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Proyecto diseño de sistema fotovoltaico

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Proyecto diseño de sistema fotovoltaico

  1. 1. ELECTRICIDAD GRAT UITA CON PANELES SOLARESNombre del caso de estudio: Implementación de un sistema de electrificación solar encasa hacienda en Canete.Ubicación: Departamento Lima - Provincia Canete, distrito Nuevo Imperial.Cliente: Hacienda ubicada en el paradero Tunel Grande. Ver Anexo 1 de referencia.1. Identificación del potencial del recurso solar del departamento de Lima, provinciade Canete.De acuerdo al mapa de energía solar incidente diaria (Senamhi 1975 -1990), se puede obtenerla siguiente información en la urbanizacion Nuevo Imperial: De los meses (mayo, agosto, noviembre, febrero) analizados en la zona de Nuevo Imperial, se cuenta con el nivel de irradiancia baja en el mes de mayo y agosto entre 4.5 y 5 Kwh / m2, esto a comparación de noviembre y febrero donde podemos obtener entre 5.5 y 6 Kw h / m2.De acuerdo a los valores obtenidos seleccionaremos la condición de trabajo más desfavorableque se pueda presentar, por lo que trabajaremos con los valores comprendidos entre 4.5 a 5Kw h / m2, seleccionando el nivel mas bajo de irradiancia solar 4.5 Kwh / m2 con la finalidadde dimensionar los recursos necesarios.Para fines prácticos de calculo Id = 4.5 Kwh / m2.
  2. 2. ELECTRICIDAD GRAT UITA CON PANELES SOLARES2. Identificación de la demanda energética:En la hacienda “Tunel Grande“ los propietarios dan valor agregado al uso de la energia electricapara la conservacion de su s alimentos, la iluminacion en el horario nocturno, estar al tanto delacontecer diario y, el registro de las ventas y procesamiento de informacion referida al negocio dela agricultura. El cuadro a continuacion se lista las cargas que seran alimentadas por el sistemafotovoltaico de acuerdo a las necesidades explicitas del cliente, considerando el periodo que seranusadas cada una de estas. N° Horas Energía Potencia Cantidad Equipo funcionamiento Requerida ( Watts) al día Wh/día 1 Computadora 100 4 400 4 Luminarias 20 6 480 Televisor a 1 60 4 color 240 1 Refrigeradora 65 24 1560 Ed 2680 Wh/día Ed 2.68 KWh/día3. Calculo del número y capacidad de paneles fotovoltaicos:Para dimensionar el tamaño del sistema fotovoltaico (Ar) se utilizara la siguiente formula: Ar = 1200 x Ed / Id Aplicando valores Ar = 1200 x 2.68 / 4.5 Ar = 714.67 Wp De acuerdo a la potencia que necesitaremos generar, se seleccionara el mejor arreglo de paneles, esto nos permitirá satisfacer las condiciones impuestas por la carga eléctrica, con un determinado grado de confiabilidad para el sistema. Seleccionaremos la cantidad de paneles solares y la capacidad según el catalogo de la marca Dankoff Solar Products: M odelo Capacidad Precio [$/modulo] # Modulos Costo Final [US$] 51107 85 Wp 610.00 9 5490 51106 75 Wp 499.00 10 4990 51104 50 Wp 365.00 16 5840 51103 40 Wp 295.00 18 5270.7 51101 10 Wp 150.00 71 10720.0Para cubrir la demanda se instalaran 10 modulos de 75 Wp por un costo total de US$ 4990.0 Elarreglo de paneles nos permitirá suministrar la potencia demandada. El arreglo de paneles serainstalado en paralelo para el sistema de 12 voltios. Numero Paneles = 10 paneles Capacidad Paneles= 75 Wp
  3. 3. ELECTRICIDAD GRAT UITA CON PANELES SOLARES4. Calculo del número y capacidad de las baterías.Para dimensionar el modulo de almacenamiento se utilizara la siguiente formula:Tamaño = (AUT x Ed) / (REND x DESC)Para el calculo de la potencia que suministrará el banco de baterías se contará con la siguienteinformación: AUT (Autonomía-días sin brillo solar) = 2 (*) Ed = 2.68 kWh/dia REND (eficiencia de la batería) = 80% DESC (descarga de la batería) = 50%(*) para fines prácticos se asumirá lo mínimo recomendable, sin embargo estará condicionado alconocimiento de los días sin brillo solar de la zona y de acuerdo a lo solicitado por el cliente encuanto se refiere al incremento en los precios a mayor número de autonomía.Por lo tanto, el tamaño de la batería = (2 x 2.68) / (0.8 x 0.5) Tamaño = 13.4 kWh = 13400 WhPara el calculo del numero de baterías se contara con la siguiente información: Numero de Baterías = Tamaño / (Ah x V)Dado que la potencia es menor a 1500 watt se seleccionara el voltaje de la batería a 12 voltios. Porlo que seleccionaremos las baterías “concordé” de 12 V, 100 AH. El precio total es de $ 2524.2 porlas 12 baterías. Numero de Baterías = 13400 Wh / 100*12 =11.17 Numero de Baterías = 12El arreglo de baterias sera instalado en paralelo para el sistema de 12 voltios.
  4. 4. ELECTRICIDAD GRAT UITA CON PANELES SOLARES5. Cálculo de la capacidad del Controlador:Calculando la máxima potencia por tipo de energia: Energía Requerida Wh/día Potencia Cantidad Equipo ( Watts) AC DC (DC) 1 Computadora 100 100 4 Luminarias 20 80 Televisor a 1 60 color 60 1 Refrigeradora 65 65 Potencia: 100 205 Wh/diaPara el sistema de 12 voltios, la maxima energia se dara por los paneles (714.67 Wh/dia) acomparacion de la potencia demandada por las cargas en AC (100 Wh/dia ) o en DC (205Wh/dia ), por lo que nos permitira obtener la maxima intensidad de corriente que deberasoportar el controlador. P = V I 714.67 = 12 * II = 59.56 A El controlador deberá tener una capacidad de 60 A Se seleccionara el Controlador 7112 Trace TC 60 12 V con capacidad para 60 A. El precio es de $ 329.6. Cálculo de la capacidad del Inversor:La potencia que atenderá el inversor, en forma simultanea de todos los equipos en AC será de100 W, por lo que se seleccionara un inversor “Inversor ASP TC PICCOLO 1,5/12” conpotencia nominal continua de 150 w, 12 Vdc de entrada y salida 220 Vac a 60 Hz. Precio$122.De acuerdo a la curva de eficiencia del fabricante para un consumo de 100 w se contara conun 92% de eficiencia, el 8% (8 w ) de las perdidas producidas por el inversor se adicionaran alrequerimiento total, sin embargo esto no representa mayor dimensionamiento en los panelesya que esta cubierto por los 750 w del arreglo.
  5. 5. ELECTRICIDAD GRAT UITA CON PANELES SOLARES7. Selección de cables (longitud, tamaño, calibración)El dimensionamiento del cableado se realizara en función a la forma como estan distribuidaslas cargas y la ubicacion de los equipos, tratando de encontrar la ruta más corta para reducirlas perdidas por longitud del cableado.Dentro del local se ubicaran las cargas (luminarias, PC, TV, refrigeradora), y los equipos queconforman el sistema fotovoltaico (el inversor, arreglo de baterías y el controlador). Lospaneles estarán ubicados en el techo a la altura del controlador. Ver distribucion de cargasy equipos en el Anexo 2.Selección del cable del Panel- Controlador P= I * V I=714.67/12= 59.6 A Cable 8 AWG de 8.336 mm2 de sección transversal, 70 A de capacidad máxima. Longitud = 4 mtsSelección del cable del Controlador - Inversor P= I * V I=100/12= 8.3 3 A Cable 14 AWG de 2.08 mm2 de sección transversal, 30 A de capacidad máxima Longitud = 4 mts.Selección del cable del Controlador – Tablero (o panel) de las cargas P= I * V I=205/12= 17.0833 A Cable 14 AWG de 2.08 mm2 de sección transversal, 30 A de capacidad máxima Longitud = 1 mt.Selección del cable del Controlador – Baterias I=205/12= 17.0833 A Cable 14 AWG de 2.08 mm2 de sección transversal, 30 A de capacidad máxima Longitud = 2 mt.Selección del cable del Inversor a las cargas finales: Potencia Voltaje I (A) por cada Sección Calibre Equipo (Watts) Longitud AC aparato mm2 (AWG) (DC) L1: 10 m L2: 6 m Luminarias 20 L3: 4 m 12 1.67 2.081 14 L4: 7 m Televisor a color 60 12 5 2.081 14 8 m Refrigeradora 65 12 5.42 2.081 14 2 mEl cable de la PC al inversor sera de 14 AWG, para lo cual se usara 1 mEl requerimiento total de cableado vs el calibre: Calibre (AWG) Metraje (m) 8 4 14 45
  6. 6. ELECTRICIDAD GRAT UITA CON PANELES SOLARES8. Selección del Sistema FotovoltaicoPara implementar el Sistema se adquirirá los siguientes elementos:Cantidad Equipo/Material Marca/Modelo Caracteristicas Precio ($) 10 Modulos Dankoff Solar 75 w 4990 12 Baterias concordé 12 V, 100 AH 2524.2 150 w, 12 V in, 220 1 Inv ersor ASP TC PICCOLO 1,5/12 Vac, 60 hz 200 1 Controlador 7112 Trace TC 60 12 Vdc, 60 A 329 4 m Cable mellizo Indeco 8A WG 5.4 44 m Cable mellizo Indeco 14 AWG 40.35 TOTAL: 8088.95La inversión de los equipos y materiales representa $ 8088.95.Costo adicionales a incluir en la oferta comercial al cliente: Accesorios (tablero de distribucion de cargas). Mano de obra. Sistema de seguridad (pozos a tierra). En el caso que lo requiera el cliente (*).(*) Se brindara la recomendacion al cliente del sistema de seguridad necesario para eliminarcorriente de fallos en el caso que se presente, recomendandose un pozo a tierra con cementoconductivo por su facil uso y rapida ejecucion.
  7. 7. ELECTRICID AD GRAT UITA CON PANELES SOLARES Anexo1: Ubicacion del Proyecto Ubicacion geografica en Lima
  8. 8. ELECTRICID AD GRAT UITA CON PANELES SOLARESIdentificacion de la latitud para el calculo del angulo de inclinacion de los paneles
  9. 9. ELECTRICID AD GRAT UITA CON PANELES SOLARES Ubicacion especifica
  10. 10. ELECTRICID AD GRAT UITA CON PANELES SOLARES Anexo 2: Distribucion de Cargas y Equipos
  11. 11. ELECTRICID AD GRAT UITA CON PANELES SOLARES
  12. 12. ELECTRICID AD GRAT UITA CON PANELES SOLARES Ubicacion de equipos en el local del cliente

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