcionamiento de la REBT. -Las corrientes de defecto a tierra y las corrientes de fuga deben poder circular sin peligro. -La solidez o la protección mecánica deben quedar aseguradas con independencia de las condiciones o influencias externas. -La puesta a tierra se debe hacer bajo las recomendaciones del reglamento electrotécnico de baja tensión. -Los dos tipos de puestas a tierra más comunes son electrodos simples (picas y placas) y anillas o mallas (cables o pletinas enterrados horizontalmente).

Cableado: El cableado dependerá de las dimensiones de la instalación.

6.-­‐  SFA  

Módulos Fotovoltaicos: Serán los encargados de la generación eléctrica. Pueden ser de varios tipos, entre ellos, los más utilizados para este tipo de instalación son los paneles con tecnología monocristalina y policristalina. Los paneles solares monocristalinos y policristalinos, con uniones en serie de sus células, rondan los 12-18 voltios para uniones de 36 células y los 24-34 voltios para uniones de 72 células. Es importante fijarnos siempre en la curva I-V que proporciona cada fabricante en sus hojas técnicas y en la influencia de la temperatura en la corriente y tensión del módulo. El aumento de temperatura hace aumentar ligeramente la corriente y en mayor medida, disminuir la tensión de salida del módulo.

- Regulador: Se encarga de controlar la carga de las baterías, así como la descarga y evitar cargas o descargas excesivas. De un modo sencillo, un regulador se puede entender como un interruptor, cerrado y conectado en serie entre paneles y batería para el proceso de carga y abierto cuando la batería está totalmente cargada. Las intensidades máximas de entrada y salida del regulador adecuado para cada aplicación dependerán de la corriente de máxima que pueda producir el sistema de generación fotovoltaico para la entrada y la corriente máxima de las cargas para la salida. Para tener en cuenta los posibles picos de irradiancia o los cambios de temperatura, es recomendable que, a la hora de escoger el regulador, sea aquel con un 15-25% superior a la corriente de cortocircuito que le puede llegar del sistema de generación fotovoltaico (Ientrada) o bien, de la que puede consumir la carga del sistema (Isalida). La elección del regulador será aquel que soporte la mayor de las dos corrientes calculadas.

– Baterías: Se encargan de acumular la energía eléctrica generada por el sistema de generación fotovoltaico para poder disponer de ella en las horas del día que no luzca el sol. Las más recomendadas para este tipo de instalaciones son las estacionarias de plomo ácido. Este tipo de baterías pueden permanecer largos periodos de tiempo cargadas y soportar descargas profundas esporádicamente. Para definir el tamaño necesario de las baterías es necesario tener en cuenta un par de parámetros: Profundidad de descarga máxima, qué es el nivel máximo de descarga que se le permite a la batería antes de la desconexión del regulador, para proteger la duración de la misma. Las profundidades de descarga máximas que se suelen considerar para un ciclo diario (profundidad de descarga máxima diaria) están en torno al 15-20%. Para el caso del ciclo estacional, qué es el número máximo de días que podrá una batería estar descargándose sin recibir los módulos radiación solar suficiente, están en torno a 4-10 días y un profundidad de descarga del 70% aproximadamente. En instalaciones fotovoltaicas no se buscan descargas agresivas, sino más bien progresivas, por esta razón las baterías a utilizar suelen ser con descarga de 100 horas (C100).

– Inversor u Ondulador: Si las cargas que debemos alimentar son a 230Vac, necesitaremos un equipo que transforme la corriente continua procedente del regulador en corriente alterna para alimentar las cargas. Esta es la función del inversor. A la hora de dimensionar el inversor, se tendrá en cuenta la potencia que demanda la suma de todas las cargas AC en un instante, de este modo se elegirá un inversor cuya potencia sea un 20% superior a la demandada por las cargas, suponiendo su funcionamiento al mismo tiempo.

7.  

8.  CÁLCULO  Y  DIMENSIONADO  

EJEMPLO  SFA    

1. ESTIMACIÓN DEL CONSUMO

a. Planta Baja: Acceso para poder ver unas ruinas sobre donde esta situado el edificio. b. Planta Primera: Terraza mirador, Aseos, Despacho y Tienda. c. Planta Segunda: Sala de exposiciones, terraza mirador y una zona de laboratorios d. Planta Tercera: Cafetería.

El modelo seleccionado es el 10 PVS 1500 de BAE SECURA PVS SOLAR del fabricante Bornay. La capacidad nominal es de 1450Ah y voltaje de carga entre 2.30V y 2.40V por batería.

6.  DIMENSIONADO  DEL  INVERSOR  

OTROS CASOS. ESTIMACIÓN DEL CONSUMO EN VIVIENDA