lunes, 30 de marzo de 2015

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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