GUIA DE TRABAJO: SISTEMA AUTONOMO

SOLAR FOTOVOLTAICO

Este tipo de Instalaciones se utilizan en lugares donde es difícil o imposible realizar una acometida de red eléctrica, por motivos económicos, técnicos o de accesibilidad.

ACTIVIDAD

PRACTICA:

Montaje y puesta

en marcha de un

Sistema Solar

Fotovoltaico.

Sistema Autónomo Solar Fotovoltaico

1

ACTIVIDAD PRÁCTICA

Guía de Trabajo: SISTEMA AUTONOMO SOLAR FOTOVOLTAICO

Actividad práctica: Montaje y puesta en marcha de un Sistema Solar

Fotovoltaico.

Finalidad

1. Montaje y puesta en marcha de un Sistema Solar FV Autónomo.

2. Comprobación del correcto funcionamiento, teniendo en cuenta las prácticas de las guías anteriores.

3. Lectura e interpretación de los parámetros de la Instalación.

Objetivos

1. Conocer el correcto funcionamiento de cada uno de los elementos. 2. Saber interconectar cada uno de los elementos manteniendo el orden correcto. 3. Realizar la puesta en marcha de la Instalación y comprobación del funcionamiento.

Marco teórico

SISTEMA AUTONOMO SOLAR FOTOVOLTAICO En general, este tipo de instalaciones, se utilizan en lugares donde es difícil, o imposible, realizar una acometida de red eléctrica, por motivos económicos, técnicos o de accesibilidad. Las instalaciones autónomas se pueden realizar en CC y en CA. El tipo de instalación a realizar dependerá del número y las características eléctricas de los elementos de consumo. En instalaciones de pequeña potencia se puede utilizar la CC a 12, 24 ó 48 V. En las de mayor

Potencia, para evitar conductores de gran sección, se realizan de CA a 230 V. “En instalaciones autónomas de CC, en función de la potencia necesaria, procuraremos que la tensión sea la mayor posible, hasta 48 v, para evitar tener que utilizar grandes secciones de conductores”. Algunos elementos receptores solamente se fabrican en CC ó CA, por lo tanto, la instalación se realizará atendiendo al tipo de elementos que deba alimentar.

Figura 1. Esquema de una Instalación Autónoma en CA y CC

Sistema Autónomo Solar Fotovoltaico

2

ACTIVIDAD PRÁCTICA

Podemos encontrar distintas áreas de aplicación como:

A la hora de dimensionar un sistema fotovoltaico deberemos de tener en cuenta su aplicación. No podemos emplear los mismos criterios de diseño en un sistema de alumbrado, para vivienda de fin de semana, que para un sistema de radioenlace o señalización viaria. En el primer caso primaran los criterios económicos sobre los de seguridad de funcionamiento y, en el segundo caso, deberemos sobredimensionar todo el sistema y elegir los materiales con criterios de seguridad y calidad, para reducir al mínimo un posible fallo de la instalación. El dimensionado de una instalación deberá comenzar por informar, de forma clara y veraz, al usuario de las características, posibilidades y limitaciones de la instalación que desea realizar. Teniendo en cuenta que una instalación fotovoltaica no tiene ningún tipo de limitaciones

técnicas en lo que respecta a la potencia que puede producir. Será necesario que el proyectista recoja, del usuario, toda la información posible respecto a:

UBICACIÓN

UTILIDAD

NIVEL DE UTILIZACIÓN

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS ELEMENTOS RECEPTORES

NÚMEROS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS FUTUROS USUARIOS

NECESIDADES ENERGÉTICAS

POSIBILIDAD DE FUTURAS AMPLIACIONES

DISPONIBILIDADES ECONOMICAS

Sistema Autónomo Solar Fotovoltaico

3

ACTIVIDAD PRÁCTICA

CALCULO DE UNA INSTALACION AUTONOMA PARA VIVIENDA PERMANENTE

La electrificación doméstica sigue siendo una de las aplicaciones más importantes de la energía solar fotovoltaica. En relación con los elementos de consumo, se presentan ciertas peculiaridades que se destacan a continuación. Debe tenerse siempre en cuenta que la instalación fotovoltaica es un elemento más de la vivienda, por lo que los ocupantes deben ser conscientes, en todo momento, de las posibles limitaciones que existen en las disponibilidades de energía, así como de los principios de funcionamiento de la misma con el fin de prevenir problemas de suministro o daños a los distintos elementos que componen la instalación. ¡Debemos recordar que la energía disponible no es ilimitada!. En este sentido algunas recomendaciones importantes son: En la medida de lo posible debe consumirse coincidiendo con los momentos de mayor insolación. Con ello se aprovechará mejor la energía producida por los paneles y se alargará la vida de las baterías. Existen ciertas utilizaciones que pueden ponerse en funcionamiento en cualquier hora del día

(bombeo de agua, algunos electrodomésticos...). Aunque la instalación estará dimensionada para disponer de energía en cualquier época del año, se debe ser especialmente cuidadoso en las épocas de menor insolación. Con el fin de prevenir gastos energéticos superfluos es necesario asegurarse de que los elementos de consumo queden desconectados totalmente cuando no son utilizados, ya que existen cada día más electrodomésticos (equipos de música, televisores, vídeos) que al apagarlos quedan en situación de espera, o están provistos de relojes, presentando consumos ininterrumpidos a lo largo de todo el día. Cuando la desconexión sea imposible, se proveerá a la línea de alimentación de un interruptor. Aún sabiendo que la instalación fotovoltaica puede suponer un suministro de la misma calidad que el de la red, se debe ser extremadamente cauto a la hora de dotarla de enchufes convencionales, ya que con el tiempo pueden llegar a utilizarse equipos para los cuales no esta diseñada la instalación (planchas, calefactores eléctricos y, en general, equipos provistos de resistencias de gran tamaño), pudiendo llegar a dañarla gravemente. En este tipo de instalaciones es necesario extremar las medidas de ahorro energético (que en muchas ocasiones no son más que medidas racionales), tales como apagar las luces cuando no

haya nadie en las habitaciones, encender el televisor sólo cuando alguien lo esté utilizando realmente, utilizar la lavadora sólo cuando esté llena (para reducir el número de lavados), no abrir la nevera o el congelador innecesariamente, y en general utilizar la electricidad únicamente cuando sea preciso. Para el alumbrado doméstico deben utilizarse sistemas fluorescentes o halógenos puesto que su rendimiento es como mínimo tres veces superior a los sistemas incandescentes y el ahorro en el generador que supone este elevado rendimiento, compensa con creces su mayor coste. En el caso de que la iluminación se suministre en corriente alterna se recomienda el uso de lámparas de bajo consumo, con reactancia electrónica que eliminen los problemas asociados al factor de potencia. Según el tipo de instalación elegida, puede optarse por equipos de alumbrado en corriente continua o alterna, aunque siempre que sea posible debe recurrirse a la corriente continua, al estar sujeta a menos posibilidades de fallo. También es importante adaptar la potencia del equipo de iluminación en función de su finalidad, existiendo procedimientos detallados que permiten determinar la potencia más

adecuada para cada habitación. Como medida aproximada puede decirse que para lugares con el máximo requerimiento de iluminación (habitaciones donde se lea, por ejemplo) se emplean potencias de hasta 40 W, reduciéndose

Sistema Autónomo Solar Fotovoltaico

4

ACTIVIDAD PRÁCTICA

la potencia a medida que se requieran tasas menores de iluminación. Para el caso de habitaciones grandes es más conveniente para igualdad de potencia de alumbrado ir a más de un punto de luz. Como aspecto complementario, resulta interesante que las paredes de las habitaciones estén pintadas de colores claros ya que se puede conseguir un mejor nivel de iluminación, y por supuesto evitar el uso de pantallas o lámparas decorativas que reduzcan la iluminación. Es recomendable la utilización de reflectantes conjuntamente con las bombillas o fluorescentes. Medidas tan simples como aproximar la luz al lugar de utilización o limpiar las lámparas periódicamente (en lugares con polvo o abundancia de insectos volantes) mejoran notablemente la eficiencia de la iluminación.

Materiales

Módulos Didácticos.

Regulador serie, tipo LEO 1.

Inversor de tipo autónomo, de 12 V.

Módulo solar fotovoltaico. Sun Electronics SUN 120Wp.

Batería CAPSA CA 12 V / 150 Ah.

5 Interruptor automático magnetotérmico.

1 Seccionador fusible bipolar de capacidad de corte apropiada ( Para 1 modulo >5 A).

1 Interruptor automático diferencial bipolar.

2 Lámpara de 100 W / 120 V.

2 Lámpara 20 W / 12 Vcc.

Cables de conexión.

Instrumentos de Medición

1. Multímetro digital (Fluke serie 170) 2. Solarimetro (Radiómetro Digital RD402 (2000W/m2) 3. Analizador Solar de Amprobe solar-500

Figura 1. Esquema de Montaje

Sistema Autónomo Solar Fotovoltaico

5

ACTIVIDAD PRÁCTICA

Procedimiento Realizar la conexión de los elementos del circuito, teniendo en cuenta que los elementos de corte y protección, inicialmente, están abiertos.

Conectar batería-regulador (cerrando magnetotérmico 1). Verificar que la polaridad es correcta y que la tensión en batería y regulador es la misma. Conectar el generador FV al regulador (cerrar magnetotérmico 2). Verificar que la polaridad es correcta y que la tensión en el generador FV y el regulador es la misma. Conectar la carga en CC (cerrar magnetotérmico 3). Medir el valor de tensión de salida del regulador. Anotar dicho valor y comprobar el funcionamiento de dicha carga, verificando la corriente consumida.

Conectar el inversor a la batería (cerrar magnetotérmico 4). Verificar la correcta polaridad y comprobar que la tensión en las baterías y en la entrada del inversor es la misma. Ajustar la tensión de salida del inversor a 230 V, (si el equipo lo permite).

Conectar la carga en CA. (cerrar diferencial 5 y magnetotérmico 6). Comprobar el correcto funcionamiento de la carga en CA.

Verificar los datos de tensión e intensidad en el display del regulador, una vez conectadas las cargas.

Preguntas

a) Sería correcto conectar la entrada del regulador directamente a los bornes de la

batería?. Razona la respuesta. b) ¿Qué ocurriría en el caso de que el generador FV no diese suficiente intensidad para

cargar la batería y hubiera consumo? Y si, ¿no lo hubiera?.

c) ¿Sería posible conectar un TV de consumo de 120 W a la salida del convertidor, (considerando un convertidor de 150 W)?. ¿Por qué?.

d) Es de noche y se está alimentando una carga de 20 W, en caso de que la batería

estuviera descargada sobre el 70 % de su capacidad: a) ¿Cómo actuaría el regulador?. b) ¿Y en el caso de que fuese de día y con máxima radiación?.

e) ¿Cuál sería la carga máxima que se podría alimentar con el inversor considerado en el apartado c)?. ¿Qué corriente máxima circulara por el, (Ie ; Is), si su rendimiento es del 90 %?.

Sistema Autónomo Solar Fotovoltaico

6

ACTIVIDAD PRÁCTICA

Informe

Cada estudiante presenta los resultados, datos, graficas, análisis y problemas

Presentados durante la práctica.

Conclusiones

Cada estudiante presenta apreciaciones y análisis general del trabajo realizado.

Bibliografía

Enlaces que sirven como guía al estudiante.

http://www.ramirezcuevas.es/noticias/4-tecnologia/83-como-calcular-una-instalacion-

solar-fotovoltaica-para-una-vivienda-aislada

Sistema Autónomo Solar Fotovoltaico

7

ACTIVIDAD PRÁCTICA