martes, 31 de marzo de 2015

FACTORES DE PÉRDIDAS ENERGÉTICAS FOTOVOLTAICAS

Al igual que en otros procesos de generación de potencia eléctrica, las pérdidas son un factor determinante y a tener presente en todo momento para poder posteriormente evaluar los rendimientos de los equipos. 

A priori resulta muy fácil pensar que la energía producida por una instalación fotovoltaica es directamente proporcional a la irradiación incidente en el plano del generador fotovoltaico.

Así por ejemplo un sistema con un generador fotovoltaico de potencia nominal 1 kWp instalado con unas condiciones meteorológicas tales que reciba una irradiación anual de 1800 kWh/m², dicho generador en ausencia de pérdidas produciría 1800 kWh. Ahora bien, la experiencia y distintos estudios muestran que la energía producida por un módulo fotovoltaico es sensiblemente inferior. 

Esta disminución de la energía entregada por el generador respecto de la energía solar incidente puede ser explicada mediante una serie de pérdidas energéticas, cuyas principales fuentes se presentan a continuación:

Pérdidas por no cumplimiento de la potencia nominal.

Pérdidas por no cumplimiento de la potencia nominal Los módulos fotovoltaicos obtenidos de un proceso de fabricación industrial no son todos idénticos, sino que su potencia nominal referida a las condiciones estándar de medida, CEM (en inglés, STC), presenta una determinada dispersión. En general los fabricantes garantizan que la potencia de un módulo fotovoltaico de potencia nominal, P*, está dentro de una banda que oscila entre P*±3%, P*±5% o P*±10%. Lamentablemente en algunas ocasiones suele darse el caso de que la potencia de cada uno de los módulos fotovoltaicos se sitúa dentro de la banda inferior de potencias garantizadas por el fabricante. Esto es, la potencia real suministrada por el fabricante, entendida como la suma de las potencias de cada uno de los módulos que componen el generador fotovoltaico, de una instalación de 1kWp nominal cuyo fabricante garantice el ±10% debería ser cualquier valor entre 0.9 kWp y 1.1 kWp. Sin embargo, en general, se sitúa entre 0.9 kWp y 1 kWp.

Pérdidas de conexionado (o mismatch). 
Son pérdidas energéticas originadas por la conexión de módulos fotovoltaicos de potencias ligeramente diferentes para formar un generador fotovoltaico. Esto tiene su origen en que si conectamos dos módulos en serie con diferentes corrientes, el módulo de menor corriente limitará la corriente de la serie. De modo semejante ocurre para la tensión de la conexión de módulos en paralelo. Resultando que la potencia de un generador fotovoltaico es inferior (o en un caso ideal, igual) a la suma de las potencias de cada uno de los módulos fotovoltaicos que lo componen. Las pérdidas de mismatch se pueden reducir mediante una instalación ordenada en potencias (o en corrientes en el punto de máxima potencia) de los módulos fotovoltaicos, así como la utilización de diodos de “bypass”. .

Pérdidas por polvo y suciedad. 
Tienen su origen en la disminución de la potencia de un generador fotovoltaico por la deposición de polvo y suciedad en la superficie de los módulos fotovoltaicos. Cabría destacar dos aspectos, por un lado la presencia de una suciedad uniforme da lugar a una disminución de la corriente y tensión entregada por el generador fotovoltaico y por otro lado la presencia de suciedades localizadas (como puede ser el caso de excrementos de aves) da lugar a un aumento de las pérdidas de mismatch y a las pérdidas por formación de puntos calientes.

Pérdidas angulares y espectrales. 
La potencia nominal de un módulo fotovoltaico suele estar referida a unas condiciones estándar de medida, STC, que, además de 1000 W/m² de irradiancia y 25ºC de temperatura de célula, implican una incidencia normal y un espectro estándar AM1.5G. No obstante en la operación habitual de un módulo fotovoltaico ni la incidencia de la radiación es normal, ni el espectro es estándar durante todo el tiempo de operación. El que la radiación solar incida sobre la superficie de un módulo FV con un ángulo diferente de 0º implica unas pérdidas adicionales (mayores pérdidas a mayores ángulos de incidencia). Las pérdidas angulares se incrementan con el grado de suciedad. Por otro lado los dispositivos fotovoltaicos son espectralmente selectivos. Esto es, la corriente generada es diferente para cada longitud de onda del espectro solar de la radiación incidente (respuesta espectral). La variación del espectro solar en cada momento respecto del espectro normalizado puede afectar la respuesta de las células fotovoltaicas dando lugar a ganancias o pérdidas energéticas.

Pérdidas por caídas óhmicas en el cableado. 
Tanto en la parte DC como en la parte AC (desde la salida de los inversores hasta los contadores de energía) de la instalación se producen unas pérdidas energéticas originadas por las caídas de tensión cuando una determinada corriente circula por un conductor de un material y sección determinados. Estas pérdidas se minimizan dimensionando adecuadamente la sección de los conductores en función de la corriente que por ellos circula. 

Pérdidas por temperatura 
Los módulos fotovoltaico presentan unas pérdidas de potencia del orden de un 4% por cada 10 ºC de aumento de su temperatura de operación (este porcentaje varía ligeramente en función de cada tecnología). La temperatura de operación de los módulos fotovoltaico depende de los factores ambientales de irradiancia, temperatura ambiente y velocidad del viento y de la posición de los módulos o aireación por la parte posterior. Esto implica que por ejemplo a igualdad de irradiación solar incidente un mismo sistema fotovoltaico producirá menos energía en un lugar cálido que en un clima frío. 

Pérdidas por sombreado del generador fotovoltaico 
Los sistemas FV de conexión a red se suelen instalar en entornos urbanos en los que en muchas ocasiones es inevitable la presencia de sombras en determinadas horas del día sobre el generador FV que conducen a unas determinadas pérdidas energéticas causadas en primer lugar por la disminución de captación de irradiación solar y por los posibles efectos de mismatch a las que puedan dar lugar. También pueden producirse sombras importantes de unos campos fotovoltaicos sobre otros. Además de las pérdidas consideradas anteriormente puede haber otras específicas para cada instalación, como pueden ser: averías o mal funcionamiento, los efectos de la disminución del rendimiento de los módulos FV a bajas irradiancias, etc...

Pérdidas por rendimiento AC/DC del inversor 
El inversor fotovoltaico se puede caracterizar por la curva de rendimiento en función de la potencia de operación. Es importante seleccionar un inversor de alto rendimiento en condiciones nominales de operación y también es importante una selección adecuada de la potencia del inversor en función de la potencia del generador fotovoltaico (por ejemplo, la utilización de un inversor de una potencia excesiva en función de la potencia del generador fotovoltaico dará lugar a que el sistema opera una gran parte del tiempo en valores de rendimiento muy bajos, con las consecuentes pérdidas de generación).

Pérdidas por rendimiento de seguimiento del MPP del generador fotovoltaico. 
Como se ha comentado con anterioridad, el inversor cuenta con un dispositivo electrónico de seguimiento del MPP del generador fotovoltaico, para lo cual emplea unos determinados algoritmos. La curva de rendimiento de MPPT se define como el cociente entre la energía que el inversor extrae del generador FV y la que extraería en un seguimiento ideal.


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lunes, 30 de marzo de 2015

BOMBA PEDROLLO PKM 60

Electrobombas con rodete periférico
Son recomendadas para bombear agua limpia, sin partículas abrasivas y líquidos químicamente no agresivos con los materiales que constituyen la bomba.

Por su confiabilidad, simplicidad en el uso y por su ventaja económica, son aptas para el uso doméstico y en particular para la distribución del agua acopladas a pequeños tanques de presión, para irrigación de huertos y jardines.

La instalación se debe realizar en lugares cerrados o protegidos de la intemperie.

Líquido bombeado: agua limpia
Utilización: doméstico
Tipología: superficie
Familia: periféricas

Campo de las prestaciones
  • Caudal hasta 90 l/min (5.4 m³/h)
  • Altura manométrica hasta 100 m
Límites de Utilizo 
  • Altura de aspiración manométrica hasta 8 m
  • Temperatura del líquido de -10 °C hasta +60 °C
  • Temperatura ambiente hasta +40 °C (+45 °C para PK 60)
  • Presión máx. en el cuerpo de la bomba:
  • - 6.5 bar para PK 60-65-70-80
  • - 10 bar para PK 90-100-200-300
  • Funcionamiento continuo S1
Garantia 
  • 2 años según nuestras condiciones generales de venta





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INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA CONECTADA A RED

CONEXIÓN  A  LA RED

Toda instalación fotovoltaica puede dividirse en pequeños bloques, atendiendo a la función que realicen dentro de la misma. 
Es importante señalar que no todas las instalaciones constan de los mismos bloques funcionales.

Esto es claro si distinguimos entre las instalaciones fotovoltaicas conectadas a red, como la del caso que nos ocupa, y las que no lo están, o instalaciones aisladas. 

Mientras que las primeras carecen de sistemas de acumulación, puesto que la energía que generan la vierten directamente a la red, las segundas precisan de dicho sistema, ya que sin él sería imposible el almacenamiento y posterior uso de la energía generada. 
De manera esquemática, una instalación fotovoltaica conectada a red consta de seis bloques funcionales principales:
  • Bloque de generación, formado por los paneles fotovoltaicos, sus cajas de conexión y las protecciones que forman parte del sistema de generación. 
  • Bloque de cableado, compuesto por los conductores eléctricos de la instalación.
  • Bloque de conversión, formado básicamente por inversores y sus protecciones.
  • Bloque de control, encargado de recoger los datos de funcionamiento de la instalación y asegurar su correcto funcionamiento. 
  • Bloque de carga, o conjunto de equipos o sistemas que harán uso de la energía producida.
  • Bloque de sistemas auxiliares, formado por otros generadores procedentes de energías renovables, como la eólica, dando origen a lo que se conoce como sistemas híbridos.

BLOQUE DE GENERACIÓN 

El bloque de generación, formado por el generador fotovoltaico (células y paneles), es el bloque esencial para que una instalación fotovoltaica se ponga en funcionamiento. El tamaño del generador fotovoltaico depende de factores como: 
  • la radiación solar recibida, 
  • el valor energético de la carga, 
  • la máxima potencia de salida del panel,
  • el rendimiento del mismo, 
  • la orientación de los paneles, 
  • la temperatura ambiente 
  • el resto de componentes de la instalación.
Estos factores tiene como objetivo disponer de un generador que produzca energía cumpliendo con los requisitos esenciales y de manera óptima. Por ello, debemos conocer qué es y cómo funciona la unidad fundamental del sistema de generación, la célula fotovoltaica.

BLOQUE DE CABLEADO 

El bloque de cableado es un bloque que puede parecer evidente pero es fundamental hacer un breve análisis del mismo. 
Se compone por todos los conductores eléctricos de la instalación. La importancia del mismo reside en que su correcto dimensionamiento puede suponer una reducción importante de las pérdidas de energía en el sistema. Por ello, es muy importante tener en cuenta la caída de tensión en los mismos. La caída de tensión en los conductores se producirá tanto en los circuitos de corriente continua como en los de la parte de alterna. 

A pesar de que el REBT no contempla las instalaciones fotovoltaicas, la instrucción técnica complementaria ITC-BT-40 para instalaciones generadoras de baja tensión indica que: Los cables de conexión deberán estar dimensionados para una intensidad no inferior al 125% de la máxima intensidad del generador y la caída de tensión entre el generador y el punto de interconexión a la Red de Distribución Pública o a la instalación interior, no será superior al 1,5% para la intensidad nominal. 

En el Pliego de Condiciones Técnicas para instalaciones conectadas a red del IDAE se recomienda que: Los conductores serán de cobre y tendrán la sección adecuada para evitar caídas de tensión y calentamientos. 

Concretamente, para cualquier condición de trabajo, los conductores de la parte de CC deberán tener la sección suficiente para que la caída de tensión sea inferior al 1,5% y los de la parte de CA para que la caída de tensión sea inferior al 2% teniendo en ambos casos como referencia las tensiones correspondientes a las cajas de conexiones. 

BLOQUE DE CONVERSIÓN 

En todas las instalaciones fotovoltaicas, el bloque de conversión es de gran importancia ya que es el encargado de transformar y adaptar la energía generada a las características de la carga, ya sea para su posterior uso individual, en caso de instalaciones aisladas, o su vertido a la red eléctrica, para instalaciones conectadas a red. 

El elemento fundamental es el inversor, del cual se analizarán sus características principales, como la conexión, forma de onda y el seguimiento del punto de máxima potencia como uno de los parámetros eléctricos que condicionan el rendimiento del sistema fotovoltaico. 

Al tratar instalaciones conectadas a red, también es relevante estudiar el transformador de aislamiento como elemento de protección.
BLOQUE DE CONTROL 
Cada día, este bloque cobra más importancia, ya que su aplicación permite mejorar el funcionamiento de las instalaciones, aumentar su rendimiento, reducir costes y prolongar su vida útil. 

Es el bloque encargado de recoger los datos de funcionamiento de la instalación y dar las órdenes necesarias para asegurar su correcto funcionamiento. Para ello, cuenta con sistemas de monitorización y control, los cuales podemos dividir en dos grupos: los sistemas manuales y los computarizados. 
  • Sistemas manuales 
En este tipo de sistemas los datos son suministrados por polímetros o por las luces de los distintos elementos que componen la instalación. 
El control lo lleva a cabo el usuario de mantenimiento, empleando interruptores o conmutadores integrados en los distintos equipos. Algunos de esos interruptores o conmutadores se activan mediante sistemas electromecánicos, permitiendo el control y gobierno de sistemas de mediana y gran potencia, sin poner en peligro la seguridad de los usuarios. 
Sin embargo, este tipo de sistemas sólo se emplea en instalaciones pequeñas, donde el volumen de equipos y sistemas es bajo. 
  • Sistemas computarizados 
Se denominan sistemas computarizados a aquellos que constan de equipos informáticos que están capturando señales del estado del sistema de forma continuada. Este tipo de sistemas tiene las siguientes funciones básicas: 
  • Impartir las instrucciones de funcionamiento necesarias a todos los elementos del sistema, siguiendo un procedimiento determinado.
  • Detectar desviaciones de los parámetros preestablecidos para un funcionamiento normal del sistema.
  • Actuar sobre el sistema para llevarlo a sus condiciones normales de funcionamiento, en caso de detectar desviaciones.
  • Presentar los datos de funcionamiento del sistema al usuario u operario de mantenimiento.
  •  Llevar un registro de datos históricos de funcionamiento del sistema. 
En las instalaciones, se puede disponer de distintos equipos con diversos sistemas de control y monitorización, algunos de los cuales salvan distancias incómodas para el usuario, a la vez que proporcionan informaciones parciales o, en ocasiones, incompletas.

La mejora para esa recepción incompleta de información está en el uso de sistemas informáticos centralizadores del control y la información, que permiten el control y la revisión aún a grandes distancias. Gracias a la gran flexibilidad de los programas que manejan los equipos informáticos, el bajo coste, la alta fiabilidad de los mismos y sus posibilidades de utilización, estos sistemas se están imponiendo como elementos de control prácticamente indispensables en instalaciones medianas y grandes.

Como mínimo, estos sistemas de monitorización deben proporcionar información de las siguientes variables para asegurar el correcto funcionamiento de la instalación y la seguridad de los usuarios:
  • Tensión y corriente continuas del generador. 
  • Voltaje de salida del generador. 
  • Potencia CC consumida. 
  • Potencia CA consumida. 
  • Irradiación solar en el plano de los módulos. 
  • Temperatura ambiente en la sombra. 
  • Voltaje de salida del acumulador. 
También podrán incluir sistemas complementarios como los que se enumeran a continuación, principalmente en instalaciones de grandes dimensiones. 
  • Sistema de Circuito Cerrado de Televisión (CCTV)
  • Sistema de detección de intruso y robo.
  • Sistema de protección contra incendios. 
  • Sistema meteorológico. 
  • Sistema telemétrico de control de la instalación. 
BLOQUE DE CARGA 
El concepto carga hace referencia a todo equipo o sistema que va a hacer uso de la energía producida por nuestro sistema. Por ello, el sistema debe diseñarse teniendo en cuenta dichas cargas y debe instalarse para suministrar energía a las mismas, de tal forma que el funcionamiento de la instalación sea óptimo y, por tanto, las pérdidas sean mínimas.
En definitiva, tenemos que conseguir una instalación económica, rentable y eficiente, y puede conseguirse modificando, ajustando y optimizando la carga.
BLOQUE DE SISTEMAS AUXILIARES 
Consideramos sistemas auxiliares a todas aquellas instalaciones que hacen uso de otros generadores de tipo renovable para producir corriente eléctrica, y no pertenecen al sistema fotovoltaico. 
Entre las instalaciones renovables que apoyan a los sistemas fotovoltaicos están las instalaciones eólicas o hidráulicas. Estos sistemas auxiliares también se conocen con el nombre de sistemas híbridos. 
BLOQUE DE SISTEMAS AUXILIARES 
Consideramos sistemas auxiliares a todas aquellas instalaciones que hacen uso de otros generadores de tipo renovable para producir corriente eléctrica, y no pertenecen al sistema fotovoltaico. Entre las instalaciones renovables que apoyan a los sistemas fotovoltaicos están las instalaciones eólicas o hidráulicas. Estos sistemas auxiliares también se conocen con el nombre de sistemas híbridos. 

PROTECCIONES ELÉCTRICAS EN INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS 
Para entender cuáles son las causas que afectan a una instalación eléctrica y qué elementos son los adecuados para protegerla , debemos conocer, en primer lugar, las características de las corrientes circulantes: la continua y la alterna.

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CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE RADIACIÓN SOLAR POR SOMBRAS

El presente  describe un método de cálculo de las pérdidas de radiación solar que experimenta una superficie debidas a sombras circundantes. Tales pérdidas se expresan como porcentaje de la radiación solar global que incidiría sobre la mencionada superficie de no existir sombra alguna.

 Descripción del método

El procedimiento consiste en la comparación del perfil de obstáculos que afecta a la superficie de estudio con el diagrama de trayectorias del Sol. Los pasos a seguir son los siguientes:
  • Obtención del perfil de obstáculos Localización de los principales obstáculos que afectan a la superficie, en términos de sus coordenadas de posición azimut (ángulo de desviación con respecto a la dirección Sur) y elevación (ángulo de inclinación con respecto al plano horizontal). Para ello puede utilizarse un teodolito.
  • Representación del perfil de obstáculos Representación del perfil de obstáculos en el diagrama de la figura 5, en el que se muestra la banda de trayectorias del Sol a lo largo de todo el año, válido para localidades de la Península Ibérica y Baleares (para las Islas Canarias el diagrama debe desplazarse 12° en sentido vertical ascendente). Dicha banda se encuentra dividida en porciones, delimitadas por las horas solares (negativas antes del mediodía solar y positivas después de éste) e identificadas por una letra y un número (A1, A2,..., D14). 

Diagrama de trayectorias del Sol. [Nota: los grados de ambas escalas son sexagesimales]. 
Selección de la tabla de referencia para los cálculos 

Cada una de las porciones de la figura  representa el recorrido del Sol en un cierto período de tiempo (una hora a lo largo de varios días) y tiene, por tanto, una determinada contribución a la irradiación solar global anual que incide sobre la superficie de estudio. 

Así, el hecho de que un obstáculo cubra una de las porciones supone una cierta pérdida de irradiación, en particular aquella que resulte interceptada por el obstáculo. Deberá escogerse como referencia para el cálculo la tabla más adecuada de entre las que se incluyen en la al final de la publicación. 

Cálculo final  La comparación del perfil de obstáculos con el diagrama de trayectorias del Sol permite calcular las pérdidas por sombreado de la irradiación solar global que incide sobre la superficie, a lo largo de todo el año. Para ello se han de sumar las contribuciones de aquellas porciones que resulten total o parcialmente ocultas por el perfil de obstáculos representado. En el caso de ocultación parcial se utilizará el factor de llenado (fracción oculta respecto del total de la porción) más próximo a los valores: 0,25, 0,50, 0,75 ó 1. En el ejemplo Puedem ver la  utilización del método descrito.

Tablas de referencia Las tablas incluidas en esta sección se refieren a distintas superficies caracterizadas por sus ángulos de inclinación y orientación ("β y α ", respectivamente). Deberá escogerse aquella que resulte más parecida a la superficie de estudio. Los números que figuran en cada casilla se corresponden con el porcentaje de irradiación solar global anual que se perdería si la porción correspondiente  resultase interceptada por un obstáculo.






Ejemplo 
Superficie de estudio ubicada en Madrid, inclinada 30° y orientada 10° al Sudeste. En la figura 6 se muestra el perfil de obstáculos.


Cálculos: 
Pérdidas por sombreado (% de irradiación global incidente anual) 
= 0,25 ×B4 + 0,5 × A5 + 0,75 × A6 +B6 + 0,25 ×C6 + A8 + 0,5 ×B8 + 0,25 × A10 = = 0,25 × 1,89 + 0,5 × 1,84 + 0,75 × 1,79 + 1,51 + 0,25 × 1,65 + 0,98 + 0,5 × 0,99 + 0,25 × 0,11 = = 6,16 % • 6 % 

Distancia mínima entre filas de módulos 
La distancia d, medida sobre la horizontal, entre filas de módulos o entre una fila y un obstáculo de altura h que pueda proyectar sombras, se recomienda que sea tal que se garanticen al menos 4 horas de sol en torno al mediodía del solsticio de invierno. 
En cualquier caso, d ha de ser como mínimo igual a h*k, siendo k un factor adimensional al que, en este caso, se le asigna el valor 1/tan(61° – latitud). 

En la tabla VII pueden verse algunos valores significativos del factor k, en función de la latitud del lugar. 

Asimismo, la separación entre la parte posterior de una fila y el comienzo de la siguiente no será inferior a h*k, siendo en este caso h la diferencia de alturas entre la parte alta de una fila y la parte baja de la posterior, efectuándose todas las medidas con relación al plano que contiene las bases de los módulos. 

Si los módulos se instalan sobre cubiertas inclinadas, en el caso de que el azimut de estos, el de la cubierta, o el de ambos, difieran del valor cero apreciablemente, el cálculo de la distancia entre filas deberá efectuarse mediante la ayuda de un programa de sombreado para casos generales suficientemente fiable, a fin de que se cumplan las condiciones requeridas.

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PROTECCIONES ELÉCTRICAS EN INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS

Para entender cuáles son las causas que afectan a una instalación eléctrica y qué elementos son los adecuados para protegerla, debemos conocer, en primer lugar, las características de las corrientes circulantes: 
  • corrientes  continua 
  • corrientes  alterna. 
Corriente continua 
Se considera corriente continua, DC, aquella que mantiene constante la polaridad de su carga eléctrica; es decir, la carga siempre circula en la misma dirección. Esto hace que debamos prestar especial atención a la polaridad de conexionado (+ y -). En el caso de las instalaciones fotovoltaicas, uno de los conductores por el que se realiza el paso de corriente es el conductor conectado a tierra, generalmente el negativo.

Otra particularidad de la corriente DC es que no presenta, en ningún momento, paso por cero, o lo que es lo mismo, el valor de corriente entre conductor positivo y negativo es constante. 


Este hecho es importante en las desconexiones que tienen lugar en los bornes de los componentes eléctricos como los interruptores o seccionadores, ya que se producen arcos de corriente por ionización del aire, interrumpiendo de manera brusca el paso de corriente.

Tanto la polaridad como la interrupción de corriente sin paso por cero, hacen que los elementos de distribución de DC tengan características de diseño y empleo diferentes a los que distribuyen corriente alterna dentro de la instalación fotovoltaica.

Corriente alterna
La característica esencial de la corriente alterna, AC, es la variación del nivel de tensión y dirección siguiendo periodos cíclicos. 

La principal ventaja de esta corriente es la facilidad de transformación a otros valores superiores o inferiores, haciendo, por ejemplo, que el transporte de energía sea un proceso relativamente económico.

Otro aspecto significativo de la corriente AC es la forma en la que la consumimos. En el consumo en los hogares, los niveles de tensión son menos y se dispone de sistemas de dos conductores, o sistema monofásico, mientras que en superficies industriales, el voltaje es superior y se utiliza un sistema de 3 ó 4 hilos, conocido también como sistema trifásico, donde el cuarto conductor se corresponde con el neutro. Esta distinción puede aplicarse a las diferentes instalaciones fotovoltaicas. 

Las instalaciones aisladas con inversores de una potencia menor de 5 kW, son instalaciones monofásicas, pudiendo ser trifásicas en el caso de emplear potencias mayores.

Las instalaciones conectadas a red como la nuestra, consideradas centrales productoras de energía, son instalaciones trifásicas y tienen una mayor complejidad de montaje que las anteriores. En cualquier caso, al considerar este tipo de instalaciones como fuentes generadoras de energía deben considerarse y analizarse las protecciones por sobrecarga sobreintensidad, por contactos directos e indirectos, etc., y será obligatorio el uso de seccionadores de corte en carga para aislar la zona DC y el inversor del resto de la instalación.

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RENDIMIENTO DE UNA INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA

El objetivo que buscamos con el estudio del rendimiento de una instalación fotovoltaica es que la diferencia entre el rendimiento de entrada y el de salida sea mínima, lo que supondría disponer de un sistema con pocas pérdidas.
Debe tenerse en cuenta que el rendimiento total del sistema fotovoltaico depende, principalmente, de otros factores de rendimiento entre los que destacan: 
  • el rendimiento de las células solares, 
  • el rendimiento del seguimiento del punto de máxima potencia, 
  • el rendimiento del inversor.
El rendimiento de las células solares oscila entre el 20% y 45%, según el tipo de célula empleada, el rendimiento de los sistemas de seguimiento del punto de máxima potencia oscilan entre el 93% y el 99%, y el de los inversores pueden alcanzar rendimientos entre el 90% y el 95%. 

A continuación, se estudian cada uno de los factores por separado, obteniendo como resultado final el rendimiento total de un sistema fotovoltaico. 

 Rendimiento de conversión 
Dado que estamos analizando parámetros eléctricos a la entrada del inversor, se prestará especial interés a los rendimientos proporcionados por la célula solar y por el seguidor del punto de máxima potencia. 

El rendimiento de la célula solar ( hcs ) conocido también como rendimiento de la conversión energética, relaciona la potencia eléctrica que puede entregar la célula ( PM ) y la potencia de la radiación incidente sobre ella ( PR ) de la siguiente forma:     


IM  es la corriente máxima,
VM es la tensión máxima,
FF es el factor de forma,
Icc es la corriente en cortocircuito y,
Vca es la tensión en circuito abierto.

Se puede llegar a la conclusión de que un aumento, tanto en la corriente de cortocircuito como en la tensión a circuito abierto, da como resultado un mayor rendimiento de conversión de la célula solar. 

 Rendimiento del MPPT 
Otro parámetro que cobra especial interés es el rendimiento del seguidor del punto de máxima potencia, pues describe la precisión del inversor para trabajar en dicho punto, de acuerdo con las curvas características del generador. 

 El rendimiento energético del MPPT se define como el cociente entre el valor instantáneo de la potencia suministrada, en un periodo de tiempo definido, y el valor instantáneo de potencia entregada en el MPP.          


                   
donde, 
PDC es la potencia medida y adoptada por el inversor y, 
PMPP es la potencia establecida en el punto de máxima potencia (MPP). 

Sin embargo, se debe tener en cuenta que el rendimiento del MPPT puede dividirse en otros dos: el rendimiento estático y dinámico. El rendimiento estático describe la precisión con que el inversor es capaz de trabajar en el punto de máxima potencia correspondiente a la curva característica estática del generador FV. El rendimiento dinámico evalúa la transición del inversor al nuevo punto de máxima potencia, teniendo en cuenta las variaciones en la intensidad de irradiación. 

Rendimiento del inversor

 El rendimiento del inversor se define como:

De este rendimiento se obtiene el “rendimiento europeo”, hEur . El rendimiento europeo es el factor más usado para comparar inversores, principalmente de red. 
Se obtiene del promedio ponderado de las eficiencias bajo distintas cargas, sin contemplar la tensión de entrada a la que debe calcularse.


Se calcula como:

Donde,
aEu es el factor de ponderación europeo y, 
hi _ MPP corresponde al rendimiento estático del seguidor del punto de máxima potencia para una potencia parcial determinada. 

Es decir, se calcula combinando los valores de rendimiento para valores concretos de potencia de salida del inversor, hI


Donde 
h5 representa el rendimiento a un 5% de la potencia, 
h10, un rendimiento del 10%, y así sucesivamente. 

Rendimiento total


El rendimiento total de un sistema fotovoltaico viene definido como el producto de los rendimientos de la placa fotovoltaica, los seguidores del punto de máxima potencia y el inversor, como muestra la siguiente ecuación: 

Donde  
  • hSfv es el rendimiento del sistema fotovoltaico, o rendimiento total; 
  • hcs  es el rendimiento de la célula solar; 
  • h MPPT es el rendimiento del seguidor del punto de máxima potencia, 
  • hi  es el rendimiento proporcionado por el inversor. 
Rendimiento de una instalación fotovoltaica según la potencia de salida (Pac) y su tensión en el punto de máxima potencia.


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PARTES FUNDAMENTALES QUE COMPONEN UN INVERSOR

En las instalaciones fotovoltaicas los paneles fotovoltaicos son los encargados de generar potencia a partir de la radiación solar captada. La potencia eléctrica generada es potencia continua, con unos valores de tensión y corrientes dependientes de la disposición de los paneles. 

El inversor fotovoltaico es el equipo electrónico que permite suministrar la potencia generada a la red comercial. Su función principal es convertir la corriente continua producida por el generador fotovoltaico en corriente alterna, con unas características establecidas por la red: 230V de valor eficaz de tensión y una frecuencia de 50 Hz.

 Las partes fundamentales en un inversor son

- Control principal. Incluye todos los elementos de control general, así como la propia generación de onda, que se suele basar en un sistema de modulación por anchura de pulsos (PWM). También se incluye una gran parte del sistema de protecciones, así como funciones adicionales relacionadas con la construcción de la forma de onda.

 - Etapa de potencia.Esta etapa, según los módulos disponibles, puede ser única, de la potencia del inversor, o modular, en cuyo caso se utilizan varias hasta obtener la potencia deseada, lo cual hace decrecer la fiabilidad, pero asegura el funcionamiento, aunque sea limitado, en caso de fallo de alguna de las etapas en paralelo.

Las últimas tecnologías apuestan por el trabajo en alta frecuencia de los puentes semiconductores, consiguiendo mucho mejor rendimiento, así como tamaños y pesos sensiblemente menores.
No obstante, el empleo de la tecnología clásica en baja frecuencia sigue imperando en parte del mercado por sus buenos resultados, fiabilidad y bajo coste, siendo quizá su único inconveniente el mayor tamaño que presenta, aunque, sus medidas para uso en sistemas domésticos de 1 a 5 kW no suponen gran dificultad a la hora de su instalación en cualquier lugar de la vivienda fotovoltaica conectada a red.
Toda etapa de potencia debe incorporar su correspondiente filtro de salida, cuya misión es el filtrado de la onda por un dispositivo LC, así como evitar el rizado en la tensión recibida de los módulos fotovoltaicos.

 - Control de red. Es la interfase entre la red y el control principal. Proporciona el correcto funcionamiento del sistema al sincronizar la forma de onda generada a la de la red eléctrica, ajustando tensión, fase, sincronismo, etc. 

- Seguidor del punto de máxima potencia (MPPT). Es uno de los factores más importantes en un inversor. Su función es acoplar la entrada del inversor a los valores de potencia variables que produce el generador, obteniendo en todo momento la mayor cantidad de energía disponible, la máxima potencia. 

- Protecciones.Los inversores de conexión a red disponen de unas protecciones adecuadas al trabajo que deben de realizar. Aparte de la normativa genérica de protección contra daños a las personas y compatibilidad electromagnética, que deben de llevar todos los dispositivos eléctricos fabricados y/o comercializados en Europa según normativa de marcado CE, estos equipos suelen incorporar como mínimo las siguientes protecciones:
  • Tensión de red fuera de márgenes
  • Frecuencia de red fuera de márgenes
  • Temperatura de trabajo elevada
  • Tensión baja del generador fotovoltaico
  • Intensidad del generador fotovoltaico insuficiente
  • Fallo de la red eléctrica
  • Transformador de aislamiento (obligatorio)
- Monitorización de datosLos inversores más avanzados utilizan microprocesadores para su funcionamiento que facilitan una cantidad de datos importante, no sólo de los parámetros clásicos (tensión e intensidad de entrada y salida, kWh producidos y suministrados, frecuencia, etc.), sino de otros fundamen­tales en este caso, como pueden ser temperaturas internas de trabajo de los puentes inversores, radiación solar directa y global, temperatura ambiente, 

Debido al elevado coste de las instalaciones solares fotovoltaicas, durante la explotación los inversores deben ofrecer un alto rendimiento y fiabilidad. Dicho rendimiento depende de la variación de la potencia de la instalación, por lo que debe procurarse trabajar con potencias cercanas o iguales a la nominal, puesto que si la potencia procedente de los paneles fotovoltaicos a la entrada del inversor varía, el rendimiento disminuye. 


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viernes, 27 de marzo de 2015

PARÁMETROS DE UN INVERSOR

Los principales parámetros habituales a tener en cuenta en un inversor son: 
  • Tensión nominal (V). Tensión que debe aplicarse en bornes de entrada del inversor.
  • Potencia nominal (VA). Potencia que suministra el inversor de forma continuada.
  • Potencia activa (W). Potencia real que suministra el inversor teniendo en cuenta el desfase entre tensión y corriente.
  • Capacidad de sobrecarga. Capacidad del inversor para suministrar una potencia superior a la nominal y tiempo que puede mantener esa situación.
  • Factor de potencia. Cociente entre potencia activa y potencia aparente a la salida del inversor. En el caso ideal, donde no se producen pérdidas por corriente reactiva, su valor máximo es 1, es decir, estas condiciones son inmejorables para el suministro de corriente del inversor.
  • Eficiencia o rendimiento. Relación entre las potencias de salida y entrada del inversor.
  •  Autoconsumo. Es la potencia, en tanto por ciento, consumida por el inversor comparada con la potencia nominal de salida.
  • Armónicos. Un armónico ideal es una frecuencia de onda múltiplo de la frecuencia fundamental. Tener en cuenta que, sólo a frecuencia fundamental, se produce potencia activa.
  • Distorsión armónica. La distorsión armónica total o THD (Total Harmonic Distortion) es el parámetro que indica el porcentaje de contenido armónico de la onda de tensión de salida del inversor.
  • Rizado de corriente. Pequeña variación que se produce sobre el valor de la onda de corriente alterna al rectificarse o invertir una señal de CC a CA.
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