Dimensionamiento de los sistemas Fotovoltaicos

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Fuente: Elaboración propia.

Nota: Se muestra la orientación de las azoteas al norte geográfico.

47 Se seleccionó 02 Inversores Fronius de 24 kW para cada grupo de módulos fotovoltaicos, generando una potencia a la salida de 48 kW.

Se recomienda que la potencia instalada del inversor sea menor un 20% en relación al Sistema fotovoltaico, porque la potencia pico que garantizan los paneles solares difícilmente se cumplen por diferentes motivos como no llegan a las condiciones ideales de irrandiancia y temperatura (1000W/m2 y 25°C), así mismo existen pérdidas de potencia en los conductores por desajuste, aislamiento, entre otros, que hacen que la potencia de entrada al inversor sea menor a la generada.

Figura 21: Datos del inversor Fronius de 24 kW escogido Fuente: PV SOL

Nota: Se muestra la cantidad de inversores a usar.

Las conexiones eléctricas se realizarán desde los módulos fotovoltaicos hasta el Tablero de la red comercial de cada pabellón, dándose el siguiente esquema:

Figura 22: Esquema de conexionado de conductores.

Fuente: PV SOL

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Nota: Se muestra el procedimiento cálculo para conexionado de conductores.

Para el cálculo de los circuitos en corriente continua es recomendable la utilización de conductores unipolares de 0.6/1 kV con doble aislamiento, en el que la corriente máxima admisible del conductor sea superior a la corriente que circule por ella, además de permitir una caída de tensión máxima de 2% en corriente alterna y 1% en corriente continua.

Para cálculos en corriente continua, se da la siguiente ecuación(Lalup, 2013):

𝑆 =

^2∗𝐿∗

^𝐼𝑐𝑐

δ∗𝑒∗𝑉

………..(1) Donde:

S: Sección del conductor L: Longitud del trayecto

Icc: Corriente de cortocircuito de los módulos fotovoltaicos e: Caída de tensión permitida, máxima 0.5%

C: Conductividad del cobre, 56 m/Ω*mm2 V: Tensión del ramal

-Calculo eléctrico de T1-CC:

Donde L=30m

𝑆 = 2 ∗ 𝐿 ∗ 𝐼𝑐𝑐 δ ∗ 𝑒 ∗ 𝑉 𝑆 = 2 ∗ 80 ∗ 9.23

56 ∗ .005 ∗ (18 ∗ 37.7)= 2.91 mm2 =<> 4 𝑚𝑚2

Para TI-CC, el calibre del conductor sería de 2.91 mm

²

, pero se considera una sección normalizada superior que es 4 mm

²

, garantizando así una caída de tensión de 0.5%.

-Calculo eléctrico de T2-CC:

Donde: L: 50 m

e: Caída de tensión permitida, máxima 0.5%

𝑆 = 2 ∗ 𝐿 ∗ 𝐼𝑐𝑐(𝑟𝑎𝑚𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑒𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜) δ ∗ 𝑒 ∗ 𝑉

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𝑆 = 2 ∗ 40 ∗ (9.23 ∗ 6)

56 ∗ .005 ∗ 18 ∗ 37.7 = 23.31 𝑚𝑚2

Para T2-CC, el calibre del conductor sería 23.31 mm

²

, pero se considera la sección normalizada superior que es 25 mm

²

, para satisfacer una caída tensión máxima de 0.5%.

-Calculo eléctrico de T3-CA:

Para el caso de corriente alterna se da la siguiente fórmula:

𝑆 =

^{2∗𝐿∗𝑃}

δ∗𝑒∗𝑉

……….(2) Donde:

S: Sección del conductor L: Longitud del trayecto (50m) P: Potencia del inversor (24 kW)

e: Caída de tensión permitida, máxima 2% (4.4 V) δ: Conductividad del cobre, 56 m/Ω*mm2

V: Tensión de servicio

𝑆 =2 ∗ 𝐿 ∗ 𝑃 𝛿 ∗ 𝑒 ∗ 𝑉

𝑆 =2 ∗ 50 ∗ 24000

56 ∗ 4.4 ∗ 220 = 44.27 𝑚𝑚2

Para T3-CA, el calibre del conductor sería de 44.27 mm

²

, pero se toma en consideración la sección normalizada superior que es 50 mm

²

.

Para salvaguardar los equipos, los conductores y el personal de trabajo, se instalarán dispositivos de protección en la caja de conexión (para cada ramal del sistema fotovoltaico) y el espacio donde se instale el inversor, siendo:

Nro. módulos enseriados= 18 Nro. ramas en paralelo = 6

Vmáx cada ramal=37.7*18(módulos) =678.60 V

DC

•

Magnetotérmicos en los ramales para protección contra sobreintensidades:

50 Para proteger contra sobrecorrientes se usará magnetotérmicos; de acuerdo al calibre del conductor de 4 mm2, este tiene como corriente máxima permisible 20 A y siendo la corriente de operación del módulo de 8.66 A, se tiene:

I

sal modulos

< In < I

máx sop conductor

………(3) 8.66 <In< 20 → In=15 A

Por consiguiente, se utilizará en cada uno de los doce ramales un magnetotérmico bipolar de 15 A.

•

Varistores en la caja de conexión:

Para proteger los módulos solares fotovoltaicos contra sobretensiones generadas de manera directa como indirecta, se usará varistores o descargadores de sobretensión De acuerdo al diseño se tendrá una tensión máxima de 678.60 V

DC

.

Por lo que se requiere un varistor con tensión de trabajo superior al máximo (754 V

DC)

, En el mercado se encontró el varistor en la marca Finder, el modelo 7P.26.9.000.x015, con una tensión máxima de 1020 VDC.

V

ramal módulo

< V

máx op. varistor

………(4) 678.60 V

DC

<1020 V

DC

•

Protección para conexión con la red de distribución

Para proteger la salida del inversor se usará dispositivos de protección como el magnetotérmico.

Si la corriente de salida del Inversor Fronius Eco es de 28.9 A y los conductores de conexión del inversor a la red son de calibre 50 mm

²

que permiten una corriente máxima de 80 A.

De la ecuación (3) tenemos: I

sal Inversor

< In < I

máx sop conductor

28.9 A < In< 80 A → In=40 A

Se usará 01 magnetotérmico bipolar de 40 A en la marca Schneider.

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Figura 23: Diagrama unifilar del conexionado eléctrico pab. C Fuente: PV SOL

Nota: Se muestra el procedimiento cálculo para conexionado de conductores.

Para el Pabellón “B”

Se seleccionó el módulo fotovoltaico Canadian Solar de 265, se distribuyó un total de 80 unidades en cuatro bloques sobre la azotea del pabellón B, llegando a instalarse una potencia Máxima de 21.20 kWp.

Figura 24: Distribución de los módulos fotovoltaicos sobre el pab. B Fuente: PV SOL

NOTA: En esta imagen se muestra la distribución de los módulos sobre la azotea del pab. B

Se seleccionó 01 Inversor Fronius de 10 kW para cada grupo de módulos fotovoltaicos,

generando una potencia máxima de salida de 21.20 kWp.

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Figura 25: Selección de inversor pab. B Fuente: PV SOL

Nota: En esta imagen se muestra los datos del inversor seleccionado.

Las conexiones eléctricas se calculan de la siguiente manera:

Para cálculos en corriente continua, se repite la ecuación (1)

𝑆 =

^{2∗𝐿∗𝐼𝑐𝑐}

δ∗𝑒∗𝑉 (1)

-Calculo eléctrico de T1-CC:

Donde L=40m

𝑆 = 2 ∗ 𝐿 ∗ 𝐼𝑐𝑐 δ ∗ %𝑒 ∗ 𝑉

𝑆 = 2 ∗ 40 ∗ 9.23

56 ∗ 0.005 ∗ (20 ∗ 37.7)= 3.49 mm2 =<> 4 𝑚𝑚2

Para TI-CC, el calibre del conductor sería de 3.49 mm

²

, pero se considera una sección normalizada superior que es 4 mm

²

, garantizando una caída de tensión menor al 0.5%.

-Calculo eléctrico de T2-CC:

Donde: L: 50 m

e: Caída de tensión permitida, máxima 0.5%

𝑆 =2 ∗ 𝐿 ∗ 𝐼𝑐𝑐 δ ∗ 𝑒 ∗ 𝑉

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𝑆 = 2 ∗ 50 ∗ (9.23 ∗ 2)

56 ∗ .005 ∗ 20 ∗ 37.7= 8.74 𝑚𝑚2

Para T2-CC, el calibre del conductor sería 8.74 mm

²

, pero se considera la sección normalizada superior que es 10 mm

²

, para satisfacer una caída tensión máxima de 0.5%.

-Calculo eléctrico de T3-CA:

Para el caso de corriente alterna se repite la ecuación (2)

𝑆 =

^{2∗𝐿∗𝑃}

𝛿∗𝑒∗𝑉

(2)

𝑆 =2 ∗ 50 ∗ 10,000

56 ∗ 4.4 ∗ 220 = 18.45 𝑚𝑚2

Para T3-CA, el calibre del conductor sería de18.45 mm

²

, pero se toma en consideración la sección normalizada superior que es 25 mm

²

Para salvaguardar los equipos, los conductores y el personal de trabajo, se instalarán dispositivos de protección en la caja de conexión (para cada ramal del sistema fotovoltaico) y el espacio donde se instale el inversor, siendo:

Nro. módulos enseriados= 20 Nro. ramas en paralelo = 2

Vmáx cada ramal=37.7*20(módulos) =754 V

DC

•

Magnetotérmicos en los ramales para protección contra sobreintensidades:

Para proteger contra sobrecorrientes se usará magnetotérmicos; de acuerdo al calibre del conductor de 4 mm2, este tiene como corriente máxima permisible 20 A y siendo la corriente de operación del módulo fotovoltaico de un ramal (20 und.) de 8.66 A, se tiene:

I

sal módulos

< In<I

máx sop conductor

(3) 8.66<In<20 → In=15 A

Por consiguiente, se utilizará en cada ramal (2) un magnetotérmico bipolar de 15 A.

•

Varistores en la caja de conexión:

54 Para proteger los módulos fotovoltaicos contra sobretensiones generadas de manera directa como indirecta, se usará varistores o descargadores de sobretensión

De acuerdo al diseño se tendrá una tensión máxima de 754 V

DC

, por ramal (20 und.) Buscando un dispositivo con una tensión mayor se encontró el varistor en la marca Finder, el modelo 7P.26.9.000.x015, con una tensión máxima de 1020 VDC.

V

ramal módulo

<V

máx op. varistor ……..(4)

→ 754V

DC

<1020 V

DC

•

Protección para conexión con la red de distribución

Para proteger la salida del inversor se usará el dispositivo magnetotérmico.

Si la corriente de salida del Inversor Fronius es 26.5 A y los conductores de conexión del inversor a la red son de calibre 25 mm

²

que permiten una corriente máxima de 60A.

I

sal Inversor

< In<I

máx sop conductor

26.5 A < In< 60 A → In=32 A

Se usará 01 magnetotérmico bipolar de 32 A en la marca Schneider.

Figura 26:Esquema unifilar de conexiones eléctricas pab. B Fuente: PV SOL

NOTA: En esta imagen se muestra el procedimiento cálculo para conexionado de conductores.

4.3 Determinación de inversión inicial y tiempo de retorno :

In document PDF Universidad Nacional del Centro del Perú - UNCP (página 46-54)