Proyecto_Diseño de un Sistema Fotovoltaico

ELECTRICIDAD GRAT UITA CON PANELES
SOLARES
Nombre del caso de estudio: Implementación de un sistema de electrificación solar en
casa hacienda en Canete.
Ubicación: Departamento Lima - Provincia Canete, distrito Nuevo Imperial.
Cliente: Hacienda ubicada en el paradero Tunel Grande. Ver Anexo 1 de referencia.
1. Identificación del potencial del recurso solar del departamento de Lima, provincia
de Canete.
De acuerdo al mapa de energía solar incidente diaria (Senamhi 1975 -1990), se puede obtener
la siguiente información en la urbanizacion Nuevo Imperial:
De los meses (mayo, agosto, noviembre, febrero) analizados en la zona de Nuevo
Imperial, se cuenta con el nivel de irradiancia baja en el mes de mayo y agosto entre 4.5 y
5 Kwh / m2, esto a comparación de noviembre y febrero donde podemos obtener entre
5.5 y 6 Kw h / m2.
De acuerdo a los valores obtenidos seleccionaremos la condición de trabajo más desfavorable
que se pueda presentar, por lo que trabajaremos con los valores comprendidos entre 4.5 a 5
Kw h / m2, seleccionando el nivel mas bajo de irradiancia solar 4.5 Kwh / m2 con la finalidad
de dimensionar los recursos necesarios.
Para fines prácticos de calculo Id = 4.5 Kwh / m2.
ELECTRICIDAD GRAT UITA CON PANELES
SOLARES
2. Identificación de la demanda energética:
En la hacienda “Tunel Grande“ los propietarios dan valor agregado al uso de la energia electrica
para la conservacion de su s alimentos, la iluminacion en el horario nocturno, estar al tanto del
acontecer diario y, el registro de las ventas y procesamiento de informacion referida al negocio de
la agricultura. El cuadro a continuacion se lista las cargas que seran alimentadas por el sistema
fotovoltaico de acuerdo a las necesidades explicitas del cliente, considerando el periodo que seran
usadas cada una de estas.
Equipo
1
4
Computadora
Luminarias
Televisor a
color
Refrigeradora
1
1
100
20
N° Horas
funcionamiento
al día
4
6
60
4
65
24
Potencia
( Watts)
Cantidad
Energía
Requerida
Wh/día
400
480
240
1560
2680 Wh/día
2.68 KWh/día
Ed
Ed
3. Calculo del número y capacidad de paneles fotovoltaicos:
Para dimensionar el tamaño del sistema fotovoltaico (Ar) se utilizara la siguiente formula:
Ar = 1200 x Ed / Id
Aplicando valores
Ar = 1200 x 2.68 / 4.5
Ar = 714.67 Wp
De acuerdo a la potencia que necesitaremos generar, se seleccionara el mejor arreglo de
paneles, esto nos permitirá satisfacer las condiciones impuestas por la carga eléctrica, con un
determinado grado de confiabilidad para el sistema. Seleccionaremos la cantidad de paneles
solares y la capacidad según el catalogo de la marca Dankoff Solar Products:
M odelo Capacidad Precio [$/modulo] # Modulos Costo Final [US$]
51107
85 Wp
610.00
9
51106
75 Wp
499.00
10
51104
50 Wp
365.00
16
5840
51103
40 Wp
295.00
18
5270.7
51101
10 Wp
150.00
71
10720.0
5490
4990
Para cubrir la demanda se instalaran 10 modulos de 75 Wp por un costo total de US$ 4990.0 El
arreglo de paneles nos permitirá suministrar la potencia demandada. El arreglo de paneles sera
instalado en paralelo para el sistema de 12 voltios.
Numero Paneles =
Capacidad Paneles=
10 paneles
75 Wp
ELECTRICIDAD GRAT UITA CON PANELES
SOLARES
4. Calculo del número y capacidad de las baterías.
Para dimensionar el modulo de almacenamiento se utilizara la siguiente formula:
Tamaño = (AUT x Ed)
/ (REND x DESC)
Para el calculo de la potencia que suministrará el banco de baterías se contará con la siguiente
información:
AUT (Autonomía-días sin brillo solar) = 2 (*)
Ed = 2.68 kWh/dia
REND (eficiencia de la batería) = 80%
DESC (descarga de la batería) = 50%
(*) para fines prácticos se asumirá lo mínimo recomendable, sin embargo estará condicionado al
conocimiento de los días sin brillo solar de la zona y de acuerdo a lo solicitado por el cliente en
cuanto se refiere al incremento en los precios a mayor número de autonomía.
Por lo tanto, el tamaño de la batería = (2 x 2.68) / (0.8 x 0.5)
Tamaño = 13.4 kWh = 13400 Wh
Para el calculo del numero de baterías se contara con la siguiente información:
Numero de Baterías = Tamaño / (Ah x V)
Dado que la potencia es menor a 1500 watt se seleccionara el voltaje de la batería a 12 voltios. Por
lo que seleccionaremos las baterías “concordé” de 12 V, 100 AH. El precio total es de $ 2524.2 por
las 12 baterías.
Numero de Baterías = 13400 Wh / 100*12 =11.17
Numero de Baterías = 12
El arreglo de baterias sera instalado en paralelo para el sistema de 12 voltios.
ELECTRICIDAD GRAT UITA CON PANELES
SOLARES
5. Cálculo de la capacidad del Controlador:
Calculando la máxima potencia por tipo de energia:
Energía
Requerida
Wh/día
Cantidad
Equipo
Potencia
( Watts)
(DC)
AC
1
Computadora
100
100
4
Luminarias
Televisor a
color
Refrigeradora
20
1
1
DC
80
60
60
65
65
Potencia:
100
205 Wh/dia
Para el sistema de 12 voltios, la maxima energia se dara por los paneles (714.67 Wh/dia) a
comparacion de la potencia demandada por las cargas en AC (100 Wh/dia ) o en DC (205
Wh/dia ), por lo que nos permitira obtener la maxima intensidad de corriente que debera
soportar el controlador.
P
714.67
=
=
V
12
I
*
I
I = 59.56 A
El controlador deberá tener una capacidad de 60 A
Se seleccionara el Controlador 7112 Trace TC 60 12 V con capacidad para 60 A. El
precio es de $ 329.
6. Cálculo de la capacidad del Inversor:
La potencia que atenderá el inversor, en forma simultanea de todos los equipos en AC será de
100 W, por lo que se seleccionara un inversor “Inversor ASP TC PICCOLO 1,5/12” con
potencia nominal continua de 150 w, 12 Vdc de entrada y salida 220 Vac a 60 Hz. Precio
$122.
De acuerdo a la curva de eficiencia del fabricante para un consumo de 100 w se contara con
un 92% de eficiencia, el 8% (8 w ) de las perdidas producidas por el inversor se adicionaran al
requerimiento total, sin embargo esto no representa mayor dimensionamiento en los paneles
ya que esta cubierto por los 750 w del arreglo.
ELECTRICIDAD GRAT UITA CON PANELES
SOLARES
7. Selección de cables (longitud, tamaño, calibración)
El dimensionamiento del cableado se realizara en función a la forma como estan distribuidas
las cargas y la ubicacion de los equipos, tratando de encontrar la ruta más corta para reducir
las perdidas por longitud del cableado.
Dentro del local se ubicaran las cargas (luminarias, PC, TV, refrigeradora), y los equipos que
conforman el sistema fotovoltaico (el inversor, arreglo de baterías y el controlador). Los
paneles estarán ubicados en el techo a la altura del controlador. Ver distribucion de cargas
y equipos en el Anexo 2.
Selección del cable del Panel- Controlador
P= I * V
I=714.67/12= 59.6 A
Cable 8 AWG de 8.336 mm2 de sección transversal, 70 A de capacidad máxima.
Longitud = 4 mts
Selección del cable del Controlador - Inversor
P= I * V
I=100/12= 8.3 3 A
Cable 14 AWG de 2.08 mm2 de sección transversal, 30 A de capacidad máxima
Longitud = 4 mts.
Selección del cable del Controlador – Tablero (o panel) de las cargas
P= I * V
I=205/12= 17.0833 A
Cable 14 AWG de 2.08 mm2 de sección transversal, 30 A de capacidad máxima
Longitud = 1 mt.
Selección del cable del Controlador – Baterias
I=205/12= 17.0833 A
Cable 14 AWG de 2.08 mm2 de sección transversal, 30 A de capacidad máxima
Longitud = 2 mt.
Selección del cable del Inversor a las cargas finales:
Equipo
Potencia
(Watts)
(DC)
Luminarias
20
Televisor a color
60
Refrigeradora
65
Voltaje
AC
12
12
12
I (A) por cada Sección
aparato
mm2
1.67
2.081
5
5.42
2.081
2.081
Calibre
Longitud
(AWG)
El cable de la PC al inversor sera de 14 AWG, para lo cual se usara 1 m
El requerimiento total de cableado vs el calibre:
Calibre (AWG)
8
14
Metraje (m)
4
45
L1: 10 m
L2: 6 m
L3: 4 m
14 L4: 7 m
14 8 m
14 2 m
ELECTRICIDAD GRAT UITA CON PANELES
SOLARES
8. Selección del Sistema Fotovoltaico
Para implementar el Sistema se adquirirá los siguientes elementos:
Cantidad
Equipo/Material
10 Modulos
12 Baterias
1 Inv ersor
1 Controlador
4 m Cable mellizo
44 m Cable mellizo
Marca/Modelo
Dankoff Solar
concordé
Precio ($)
4990
2524.2
ASP TC PICCOLO 1,5/12
7112 Trace TC 60
Caracteristicas
75 w
12 V, 100 AH
150 w, 12 V in, 220
Vac, 60 hz
12 Vdc, 60 A
Indeco
Indeco
8 AWG
14 AWG
5.4
40.35
TOTAL:
La inversión de los equipos y materiales representa $
200
329
8088.95
8088.95.
Costo adicionales a incluir en la oferta comercial al cliente:
Accesorios (tablero de distribucion de cargas).
Mano de obra.
Sistema de seguridad (pozos a tierra). En el caso que lo requiera el cliente (*).
(*) Se brindara la recomendacion al cliente del sistema de seguridad necesario para eliminar
corriente de fallos en el caso que se presente, recomendandose un pozo a tierra con cemento
conductivo por su facil uso y rapida ejecucion.
ELECTRICID AD GRAT UITA CON PANELES
SOLARES
Anexo1: Ubicacion del Proyecto
Ubicacion geografica en Lima
ELECTRICID AD GRAT UITA CON PANELES
SOLARES
Identificacion de la latitud para el calculo del angulo de inclinacion de los paneles
ELECTRICID AD GRAT UITA CON PANELES
SOLARES
Ubicacion especifica
ELECTRICID AD GRAT UITA CON PANELES
SOLARES
Anexo 2: Distribucion de Cargas y Equipos
ELECTRICID AD GRAT UITA CON PANELES
SOLARES
ELECTRICID AD GRAT UITA CON PANELES
SOLARES
Ubicacion de equipos en el local del cliente