2. DISEÑO SISTEMA DE GENERACIÓN FOTOVOLTAICO
2.4 Dimensionamiento de los Componentes del Sistema Fotovoltaico
2.4.3. Determinación de Paneles Solares
2.4.3.3 Número de Paneles y Configuración
El número total de paneles se calcula de acuerdo a lo establecido en la Ecuación 25(Alonlso Abella, 2011), esta cantidad está supeditada a la energía total, horas pico solar, potencia pico del panel y factor global de pérdidas.
El factor global de pérdidas es una constante, en la cual se contemplan pérdidas inicialmente aquellas que son generales, entre las cuales se encuentran: pérdidas por la potencia generada por los paneles, entre otras.
Las perdidas por la potencia generada por los paneles, por lo general no es igual a la nominal por esto se selecciona el valor de 25%,(Alonlso Abella, 2011).
]X^= IX
_∗ W ` ∗ (1 − U^)
Ecuación 25.Número total de paneles Dónde,
]X^: Número total de paneles
IX: Energía total efectiva en un día W `: Hora pico solar para el sistema
U^: Factor de perdidas
Como ya se ha mencionado en el transcurso del documento, se van a tener dos sistemas de acuerdo a lo establecido en el diseño eléctrico (ver capitulo 1), es por esto que finalmente el dimensionamiento de los elementos que conformaran los dos sistemas a contemplar en concordancia con los establecidos en el diseño eléctrico, se realiza de manera independiente.
Número de Paneles Fotovoltaicos Zona Administrativa y Alojamientos Empleando la Ecuación 25, se obtiene el número total de paneles.
]X^ =
79.6
67 ]X^ = 101.23
Para establecer las cantidades, ya que se requieren números enteros, se aproxima a la unidad superior para este caso la cantidad total de paneles es 102.
Número de Paneles Fotovoltaicos Apartamento Fiscal
Teniendo en cuenta la Ecuación 25, se reemplazaron los valores para obtener el número total de paneles en el apartamento fiscal.
]X^ = 3.93
310 ∗ 3.3821 ∗ (1 − 0.25)
]X^ = 5
Para establecer las cantidades, ya que se requieren números enteros, se aproximara a la unidad superior para este caso la cantidad total de paneles es 5.
Conexión de Paneles
Zona Administrativa y Alojamientos
Una vez obtenida la cantidad de paneles, es necesario establecer su configuración, es decir los conectados en serie y las ramas en paralelo, para esto es importante indicar que:
• La conexión en serie solo se da entre paneles.
• La conexión de los paneles en serie se denomina rama. • Solo las ramas se conectan en parales.
Paneles en Serie
El número de paneles en serie en el sistema se determina teniendo en cuenta la relación entre la tensión nominal del sistema y la tensión del panel en el punto de máxima potencia de este, Ecuación.26(Prat, 2010).
]^a= b c
Ecuación 26. Número de paneles en serie Dónde,
]^a: Número de paneles en serie b: Tensión del sistema (48V) c: Tensión del panel (36.7V) En este caso se tiene
68 ]^a= 48
36.7
]^a 1.32
Por lo cual se tiene que la cantidad de paneles conectados en serie son 2, estos componen 1 rama.
Ramas en Paralelo
La cantidad de ramas en paralelo simplemente se obtienen de la razón entre la cantidad de paneles totales y el número de paneles en serie según la Ecuación 27 (Prat, 2010).
]d^ = ]X^ ]^a
Ecuación 27. Número de ramas en paralelo Dónde,
]d^: Número de ramas en paralelo ]X^: Número de paneles totales ]^a: Número de paneles en serie
Reemplazando la expresión por los datos ya mencionados se tiene,
]d^ = 102
2 ]d^ = 51
Apartamento Fiscal
Para el cálculo de los paneles en serie y las ramas en paralelo del sistema de generación solar del apartamento fiscal, se tienen en cuenta las mismas ecuaciones utilizadas para la zona administrativa y alojamientos, reemplazándolas por los valores determinados.
Cabe resaltar que la cantidad de paneles en serie va a ser el mismo obtenido en la zona administrativa y alojamientos, ya que los valores dependen netamente de las características de tensión del sistema y del panel.
Los valores obtenidos son: Paneles en serie: 2
69 Con estos valores se aumenta un panel, por lo cual el total de paneles es 6, esto por la conexión que se va a realizar ya que son 3 ramas cada una con dos paneles en serie.
Resumen Paneles Necesarios
De acuerdo a lo obtenido la necesidad de paneles para este proyecto se puede observar en la Tabla 25.
SISTEMA ZONA ADMINSITRATIVA Y ALOJAMIENTOS PANELES
PANELES SOLARES TOTALES 101,23 PANELES TOTALES DEFINITIVOS 102,00 PANELES EN SERIE 1,32 PANELES EN SERIE DEFINITIVOS 2,00 RAMAS EN PARALELO 51,00 RAMAS EN PARALELO DEFINITIVOS 51,00
SISTEMA APARTAMENTO PANELES
PANELES SOLARES TOTALES 5,01 PANELES TOTALES DEFINITIVOS 6,00 PANELES EN SERIE 1,32 PANELES EN SERIE DEFINITIVOS 2,00 RAMAS EN PARALELO 3,00 RAMAS EN PARALELO DEFINITIVOS 3,00
Tabla 25. Resumen paneles necesarios para sistema generador Fuente: Autores
Distancia entre paneles
La distancia entre los paneles debe ser calculada, con el fin de evitar al máximo las sombras sobre los paneles, ya que las filas de estos, la recomendación general que se tiene para sistemas estáticos como este, es que respetar un mínimo de 4 horas de sol del medio día libres de sombra, esto puede ser calculado mediante la Ecuación 28.(Perpiñam, Colmenar, & Castro, 2012)
% = ℎ
tan e [ &]
Ecuación 28. Distancia entre paneles Donde,
%: Distancia entre paneles (ver Figura45)
ℎ: Altura de los paneles
e: Altura solar
En cuanto a la altura ésta se debe calcular teniendo presente el ángulo de inclinación y la longitud del panel así:
70 ℎ = f ∗ sin(Q)[ &]
Ecuación 29. Altura de los paneles
La altura solar (γ), se calcula mediante la Ecuación 30
e = 90 − 23.45 − |∅|
Ecuación 30. Altura Solar
Figura 45. Distancia entre paneles Fuente: (Perpiñam et al., 2012)
Reemplazando, los valores en cada una de las ecuaciones se tiene que la separación mínima es de 60.11 cm.
Dimensionamiento cableado
La sección de los cables debe ser estimado, ya que es un aspecto importante debido al gran valor de la corriente continua que circula por el sistema ocasionada por los bajos niveles de tensión de este tipo de proyectos de generación, teniendo en cuenta la Ecuación 31, se calcula la sección transversal que debe tener el conductor adecuado y de esta manera buscar en las tablas de conductores el valor mayor al encontrado (Prat, 2010)
.
`X=
2 ∗ f ∗
56 ∗ [&&]
Ecuación 31. Sección Transversal del conductor Dónde,
f: Distancia desde paneles hasta inversor : corriente del sistema generador
71 : Porcentaje de caída de tensión admisible (3%).
reemplazando estos valores el resultado obtenido es 12.83mm, para la mitad de la corriente, esto con el fin de que el conductor sea menor para facilitar su manipulación, por esto se tienen de acuerdo a tablas de conductores como CENTELSA y PROCABLES que el adecuado es de 250 Kcmil, por lo que la acometida que se tiene es dos cables para cada una de las líneas en el conductor ya mencionado.