CURSO DEl SISTEMA FOTOVOLTAICO AUTONOMO O AISLADO

FECHA DEL CURSO SABADO 18 Y DOMINGO 19 DE DICIEMBRE

HORARIO DE 9 A 6

  • Precio Normal del curso $5000.00 (cinco mil pesos)
  • Con el 30% de descuento
  • Solo invertiras 3500.00(tres mil quinientos pesos).
  • GRATIS CURSO EN UNA PLATAFORMA VIRTUAL

➡BENEFICIOS DEL CURSO:

  • ✅ Harán una practica donde conecten todos los elementos de un sistema fotovoltaico autónomo en una casa. (solo aplica presencial)
  • ✔️Se te dará un manual a colores
  • ✔️ Programa para que de manera automática calcules todos los elementos del sistema autónomo.
  • ✔️ Material para hacer las practicas paneles solares, inversor, controlador, protecciones, batería, cables. (solo aplica presencial)
  • ✔️ Equipo de protección para hacer las practicas como casco, chaleco , guantes.( solo aplica presencial)
  • Gratis plataforma virtual del curso de sistema fotovoltaico autonomo basico por 6 meses

✔️Diploma de MAS CAPACITACION

❎CUPO LIMITADO❎

DURACIÓN TOTAL DEL CURSO:

16 horas

EL ALUMNO TRAERA: (solo aplica curso presencial)

– Pinzas de electricista

– Desarmador plano de 1/8 plano

-Desarmador de plano de 3/13

DIRECCION DEL DONDE SE LLEVARA ACABO EL CURSO:

Ariel 203 col. Cieneguita 5 señores, Oaxaca de Juárez (atrás de la universidad de CU)*

META DEL CURSO: Poder calcular, elegir y conectar un sistema fotovoltaico autónomo ( donde no hay energía eléctrica)

➡️TEMARIO COMPLETO:

– ✅Conocerá los conceptos básicos de los sistemas fotovoltaicos aislados (SFVA).

– ✅Conocerá los componentes de un sistema fotovoltaico.

– ✅Conocerá los tipos de módulos fotovoltaicos existentes en el mercado.

– ✅Conocerá las diferentes capacidades y voltajes de trabajo de los controladores de carga.

– ✅Conocerá los tipos de conexiones baterías y sus diferentes conexiones.

– ✅Conocerá las diferentes potencias de los inversores y los voltajes de trabajo.

– ✅Conocerán las diferentes empresas del ramo de energía solar de Oaxaca.

✅hará  3 ejercicios donde realizará  los cálculos (selección del panel, inversor, controlador, protecciones , conductores) de un sistema fotovoltaico aislado.

➡️PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO CALCULADO:

-✅Aprenderá a seleccionar los paneles.

-✅Aprenderá a seleccionar el controlador adecuado.

-✅Aprenderá a seleccionar el inversor conveniente.

-✅Aprenderá a seleccionar las protecciones adecuadas.

-✅Aprenderá a seleccionar el conductor adecuado.

-✅Aprenderá hacer las conexiones de acuerdo al sistema.

➡️HARÁ UNA INSTALACIÓN DONDE:

✅Conecte los paneles.

✅Conecte el inversor.

✅Conecte el controlador.

✅Conecte las protecciones.

✅Conecta la batería.

Apartar tu lugar con $500.00 pesos, pagando en nuestras instalaciones o depositando en un banco o en un Oxxo.

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NUESTRAS GENERACIONES

https://www.youtube.com/watch?v=Sr9rDMBNM3Y&feature=youtu.be

DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO AISLADO

 

El propósito de dimensionar un sistema fotovoltaico, es para que, de acuerdo a las necesidades de cada vivienda, se adquiera el número ideal de módulos fotovoltaicos y baterías para satisfacer las necesidades eléctricas del hogar.

CUADRO DE CARGAS

Con el fin de delimitar el proyecto se debe estimar la carga demandada por la vivienda que se plantea electrificar, sin embargo, esto datos pueden variar con base a las necesidades de los usuarios, para eso, debemos realizar, lo que llamamos “cuadro de cargas” para calcular el consumo eléctrico de la casa a electrificar.

El cuadro de cargas consta de 6 columnas, en el siguiente orden “Aparato”, “Cantidad (de aparatos)”, “Potencia Watts (Potencia de cada aparato)” expresado en Watts (W), “Potencia total (resultado de multiplicar Cantidad*Potencia” expresado también en Watts, “horas de uso (por aparato)”, y “Energía requerida (resultado de multiplicar Potencia total * horas de uso)” expresado en Watts Hora (Wh).

Nos interesa conocer el máximo consumo instantáneo, por eso, sumaremos los valores de la columna “Potencia Total”. Nos interesa conocer la DEMANDA por lo que sumaremos también los valores de la columna “Energía requerida”, ya que son datos que utilizaremos más adelante en el dimensionamiento del sistema.

Cuadro de cargas

CÁLCULO DEL NÚMERO DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS

Para el cálculo de los paneles solares, aplicaremos un porcentaje de 20% (por pérdidas del sistema y el factor variable de irradiación) a la DEMANDA obtenida en el cuadro de cargas. Entonces, haremos la siguiente operación:

DEMANDA= 6561.25 Wh * 1.20 = 7,873.5

Teniendo la demanda y la insolación mínima anual calculamos los watts pico que se necesitan para satisfacer la demanda, y en base a esto poder determinar el número de paneles de acuerdo a las horas pico que generan.

Para este punto, debemos determinar el voltaje de nuestro sistema 12 V ó 24 V, con ayuda de la siguiente tabla, que nos dice, que si nuestro sistema es menor de 1,500 W su voltaje deberá ser de 12 V, por el contrario, si es de una potencia mayor a 1,500 W, su voltaje será de 24 V. Ya que la potencia de nuestro sistema es de 1,574.7 Wp, su tensión nominal será de 24 V.

Una vez determinada la tensión nominal del sistema, elegiremos el módulo fotovoltaico que más se adecúe a nuestras necesidades, apoyándonos de la siguiente tabla. Como este sistema será de 24 V, seleccionare el módulo de 300 W de la columna de 24 V.

Entendemos que, para satisfacer las necesidades eléctricas de esta vivienda, necesitaremos 6 módulos de 300 W.

CÁLCULO DEL BANCO DE BATERÍAS

El tercer paso será calcular el banco de baterías, lo cual permitirá tener energía en la noche y días de poca radiación solar. Para esto utilizaremos 3 datos fundamentales; La demanda, el voltaje del sistema (en este caso de 24 V) y los días de autonomía que baterías pretendemos dar a la instalación eléctrica (dependiendo de la importancia y condiciones del lugar).

  • Consumo energético: 7873.5 Wh
  • Voltaje del sistema: 24 V
  • Días de autonomía: 1
  • 50% de descarga profunda

Entendemos que 656.125 Ah es la capacidad necesaria para almacenar la energía producida durante el día y brindar sin problemas 1 día de autonomía a la vivienda. Ahora, calculemos el número de baterías a utilizar. Con ayuda de la siguiente tabla, elegiremos la batería que más se adecúe a nuestro sistema. Como puedes observar en la tabla, hay baterías de 2, 6, 8 y 12 V, pero no de 24 V, como nuestro sistema.

Normalmente, el número de baterías a utilizar se calcula dividiendo la capacidad de almacenamiento de energía necesaria (Ah) entre la capacidad de la batería seleccionada. Pero como no existen baterías de 24 V compatibles con la tensión nominal de nuestro sistema, conectaremos 6 baterías de 12 V y 225 Ah, en serie y en paralelo, para obtener 24 V y 675 Ah, tal y como se muestra en el siguiente diagrama.

CÁLCULO DEL CONTROLADOR DE CARGA

El cuarto paso será la selección del regulador de carga, cuya función es proteger las baterías de una sobrecarga. Los criterios de selección son;

-Tensión nominal compatible (24 V)

-Corriente de corto circuito ISC (Para este ejemplo la corriente de corto circuito del panel de 300 watts es 8.02 A) Ver ficha técnica o panel solar.

Multiplicamos, ISC por el número de módulos para calcular la capacidad del controlador.

(8.02 Amp) (6 módulos) = 48.12 Amp

Seleccionamos el controlador de 60 Amp.

CÁLCULO DEL INVERSOR

El quinto paso será el cálculo del inversor, esto para convertir la corriente continua de las baterías en corriente alterna que es con la que funcionan la mayoría de los equipos eléctricos. Para esto consideraremos el máximo consumo instantáneo (indicado en el cuadro de cargas como “Potencia Total”) aplicando un factor de diversidad del 20%.

(4245) (1.20) = 5,094 W

Con ayuda de la tabla, podemos seleccionar el inversor, en este caso, seleccionaremos un inversor de 6,000 W a 24 V.

CÁLCULO DE CALIBRE DE CONDUCTORES

MÓDULO – CONTROLADOR DE CARGAS

Una vez seleccionado los paneles fotovoltaicos que utilizaremos en nuestro sistema, podremos determinar el calibre del conductor que se utilizara, para esto es necesario saber la corriente de corto circuito “Isc” en este caso de  8.02 A.

Lo primero que debemos hacer es calcular la Intensidad de corriente que pasará por el conductor, para eso, multiplicaremos la ISC por el número de módulos por dos veces 1.25 ( el primer factor 1.25 debido a que se trata de una carga continua, y el segundo debido al factor calor)

I=(Isc) (# módulos) (1.25) (1.25)

I=(8.02) (6) (1.25) (1.25)= 75.18 A

Ahora que conocemos la intensidad de corriente, podríamos ir directo a la tabla de ampacidades permitidas por calibre de conductor, de la NOM-001-SEDE-2012, pero para más precisión, calcularemos la sección transversal del conductor, utilizando la siguiente fórmula.

Dónde:

S= Sección Transversal

L= Longitud del conductor

I= Intensidad de corriente

K= conductividad del material (en el caso del cobre es 56)

C= caída de tensión (0.03*tensión nominal)

CONTROLADOR – BATERÍAS

Para calcular el tramo de conductor que va del controlador a las baterías, utilizaremos la misma Intensidad de corriente que calculamos en el paso anterior, y calcularemos la sección transversal.

BATERÍAS – INVERSOR

Lo primero es calcular la Intensidad de corriente, para eso, debemos dividir la potencia del inversor, entre el voltaje del sistema y el resultado multiplicarlo por 1.25 (no se aplica dos veces, porque en teoría esta parte del sistema ya no se encuentra expuesta directamente en la intemperie, se aplica un solo factor debido a que se trata de una carga continua).

I= [ (Potencia del inversor) / (Voltaje del sistema)] (1.25)

I= [(6,000 W) / (24 V) ] (1.25) = 390.62 A

Ahora, calculemos la sección transversal del conductor.

INSTALACIÓN DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO

En esta ocasión conectaremos un sistema fotovoltaico autónomo.

Materiales: 

Módulo fotovoltaico de 100 W

Controlador de 10 A

Batería solar de 115 Ah

Inversor de 800 W

Cable fotovoltaico

Interruptor termomagnético de 10 Amp

Conectores MC4.

Instalación:

El módulo debe estar orientado al sur, con una inclinación de 17.

Unimos las terminales del módulo fotovoltaico. El cable positivo lo conectaremos al interruptor termomagnético de corriente continua (10 Amp). el cable que sale del interruptor lo conectaremos al controlador.

El terminal negativo del modulo lo conectaremos de igual manera al controlador. Regularmente los controladores tienen bien señalado en dónde debe ir cada cable.

A continuación debemos conectar la batería al controlador. Recuerda respetar los polos positivo y negativo.

Ahora, conectamos los cables al inversor, primero el positivo y luego el negativo. Una vez conectados al inversor, conectamos las terminales a la batería. En este caso, las terminales del inversor tiene terminales en forma de caimán lo que facilitará la unión de los conductores que van al controlador y los del inversor.

De esta manera queda conectado nuestro sistema fotovoltaico autónomo.


MANUAL DE DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMA FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO

Contenido

  1. Principios básicos.

Historia y desarrollo.

¿Que es la energia solar fotovoltaica?.

Pricipios de Solarimetría.

Materiales empleados para la energía fotovoltaica.

  1. Topología de los sistemas fotovoltaicos autónomos. (SFV).

¿Qué es un sistema fotovoltaico?.

Componentes principales de un sistema fotovoltaico autónomo.

Módulos fotovoltaicos.

Baterías.

Características de las baterías.

Mantenimiento y vida útil.

El Regulador o Controlador de Carga.

El Inversor

  • Aplicaciones de los sistemas.

Sistemas individuales CD para aplicaciones domésticas.

Sistemas individuales  para aplicaciones domésticas.

Bombeo solar

  1. Dimencionamiento de un sistema solar.

Carga eléctrica estimada.

Calculo de número de Paneles fotovoltaicos.

Calculo de banco de baterías.

Calculo del regulador de carga.

Calculo del Inversor.

  1. Calculo de conductor y protección.
  2. Herramienta para instalación de paneles solares.
  • Ejercicios.
  • Anexos.

Tabla 310-15(b)(16)

Tabla de las capacidades de los elementos de un sistema solar.

Horas solares.

Principios básicos.

Historia y desarrollo.

(1839).- El punto de partida se considera que fue Alexandre Edmund Bequerel (París 1820- París 1891), físico francés descubriendo el efecto fotovoltaico cuando experimentaba con un pila electrolítica, y apreció un aumento de la generación eléctrica con la luz.

(1873).- Willoughby Smith descubre el efecto fotovoltaico en sólidos, en el selenio.

(1877).-  W.G.Adams y R.E.Day producen la primera célula fotovoltaica de selenio.

(1904).-  Albert Einstein publica su artículo sobre el efecto fotovoltaico, al mismo tiempo que un artículo sobre la teoría de la relatividad.

 

(1921).- Einstein gana el premio Nobel de 1921 por sus teorías de 1904 explicando el efecto fotovoltaico (“for his services to Theoretical Physics, and especially for his discovery of the law of the photoelectric effect”. ). Recibe el premio y lee el discurso en Gotemburgo- Suecia, en 1923).

(1954).-  Los investigadores D.M.Chaplin, C.S. Fuller y G.L.Pearson de los Laboratorios Bell en Murray Hill, New Jersey, producen la primera célula de silicio, publican en el artículo “A New Silicón p-n junction Photocell for converting Solar Radiation into Electrical Power”, y hacen su presentación oficial en Washington (26 abril).

(1955).-  Se le asigna a la industria americana la tarea de producir elementos solares fotovoltaicos para aplicaciones espaciales. Hoffman Electronic, empresa de Illinois (EE.UU.) ofrece células del 3% de 14mW a 1.500 $/Wp)

(1957).-  Hoffman Electronic alcanza el 8 % de rendimiento en sus células

¿Qué es la energía solar fotovoltaica?

La energía solar fotovoltaica es aquella que se obtiene por medio de la transformación directa de la energía del sol en energía eléctrica. Esta definición de la energía solar fotovoltaica, aunque es breve, contiene aspectos importantes sobre los cuales se puede profundizar:

La energía solar se puede transformar de dos maneras:

 

  1. La primera utiliza una parte del espectro electromagnético de la energía del sol para producir calor. A la energía obtenida se le llama energía solar térmica. La transformación se realiza mediante el empleo de colectores térmicos.
  2. La segunda, utiliza la otra parte del espectro electromagnético de la energía del sol para producir electricidad. A la energía obtenida se le llama energía solar fotovoltaica. La transformación se realiza por medio de módulos o paneles solares fotovoltaicos.

 

La energía solar fotovoltaica se utiliza para hacer funcionar lámparas eléctricas, para iluminación o para hacer funcionar radios, televisores y otros electrodomésticos de bajo consumo energético, generalmente, en aquellos lugares donde no existe acceso a la red eléctrica convencional.

 

Es necesario disponer de un sistema formado por equipos especialmente construidos para realizar la transformación de la energía solar en energía eléctrica. Este sistema recibe el nombre de sistema fotovoltaico y los equipos que lo forman reciben el nombre de componentes fotovoltaicos.

 

La energía solar se encuentra disponible en todo el mundo. Algunas zonas del planeta reciben más radiación solar que otras, sin embargo, los sistemas fotovoltaicos tienen muchas aplicaciones. En el caso particular de América Central, los sistemas fotovoltaicos son una alternativa muy interesante, desde las perspectivas técnica y económica, pues la región dispone durante todo el año de abundante radiación solar. Según las clasificaciones de la intensidad de la radiación solar en diferentes regiones del mundo, América Central es una región muy privilegiada con respecto del recurso solar disponible, aunque siempre es necesario evaluar el potencial solar de un sitio específico donde se planea instalar un sistema fotovoltaico.

 

La energía del sol es un recurso de uso universal; por lo tanto, no se debe pagar por utilizar esta energía. Sin embargo, es importante recordar que para realizar la transformación de energía solar en energía eléctrica se necesita de un sistema fotovoltaico apropiado. El costo de utilizar la energía solar no es más que el costo de comprar, instalar y mantener adecuadamente el sistema fotovoltaico.

 

Principios de Solarimetría.

 

El sol, la fuente de energía más grande del mundo, se sabe que la constante solar es:

G0 = 1,367 +/- 2 W/m²

Debido a la elipse sol-tierra, la irradiación fluctúa un poco a través del año: a través del año: G = 1.325 hasta 1.420 W/m².

En los últimos años, la constante solar mundial ha sido las más altas en la historia, se sabe también que el año 2015 fue el más caluroso de la historia en todo el mundo.

Irradiación solar global

Horas solares pico.

Podríamos definirla como una unidad encargada de medir la irradiación solar y definirla como el tiempo (en horas) de una hipotética irradiación solar constante de 1.000 W/m².

Las horas solares pico de México están marcadas en este mapa.

Horas solares pico.

Podríamos definirla como una unidad encargada de medir la irradiación solar y definirla como el tiempo (en horas) de una hipotética irradiación solar constante de 1.000 W/m².

Las horas solares pico de México están marcadas en este mapa.

Materiales empleados para la energía fotovoltaica.

Un panel solar o módulo solar es un dispositivo que capta la energía de la radiación solar para su aprovechamiento.

Los materiales para celdas solares suelen ser silicio cristalino o arseniuro de galio. Los cristales de arseniuro de galio se fabrican especialmente para uso fotovoltaico, mientras que los cristales de silicio están disponibles en lingotes normalizados, más baratos, producidos principalmente para el consumo de la industria microelectrónica. El silicio policristalino tiene una menor eficacia de conversión, pero también menor costo.

Cuando se expone a luz solar directa, una celda de silicio de 6 cm de diámetro puede producir una corriente de alrededor 0,5 A a 0,5 V (equivalente a un promedio de 90 W/m², en un campo de normalmente 50-150 W/m², dependiendo del brillo solar y la eficiencia de la celda). El arseniuro de galio es más eficaz que el silicio, pero también más costoso.

Las células de silicio más empleadas en los paneles fotovoltaicos se pueden dividir en tres subcategorías:

  • Las celdas de silicio monocristalino están constituidas por un único cristal de silicio. Este tipo de células presenta un color azul oscuro uniforme.
  • Las celdas de silicio policristalino (también llamado multicristalino) están constituidas por un conjunto de cristales de silicio, lo que explica que su rendimiento sea algo inferior al de las celdas monocristalinas. Se caracterizan por un color azul más intenso.
  • Lasceldas de silicio amorfo. Son menos eficientes que las celdas de silicio cristalino pero también más barato. Este tipo de células es, por ejemplo, el que se emplea en aplicaciones solares como relojes o calculadoras.


Celdas de silicio monocristalino.

Celdas de silicio Policristalino.

Celdas de telurio de Cadmio.

Topología de los sistemas fotovoltaicos autónomos. (SFV)

¿Qué es un sistema fotovoltaico?

Un conjunto de equipos construidos e integrados especialmente para realizar cuatro funciones fundamentales:

  • Transformar directa y eficientemente la energía solar en energía eléctrica
  • Almacenar adecuadamente la energía eléctrica generada
  • Proveer adecuadamente la energía producida (el consumo) y almacenada
  • Utilizar eficientemente la energía producida y almacenada

En el mismo orden antes mencionado, los componentes fotovoltaicos encargados de realizar las funciones respectivas son:

  1. El módulo o panel fotovoltaico
  2. La batería
  3. El regulador de carga
  4. El inversor
  5. Las cargas de aplicación (el consumo)

En instalaciones fotovoltaicas pequeñas es frecuente, además de los equipos antes mencionados, el uso de fusibles para la protección del sistema. En instalaciones medianas y grandes, es necesario utilizar sistemas de protección más complejos y, adicionalmente, sistemas de medición y sistemas de control de la carga eléctrica generada.

Componentes principales de un sistema fotovoltaico autónomo.

El Sistema fotovoltaico autónomo, produce energía eléctrica directamente de la radiación solar. La función básica de convertir la radiación solar en electricidad la realiza el modulo fotovoltaico. La corriente producida por el modulo fotovoltaico es corriente continua a un voltaje que generalmente es de 12V (Voltios), dependiendo de la configuración del sistema puede ser de 24V ó 48V.

La energía eléctrica producida se almacena en baterías, para que pueda ser utilizada en cualquier momento, y no sólo cuando está disponible la radiación solar. Esta acumulación de energía debe estar dimensionada de forma que el sistema siga funcionado incluso en periodos largos de mal tiempo y cuando la radiación solar sea baja (por ejemplo, cuando sea un día nublado). De esta forma se asegura un suministro prácticamente continuo de energía.

El regulador de carga es el componente responsable de controlar el buen funcionamiento del sistema evitando la sobrecarga y descarga de la batería, proporcionando alarmas visuales en caso de fallas del sistema. Así se segura el uso eficiente y se prolonga su vida útil.

El Sistema Fotovoltaico Domiciliario (SFD) permite la alimentación autónoma de equipos de iluminación, refrigeradores de bajo consumo, radio, televisor. Garantizando un servicio de energía eléctrica permanente, de larga vida útil y con el mínimo mantenimiento. Este sistema está conformado básicamente de un módulo fotovoltaico (generador fotovoltaico), una batería (sistema de acumulación), un regulador de carga (equipo de control) y las cargas en corriente continua (luminarias, Televisor etc.). A estos elementos hay que añadir los materiales auxiliares de infraestructura (cables, estructuras soporte, etc.).

Módulos fotovoltaicos

La transformación directa de la energía solar en energía eléctrica se realiza en un equipo llamado módulo o panel fotovoltaico. Los módulos o paneles solares son placas rectangulares formadas por un conjunto de celdas fotovoltaicas protegidas por un marco de vidrio y aluminio anodizado.

Baterías.

Debido a que la radiación solar es un recurso variable, en parte previsible (ciclo día-noche), en parte imprevisible (nubes, tormentas); se necesitan equipos apropiados para almacenar la energía eléctrica cuando existe radiación y para utilizarla cuando se necesite. El almacenamiento de la energía eléctrica producida por los módulos fotovoltaicos se hace a través de las baterías. Estas baterías son construidas especialmente para sistemas fotovoltaicos.

Las baterías fotovoltaicas son un componente muy importante de todo el sistema pues realizan tres funciones esenciales para el buen funcionamiento de la instalación:

1-. Almacenan energía eléctrica en periodos de abundante radiación solar y/o bajo consumo de energía eléctrica. Durante el día los módulos solares producen más energía de la que realmente se consume en ese momento. Esta energía que no se utiliza es almacenada en la batería.

2-.Proveen la energía eléctrica necesaria en periodos de baja o nula radiación solar. Normalmente en aplicaciones de electrificación rural, la energía eléctrica se utiliza intensamente durante la noche para hacer funcionar tanto con lámparas o bombillas así como un televisor o radio, precisamente cuando la radiación solar es nula. Estos aparatos pueden funcionar correctamente gracias a la energía eléctrica que la batería ha almacenado durante el día.

3-.Proveen un suministro de energía eléctrica estable y adecuado para la utilización de aparatos eléctricos. La batería provee energía eléctrica a un voltaje relativamente constante y permite, además, operar aparatos eléctricos que requieran de una corriente mayor que la que puede producir los paneles (aún en los momentos de mayor radiación solar). Por ejemplo, durante el encendido de un televisor o durante el arranque de una bomba o motor eléctrico.

Características de las baterías.

En su apariencia externa este tipo de baterías no difiere mucho de las utilizadas en automóviles. Sin embargo, internamente las baterías para aplicaciones fotovoltaicas están construidas especialmente para trabajar con ciclos de carga/descarga lentos.

Las baterías para sistemas fotovoltaicos generalmente son de ciclo profundo, lo cual significa que pueden descargar una cantidad significativa de la energía cargada antes de que requieran recargarse. En comparación, las baterías de automóviles están construidas especialmente para soportar descargas breves pero superficiales durante el momento de arranque; en cambio, las baterías fotovoltaicas están construidas especialmente para proveer durante muchas horas corrientes eléctricas moderadas. Así, mientras una batería de automóvil puede abastecer sin ningún problema 100 amperios durante 2 segundos, una batería fotovoltaica de ciclo profundo puede abastecer 2 amperios durante 100 horas.

Aunque el costo inicial es más bajo, no es recomendable utilizar baterías de automóviles en sistemas fotovoltaicos dado que no han sido construidas para estos fines. Las consecuencias más graves del empleo de batería de automóviles son:

  1. La vida útil de este tipo de baterías se acorta considerablemente,
  2. los procesos de carga/descarga se hacen ineficientemente.

Así, el ahorro en costos que puede tener comprar baterías de automóviles (en lugar de baterías fotovoltaicas) se pierde ante la necesidad de reemplazarlas frecuentemente.

. Dado que la cantidad de energía que una batería puede entregar depende de la razón de descarga de la misma, los Ah deben ser especificados para una tasa de descarga en particular. La capacidad de las baterías fotovoltaicas en Ah se especifica frecuentemente a una tasa de descarga de 100 horas (C-100).

La capacidad de la batería para un sistema fotovoltaico determinado se establece dependiendo de cuanta energía se consume diariamente, de la cantidad de días nublados que hay en la zona y de las características propias de la batería por utilizar. Además, se recomienda usar, cuando sea posible, una sola batería con la capacidad necesaria. El arreglo de dos o más baterías en paralelo presenta dificultades de desbalance en los procesos de carga/descarga. Estos problemas ocasionan algunas veces la inversión de polaridad de las placas y, por consiguiente, la pérdida de capacidad de todo el conjunto de baterías. También se recomienda colocarlas en una habitación bien ventilada y aislada de la humedad del suelo. Durante el proceso de carga se produce gas hidrógeno en concentraciones no tóxicas, siempre y cuando el local disponga de orificios de ventilación ubicados en la parte superior de la habitación.

Después que las baterías hayan alcanzado su vida útil, deberán ser retiradas y llevadas a centros de reciclaje autorizados (en el caso de algunos proveedores con la venta de la batería se responsabilizan también del retiro y reciclaje). Por ningún motivo deben desecharse en campos abiertos o basureros, pues el derrame de la solución de ácido sulfúrico que contienen ocasiona graves daños al suelo, personas y animales. Finalmente, es importante mantener alejados a los niños de las baterías para evitar cortocircuitos o quemaduras de ácido accidentales.

Al igual de lo que sucede con los módulos fotovoltaicos, se recomienda la ayuda de un conocedor del tema para que sugiera el tipo de batería que más conviene a una instalación fotovoltaica particular. En términos generales, se debe adquirir baterías fotovoltaicas de calidad, que cumplan al menos las especificaciones mínimas.

Mantenimiento y vida útil.

Diferentes tipos y modelos de baterías requieren diferentes medidas de mantenimiento. Algunas requieren la adición de agua destilada o electrolito, mientras que otras, llamadas ‘baterías libre de mantenimiento’, no lo necesitan.

Generalmente, la vida útil de una batería de ciclo profundo es entre 3 y 5 años, pero esto depende en buena medida del mantenimiento y de los ciclos de carga/descarga a los que fue sometida. La vida útil de una batería llega a su fin cuando esta “muere súbitamente” debido a un cortocircuito entre placas o bien cuando ésta pierde su capacidad de almacenar energía debido a la pérdida de material activo de las placas.

Las baterías para aplicaciones fotovoltaicas son elementos bastante sensibles a la forma como se realizan los procesos de carga y descarga. Si se carga una batería más de lo necesario, o si se descarga más de lo debido, ésta se daña. Normalmente, procesos excesivos de carga o descarga tienen como consecuencia que la vida útil de la batería se acorte considerablemente.

Debido a que el buen estado de la batería es fundamental para el funcionamiento correcto de todo el sistema y a que el costo de la batería puede representar hasta un 15-30 % del costo total, es necesario disponer de un elemento adicional que proteja la batería de procesos inadecuados de carga y descarga, conocido como regulador o controlador de carga.

Hay 2 tipos principales de formas de conectar sus baterías a la vez. Uno está poniendo las pilas en serie, este será el doble de la tensión y dejar la clasificación de amperios-hora de la misma. La otra es que los conectan en paralelo, lo que duplicará la clasificación de amperios-hora y dejar la tensión de la misma. Dependiendo de lo que la tensión que usted necesita, qué tipo de baterías que usted utiliza y qué amperios-hora que usted necesita, tendrá que usar uno o ambos de estos métodos de conexión.


Conexión de baterías en serie
 

A continuación podrás ver ejemplos de conexión de baterías en serie. Conexión de las baterías de esta manera el doble de la tensión y mantener la misma amperios-hora.

– Baterías de 6 voltios conectadas en serie para formar 12 voltios y 220 amperios.

– Baterías de 12 voltios conectadas en serie para formar 24 voltios 100 amperios.

Conexión de las baterías en paralelo

A continuación podrás ver ejemplos de conexión de las baterías en paralelo. Conexión de las baterías de esta manera, se duplicará la clasificación de amperios-hora y mantener la misma tensión.

– Baterías de 12 voltios conectadas en paralelo para formar 12 voltios a 200 amperios.

– (4) baterías de 12 voltios conectadas en paralelo para formar 12 voltios a 400 amperios.

Conexión de baterías en serie y en paralelo.

A continuación podrás ver ejemplos de conexión de las baterías en serie y paralelo. El propósito de conectar las baterías en serie y paralelo es pertinente cuando se quiere conseguir un voltaje específico cuando sólo tienes una batería de voltaje diferente, para empezar, también a los amperios-hora al mismo tiempo para equipar el banco de baterías con más capacidad de almacenamiento.

-baterías de 6 voltios conectados en serie y paralelo para formar 12 voltios 440 Amperios.

El Regulador o Controlador de Carga.

Este es un dispositivo electrónico, que controla tanto el flujo de la corriente de carga proveniente de los módulos hacia la batería, como el flujo de la corriente de descarga que va desde la batería hacia las lámparas y demás aparatos que utilizan electricidad. Si la batería ya está cargada, el regulador interrumpe el paso de corriente de los módulos hacia ésta y si ella ha alcanzado su nivel máximo de descarga, el regulador interrumpe el paso de corriente desde la batería hacia las lámparas y demás cargas.

 

Existen diversas marcas y tipos de reguladores. Es aconsejable adquirir siempre un regulador de carga de buena calidad y apropiado a las características de funcionamiento (actuales y futuras) de la instalación fotovoltaica. También, se recomienda adquirir controladores tipo serie con desconexión automática por bajo voltaje (LVD) y con indicadores luminosos del estado de carga. Estas opciones permiten la desconexión automática de la batería cuando el nivel de carga de ésta ha descendido a valores peligrosos.

 

Generalmente, el regulador de carga es uno de los elementos más confiables de todo sistema fotovoltaico, siempre y cuando se dimensione e instale correctamente.

 


 
 

El Inversor

Proveer adecuadamente energía eléctrica no sólo significa hacerlo en forma eficiente y segura para la instalación y las personas; sino que, también significa proveer energía en la cantidad, calidad y tipo que se necesita.


El tipo de la energía se refiere principalmente al comportamiento temporal de los valores de voltaje y corriente con los que se suministra esa energía. Algunos aparatos eléctricos, como lámparas, radios y televisores funcionan a 12 voltios (V) de corriente directa, y por lo tanto pueden ser energizados a través de una batería cuyo voltaje se mantiene relativamente constante alrededor de 12 V.

Por otra parte, hay lámparas, radios y televisores que necesitan 120 V ó 110 V de corriente alterna para funcionar. Estos aparatos eléctricos se pueden adquirir en cualquier comercio pues 120 ó 110 son los voltajes con el que operan el 95% de los electrodomésticos en América Central, en los sistemas conectados a la red pública convencional. El voltaje en el tomacorriente, el cual tiene corriente alterna, fluctúa periódicamente a una razón de 60 ciclos por segundo, pero su valor efectivo es equivalente a 120 V.

Los módulos fotovoltaicos proveen corriente directa a 12 ó 24 Voltios por lo que se requiere de un componente adicional, el inversor, que transforme, a través de dispositivos electrónicos, la corriente directa a 12 V de la batería en corriente alterna a 120 V.

Existe una amplia variedad de inversores para aplicaciones domésticas y usos productivos en sitios aislados, tanto en calidad como en capacidad. Con ellos, se pueden utilizar lámparas, radios, televisores pequeños, teléfonos celulares, computadoras portátiles, y otros.

Aplicaciones de los sistemas

Sistemas individuales CD para aplicaciones domésticas

 

La aplicación más frecuente y generalizada de la energía solar fotovoltaica es la electrificación rural de viviendas a través de sistemas individuales CD. Estos sistemas están compuestos, normalmente, por un panel fotovoltaico con una capacidad menor que 100 Wp, un regulador de carga electrónico a 12 V, una o dos baterías con una capacidad total menor que 150 A-h, 2 ó 3 lámparas a 12 V y un tomacorriente para la utilización de aparatos eléctricos de bajo consumo energético diseñados especialmente para trabajar a 12 V CD.

Las características más sobresalientes de este tipo de sistemas son:

  1. El voltaje nominal es 12 V de corriente directa: Esto implica que solamente se puede usar lámparas y aparatos que trabajen a 12 V. Es importante mencionar que, aunque existe una gran variedad de lámparas y electrodomésticos que trabajan a 12 V, en América Central puede ser difícil adquirir este tipo de aparatos en el comercio local, particularmente las lámparas.

 

Normalmente, es necesario contactar a distribuidores de equipos fotovoltaicos para comprarlas y esto representa inconvenientes en tiempos de entrega (pues se deben importar) y de costos más altos (pues son de fabricación especial).

 

  1. El costo comparativo de este tipo de sistema es más accesible para los presupuestos familiares:

 

Esto debido a que se utiliza exclusivamente para satisfacer necesidades básicas de electrificación (luz, radio y TV), los equipos son de baja capacidad; debido a que el sistema trabaja a 12 V, no se necesita usar un inversor.

 

Sistemas individuales  para aplicaciones domésticas

En estos podemos conectar cualquier equipo de 115v ac ya que cuenta con un inversor de corriente de 12v cd a 115v ac.

Bombeo solar

Principal mente para Sistema de irrigación para bombeo de cultivos.

Dimensionamiento de un sistema solar

Carga eléctrica estimada.

Con el fin de delimitar el proyecto se estimó la carga demanda de las viviendas que se plantea electrifica, sin embargo esto datos pueden variar con base a las necesidades de los usuarios, aunque es importante destacar que los equipos eléctricos de gran demanda como lo son refrigeradores y sistemas de bombeo, quedan excluidos de este proyecto ya que por su alto consumo energético es recomendable realizar un estudio y propuesta diferente.

Calculo de número de Paneles fotovoltaicos

Aplicando una suma del 20% por perdidas del sistema y de que el lugar donde pretendemos instalar los paneles no se llevó acabo la medición de insolación exacta, si no que utilizamos datos de radiación solar del estado, tenemos una demanda de;

340Wh * 1.20= 408 Wh

Teniendo la demanda y la insolación mínima anual calculamos los watts pico que se necesitan para satisfacer la demanda, y en base a esto poder determinar el número de paneles de acuerdo a las horas pico que generan.

Lo cual podría ser abastecido por 1 panel solar de 100 Wp

Calculo de banco de baterías

El tercer paso será calcular el banco de baterías, lo cual permitirá tener energía en la noche y días de poca radiación solar. Para esto utilizaremos 3 datos fundamentales; el consumo energético real, el voltaje de las baterías que vamos a utilizar (en este caso de 12V) y los días de autonomía que pretendemos dar a la instalación eléctrica (dependiendo de la importancia y condiciones del lugar).

  • Consumo energético; 408 Wh
  • Voltaje del sistema; 12V
  • Días de autonomía; 1
  • 50% de descarga profunda

Ahora vamos a seleccionar la cantidad de baterías, para esto dividimos los Ah que obtuvimos anteriormente entre los 115  Ah de la batería de 12 volts  que es la más la común.

Concluimos que se va a seleccionar  1 baterías de 115 Ah

Calculo del regulador de carga.

El cuarto paso será la selección del regulador de carga, cuya función es proteger las baterías de una sobrecarga. Los criterios de selección son;

  • Tensiones de baterías compatibles (12V)
  • Corriente máxima de paneles (Para este ejemplo la corriente de corto circuito del panel de 100 watts es 4.22) Ver ficha técnica o panel solar.

Seleccionamos el controlador de 10 Amp.

Calculo del Inversor.

El quinto paso será el cálculo del inversor, esto para convertir la corriente continua de las baterías en corriente alterna que es con la que funcionan la mayoría de los equipos eléctricos. Para esto consideraremos el máximo consumo instantáneo aplicando un factor de diversidad del 80%

(619*1.20)= 742.80 Watts

Se seleccionara un inversor de 800 Watts a 12 V.

Calculo de conductor y protección.

Una vez seleccionado los paneles fotovoltaicos que utilizaremos en nuestro sistema, podremos determinar el calibre del conductor que se utilizara, para esto es necesario saber la corriente de corto circuito “Isc” en este caso de  6.46 A,

Así pues tendremos que la corriente que tiene que soportar nuestro conductor será;

I = (Isc × 1) x1.25 × 1.25

I = (1 × 6.46A) × 1.25 × 1.25 = 10.09 A

De acuerdo a la tabla 310-15(b) (16) de la Norma Oficial Mexicana  tendremos que seleccionar un conductor THW calibre 14

Para la utilización de este calibre de conductor se recomienda que los módulos fotovoltaicos no se encuentren a una distancia mayor a 2.5m del regulador, baterías he inversor, para evitar una caída de tensión no mayor al 3%, en caso de que se requiera instalar los módulos fotovoltaicos a una mayor distancia se recomienda replantear el calibre del conductor, para evitar una mayor caída de tensión.

Calculo de la caída de tensión: 0.03 x  Voltaje de operación

Calculo de la sección del conductor

Donde:

L= Longitud (Mts)

I= Intensidad de corriente (Amp)

K= Conductividad del material.

C= Caída de tensión.

El valor de  conductividad del cobre es de 56, este dato se obtiene calculando la inversa de la resistividad.

Para comprobar que el resultado anterior sea correcto podemos calcular el porcentaje de la caída de tensión mediante las siguientes formulas.

r = Resistividad del conductor (Ω/Km)

L= longitud (Km)

I= Intensidad de corriente.

Caída de tensión= 0.03 * 12 v = 0.36

Se utilizara el conductor de calibre # 10

Comprobando:

e = 2(6.47 Ω/Km)(0.006)(6.46) =  0.31

e% = (0.31 / 12 v) * 100 =  2.62 %

Para el cálculo del calibre del conductor de las baterías hacia el inversor

Ya que es carga continua se multiplicara por  1.25

66.67 A * 1.25= 83.33 A

De acuerdo a la tabla 310-15(b) (16) de la Norma Oficial Mexicana  tendremos que seleccionar un conductor THW calibre 4

Ya que la suma de la corriente de corto circuito es igual a 6.46 A podremos seleccionar un interruptor de 10 A para proteger tanto el equipo como el conductor. El conductor de puesta a tierra que se conectara al módulo solar como a las baterías, será de calibre  12 AWG.

Para el calibre del conductor y protección que se utilizara a partir del inversor, se debe determinar la corriente dividendo 742.8W que es la carga total dentro de los 115 V.

Ya que es carga continua se multiplicara por  1.25

6.46 A× 1.25 = 8.07 A

De acuerdo a la tabla 310-15(b) (16) de la Norma Oficial Mexicana  tendremos que seleccionar un conductor THW calibre 14

Herramienta para instalación de paneles solares

Casco

Lentes protectores

Juego de desarmadores

Pinza de corte

Pinza de punta

Pinza de electricista

Cintas de aislar

Conectores mc4

Llave ponchadora para mc4

Brújula

Taladro

Tornillería

Ejercicios

demanda = Carga o energía utilizada durante el día(Wh) * 1.20

CALCULO DEL PANEL SOLAR

CALCULO DE LAS BATERIAS (Considerar 1 día de autonomía)

CALCULO DEL CONTROLADOR Y LA PROTECCIÓN

CALCULO DEL INVERSOR DE CORRIENTE

CALCULO DE CONDUCTORES

Panel a controlador

Si la distancia excede de 2.5 metros verificar formula pág. 28 del manual

Baterías a inversor

 

 

 

 

 

 

 

 

Anexos

Tabla 310-15(b) (16)

Tabla de las capacidades de los elementos de un sistema solar

Código Eléctrico Nacional

 (NEC) 690.7 Tensión Máxima

(A) Tensión Máxima en el Sistema Fotovoltaico.

En los circuitos cc de una fuente fotovoltaica o en sus circuitos de salida, la tensión máxima en el sistema fotovoltaico es aquella en el circuito calculada como la suma de la tensión de circuito abierto de régimen de los módulos  fotovoltaicos conectados en serie corregida por la temperatura ambiente más baja esperada. Para los módulos de silicón cristalino y multi-cristalino, la tensión de circuito abierto de régimen será multiplicada por el factor de corrección indicado en la Tabla 690.7. Esta tensión será utilizada a fin de determinar la tensión de régimen de los cables, seccionadores, dispositivos de sobre corriente, y otros equipos.

690.8 Dimensionado de Circuitos y Corriente.

(B) Ampacidad y Régimen de los Dispositivos de Sobre corriente.

 Las corrientes de los sistemas fotovoltaicos serán consideradas como de régimen continuo.

 

(1) Dimensionado de Conductores y Dispositivos de Sobre corriente.

Los conductores de los circuitos y los dispositivos de sobre corriente serán dimensionados para conducir una corriente no inferior al 125% de la máxima corriente calculada.

Diagramas de conexión

1 Energias Renovables

2 Radiacion Solar

3 Efecto fotovoltaico

4 Partes de un modulo Fotovoltaico

5 Baterías y acumuladores para un SFTV

6 Mantenimiento de baterías

7 Vida y reciclaje de los acumuladores

8 controladores de carga

9 Inversores en un SFTV

10 Qué son y cómo obtener las horas solar pico

11 Cuadro de carga de un SFTV

12 Calculo del numero de módulos Dimensionamiento de un SFVA

13 Cálculo de baterías Dimensionamiento SFVA

14 Selección del controlador de carga Dimensionamiento de un SFVA

15 Seleccion del Inversor de corriente Dimensionamiento de un SFVA