Sistemas Fotovoltaicos de Uso Rural

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Sistemas Fotovoltaicos de Uso Rural

  1. 1. Sistemas Fotovoltaicos para usos rurales MSC. CESAR RIVASPLATA C. UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMAMM TACNA
  2. 2. Sistemas Fotovoltaicos Teoría y ComponentesPrincipios básicos de fotovoltaicos El recurso solarDiseño de sistemas fotovoltaicos Ejercicio de diseñoVariable significante para el diseño Practica con componentes
  3. 3. Panel fotovoltaico • Solo produce electricidad cuando cada celda recibe luz solar directa • Se necesita almacenar energía para usos cuando no hay bastante luz • No ruido • No contaminación del aire •Sencillo •Confiable •Modular
  4. 4. Módulo fotovoltaicoEl módulo fotovoltaico está conformado por un conjunto de células que constituyen el corazóndel sistema. La célula convierte directamente la energía de la luz en electricidad.Las células fotovoltaicas están constituidas de por lo menos dos capas de materialsemiconductor tal como el silicio, una de estas capas tiene características eléctricas positiva yla otra negativa.Para brindar a las células máxima protección aún en las condiciones ambientales más severas,se encuentran encapsuladas en varios materiales y cubierto con vidrio templado. La totalidaddel laminado se encuentra dentro de un armazón de aluminio anodizado que asegura suresistencia estructural y facilidad de instalación.Cuando las partículas de energía provenientes de la luz, conocidas como fotones, impactan enla célula, algunos de estos fotones son absorbidos por el material semiconductor, haciendo quela capa negativa libere electrones los cuales fluyen hacia la capa positiva a través de uncircuito eléctrico externo. Este flujo de electrones es lo que comúnmente se conoce comocorriente eléctrica.El voltaje producido en este proceso depende del tipo de material usado en la fabricación delsemiconductor. ([Si] produce ~0.5V por célula) . El voltaje es independiente del tamaño de lacélula, contrariamente a la corriente, que depende del área de la célula y de la intensidad de laluz.La unión en serie de las células en una única estructura se llama módulo fotovoltaico. Un panelgeneralmente contiene dos módulos y es un "Generador" que genera corriente sólo de día.La energía eléctrica generada es un 6% - 12% de la energía recibida como luz.1m² de panel produce un nominal 60 Wp - 120 Wp según la tecnología usada.
  5. 5. Radiación Total, Directa y Difusa La Radiación Solar Total que recibimos es la suma de dos componentes: Radiación Directa: Se define como aquella que no experimenta cambios en su dirección. Radiación Difusa (Indirecta): Es la que sufre dispersión en la atmósfera y no tiene una dirección única o preferente. es muy sensible a cambios climáticos, aumentando debido a ladispersión causada por el polvo atmosférico, nubes, niebla, etc. Dicho componentees de 2% de la radiación total en un día bien soleado, y 100% en un díacompletamente nublado.Las células fotovoltaicas necesitan radiación directa y son semi-conductores.Si una celda está sombrada, no genera electricidad y tampoco deja pasar lacorriente de otras celdas en un mismo modulo. Entonces la producción del panelentero cesa.Por eso, los sistemas fotovoltaicos son mucho mas sensibles a sombra que lossistemas solares de calefacción.
  6. 6. Aplicación : bomba solar • Genera electricidad y bombea cuando hay sol • Generalmente, se necesita mas agua cuando hay más calor y mas sol • Se almacena energía en forma de agua y no electricidad • Se usa un controlador (regulador) especifico para sacar la potenciaEjemplo: Potreritos 2,7kWp, 22m³/día, máxima de los paneles y pueblo de 500 manejar la bomba
  7. 7. Aplicación : electrificación • Genera electricidad cuando hay sol • Generalmente, se necesita mas luz cuando hay menos sol • Se necesita almacenar energía en forma de electricidad en batería(s) • Se usa un regulador para manejar la fuente y el uso de electricidad de manera a proteger la bateríaEjemplos: Clínica Numpatkaim 100Wp, solo luces Hospital Mulukuku 9kWp y generador diesel
  8. 8. Potencia e energía• Una medida de potencia es instantánea. Se exprime en Vatios (W o Watts)• Una potencia constante de 1W recibida por una hora (h) provee 1Wh de energía.• En aplicaciones hidro-mecánicas (micro hidro o sistemas de bombeos): Potencia (W) = k x Altura (m) x caudal (m³/s)• En aplicaciones eléctricas: Potencia (W) = tensión (V) x intensidad (A) o = Voltaje (V) x Amperaje (A)
  9. 9. El recurso solar 1400 Día perfecto: máximo PSH · “Horas solar pico” (PSH) = 1200 Equivalentes horas recibiendo 1000 potencia “estándar” de 1000 kW/m² /m2 800kW 600 · (usada para testar paneles FV) 400 200 0 · En regiones tropicales, PSH puede ser · hasta 7 en dias con mucho sol 1400 · 2 a 4 en dias parcialmente 1200 Día con unos nubes: peor PSH nublados · Cerca de 0 si llueve todo el dia 1000 800 kW/m2 600 · Datos meteorológicos se exprimen 400 en horas PSH o en kWh/m² : 200 1kW/m² x 1 hora = 1 kWh/m² 0
  10. 10. Recurso solar en el mundo kWh/m² sobre una area horizontal - promedio anual
  11. 11. Recurso solar en Suramérica kWh/m² sobre una area horizontal - promedio anual
  12. 12. Recurso solar y fecha Junio Diciembre Marzo, Septiembre 23° 23° Diciembre Junio Latitud Latitud Sur SurHemisferio norte Hemisferio sur Zona Ecuatorial
  13. 13. Orientación de los paneles • La potencia máxima se recibe cuando el panel esta perpendicular a la dirección del sol (para recibir un flujo máximo de radiación directa) • Por un panel fijo, la mejor potencia promedia por el ano se recibe si el ángulo de inclinación = latitud+ 10° a 15°, excepto si hay una estación con muy poco sol • Si se necesita mas potencia en una cierta estación, adapta el ángulo • En ciertos casos, se puede montar el panel de manera ajustable, orientándolo cada mes para mejor potencia • En zona ecuatoriana, se necesita mantener un ángulo > 10° para que el polvo no se acumula sobre el panel
  14. 14. Recurso Solar en Latinoamérica sobre plano inclinado
  15. 15. Componentes de un sistema de electrificación • Paneles FV • Baterías • Regulador • Cargas DC • Cables, interruptores, etc. • Si se necesita AC: Inversor (mas caro, peor rendimiento)
  16. 16. Características eléctricas de paneles Fotovoltaicos · Corriente de corto circuito, depende de la potencia recibida · Tensión de circuito abierto, depende de la temperatura · Potencia máxima: cambia con ambos · En sistemas largos, se usan reguladores electrónicos que adaptan la carga para siempre usar el punto de potencia maxima (MPPT) Efecto de la potencia recibida Efecto de la temperatura
  17. 17. Regulador de carga debe cumplir con las siguientes funciones: • Limitación de la carga de la batería, para evitar su rápida destrucción por una carga que sobrepase los valores límites autorizados. • Control de fin de descarga, para evitar la descarga completa de la batería y su destrucción. • Puesta en "floating" controlada de la batería en el caso en que esté cargada. El regulador debe mantener a la batería en su tensión de equilibrio (aproximadamente 2,22 Volt por elemento de 2 Volt nominales a 20°C ). • Protecciones posibles contra: sobreintensidad, polaridad reversa, corto circuito, y diodo de bloqueo, el cual previene la descarga de la batería durante la oscuridad. • Luces coloradas (LED’s) o una pantalla dan información sobre el estado de carga de la batería
  18. 18. Batería • Almacena la energía eléctrica para usar cuando no hay sol. • Las mas comunes para pequeños sistemas son de 12V • Se usa baterías “de ciclo profundo”, que pueden cargar y descargarse lentamente y suministrar pequeñas cantidades de energía por largos periodos • Las baterías automotrices no son adaptadas: son diseñadas para infrecuentes picos de corriente (de arranque)
  19. 19. Tipos de baterías de plomo-acido Selladas (sin mantenimiento, VRLA tiene valva de protección) Liquidas No-selladas (se puede añadir agua)Baterías deplomo-acido Gel (puede ser AGM)• Se usan baterías “de ciclo profundo”, que pueden cargar y descargarse lentamente y de manera irregular, y suministrar pequeñas cantidades de energía por largos periodos• Las baterías automotrices no son adaptadas: son diseñadas para infrecuentes picos de corriente (de arranque)
  20. 20. Profundidad de descarga• El termino “profundidad de descarga” solo significa hasta que nivel usamos la batería (cada noche).• Lo menos energía usamos de la batería cada noche, lo mas tiempo la batería va a durar.• Una batería que solo se descarga a 50% puede durar doble el tiempo que una batería que se descarga 80% cada noche.• Al determinar el tamaño de la batería, si necesitamos 100 vatio-horas cada día, entonces querríamos comprar una batería que puede almacenar doble esto.• Estatus de carga: medir el voltaje cuando: 1. La batería esta desconectada del controlador de carga. 2. no tiene actividad por 30 minutos
  21. 21. Peligros y precauciones conAcido! baterías!Gases inflamables!Electrocución!
  22. 22. Inversor• Transforma la corriente continua (DC) en corriente alternativa• Tres tipos de onda tipo senoidal puro es el mas caro, pero necesario por aparatos electrónicos sensibles
  23. 23. Protección contra relámpagosLos componentes del sistema fotovoltaico como el regulador y elinversor vienen incorporados con un sistema de protección eléctricacontra cortocircuito e inversión de polaridad, faltando sólo la proteccióncontra descargas electrostáticas de la atmósfera, para lo cual esnecesario instalar una toma de tierra.Cada equipo y la estructura metálica de los paneles se conectan conalambre de tierra, y hay que instalar una varilla de tierra, cerca delsoporte de los paneles.Además, se usa generalmente un “lightning arrestor” (arrestador derelámpago) en la caja de conexiones.
  24. 24. Sistemas Fotovoltaicos Diseño de un sistema de electrificaciónPaneles solares Controlador de cargaTipos de baterías InversoresCableado Bombillas y accesorio
  25. 25. Diseño de un sistema comunitario • Paneles FV • Baterías • Regulador • Cargas DC • Cables, etc. • Si se necesita AC: Inversor (peor rendimiento)
  26. 26. Calculo de la carga promedia (ejemplo) Unidades W Rendimiento Horas/dia Wh / dia del inversorBombillas 4 11W n/a 4 176 Whfluorescentes 4 20W 3 240 WhLED 2 1.5W n/a 11 33 WhOtra carga 1 35W n/a 1 35 WhDC (sonido)otraCarga AC 1 110W 85% 1.2 157 Wh(TV + DVD)TOTAL 641 Wh
  27. 27. Datos Meteorológicos (ejemplo) PSH
  28. 28. Perdidas y rendimientos• El rendimiento de paneles FV baja cuando suba la temperatura – El panel es negro: su temperatura es ~15°C mas alta que el ambiente – La potencia disminuye de ~0,5% por cada grado encima de 25 °C – Factor de p – Perdida = [Ambiente (°C) +15°C -25°C ] x 0,5% Rendimiento por temperatura = 100% - perdida = 85% a 95%• Rendimiento promedio de una batería: ~85%• Perdidas en conductores Caída de tensión debida a la resistencia ΔV = 0,0357 x L x A S Donde: S: Sección del conductor (mm2) L: Longitud del conductor (m) A: Amperaje máximo (A) ΔV: Caída de tensión en conductor de cobre Hay que diseñar el tamaño de los conductores para que la caída sea 2% a 5% en el total de todos cables, o sea 0,24V a 0,6V en un sistema de 12V DC Rendimiento eléctrico de los conductores = 100% - caída de voltaje (en%) También usamos en la documentación tablas para cables, cuales combinan perdidas de voltaje y secciones mínimas de seguridad. En un circuito de 110V o 220V AC, cables estándares no generan caída de voltaje importante• Rendimiento de inversor: 80% - 90% : vea las especificaciones que da el vendedor
  29. 29. Potencia de paneles• Energía disponible a la salida de la batería (Wh) = Horas de sol / PSH (h) x potencia nominal del panel (Wp) x rendimiento por temperatura (%) x rendimiento de la batería (%) x rendimiento de cables (%)• Entonces cuando se conoce la carga promedia: Potencia de panel (Wp) = ________Carga (Wh)_______________ PSH (h) x Rendimiento combinado (%)• Datos meteorológicos locales: – Se usa el valor de PSH en el peor mes del año, – para temperatura, usar temperatura diurna promedia – Usar datos de RETscreen o de mapas regionales.
  30. 30. Potencia de paneles - ejemploUsando la carga estudiada antes: 641WhY datos de RETscreen por Tarapoto rendimiento FV por temperatura: 100% - 0,5% x (34,5° + 15° - 25°) = 88% rendimiento bateria = 85% rendimiento cableado = 97%Potencia necesaria (Wp) = ________641 Wh_______ = 209 Wp 4.23h x 88% x 85% x 97% Según modelos disponibles en el mercado, se puede usar 4 paneles de 60Wp, 3 de 75Wp, etc. Nota: Para una misma potencia nominal, paneles ‘amorfos’ toman 2x la área de mono- o poli-cristalinos
  31. 31. Capacidad de bateríaLos parámetros significantes para elegir la batería son:• Cuantos días de autonomía se desean (para usar electricidad en días sin sol) Según el tipo de aplicación, el clima, y la comunidad, se usa de 2 a 5 días• Que profundidad de descarga se diseña Para un vida optima, se usa 50% a 60%• El voltaje de la batería y del sistema Por ejemplo, se puede alimentar un sistema de 12V DC con 2 baterías de 6VCapacidad (Wh) = Carga diaria (Wh) x días de autonomía profundidad de descarga (%)La Capacidad de una batería se especifica normalmente en AhCapacidad (Ah) = ___Capacidad (Wh)_____ Voltaje del sistema (V)
  32. 32. Capacidad de batería - ejemploUsamos:• 3 días de autonomía• 50% descarga• 12V para la batería y el sistema• Carga de 641Wh, con rendimiento batería = 85% y rendimiento cableado = 97% carga efectiva = 641Wh / (85% x 97%) = 777WhCapacidad (Wh) = 777 (Wh) x 3 días de autonomía = 4665 Wh 50%La capacidad de una batería se especifica normalmente en AhCapacidad (Ah) = 4665 Wh = 389 Ah 12VSegún modelos disponibles en el mercado, se puede usar 4 baterías de 104Ah, 2 de 200Ah, etc.
  33. 33. Capacidad de batería - variabilidadSi usamos:• 2 días de autonomía en vez de 3• 60% descarga en vez de 50%• Y todo el resto igualCapacidad (Ah) = 777 (Wh) x 2 días de autonomía = 216 Ah ! 60% x 12VO sea cerca de la mitad del valor calculado antes!
  34. 34. Observación de variabilidad HojaCalculoCEDECAP06.xls
  35. 35. Gestión de cargasPara mantener un manejo adecuado de la carga, hay que observar los siguientesdetalles:1.) Asegúrese de que no use cargas mayores a las de diseño.2.) Aún cuando haya un solo día sin sol, trate de ahorrar el consumo de energíaese día.3.) Si es posible, diseñe su sistema con una capacidad de un 20% a un 50% másde la calculada.CUANDO EL CONTROLADOR DE CARGA DESCONECTA EL SISTEMA,SIGNIFICA QUE LA ENERGÍA ACUMULADA EN EL BANCO DE BATERÍAS,INCLUYENDO MÁS DE TRES DÍAS DE RESERVA, SE HA AGOTADO Y SERÁNNECESARIOS TRES DÍAS CON BUEN SOL Y SIN CONSUMO PARA QUE ELBANCO SEA RECARGADO DE NUEVO
  36. 36. Regulador de carga• La especificación mas importante es el corriente (A) que el regulador debe ser capaz de aguantar, en el lado de la carga Y en el lado de la fuente. – Lado FV / fuente – vea las curvas I-V: el corriente máximo es el de corto-circuito Icc de los paneles. Generalmente se añade un 25% por picos y encima otro 25% de seguridad, o sea un 56% total – Lado de carga: usa el total (W) de todas las cargas encendidas al mismo tiempo• Tambien hay que seleccionar la tension de entrada (12V o 24V para sistemas pequenos) y la tension de salida por (generalmente 12V). Unos reguladores aceptan 24V de entrada y 12V de salida.• Además, hay que seleccionar los tipos de protección que desea: sobrecarga, bajo voltaje (LVD), sobreintensidad, polaridad reversa, corto circuito, etc. Y la forma y tipo de información que quiere: pantalla o LEDs• Evitar protecciones que usan fusibles: si se queme, el usuario podría remplazarlo por alambre y dañar el equipo.
  37. 37. Tamaño de conductores (1)
  38. 38. Tamaño de conductores (2)
  39. 39. Ejemplo de diseño : Chirinos / Escuela de La Tranca• Acabamos de instalar este sistema al norte de Jaen (Peru).
  40. 40. Ejercicio de diseño (1)• Diseña un sistema similar para Huancayo, sin carga AC, y doblando el uso semanal del equipo de sonido• Mira a dos casos con varios % de descarga y días de autonomía
  41. 41. Ejercicio de diseño (2)• Diseña un sistema similar para una clínica en Huancayo, con una refrigeradora AC en vez de TV y DVD, y no equipo de sonido• Mira a dos casos con varios % de descarga y días de autonomía
  42. 42. Ejemplos de potencias requeridas
  43. 43. Sistemas Fotovoltaicos Componentes: selecciónPaneles solares Controlador de cargaTipos de baterías InversoresBombillas y accesorios Luz de LED
  44. 44. Tabla de ejemplos de paneles
  45. 45. Tabla de ejemplos de baterías
  46. 46. Tabla de ejemplos de reguladores• Texto
  47. 47. Interpretar la información del Regulador – ejemplo SHS Cada regulador es diferente. Hay que tener el manual de usuario para interpretar que significan las luces
  48. 48. Interpretar la información del Regulador – ejemplo SSLED VERDE:El indicador de LED verde se encenderá si la luz del sol seencuentra disponible para la carga de la batería. El LED verde seapagará durante la noche.LED ROJO: (opcional) -Cuando el estado de la carga de la batería caiga por debajo delpunto predeterminado de LVD, la carga será desconectada y seencenderá el LED rojo.Esto indica que el controlador ha desconectado la carga paraproteger la batería de posteriores descargas y de posibles daños.
  49. 49. Tabla de ejemplos de inversores• Texto
  50. 50. Sistemas Fotovoltaicos InstalacionesInstalación aspectos para un buen procesoDimensiones de alambreConexión de alambre y protecciónMontaje de paneles solares
  51. 51. Paneles• Orientación (N/S = azimut), ángulo, fuera de cualquier sombra, protegidos de robos y animales, fáciles de limpiar• Sobre poste, o techo si es bastante fuerte y de buena orientación.
  52. 52. Paneles en serie o paralelo• Hay dos maneras de conectar los paneles solares y las baterías: en serie o en paralelo. Si se conectan en serie, se mantiene el amperaje y se suman los voltajes. Si se conectan en paralelo, se mantiene el voltaje y se suman los amperajes. Los siguientes ejemplos son para paneles solares, pero también son válidos para la conexión de baterías. • Para potencias largas, conectar paneles en serie permite usar cables de menor tamaño sin demasiadas perdidas. Ejemplo: Potreritos, 22 paneles = 11 en serie x 2 en paralelo, maneja una bomba con 170V
  53. 53. Cableado• Los cables del panel al controlador debería ser de tamaño suficiente, pero suficiente corto para que no hay peligro que nadie los jala.• A la ubicación del panel y ubicación del edificio, ajusta el cable bien para que: -No haya tensión en la caja del panel -No hayan ángulos cerrados donde el cable entra el edificio
  54. 54. Controlador / Regulador El controlador necesita ser montado en un ubicación donde no hay mucha actividad, para evitar la posibilidad de choques. Necesita ser montado bien sujeto a la pared, en un lugar donde los cables que entran y salen pueden ser pegados al edificio. Si es dentro de una caja, usa una tapadera transparente. Así se pueden ver las LEDs.
  55. 55. BateríaLa batería necesita estar cerca al controlador para limitar la longitud de los alambres, y reducir las perdidas en el cable. Debería estar en una caja no-metálica (de madera o plástico), bien ventilada para que los gases podan escapar, y cubierta para que nada de metal este colocado encima.
  56. 56. Cables • Cables deben ser ordenados y atados en todo los lugares. Esto facilita chequear para problemas y evitar que algunas cosas estén colgadas en el alambre. • El alambre necesita ser de tamaño suficiente para evitar caída de tensión. • Debe disminuir el tirón en todos los puntos donde se termina el alambre para evitar tensión en la conexión. • Toda la terminaciones deberían ser hechas con equipo correcto (tuerca de alambre o terminales propios). • Evita desencapillar, enroscar y pegar con cinta.
  57. 57. InterruptoresIntenta instalar un interruptor para cada lámpara. En esta manera, si solo se necesita una lámpara, se pueden apagar los otros.Es bueno instalar los interruptores cerca del controlador porque esto reduce el numero de terminaciones y conexiones y puntos de falla potencial. Entonces cada cable es conectado directamente de la caja del controlador a la lámpara. Si es importante instalar un interruptor lejos del controlador, cerca a la lámpara, lo mejor es hacer todas las terminaciones en la lámpara o en el apagador, y no cortar el alambre para poner interruptor.
  58. 58. Conecciones de Carga• Todo los alambres a las cargas deberían ser conectados a través del controlador de carga. No alambre debe terminar en la batería excepto por el alambre al controlador de carga.• Si una carga es conectada directamente a la batería, entonces esta carga no estará apagada cuando el controlador de carga apague las cargas para proteger la batería, y la batería va a fallar.
  59. 59. Investigación de averías (i)Problema posible causa comprobar soluciónuna bombilla no la bombilla está dañada o compara con otras bombillas si solo una no funciona, remplázala se quemada enciende el interruptor está apagado enciende el interruptor los cables de esta bombilla o verifica si todo esta bien apreté bien todo carga no están bien apretado entre bombilla, conectados al regulador interruptor, y reguladorNinguna La batería está descargada, y el Indicador "BAJA" en controlador Apaga el sistema y espere que la batería se bombilla regulador la ha está encendido carga. El suministro se restablece se desconectada automáticamente enciende Hay un corto circuito en el lado de mira si hay una luz encendida busca y repara el corto circuito carga marcada "error" conexiones sueltas o con verifica si todo esta bien si hay corrosión, limpia. apreté bien todo corrosión apretado al reguladorLas bombillas o la carga está drenando más No usa el sistema por unos días Reduzca el uso del sistema, y comprobé varias el equipo energía de la que el y vea si la situación maneras de manejar la carga del sistema se apagan conjunto fotovoltaico puede cambia. Si no cambia, (Wh) muy de proveer. vea las partes "batería prisa cada baja" nocheUn equipo no el equipo está dañado o quemado vea si hay un fusible quemado remplaza el fusible se en el equipo enciende
  60. 60. Investigación de averías (ii)Batería baja: La luz Terminales de la batería Verifique la polaridad de las Conecta los terminales correctamente y "baja" se invertidas conexiones en el limpios. queda controlador, inversor, (caja encendida; la de fusibles si hay) y batería no se baterías. carga Terminales de la batería Verifique el contacto de los Conecta los terminales correctamente y sueltas terminales (+) y (-) en limpios. controlador, inversor y batería. Batería no tiene bastante Verifique el nivel de agua en la Si no es sellada, completa el nivel de agua con agua batería si no es sellada. agua destilada El tipo de batería no es Verifique que se haya Si se necesita, cambia la conexión seleccionado seleccionado el tipo correctamente en el correcto de batería controlador. (sellada o con líquido) Alambre dañado o no Mide el voltaje entre el terminal Si la caída de voltaje es mas de 5% vea si el bastante grueso del controlador y el poste alambre esta parcialmente cortado, o de la batería en el mismo demasiado pequeño. Repare o alambre remplázalo. Batería envejecida, no se Mide si el voltaje de la batería no La batería no retiene la carga, remplazarla. carga sube, o sube en el día pero se cae rápidamente en la noche con el sistema pagado, Fusible en el controlador está Si el fusible está quemado cámbielo, y busca quemado razones porque el fusible se quemo: cortocircuito, o polaridad incorrecta
  61. 61. Investigación de averías (iii)Batería baja: La luz Controlador dañado compara el voltaje de la batería Verifique el estado de carga de la batería."baja" se queda con el voltaje especificado desconéctala del sistema y espera porencendida; la batería como LVD media hora. Usa un multimetro parano se carga chequear el voltaje. Algunos controladores tienen un nivel de voltaje mínimo que se necesita de la batería en orden a encenderse. Si el voltaje de la batería es tan bajo que es menos que el voltaje mínimo, puede ser que no hay problemas con el controlador. En esto caso, tiene que remplazar la batería con una batería buena para probar el sistema. El panel solar no provee Verifique que el "LED" de Si no está encendida, vea "Panel no entrega.." bastante voltaje para módulo en el controlador cargar la batería esté encendido en el día, eso indicará que sí está generando. en bueno sol y con la batería Si el voltaje está bajo, Vea "panel no entrega…" desconectada, medir el si el voltaje está correcto, continua a voltaje donde los alambres siguiente prueba del panel solar entra el controlador . Esto debería ser el voltaje de circuito abierto del panel, de 17 a 20 V Controlador dañado después, conecta la batería al Si el voltaje está el mismo que en la entrada controlador de carga y vea (17-20V) , el controlador esta dañado.. se mide un voltaje de carga bastante alta para la batería: debería ser ~ 14V.
  62. 62. Investigación de averías (iv)Panel FV no entrega Módulo sombreado. Busque siempre que el módulo Limpia el panel si hay mucho polvo. Cambie suficiente reciba sol todo el día. de ubicación o corta árboles de ser voltaje necesario. Módulo mal conectado. Verifique polaridad tanto en el Corrige polaridad si es necesario. Apriete bien módulo, en el controlador y los terminales. la batería un diodo del panel está abre la caja de conexión del Si se ve que el diodo esta quemado, Y si solo quemado panel y mira hay un panel en la instalación saque el diodo. También verifica que la polaridad de la batería está correcta el panel está dañado 1) desconecta el alambre del Si el voltaje es muy bajo, el panel necesita panel solar del controlador. remplazar 2) en bueno sol, mide el voltaje del circuito abiertoEl voltaje de la el regulador no está Verifique que se haya Si se necesita, cambia la conexión batería está conectado seleccionado el tipo demasiado alto correctamente correcto de batería (sellada o con líquido)
  63. 63. Sistemas Fotovoltaicos 4. Sostenibilidad en áreas ruralesRol de la comunidad, la organización y el marco regulatorioPresentación de casos prácticos
  64. 64. Planeamiento GeneralI. Etapa de Factibilidad1. Trabajando con la Comunidad2. Evaluación de Recursos Energéticos3. Evaluación de Necesidad Energética/Demanda a. Uso Actual b. Necesidades Futuras de Proyecto4. Evaluación de Usos de Electricidad que Genera Ingreso5. Selección de Sitio6. Consideraciones Ambientales7. Evaluación de Viabilidad InicialII. Plan de la Comunidad8. Evaluación de lo que la Comunidad puede Ofrecer9. Desarrollo de Estructura de Gerencia Local10. Determinar Estructura para la Tarifa Residencial11. Planificación de Usos de Electricidad que Genera Ingreso para asegurar Viabilidad Económica12. Desarrollo y Firma de Contratos ComunitariosIII. Etapa de Diseño13. Diseño Civil – La Estructura Física del sistema de Generación14. Sistema Distributivo – Proveer la Energía al Usuario Final15. Diseño Electro-Mecánico16. Estimación de Costos: Equipo, Materiales, y Labor
  65. 65. Planeamiento GeneralIV. Etapa de Financiación17. Recaudar fondos para Investigación18. Recaudar Fondos y Escribir Solicitudes de Asistencia Financiera19. Solicitud de Financiamiento- Cartas de Solicitud, Aplicaciones para Solicitar Financiación20. Asegurar FinanciaciónV. Antes de Construcción21. Ordenar el equipo electro-mecánico22. Definir papeles de trabajo justo y cronograma de construcción con la comunidad23. Movilización de la comunidad; hacer metas y expectantes claras24. Obtener estatus legal para la organización comunitaria25. Capacitación para la comunidad26. Completar el acuerdo de uso de poder y reglas del sistema27. Clarificar papeles de gerencia de la comunidad, el ONG y socios internacionales28. Transporte de equipo electro-mecánicoVI. Construcción29. Ceremonia de empezar construcción30. Construcción de obras civiles31. Armar sistema de distribución-Líneas de transmisión, Alambre de casas, y Seguridad32. Instalación de equipo electro-mecánico
  66. 66. Planeamiento GeneralVII. Comisión33. Comisión y Prueba de Sistema34. Completar estructura de Gerencia del sistema a. Colección de tarifas b. Cuentas del banco c. Gerencia financiero-Operación y Mantenimiento, Pagar Operadoras, Fundo de Reserva, Prestamos (si hay)35. Capacitación de Operadoras36. Ceremonia de Encender sistemaVIII. Después de Comisión37. Apoyo continuo necesario b. ONGs c. Fabricantes y vendedores d. Comunidad38. Evaluación y Repaso del Proyecto-Después de un ano y mas allá.
  67. 67. Sostenibilidad FinancialManejo del Fondo Comunitario para Operación del SistemaGastos de operación del sistema,Numero de Operadores x salariosNumero de Personas que Recogen Tarifas x salariosGastos de mantenimiento (arreglos pequeños, repuestos y limpieza)Gastos de reparación del sistema (piezas y equipo, + técnico)Fondo de reserva para mejoramientos y otros proyectos de la comunidad.Ingreso de OperaciónNumero de Casas x Tarifa promedio del mes?Interés sobre micro-crédito?
  68. 68. Costos de mantenimiento y reparación Ejemplo: La Tranca Escuela: __________416_ Wh, 170Wp, 300Ah Centro de Salud: ___164_ Wh, 85Wp, 150Ah Centro Comunal: no Descripción frecuencia Costo por unidad Costo por año Bombillas (6x15W, Cada año? $ 20 $120 3x11W) $ 13 +$39 Baterías 3 cada 2 años $139 $209 Regulador 2 cada 4 años $50 +$97 $37 Inversor cada 5 años $300 $60 Agua destilada ¿ $10 S/35 herramientas $20 Misc $50 TOTAL $535 El costo de mantenimiento es de $535 por año. La comunidad necesita colectar y ahorrar $535 por año. Es muy importante ahorrar regularmente, porque unos años los costos serán mas bajos, pero otros años serán mas altos.
  69. 69. Gestión de cargasPara mantener un manejo adecuado de la carga y asegurar la vida mas largaposible de la batería, hay que observar los siguientes detalles:1.) Asegúrese de que no use cargas mayores a las de diseño.2.) Aún cuando haya un solo día sin sol, trate de ahorrar el consumo de energíaese día.3.) Si es posible, diseñe su sistema con una capacidad de un 20% a un 50% másde la calculada.CUANDO EL CONTROLADOR DE CARGA DESCONECTA EL SISTEMA,SIGNIFICA QUE LA ENERGÍA ACUMULADA EN EL BANCO DE BATERÍAS,INCLUYENDO LOS TRES DÍAS DE RESERVA Y MÁS, SE HA AGOTADO YSERÁN NECESARIOS TRES DÍAS CON BUEN SOL Y SIN CONSUMO PARAQUE EL BANCO SEA RECARGADO DE NUEVO
  70. 70. Gestión de cargas
  71. 71. Afiche para usuarios - ejemplo
  72. 72. Afiche para usuarios - ejemplo
  73. 73. Afiche para usuarios - ejemplo
  74. 74. Afiche para usuarios - ejemplo
  75. 75. Afiche parausuarios - ejemplo
  76. 76. Problemas técnicos mas comunes PROBLEMA CAUSA SOLUCIÓN Terminales de la Verifique la polaridad de las batería invertidas o conexiones en el controlador, inversor, caja de fusibles y baterías. sueltas. Verifique el contacto de los terminales (+) y (-) en controlador, inversor y batería. Verifique el fusible del controlador. Si No enciende la está abierto cámbielo. carga. Verifique el estado de carga de la Batería baja. batería. No utilice el sistema y permita que se recargue. Indicador "BAJA" El suministro se restablece en controlador es automáticamente encendido Módulo mal Verifique polaridad tanto en el módulo, en conectado. el controlador y la batería. Apriete bien los terminales. Busque siempre que el módulo reciba sol todo el día. Cambie de ubicación de ser necesario. Módulo sombreado. Verifique que el "LED" de módulo esté encendido en el día, eso indicará que sí No se carga la está generando. batería. Si la batería sube de voltaje en el día pero Batería envejecida. se cae rápidamente en la noche, no retiene la carga, reemplazarla.
  77. 77. Sostenibilidad SocialGrupos de participantes van a discutir los temas siguientes y definir respuestas.Después, cada grupo va a presentar a todosComunidad apropiada• ¿Que criterio tiene una comunidad apropiada?• ¿ Como desarrolla la relación entre la ONG y la comunidad?• ¿ Que tipo de encuestas debería ser hecho en la comunidad antes de empezar un proyecto?• ¿ Como se puede involucrar la comunidad en el proceso de diseñar el proyecto?Sostenibilidad al nivel de la comunidad• ¿ Como determinar la tarifa en la comunidad?• ¿ Como puede un proyecto de electricidad o luz generar ingreso?• ¿ Cuando falla una batería, o hay piezas que necesitan remplazar, quien debería remplazarla: el comité, la ONG, (la escuela)? ¿ Que son las ventajas o desventajas de cada uno?• ¿ Como se podrían gestionar las financias?
  78. 78. Sostenibilidad Social (2)Modelos de financiamiento• En algunos proyectos solares, el equipo es donado a la comunidad. En otros, esta vendido a familias con crédito, a través de un a micro-empresa. También hay proyectos en cuales la familia paga por el servicio de electricidad pero el equipo pertenece a la ONG o micro-empresa.• ¿ Que son las ventajas y desventajas de cada modelo?• ¿ Que implican estos modelos en cuanto a: – Población servida? – Servicio técnico para el equipo? – Crecimiento general del proyecto? – Costo de empezar el proyectoGestión de la comunidad• ¿ Cuales papeles de gestión deberían llenar miembros de la comunidad?• ¿ Como se podría asegurar que toda la comunidad este representada: mujeres, niños, hombres?• ¿ Que debería ser el estatus legal del comité de la comunidad y propiedad legal del equipo?• ¿ Cuales reglas y regulaciones deberían ser definidas?
  79. 79. Sostenibilidad Social (3)Sostenibilidad de la ONG• ¿ Que papel debería tener la ONG en el apoyo del proyecto a largo plazo?• ¿ Como se podría conseguir dinero para ofrecer este apoyo?• ¿ En que maneras pueden ONGs generar ingreso para mantenerse?• ¿ Que se puede incluir en presupuestos de proyectos?• ¿ Como se financian proyectos?Para ejemplos de soluciones, refiéranse al documento de Green Empowerment titulado:“Aspectos Financieros y Organizacionales de un Proyecto Comunitario de Energía Renovelable” - Enero 2004
  80. 80. Sistemas Fotovoltaicos Referencias
  81. 81. Referencias• Manual de Capacitación, Sistemas Fotovoltaicos Green Empowerment y ITDG, Cajamarca, Perú, Junio 2005• Aspectos Financieros y Organizacionales de un Proyecto Comunitario de Energía Renovelable, Green Empowerment, 2005• Photovoltaics Design and Installation Manual Solar Energy International, New Society Publishers, 2004 www.solarenergy.org• Guia para aplicaciones, Bombeo de agua con energía solar http://www.kyocerasolar.de/ (KyoceraGuiDeBombeoSolar.pdf)• Direct Energy Conversion, Angrist, Allyn & Bacon, 1976• Solar Energy Thermal Resources, Duffie & Beckman, Wiley & Sons, 1974• APLICACIONES-1000Wp.zip , http://www.isofoton.com/• Aprendamos sobre Energías Renovelables, Campaña de Educación sobre Energías Renovelables (electricidadsolar.ppt) WWF, Fundacion Natura (Ecuador), Ministerio de Energía y Mines (Ecuador), 2004?Tambien vea documentos adicionales en el CD.www.retscreen.net Recursos Naturales Canadá – con softwarehttp://www.solar4power.com/solar-power-global-maps.htmlwww.nrel.gov Laboratorio Nacional de Energías Renovables, EE.UUTambien vea lista de sitios web “Solar equipment vendors.doc” en el CD.

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