Diseño de planta solar fotovoltaica

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Diseño de planta solar fotovoltaica

  1. 1. UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO INDUSTRIAL PROYECTO FIN DE CARRERADISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTAICA CON CONEXIÓN A RED AUTOR: RAFAEL LUNA SÁINZ MADRID, Septiembre de 2007
  2. 2. ESTE PROYECTO CONTIENE LOS SIGUIENTES DOCUMENTOSDOCUMENTO Nº1, MEMORIA1.1 Memoria pág. 2 a 54 53 páginas1.2 Cálculos pág. 55 a 67 13 páginas1.3 Estudio Económico pág. 68 a 90 23 páginas1.4 Impacto Ambiental pág. 91 a 95 5 páginas1.5 Anejos pág. 96 a 97 2 páginasDOCUMENTO Nº2, PLANOS2.1 Lista de planos pág. 99 a 100 2 páginas2.2 Planos pág. 101 a 101 1 páginasDOCUMENTO Nº3, PLIEGO DE CONDICIONES3.1 Generales y Económicas pág. 103 a 109 7 páginas3.2 Técnicas y Particulares pág. 110 a 174 65 páginasDOCUMENTO Nº4, PRESUPUESTO4.1 Mediciones pág. 176 a 178 3 páginas4.2 Precios Unitarios pág. 179 a -181 3 páginas4.3 Sumas parciales pág. 182 a 184 3 páginas4.4 Presupuesto General pág. 185 a -187 3 páginas
  3. 3. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 1Rafael Luna Sainz1. OBJETO DEL PROYECTOEl objeto del proyecto es el diseño de una planta solar fotovoltaica conconexión a red de 117,216 kWp en la finca “El Yezgo”, situada en lalocalidad de Aldea del Rey (Ciudad Real). Para la realización del proyecto sehan empleado 528 paneles de 222 vatios pico. Cada panel genera unatensión en máxima potencia de 7,44 A, y una corriente en máxima potenciade 7,44 A.La finalidad de esta instalación es la incorporación a la red de toda laenergía eléctrica producida mediante la conexión del generador fotovoltaicoa la red de la compañía eléctrica distribuidora con la ayuda de untransformador.2. MOTIVACIÓNExisten dos motivaciones fundamentales para la realización de esteproyecto: 2.1 ECOLÓGICA La situación energética actual convierte a la tecnología solar fotovoltaica en un medio ecológico de obtener energía limpia, contribuyendo a algo de vital importancia como es reducir el consumo de energías contaminantes sustituyéndolas por una fuente de energía limpia y renovable.
  4. 4. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 2Rafael Luna Sainz 2.2 ECONÓMICA El atractivo económico de la producción de energía eléctrica de origen fotovoltaico, debido a la singularidad jurídica y económica de la que disfrutan este tipo de instalaciones. Como ejemplo se destaca el Real Decreto 661/2007, que establece el precio al que las compañías eléctricas están obligadas a comprar el kWh, siendo este aproximadamente 5 veces superior al que la misma compañía eléctrica vende al consumidor esa misma energía eléctrica.3. REALIZACIÓN DEL PROYECTOA la hora de realizar el proyecto de instalación de una planta fotovoltaicadeben seguirse los siguientes pasos: 3.1 ESTUDIO ECONÓMICO El primer paso a realizar será analizar la viabilidad, rentabilidad y fiabilidad de la inversión en energía fotovoltaica. Para realizar estos estudios será necesario hacer una estimación de la energía generada y del precio de venta a la compañía eléctrica correspondiente. Una vez conocido el periodo de amortización de la inversión y el beneficio que se espera obtener podrá tomarse la decisión de inversión más oportuna. Como estimación lineal generalmente suele emplearse:
  5. 5. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 3Rafael Luna Sainz Planta de 100kWp = 600.000 € de coste = 60.000 € anuales de beneficio Por tanto, en unos 10 años se amortiza la inversión inicial y los siguientes 15 como mínimo (periodo que garantiza el estado el precio de la electricidad), se obtendrá beneficio neto incrementado anualmente por el correspondiente IPC. 3.2 ESTUDIO DEL EMPLAZAMIENTO DISPONIBLE Y DEL RECURSO SOLAR EN EL MISMO El terreno debe estar libre de sombras y recibir una cantidad mínima de radiación para hacer rentable la instalación. 3.3 MARCO JURÍDICO Comprobar la viabilidad jurídica y reglamentación en la que se sustenta la actividad, a nivel local, regional y nacional. Estudio de las ventajas de financiación, ayudas y subvenciones. 3.4 DIMENSIONADO DE LA INSTALACIÓN En base al recurso solar en el emplazamiento, la superficie y presupuesto disponibles, las pretensiones de generación de energía del inversor/es, etc., se realiza el dimensionado “básico” de la instalación: Número de paneles y la potencia de los mismos así como tipo y potencia del inversor o inversores.
  6. 6. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 1Rafael Luna Sainz1. AIM OF THE PROJECTThe aim of the project is to design a solar photovoltaic (PV) power plant witha network connection of 117,216 kWp in the property “El Yezgo” located inthe municipality Aldea del Rey (Ciudad Real). To achieve this, 528 panels of222 peak Watts have been used. Each panel generates a voltage inmaximum power of 7,44 A and a current in maximum power of 7,44 A.The goal of this installation is to add the electric energy generated by thephotovoltaic panels to the network of the electric company that distributes theenergy using a power transformer.2. MOTIVATIONThere are two main reasons to execute this proyect: 2.1 ECOLOGIC Taking into account the energy problem nowadays, by using solar photovoltaic power technology we can create clean energy and reduce the consumption of pollutant energies and replace them with a clean and renewable energy source.
  7. 7. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 2Rafael Luna Sainz 2.2 ECONOMIC From the economic point of view, these type of electrical installations can be very appealing as they benefit from unique economic and legal framework. For example, the Royal Decree Law 661/2007 establishes the price of the kWh for the electric companies. The amount they have to pay for the electricity generated by photovoltaic panels is aproximately five times higher than the price the non PV customer pays for the same energy.3. PROJECT MANAGEMENTThe steps to create a solar PV power installation are the following: 3.1 ECONOMIC STUDY The first step is to analise the viability, profitability and reliability of the investment in PV. To study these, there is a need to estimate the amount of solar energy generated and the price the electric company has to pay for the energy. Once both the recovery time of the investment and the expected benefit are known, an accurate decision on the most profitable type of investment can be taken.
  8. 8. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 3Rafael Luna Sainz The most common lineal estimation is: 100kWp Plant = Costs 600.000€ = 60.000 € anual benefits This means that, in aproximately 10 years, the initial investment will be recovered and at least during the following 15 years (period in which the electricity buying price is guaranteed by the governement), a net benefit is guaranteed increased on a yearly basis by the CPI. 3.2 STUDY OF THE POSSIBLE LOCATION AND ITS SOLAR RESOURCES The ground must be in a location free from shadows and it must receive a minimum quantity of radiation in order to make the installation profitable. 3.3 LEGAL FRAMEWORK Verification of the legal viability and regulation of the activity, locally and nationally. Study of the financing advantages, aids and funds. 3.4 INSTALLATION DIMENSIONING Taking into account facts such as the location of the solar source, the area, the budget or the expectations on the amount of energy that will be generated, the basic dimensioning of the installation can be calculated: Number and power of the panels and number, type, and power of the inversor(s).
  9. 9. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 1Rafael Luna Sainz DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ÍNDICE GENERAL 1. MEMORIA DESCRIPTIVA ..............................................................2 2. CÁLCULOS.....................................................................................56 3. ESTUDIO ECONÓMICO.................................................................69 4. IMPACTO AMBIENTAL ..................................................................92 5. ANEJOS..........................................................................................97
  10. 10. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 2Rafael Luna Sainz 1. MEMORIA DESCRIPTIVA
  11. 11. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 3Rafael Luna Sainz 1. MEMORIA DESCRIPTIVA ÍNDICE GENERAL 1.1. OBJETO DEL PROYECTO..........................................................6 1.2. DESTINATARIO DEL PROYECTO..............................................6 1.3. UBICACIÓN DEL PROYECTO ....................................................6 1.4. ANTECEDENTES ........................................................................6 1.5. ESTUDIOS PREVIOS..................................................................8 1.6. CONCLUSIONES Y RESULTADOS DEFINITIVOS ....................10 1.7. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LA INSTALACIÓN.......12 1.8. ESPECIFICACIONES DE LOS PRINCIPALES EQUIPOS ..........15 1.8.1. MODULOS FOTOVOLTAICOS.........................................15 1.8.2. INVERSOR DE CONEXIÓN A RED SOLEIL 100KW .......20 1.8.2.1. INFORMACIÓN TÉCNICA DEL EQUIPO ...........24 1.8.3. ESTRUCTURA SOPORTE PARA 16 MÓDULOS ............25 1.8.4. CONTADOR BIDIRECCIONAL DE ENERGÍA..................27 1.8.4.1. CARACTERÍSTICAS...........................................27 1.8.5. CAJAS DE CONEXIÓN ....................................................29 1.8.5.1. CAJA DE CONEXIÓN DE PANELES (CP) .........29 1.8.5.2. CAJA PROTECCIÓN CONTRA SI Y ST CC EN LA CASETA DEL INVERSOR (CC) ...........................30 1.8.5.3. CAJA DE PROT. CONTRA SI Y ST CC EN LA CASETA DEL INVERSOR (CA)............................31
  12. 12. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 4Rafael Luna Sainz 1.8.5.4. CAJA DE PROTECCIÓN PARA LA DIST. DE EQUIPOS AUXILIARES DE LA CASETA (CD)..........31 1.8.6. ARMARIO DE MEDIDA ....................................................32 1.9. INSTALACIÓN ELÉCTRICA ........................................................33 1.9.1. INSTALACIÓN EN CORRIENTE CONTINUA...................33 1.9.1.1. CONEXIÓN ELÉCTRICA DE LOS MÓDULO .....33 1.9.1.2. CAJA DE CONEXIÓN EN CAMPO DE PANELES (CP) ...................................................34 1.9.1.3. LINEA ELÉCTRICA (CP-CC) ..............................34 1.9.1.4 CAJA PROTECCIÓN CONTRA SI Y ST (CC) .....35 1.9.1.5. LINEA ELÉCTRICA (CC- INVERSOR)................35 1.9.1.6. PUESTA A TIERRA.............................................36 1.9.2. INSTALACIÓN EN CORRIENTE ALTERNA.....................36 1.9.2.1. LINEA ELÉCTRICA (INVERSOR-CA).................36 1.9.2.2. LINEA ELÉCTRICA (CA- APM)...........................36 1.9.2.3. ARMARIO DE PROT. Y MEDIDA (APM) ............37 1.9.2.4. INSTALACIÓN ELÉCTRICA EN EL INTERIOR DE LA CASETA................................................................37 1.9.2.5. PUESTA A TIERRA.............................................37 1.9.3. RED DE TIERRA ..............................................................38 1.10. PROTECCIONES ......................................................................39 1.10.1. CONTACTOS DIRECTOS ..............................................39 1.10.2. CONTACTOS INDIRECTOS...........................................40 1.10.2.1. INSTALACIÓN EN CORRIENTE CONTINUA ...40
  13. 13. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 5Rafael Luna Sainz 1.10.2.2. INSTALACIÓN EN CORRIENTE ALTERNA .....41 1.10.3. SOBREINTENSIDADES .................................................41 1.10.3.1. INSTALACIÓN EN CORRIENTE CONTINUA ...41 1.10.3.2. INSTALACIÓN EN CORRIENTE ALTERNA .....42 1.10.4. AISLAMIENTO GALVÁNICO ..........................................42 1.10.5. ARMÓNICOS Y COMP. ELECTROMAGNÉCTICA ........42 1.10.6. VARIACIONES DE TENSIÓN Y FREC. EB LA RED ......43 1.10.7. CONTRA FUNCIONAMIENTO EN ISLA.........................43 1.11. OBRA CIVIL ...............................................................................46 1.11.1. VALLADO PERIMETRAL................................................46 1.11.2. CIMENTACIÓN DE LA ESTRUCTURA ..........................46 1.11.3. CANALIZACIÓN MF -CASETAS INVERSOR .................47 1.11.4. CASETA DEL INVERSOR ..............................................47 1.11.5. CANALIZACIÓN CASETA INVERSOR - CT...................47 1.12. PRODUCCIÓN GENERADOR FOTOVOLTAICO......................48 1.12.1. GENERACIÓN DE ENERGÍA DE UNA CF.....................48 1.12.2. DATOS DE RADIACIÓN .................................................49 1.13. NORMATIVA..............................................................................50 1.14. VALOR TOTAL DE LA EJECUCIÓN DEL PROYECTO ............52 1.15. FECHA Y FIRMA .......................................................................52 1.16. BIBLIOGRAFÍA ..........................................................................53
  14. 14. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 6Rafael Luna Sainz1. MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1 OBJETO DEL PROYECTO El objeto del presente proyecto es especificar las condiciones técnicas, constructivas y de seguridad de una instalación fotovoltaica de 100 kW, cuyo fin es la generación de energía eléctrica en baja tensión. 1.2 DESTINATARIO DEL PROYECTO El presente proyecto se destina a la empresa RALUNASOL S.A., con domicilio social en la C/ Ínsula Barataria, 6 en Madrid capital. 1.3 UBICACIÓN DEL PROYECTO La instalación se encuentra situada en la finca “El Yezgo”, perteneciente al término municipal de Aldea del Rey (Ciudad Real). 1.4 ANTECEDENTES Se pretende realizar una Instalación Fotovoltaica para generación de energía eléctrica en una finca familiar, a partir de energía solar, en unos
  15. 15. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 7Rafael Luna Sainz terrenos improductivos sin vegetación, válidos por tanto para este propósito. La construcción y puesta en servicio de esta Instalación Fotovoltaica queda justificada para posibilitar la consecución de dos objetivos de interés general bien definidos: Por un lado, fomentar la energía solar fotovoltaica como fuente alternativa de producción de energía eléctrica a partir de una fuente de energía renovable, y con ello contribuir a alcanzar el objetivo fijado en la Ley 54/1997 de conseguir que en el año 2010 las fuentes de energía renovable cubran, al menos, el 12% del total de la demanda energética de España. Por otro lado, disminuir la emisión de gases efecto invernadero en el proceso de generación de energía eléctrica, de acuerdo con las directrices establecidas en el protocolo de Kyoto. Por las características técnicas de este tipo de instalaciones, sus efectos tanto energéticos como ambientales son claramente favorables y se pueden resumir, entre otros, en los siguientes: Reducir del consumo de combustibles fósiles
  16. 16. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 8Rafael Luna Sainz Generar energía eléctrica, de forma limpia, sin producir emisiones de gases tóxicos y sin originar vertidos, por lo que no contribuye al efecto invernadero ni a la lluvia ácida Evitar la emisión a la atmósfera de aproximadamente 1 kg de dióxido de carbono por cada kWh de electricidad generada en instalaciones fotovoltaicas, en sustitución de la que hubiese sido generada por una central convencional No afectar a las características de los terrenos ni a los acuíferos o aguas superficiales donde se emplazan No emitir ruidos en el proceso de generación Además de los efectos favorables, arriba indicados, la Instalación Fotovoltaica incorporará los elementos de seguridad y protección requeridos por el Real Decreto 1663/2000, y demás reglamentación que le sea de aplicación, para que su funcionamiento no provoque ni averías en la red, ni disminuciones de las condiciones de seguridad ni alteraciones superiores a las admitidas en la normativa, no provocando, por tanto, incidencias negativas en el sistema. 1.5 ESTUDIOS PREVIOS Con carácter previo a la realización de una planta fotovoltaica es necesario realizar un estudio sobre la radiación solar recibida diaria,
  17. 17. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 9Rafael Luna Sainz semanal o mensualmente en el emplazamiento en el que se pretende instalar la misma, estimando de este modo la viabilidad y rentabilidad del proyecto. Los datos correspondientes al emplazamiento seleccionado se muestran a continuación la siguiente tabla: Gd 30º Temp EP EP MES PR €/mes MJ/(m2día) medio ºC (KW/día) (KW/mes)ene 8,63 7 0,78 219,9 6816,77 3002feb 14,21 9 0,78 359,53 10066,78 4433mar 14,85 12 0,77 371,41 11513,77 5070abr 17,37 15 0,76 429,48 12884,39 5674may 20,11 18 0,75 491,65 15241,03 6712jun 21,51 23 0,74 515,67 15470,15 6813jul 24,44 28 0,72 574,53 17810,32 7818ago 23,55 27 0,72 555,74 17227,85 7556sep 20,07 20 0,75 486,93 14607,82 6433oct 14,15 17 0,75 347,17 10762,41 4740nov 9,17 11 0,77 230,15 6904,39 3041dic 6,63 8 0,78 168,3 5217,22 2298Promedio 16,22 16 0,76 395,87 144.522,90 63.590,12 Siendo: Gd (30º): valor medio mensual y anual de la irradiación diaria sobre el plano del generador en kW/h/(m2día). Valor calculado por el Método de Liu-Jordan
  18. 18. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 10Rafael Luna Sainz Temp. Media (ºC): valor medio mensual y anual de la temperatura en el emplazamiento de la instalación PR: Rendimiento energético de la instalación o “performance ratio”, definido como la eficiencia de la instalación en condiciones reales de trabajo, que tiene en cuenta la dependencia de la eficiencia con la temperatura, la eficiencia del cableado, las pérdidas por dispersión de parámetros y suciedad, las pérdidas por errores en el seguimiento del punto de máxima potencia y la eficiencia energética del inversor Ep: Energía producida esperable teniendo en cuenta los puntos anteriores. Está expresada en kWh/día y kWh/mes. 1.6 CONCLUSIONES Y RESULTADOS DEFINITIVOS Teniendo en cuenta la repercusión ecológica y económica obtenida en la realización de la planta fotovoltaica, puede concluirse que esta supone un negocio no sólo ecológicamente sino también económicamente atractivo.
  19. 19. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 11Rafael Luna Sainz En la siguiente gráfica puede apreciarse mediante un diagrama de barras la energía producida mensualmente en el emplazamiento seleccionado: EP (kw/MES) 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic EP (kw/MES) Tal y como puede apreciarse en la tabla mostrada en el apartado anterior, el emplazamiento seleccionado para ubicar la instalación genera anualmente un total de unos 150.000 kWh. Según el Real Decreto 661/2007 (Nueva metodología tarifaria del régimen especial Sector Fotovoltaico), para una instalación de potencia menor o igual a 100 kW, la tarifa regulada durante los primeros 25 años
  20. 20. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 12Rafael Luna Sainz es de 44,0381 c€/kWh. A partir de los primeros 25 años la tarifa desciende a 35,2305 c€/kWh. Conocida la estimación anual de producción (teniendo en cuenta datos de radiación conservadores para evitar riesgos en la inversión) y habiendo sido fijada la tarifa mediante Real Decreto durante 25 años, el rendimiento económico anual obtenido durante dicho periodo es de 63.590 €. 1.7 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LA INSTALACIÓN La instalación fotovoltaica proyectada transforma directamente la energía solar en energía eléctrica mediante dispositivos denominados células solares. La energía eléctrica generada es inyectada directamente a la red eléctrica de la compañía distribuidora a través de los necesarios elementos de transformación, protección y maniobra. En un primer paso la energía procedente de la radiación solar es captada y transformada en energía eléctrica en las citadas células, las cuales se encuentran agrupadas, encapsuladas e interconectadas en bloques denominados módulos o paneles fotovoltaicos.
  21. 21. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 13Rafael Luna Sainz Dichos módulos a su vez son montados sobre estructuras soporte metálicas fijas y conectados eléctricamente entre sí, constituyendo el conjunto el generador fotovoltaico. La energía eléctrica producida es en forma de corriente continua en baja tensión y se convierte en corriente alterna mediante un dispositivo denominado inversor, a una tensión de 400 V. El total de módulos / paneles de la Instalación fotovoltaica será de 528, con una potencia unitaria de 222 Wp, configurando un campo fotovoltaico de 117,216 kWp conectado a un inversor de 100 kW de potencia nominal. Finalmente y a la salida del inversor, en corriente alterna de 400 V, se conecta los cuadros de protección y medida de la Instalación Fotovoltaica. El conjunto dispondrá de los necesarios elementos de protección que garanticen en todo momento la seguridad de las personas y la calidad del suministro eléctrico.
  22. 22. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 14Rafael Luna Sainz Características técnicas de la instalación:TIPO DE MODULO: ATERSA A-222PPOTENCIA PICO DEL MÓDULO (Wp): 222POTENCIA PICO DEL CAMPO 117,216FOTOVOLTAICO (kWp):Nº DE MODULOS TOTALES DEL 528CAMPO:Nº DE MODULOS EN SERIE POR 16GRUPO:Nº DE GRUPOS EN PARALELO: 33MODELO DE INVERSOR: SOLEIL 100 kWTIPO DE CONEXIÓN ELÉCTRICA TRIFÁSICA(MONOFÁSICA / TRIFÁSICA):
  23. 23. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 15Rafael Luna Sainz 1.8 ESPECIFICACIONES DE LOS PRINCIPALES EQUIPOS 1.8.1 MODULOS FOTOVOLTAICOS CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS Los módulos de 60 células policristalinas permiten la construcción de este tipo de módulos de alta potencia, lo que simplifica la instalación de los sistemas de conexión a red y sistemas de bombeo de agua directo. Estos módulos se agrupan en la gama de alta potencia, y son ideales para cualquier aplicación que utilice el efecto fotoeléctrico como fuente de energía limpia, debido a su mínima polución química y nula contaminación acústica. Además, gracias a
  24. 24. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 16Rafael Luna Sainz su diseño, se pueden integrar con facilidad en prácticamente cualquier instalación. Cada módulo está formado por un cristal con alto nivel de transmisividad. Cuenta con uno de los mejores encapsulantes utilizados en la fabricación de los módulos, el etil-viniloacetato modificado (EVA). La lámina posterior consta de varias capas, cada una con una función específica, ya sea adhesión, aislamiento eléctrico, o aislamiento frente a las inclemencias meteorológicas. Además, el marco está fabricado con aluminio y cuenta con una capa externa de pintura que provee al perfil de una resistencia mucho mayor que el anodizado típico. Todos los productos de ATERSA se fabrican bajo las estrictas normas de calidad dictadas por la ISO 9001, certificado que posee la compañía desde el año 1997. Esta serie de módulos cumple con las directivas europeas 89/336/CEE, 73/23/CEE, con la EC 61215 y Clase ll TÜV 700V . Entre otras pruebas, los módulos han sido sometidos a 200 ciclos frío-calor de -40ºC a +85ºC, ensayos de carga mecánica, así como pruebas de resistencia al granizo consistentes en el impacto de una bola de 25,4 mm. de diámetro a una velocidad de 82 Km/h, once veces sobre el módulo.
  25. 25. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 17Rafael Luna Sainz La caja de conexiones QUAD dispone de certificación TÜV Clase ll 1000V y grado de estanqueidad IP 54, que provee al sistema de un buen aislamiento frente a la humedad e inclemencias meteorológicas. La caja es capaz de albergar cables de conexión con un diámetro exterior desde 4,5mm hasta 10mm. Estos módulos van provistos de cables asimétricos en longitud, con un diámetro de sección de cobre de 4mm, y con una bajísima resistencia de contacto, todo ello destinado a conseguir las mínimas pérdidas por caídas de tensión. Cumplen con todos los requerimientos Clase II TÜV, tanto de flexibilidad, como de doble aislamiento, o alta resistencia a los rayos UV. Todo esto los convierte en cables idóneos para su uso en aplicaciones de intemperie. Las características principales del módulo fotovoltaico son las siguientes: Potencia máxima (+2%/-2%)........................... 222 Wp Corriente en el punto de máx potencia............. 7,44 A Tensión en el punto de máx potencia................ 29,84 V Corriente de cortocircuito.................................. 7,96 A Tensión de circuito abierto................................ 37,20 V
  26. 26. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 18Rafael Luna Sainz Medidas en las siguientes condiciones: Temperatura de célula ……………………………25ºC Radiación………………………………………….1000 W/m² Espectro……………………………………………AM 1.5 Longitud: 1645 mm. Anchura: 990 mm. Espesor: 50 mm. Peso: 23 Kg. CURVAS ELÉCTRICAS
  27. 27. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 19Rafael Luna Sainz 1.8.2 INVERSOR CONEXIÓN A RED SOLEIL 100 KW La gama de inversores SOLEIL es la solución idónea para la inyección directa de energía en la red eléctrica trifásica convencional, producida por un generador fotovoltaico. El inversor trifásico SOLEIL es un equipo diseñado para inyectar la energía producida por un generador fotovoltaico en la red eléctrica comercial. El SOLEIL proporciona una solución modular para sistemas de conexión a red, y es adecuado para su utilización en entornos industriales gracias a su fiabilidad, robustez y alta calidad. Su diseño permite utilizar un rango muy amplio de tensión de entrada desde el campo fotovoltaico, lo que permite una gran flexibilidad de configuración y posibilidades de ampliación en el futuro. A partir de la potencia recibida del campo fotovoltaico, el punto de operación del inversor es optimizado constantemente en relación a las condiciones de radiación, las propias características del panel y la temperatura del mismo, y las características propias del inversor.
  28. 28. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 20Rafael Luna Sainz La técnica de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) consigue que se maximice la potencia entregada a la red, además de la recibida del campo fotovoltaico. El equipo permite el funcionamiento tanto en modo automático como en modo manual. En modo automático se realiza constantemente el seguimiento del punto de máxima potencia de panel. En modo manual es el usuario quien determina el punto de trabajo de panel, en el cual el sistema trabajará de forma constante. Debido a sus características de diseño, el inversor entrega una corriente a la red eléctrica con una onda senoidal idéntica a la propia de la compañía eléctrica suministradora, y con un factor de potencia muy próxima a 1 en todas las condiciones de funcionamiento del equipo. El SOLEIL está equipado con un transformador de aislamiento trifásico de baja frecuencia que cumple con la norma CEI 11-20, lo cual quiere decir que elimina la posibilidad de inyectar una componente de corriente continua a la red eléctrica general cumpliendo, de esta forma, con la normativa vigente en España. Los parámetros operativos y las lecturas eléctricas pueden ser monitorizadas localmente a través de un display de cristal líquido, o en forma remota mediante un PC con un software específico. Estas
  29. 29. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 21Rafael Luna Sainz funciones se consiguen a través del sistema PWM (Pulse Width Modulation). La electrónica de potencia está desarrollada por medio de semiconductores tipo IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) y multiprocesador de control lógico, gracias a los cuales es posible llevar a cabo el proceso requerido en tiempo real. Las operaciones de los subsistemas son coordinados mediante un sistema supervisor que además controla la salida de visualización local, las comunicaciones y la función de diagnóstico remoto. FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO Cuando el campo fotovoltaico recibe la radiación solar, genera una energía que depende de la Curva I-V de la célula radiación recibida y la Punto de máxima potenciaP/I temperatura de las células •• de los módulos fotovoltaicos. Cuando al generador fotovoltaico se le conecta una carga, circulará V una corriente, y en Curva de potencia de la célula para una carga determinada consecuencia, el voltaje de las células disminuirá de
  30. 30. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 22Rafael Luna Sainz acuerdo a su curva de características I-V, dando a su vez una curva de potencia. La figura I-V representa la curva típica de potencia de una célula de silicio cristalino cuando se le conecta una carga, las cuales son idénticas a las curvas de un módulo fotovoltaico y por lo tanto del campo fotovoltaico completo. Hay sólo un punto que maximiza la potencia entregada por el sistema (Punto de Máxima Potencia, MPPT), por lo tanto, si las características de tensión y corriente de las células varían debido a cambios de temperatura e irradiación, el equipo deberá modificar la resistencia para poder alcanzar dicho punto óptimo.
  31. 31. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 23Rafael Luna Sainz 1.8.2.1 INFORMACIÓN TÉCNICA DEL EQUIPO MODELO 100kW Especificaciones Eléctricas1.-Conexión a la redPotencia nominal de la instalación (KW ) 100Conexión Trifásica y Neutro2.-Generador Fotovoltaico (condiciones estándar 25ºC , 1000W/m2)Potencia máxima paneles (KW) 125Tensión máxima de entrada módulos (Vcc) 600 a 25ºCTensión mínima de arranque (V) 400Tensión mínima durante funcionamiento (V) 330Intensidad de Cortocircuito máxima, Isc (A) 300Rango de potencia pico instalada recomendable 80 …125(KWp)Rizado de la tensión de entrada módulos (V) 33.-Inversor ACTensión de red nominal AC, Vn (V) 400Corriente nominal (A) 145Potencia AC, Pn (kW) 100Tensión mínima de funcionamiento (V) 340Tensión máxima de funcionamiento (V) 440Frecuencia nominal de funcionamiento (Hz) 50Margen de frecuencia admitido (Hz) +/- 1Factor de potencia nominal 0.98 ... 1.00Rango de tensión PMP (V) 330...600Protección contra funcionamiento en isla SI4.-Otros datosFusibles lado DC 4x 250A, 500ACVConsumo aprox. en vacío (W) 8Autoconsumo nocturno (W) 0THD de la intensidad AC (%) 3Control del sistema Analógico/DigitalContactor electromecánico de desconexión SíSistema de aislamiento Red/Panel TransformadorRendimiento máximo 95Protecciones de interface de comunicaciones IntegradasMarcado CE SINormativa 89/336/CEE, 93/68/CEE y 73/23/CEE Especificaciones FísicasSistema de Refrigeración Convección Natural + Ventilación ForzadaTemperatura de Trabajo -5 / +40 ºCTemperatura de almacenamiento -20ºC/+50ºCHumedad Relativa Máxima <90% Altura: 1400, Anchura: 1100, Profundidad:Dimensiones (mm) 800Peso (Kg) 700Índice de protección IP21 Chapa de Aluminio pintada con resinaMaterial envolvente EPOXI en caliente
  32. 32. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 24Rafael Luna Sainz 1.8.3 ESTRUCTURA DE SOPORTE PAR A16 MÓDULO Uno de los elementos más importantes en toda instalación fotovoltaica para asegurar un completo aprovechamiento de la radiación solar es la estructura soporte. Es la encargada en sustentar los módulos solares y darle la inclinación más adecuada en cada caso para optimizar el rendimiento energético. Se construyen con perfiles de acero galvanizado en caliente y cumple las normas UNE 37-501 y UNE 37-508, con un espesor mínimo de revestimiento de 80 micras de espesor de zinc para asegura una protección completa contra las inclemencias climatológicas y, por tanto, una mayor duración y mantenimiento. Cumple con la normativa básica de la edificación (NBE-AE-88) y dimensionado con la norma NBE- EA-95, por lo que será capaz de soportar los módulos y las sobrecargas de nieve y viento.
  33. 33. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 25Rafael Luna Sainz Esta estructura tiene una inclinación de óptima de 30º lo que permite maximizar la producción anual para inyectar a la red eléctrica y será fijada a las cimentaciones, mediante pernos químicos introducidos en los taladros correspondientes. La gama de estructuras de ATERSA ha sido diseñada para garantizar su eficacia y duración, facilitar su transporte y manipulación, y optimizar su integración en el medio, respondiendo a los criterios marcados por la comisión de Medio Ambiente de la Unión Europea.
  34. 34. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 26Rafael Luna Sainz 1.8.4 CONTADOR BIDIRECCIONAL DE ENERGIA El Modelo ORBITAX T3 es un Contador-Registrador integrado en un solo equipo electrónico, con funciones de medida de energía eléctrica y analizador de red, que cumple con todas las normativas de la CEE y con las especificaciones impuestas para los Registradores de Tipo 2 y Tipo 3. El Contador realiza la medición de la energía en cuatro cuadrantes pudiendo funcionar en modo unidireccional o bidireccional. Para la medida de la energía reactiva, efectúa la discriminación entre capacitiva o inductiva. El Contador dispone de emisores de pulsos y LED de calibración, los cuales dan un pulso cada paso de energía medida. El valor de los impulsos figura en la carátula de cada equipo en función del modelo, y son fijados en fábrica. Estos pulsos son los que activan los LED de calibración externos y los que salen por los remisores. 1.8.4.1 CARACTERÍSTICAS Clase 1 Energía Activa y Clase 2 Energía Reactiva Sistema Totalmente Electrónico
  35. 35. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 27Rafael Luna Sainz Medida de corriente directa o a través de secundario de transformador de intensidad Rango de medida: 5 (20) A a 10 (80) A Leds de calibración de activa y reactiva Cuatro remisores de impulsos (activa, dirección de activa, reactiva, dirección de reactiva) según la norma SO Dos relés de tarifa + un relé de taxímetro Display LCD con dígitos de gran medida (12 mm.) y gran contraste Visualización de energías / máximas en 8 dígitos. Programables de 1 a 3 Registros de energías Totales y de 12 Meses / Periodos, con indicación de fecha / hora de cierre Registros de Máximas para los 12 Meses / Periodos, con indicación de fecha / hora y tarifa aplicada Registro de los últimos 10 cortes de alimentación (mayores de 0,5 segundos) Cierres de periodos en modo automático ó manual Canal de comunicaciones ópticas según norma IEC61107 Canal de comunicaciones optoaislado, seleccionable entre RS232 ó RS485 Analizador de redes incorporado Cumple con la norma de comunicación IEC 870-5-102
  36. 36. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 28Rafael Luna Sainz 1.8.5 CAJAS DE CONEXIÓN 1.8.5.1 CAJA DE CONEXIÓN DE PANELES (CP) Existen cuatro cajas de conexión en campo de paneles . De estas cuatro cajas a tres llegan 8 series de módulos mientras que a la caja restante llegan 9 series. Hay, por lo tanto, dos tipos de cajas cuyos componentes se definen a continuación: Cajas de conexión a las que llegan 8 series de módulos Caja plástica con grado de protección IP66, con placa de montaje aislante, resistente al impacto, al calor intenso y al fuego, dispone de doble aislamiento y cumple con la norma IEC60670 8 seccionadores fusibles de 10 A, uno por grupo Seccionador fusible de 125 A para la salida Barras de distribución de 125 A con protección aislante en cada barra Varistores de protección contra sobretensiones entre positivo y tierra, negativo y tierra y positivo y negativo Cajas de conexión a las que llegan 9 series de módulos Caja plástica con grado de protección IP66, con placa de montaje aislante, resistente al impacto, al calor intenso y
  37. 37. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 29Rafael Luna Sainz al fuego, dispone de doble aislamiento y cumple con la norma IEC60670 9 seccionadores fusibles de 10 A, uno por grupo Seccionador fusible de 125 A para la salida Barras de distribución de 125 A con protección aislante en cada barra Varistores de protección contra sobretensiones entre positivo y tierra, negativo y tierra y positivo y negativo 1.8.5.2 CAJA DE PROTECCIÓN CONTRA SOBREINTENSIDADES Y SOBRETEN- SIONES C.C. EN LA CASETA DEL INVERSOR (CC) Compuesta por: Caja plástica con grado de protección IP55 con placa de montaje, resistente al impacto, al calor intenso y al fuego, dispone de doble aislamiento y cumple con la norma IEC60670 Embarrado 1 seccionador fusible de 400 A Descargador contra sobretensiones modelo DEHN DG Y PV 1000
  38. 38. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 30Rafael Luna Sainz 1.8.5.3 CAJA DE PROTECCIÓN CONTRA SOBREINTENSIDADES Y SOBRETEN- SIONES C.A. EN LA CASETA DEL INVERSOR (CA) Compuesta por: Caja plástica con placa de montaje, resistente al impacto, al calor intenso y al fuego, dispone de doble aislamiento y cumple con la norma IEC60670 Embarrado 3 seccionadores fusibles de 250 A Descargador DEHNguard TT 230 400 1 seccionadores fusible de 40 A para alimentación a la caja de equipos auxiliares 1.8.5.4 CAJA DE PROTECCIÓN PARA LA DISTRIBUCIÓN DE EQUIPOS AUXILIARES DE LA CASETA (CD) Esta caja es para la distribución en C.A. 230 V, de los equipos auxiliares (iluminación, alumbrado de emergencia, extractor, toma de corriente) esta compuesta por:
  39. 39. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 31Rafael Luna Sainz Caja plástica con carril DIN, resistente al impacto, dispone de doble aislamiento y cumple con la norma IEC60670 Diferencial 40 A, 30 mA (cargas de la caseta) Magnetotérmico clase C de 20 A, 6 kA (toma de corriente) Magnetotérmico clase C de 20 A, 6 kA (extractor) Magnetotérmico clase C de 10 A, 6 KA (alumbrado) Magnetotérmico clase C de 10 A, 6 KA (alumbrado de emergencia) Magnetotérmico clase C de 10 A, 6 KA (Sistema de adquisición de datos) Termostato para encendido del extractor 1.8.6 ARMARIO DE MEDIDA Compuesto por: Armario de poliéster prensado en caliente reforzado con fibra de vidrio según normativa de Iberdrola. Dispone de una placa base de montaje de los equipos a montar, con velo protector y ventanilla para accionamiento del magnetotérmico y diferencial Interruptor automático magnetotérmico de 250 A, 36 kA. Diferencial 250 A, 300 mA selectivo Contador Bidireccional Orbis modelo ORBITAX T3 Transformadores de intensidad para la medida de Energía 3 Fusibles de 250 A
  40. 40. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 32Rafael Luna Sainz 1.9 INSTALACIÓN ELÉCTRICA 1.9.1 INSTALACIÓN EN CORRIENTE CONTINUA 1.9.1.1 CONEXIÓN ELECTRICA DE LOS MÓDULOS Los módulos fotovoltaicos, se conectarán entre sí formando grupos de 16 módulos en serie, para conseguir la tensión de trabajo en CC del inversor (máx. tensión en el punto de máxima potencia 477,44 V, máx. tensión en circuito abierto del campo de paneles 595,2 V), se realiza mediante conector rápido intemperie y con cable de 1 x 4 mm² RV-K 0,6-1kV. Los cables se fijarán mediante bridas plásticas de intemperie. Desde cada grupo hasta su caja de conexiones (CPP) se utiliza igualmente cable de 1 x 4 mm² RV-K 0,6-1 kV. En aquellos grupos situados en la misma fila que la caja de conexión, estos cables irán sobre las correas de la estructura, mientras que en los grupos que están en diferentes filas los cables irán enterrados bajo tubo corrugado.
  41. 41. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 33Rafael Luna Sainz 1.9.1.2 CAJA DE CONEXIÓN EN CAMPO DE PANELES (CP) En la Instalación Fotovoltaica disponemos de 4 cajas de conexiones en campo de paneles, de las cuales 3 de ellas reunifican 8 grupos y 1 de ellas 9 grupos, haciendo un total de los 33 grupos que tiene la instalación. CP1, reunifica los grupos 1 al 8 CP2, reunifica los grupos 9 al 16 CP3, reunifica los grupos 17 al 24 CCP4, reunifica los grupos 25 al 33 En cada caja se juntan todos los grupos en un embarrado y salimos con un único cable, protegido con un fusible de 125 A. Como protección contra sobretensiones se instalan un descargador de sobretensión entre positivo y tierra, entre negativo y tierra y entre positivo y negativo. 1.9.1.3 LINEA ELÉCTRICA (CP – CC) Las líneas Eléctricas desde las Cajas de conexiones en campo de paneles hasta la Caja de Protección Contra Sobreintensidades y Sobretensiones en la caseta del inversor irán por las correas de la estructura hasta el final de las filas donde se introducirán en las arquetas y a partir de aquí irán
  42. 42. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 34Rafael Luna Sainz enterradas bajo tubo corrugado hasta la caseta de inversores. El conductor será del tipo RV-K 0,6/1 Kv de: Caja 1 Línea 1 1 x 50 mm² Caja 2 Línea 2 1 x 25 mm² Caja 3 Línea 3 1 x 25 mm² Caja 4 Línea 4 1 x 50 mm² 1.9.1.4 CAJA PROTECCIÓN CONTRA SOBREINTENSIDADES Y SOBRETEN- SIONES (CC) La caja sirve para la reunificación de las cuatro líneas que llegan del campo de paneles y para evitar las sobretensiones por descargas atmosféricas que se puedan producir en éstas. También se ha instalado un seccionador fusible de 400 A a modo de protección y para facilitar el mantenimiento del inversor y campo de paneles 1.9.1.5 LINEA ELECTRICA (CC – INVERSOR) Está realizada dentro de la caseta del inversor y sale de la caja hasta el inversor protegida mediante canaleta, el
  43. 43. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 35Rafael Luna Sainz cableado esta realizado con conductor 1 x 95 mm² RV-K 0,6- 1 kV. 1.9.1.6 PUESTA A TIERRA Las estructuras metálicas y el inversor así como los armarios con protecciones contra sobretensiones están unidos a picas de tierra. 1.9.2 INSTALACIÓN EN CORRIENTE ALTERNA (BAJA TENSIÓN) 1.9.2.1 LINEA ELÉCTRICA (INVERSOR – CA) Une el inversor con la caja de protección contra sobreintensidades y sobretensiones, la línea está realizada con cable 3 x 70 mm² + 1 x 35 mm² RV-K 0,6-1 kV. Esta línea está protegida mediante canaleta. 1.9.2.2 LINEA ELÉCTRICA (CA – APM) La línea eléctrica desde la Caja de Protección Contra Sobreintensidades y Sobretensiones en la caseta del inversor hasta la caseta de contadores está enterrada bajo tubo
  44. 44. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 36Rafael Luna Sainz corrugado y utiliza con cable 3 x 70 mm² + 1 x 35 mm² RV-K 0,6-1 kV. 1.9.2.3 ARMARIO DE PROTECCIÓN Y MEDIDA (APM) Desde la red eléctrica el armario incorpora un fusible de 250 A, un contador bidireccional con bobinas de medida, un magnetotérmico de 250 A 36 kA y un diferencial de 300 mA de sensibilidad. 1.9.2.4 INSTALACIÓN ELÉCTRICA EN EL INTERIOR DE LA CASETA En el interior de la caseta y para dar servicio a los diferentes equipos auxiliares, se ha colocado una caja con protección contra sobreintensidades y contactos indirectos, para alimentar el extractor, el alumbrado de la caseta, el alumbrado de emergencia, y una toma de corriente. 1.9.2.5 PUESTA A TIERRA El inversor así como los armarios con protecciones contra sobretensiones están unidos a la red de tierra de la instalación.
  45. 45. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 37Rafael Luna Sainz 1.9.3 RED DE TIERRA La puesta o conexión a tierra es la unión eléctrica directa, sin fusibles ni protección alguna, de una parte del circuito eléctrico o de una parte conductora no perteneciente al mismo mediante una toma de tierra con un electrodo enterrado en el suelo. Mediante la instalación de puesta a tierra se deberá conseguir que permita el paso a tierra de las corrientes de defecto o las de descarga de origen atmosférico. El valor de la resistencia de puesta a tierra está pensado con las normas de protección y de funcionamiento de la instalación, teniendo en cuenta los requisitos generales indicados en la ICT-BT- 24. Las corrientes de defecto a tierra y las corrientes de fuga pueden circular sin peligro. La solidez o la protección mecánica está asegurada con independencia de las condiciones de influencias externas. Se contempla los posibles riesgos debidos a electrolisis que pudieran afectar a otras partes metálicas.
  46. 46. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 38Rafael Luna Sainz Alrededor de la caseta de los inversores colocaremos un cable desnudo de cobre de 1 x 35 mm², además de poner cuatro picas verticales de tierras en las esquinas de la caseta , donde daremos tierra al inversor. El generador fotovoltaico se conectará en modo flotante, proporcionando los niveles de protección adecuados frente a los contactos directos e indirectos, siempre que no ocurra un defecto a masa o a tierra. En este caso se genera una situación de riesgo potencial, que se soluciona mediante: Aislamiento clase II de los módulos fotovoltaicos, cables y cajas de conexión Puesta a tierra mediante una pica de 1 m de cada una de las estructuras y de las cajas de conexión en campo de paneles 1.10 PROTECCIONES 1.10.1 CONTACTOS DIRECTOS Tanto en el lado de continua como en el de alterna no hay acceso directo a las conexiones:
  47. 47. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 39Rafael Luna Sainz Módulos fotovoltaicos: Bornas de conexión en el interior de las cajas, con la tapa atornillada y prensaestopas en la entrada de cables, conexión entre módulos mediante conectores rápidos con protección de los contactos Cajas de conexión con doble aislamiento en el campo de paneles: Bornas en el interior de la caja con la tapa atornillada y prensaestopas en la entrada de cables y racores para los tubos Cajas de conexión en la caseta de doble aislamiento Armario de contadores de doble aislamiento Inversor : Bornas de conexión interiores Cables de doble aislamiento 0,6 / 1 kV Gran parte de la instalación enterrada bajo tubo Instalación vallada para evitar la entrada de personas no autorizadas 1.10.2 CONTACTOS INDIRECTOS 1.10.2.1 INSTALACIÓN EN CORRIENTE CONTI- NUA Sistema aislado de tierra , ni el positivo ni el negativo están referenciados a tierra Cajas de doble aislamiento Cableado de 0,6 / 1 kV
  48. 48. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 40Rafael Luna Sainz Detector de fallo de aislamiento con parada del inversor Red de tierra con resistencia inferior a 7,5 Ω Estructuras soporte de los módulos fotovoltaicos y carcasa del inversor conectados a tierra 1.10.2.2 INSTALACIÓN EN CORRIENTE ALTERNA Diferencial general de la instalación con sensibilidad de 300 mA. Diferencial de 30 mA, para la instalación eléctrica de servicios en la caseta del inversor 1.10.3 SOBREINTENSIDADES 1.10.3.1 INSTALACIÓN EN CORRIENTE CONTINUA Línea de cada grupo protegida mediante fusible de 10 A Línea desde la caja de conexión en campo de paneles hasta la caja de protección contra sobretensiones y sobreintensidades en la caseta del inversor protegida mediante fusible de 125 A
  49. 49. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 41Rafael Luna Sainz Línea desde la caja de protección contra sobretensiones y sobreintensidades en la caseta del inversor hasta el inversor protegida mediante fusible de 400 A 1.10.3.2 INSTALACIÓN EN CORRIENTE ALTER- NA Magnetotérmico de 250 A en el inversor Fusible de 250 A en la salida del inversor Magnetotérmico de 250 A en el armario de protección y medida Fusible de 250 A de salida al cuadro de baja en el centro de transformación 1.10.4 AISLAMIENTO GALVÁNICO Separación de la instalación fotovoltaica y la red de distribución mediante transformador (UNE 60742), integrado en el inversor. 1.10.5 ARMÓNICOS Y COMPATIBILIDAD ELECTRO- MAGNÉTICA Armónicos y compatibilidad electromagnética según lo dispuesto en el Real Decreto 1663/2000 y R.E.B.T ITC-BT 40.
  50. 50. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 42Rafael Luna Sainz 1.10.6 VARIACIONES DE TENSIÓN Y FRECUENCIA EN LA RED Todos los inversores realizan de forma automática, mediante un relé, la desconexión y conexión de la instalación en caso de pérdida de tensión o frecuencia de la red mediante un programa de “software” valores según Real Decreto 1663/2000, no pudiendo ser modificados por el usuario MÍNIMA Y MÁXIMA TENSIÓN: Por software en el inversor entre 360 V y 460 V con reconexión automática .MÍNIMA Y MÁXIMA FRECUENCIA: Por software en el inversor entre 49,5 Hz y 50,5 Hz con reconexión automática 1.10.7 CONTRA FUNCIONAMIENTO EN ISLA La potencia que suministra un inversor fotovoltaico de conexión a red, se puede resumir con la fórmula: SF = PF + QF , pero el factor de potencia con el que trabajan es muy próximo a 1 (0,98 ----- 1), con lo cual se nos queda que SF = PF . Por otro lado las cargas que tenemos en una red responden a:
  51. 51. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 43Rafael Luna Sainz SR = PR + QR = (V2 / R) + V2/ ωL – V2 / (1/ ωC). En estas condiciones ante un fallo de red tenemos que: Si la potencia consumida es menor de la generada por el sistema fotovoltaico, la tensión variará subiendo y nos saldremos del rango 460 V con lo que el inversor se parará Si la potencia consumida es mayor de la generada, tendremos una caída de tensión y nos saldremos del rango 360 V con lo que el inversor se parará Si la potencia generada es igual a la consumida y esta fuera una carga con componente inductiva ó capacitaba (cosa habitual en una red), tendríamos V2/ ωL = V2 / (1/ ωC) con un aumento de frecuencia con carga inductiva (saliéndose del margen de 50,5 Hz) ó una reducción de frecuencia con carga capacitiva (saliéndose del margen 49,5 Hz) con lo cual el inversor se pararía Si la potencia generada es igual a la consumida y esta fuera una carga resistiva pura (cosa muy poco probable en una red), hay un desplazamiento en la frecuencia por circuitería interna del inversor que lo hace parar, al salirse del rango de frecuencia (entre 50´5 Hz y 49´5 Hz), ya que el inversor tiene un filtro que hace que la fase este un poquito corrida en la lectura (microsegundo por ciclo), suficiente como para al encontrarse con una carga resistiva se salga de frecuencia. Además de lo
  52. 52. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 44Rafael Luna Sainz anterior, es imposible, que la radiación solar y el consumo se mantengan estables y que si uno varia el otro también lo haga, y si coincidiese, el tiempo que podrían estar es "ínfimo". De todas formas salvo en simulaciones en un laboratorio, este caso en una red es prácticamente despreciable y lo normal es que el inversor no tuviese en consideración este caso, pero aún así, los inversores incorporan una protección para minimizar más el caso Algunos estudios han demostrado de forma teórica, la dependencia de esta probabilidad, relacionando la potencia fotovoltaica generada y la potencia demandada por la red, sacando como conclusión, que el modo isla es prácticamente imposible para conexiones fotovoltaicas inyectando el 30 % de la demanda de la red. El IEA PVPS Task V realizo un estudio en Holanda midiendo la carga de consumo y generación fotovoltaica de 7 redes diferentes que contenían entre 7 y 246 hogares, simultáneamente registró el número de veces en las que la potencia generada y consumida se igualaban durante al menos un segundo, relacionando este número con la densidad de conexiones fotovoltaicas en esa línea. Para altas densidades, donde es mayor que se de esta situación, el rango de probabilidad se situó entre 10-6 y 10-4, si se tiene en cuenta que la probabilidad de corte de red es del orden de 10-6, la probabilidad de trabajar en modo isla es del orden de unos 10-11
  53. 53. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 45Rafael Luna Sainz y 10-9. El estudio concluye diciendo que “la probabilidad de encontrar una isla es virtualmente cero”. 1.11 OBRA CIVIL La obra civil para la implantación de la central se limita a Vallado perimetral Cimentación de la estructura Canalización eléctrica Caseta del inversor 1.11.1 VALLADO PERIMETRAL Se colocará un vallado alrededor de cada una de las dos zonas en las que está divida la central fotovoltaica. Este vallado tendrá una altura de 2,25 m. 1.11.2 CIMENTACIÓN DE LA ESTRUCTURA Para realizar la cimentación de los apoyos de la estructura se realizarán tres zapatas con hormigón armada con unas dimensiones de 2400 mm x 470 mm x 500 mm que irán directamente apoyadas en el suelo
  54. 54. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 46Rafael Luna Sainz 1.11.3 CANALIZACIÓN ELÉCTRICA MÓDULOS FOTOVOLTAICOS – CASETA INVERSOR Se ha realizado una zanja con una profundidad de 0,8 m y una anchura no inferior a 0,4 m para albergar el tubo (max 160 mm) y el cable desnudo de la toma de tierra. La zanja llega hasta la caseta del inversor. El relleno se realiza con la misma tierra. 1.11.4 CASETA DEL INVERSOR La caseta del inversor es prefabricada con envolvente de hormigón armado vibrado, compuesta de 2 partes: una que aglutina el fondo y las paredes que incorpora las puertas y rejillas de ventilación natural y otra que constituye el techo. El acabado estándar de la caseta se realiza con pintura acrílica rugosa 1.11.5 CANALIZACIÓN ELÉCTRICA CASETA INVERSOR - CENTRO DE TRANSFORMACIÓN Realizada en una zanja con una profundidad de 0,8 m y una anchura no inferior a 0,4 m para albergar el tubo (max 110 mm). El relleno se realiza con la misma tierra
  55. 55. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 47Rafael Luna Sainz 1.12 PRODUCCIÓN GENERADOR FOTOVOLTAICO 1.12.1 GENERACIÓN DE ENERGÍA DE UNA CENTRAL FOTOVOLTAICA Para realizar el estudio de la energía real que puede generar una central fotovoltaica y tras el análisis de otros sistemas semejantes, se observa que se producen una serie de pérdidas en la instalación, desde que incide el sol en el panel, hasta que esta energía es inyectada a la red eléctrica que hacen que disminuya el rendimiento. Algunos de los factores que influyen en esta perdida son: Al conformar el panel fotovoltaico y conectar las series de los módulos. La curva I-V de cada módulo es diferente y al ponerlos en serie, la potencia de esa rama estará dominada por el peor módulo Temperatura del módulo: Cuando aumenta la temperatura de un módulo, la potencia que da de salida se ve reducida y puede ser de gran importancia si en el diseño no se prevé una buena aireación y por tanto refrigeración del módulo La suciedad que se acumula en el frontal de los módulos es determinante para el rendimiento del módulo y es un factor que dependerá en gran medida del mantenimiento de la instalación Dispersión, reflexión: Los módulos tienen una inclinación fija y los rayos solares inciden sobre ellos con un ángulo que es
  56. 56. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 48Rafael Luna Sainz variable a lo largo del año, por lo que cuanto menor sea el ángulo de incidencia con respecto al plano del módulo las perdidas serán mayores Las líneas eléctricas y protecciones que se instalan, así como cualquier conexión que se realice, supone unas pérdidas en el sistema que dependerán del diseño de la instalación En el inversor se producen unas pérdidas internas debidas a las protecciones, consumo del circuito de control, etapas de potencia, transformador de aislamiento galvánico, etc...,por lo que no puede transmitir toda la energía que le llega del campo de paneles Red eléctrica, cortes de suministro y condiciones que hacen que el inversor no inyecte energía a la red Los motivos mencionados anteriormente, son los que nos hace estimar aproximadamente un rendimiento entre el 70 % y el 80 %. Este valor, puede ser mayor ó menor según el diseño de la instalación, situación de la misma, mantenimiento y cortes y problemas de red que puedan existir 1.12.2 DATOS DE RADIACIÓN Los datos de radiación están tomados del libro cuyo título es “RADIACIÓN SOLAR SOBRE SUPERFICIES INCLINADAS”, editado por el Ministerio de Industria.
  57. 57. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 49Rafael Luna Sainz Los datos recogidos han sido obtenidos en parte a través de las medidas de radiación realizadas por el Servicio Meteorológico Nacional y utilizando las correlaciones de Liu and Jordan para el paso de la radiación horizontal a la inclinada. El resto de los datos se han obtenido de las medidas de insolación realizadas por el mismo Servicio Meteorológico. La unidad energética en las que están expresados los datos es en el sistema internacional en kJ/m2. En el cálculo de la energía generada trabajaremos en kWh/m2. La conversión de unas unidades a otras es 1 kWh = 3,6 MJ 1.13 NORMATIVA APLICABLE La reglamentación específica más significativa que afecta a este tipo de plantas fotovoltaicas es la siguiente: Reglamento electrotécnico de baja tensión (R.E.B.T.) según el RD 842/2002
  58. 58. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 50Rafael Luna Sainz Real decreto 1663/2000 de 29 de septiembre, sobre conexión de instalaciones fotovoltaicas a la red de baja tensión Normas UNE de obligatorio cumplimiento publicadas por el instituto de Racionalización y Normalización Norma básica de la edificación NBE Real decreto 436/2004 de 12 de marzo por el que se establece la metodología para la actualización y sistematización del régimen jurídico y económico de la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial Normas de la Empresa Suministradora de energía eléctrica sobre la construcción y montaje de acometidas, líneas repartidoras, instalaciones de contadores y derivaciones individuales, señalando en ellas las condiciones técnicas de carácter concreto que sean precisas para conseguir mayor homogeneidad en las redes de distribución El Real Decreto 1627/1997 de 24 de Octubre sobre disposiciones mínimas en materia de seguridad y salud en Obras de Construcción Ley 31/95 de Prevención de Riesgos Laborales Ley 54/97 del Sector Eléctrico Real Decreto 1955/2000 por el que se regulan las actividades de transporte, distribución, comercialización, suministro y procedimientos de autorización de instalaciones de energía eléctrica Reglamento sobre Centrales Eléctricas, Subestaciones y Centros de Transformación
  59. 59. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 51Rafael Luna Sainz Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones Conectadas a Red, establecidos por el IDAE (PCT – C – Octubre 2002) Normativa Municipal, Provincial y Autonómica que le sea de aplicación 1.14 VALOR TOTAL DE LA EJECUCIÓN DEL PROYECTO El valor total de la ejecución del proyecto de diseño de plantas solar fotovoltaico con conexión a red de 100 KWp asciende a 738.356 €. 1.15 FECHA DE EMISIÓN Y FIRMA En Madrid a cinco de septiembre de 2007, RAFAEL LUNA SAINZ
  60. 60. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 52Rafael Luna Sainz 1.16 BIBLIOGRAFÍA [LORE94] Lorenzo, E., “Electricidad solar: Ingeniería de los Sistemas Fotovoltaicos”, Universidad Politécnica de Madrid, Madrid 1994. [FRAN95] Francisco, Adolfo de., M. Castillo, “Energía solar: Diseño y dimensionamiento de las instalaciones”, Publicaciones del Monte de Piedad y Caja de Ahorros de Córdoba, Córdoba 1995. [CENS93] CENSOLAR, Centro de Estudios de la Electricidad Solar, “Valores medios de irradiación sobre superficie horizontal”, Publicaciones del Centro de Estudios de la Electricidad Solar, Sevilla 1993. [MIIE01] Ministerio de Industria y Energía, “Radiación solar sobre superficies inclinadas”, Centro de Estudios de la Energía , Madrid 2001. [IEA 97] International Energy Agency, “Proceedings: Experiences and perspectives of large scale PV plants”, Iberdrola, Madrid, Diciembre 1997. [ALCO97] Alcor, E., “Instalaciones Solares Fotovoltaicas”, Progensa, Mairena del Aljarafe (Sevilla) 1997.
  61. 61. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 53Rafael Luna Sainz [MART06] Martí, A., “Fundamentos, dimensionado y aplicaciones de la Energía Solar Fotovoltaica (Vol. I)”, Editorial CIEMAT, Madrid 2006. [MART06] Martí, A., “Fundamentos, dimensionado y aplicaciones de la Energía Solar Fotovoltaica (Vol. II)”, Editorial CIEMAT, Madrid 2006. [ASIF02] Asociación de la Industria Fotovoltaica, “Sistemas de Energía Fotovoltaica: Manual del instalador”, Progensa, Mairena del Aljarafe (Sevilla) 2002. [REYE06] Reyes, A.M., “AutoCAD 2006”, Anaya, Madrid 2006. [REBT02] Real Decreto 842/2002, “Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión”, Promosa, Barcelona 2002. Páginas Web consultadas: NASA Surface meteorology and Solar Energy - Location http://eosweb.larc.nasa.gov/cgi-bin/sse/grid.cgi?email=rulo@rulo.es PVGIS – Solar Irradiation Data http://sunbird.jrc.it/pvgis/apps/radmonth.php
  62. 62. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 54Rafael Luna Sainz ATERSA http://www.atersa.com/
  63. 63. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 55Rafael Luna Sainz 2. CÁLCULOS
  64. 64. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 56Rafael Luna Sainz 2. CÁLCULOS ÍNDICE GENERAL 2.1. RADIACIÓN SOLAR EN EMPLAZAMIENTO...............................58 2.2. SECCIÓN DE CABLES SEGÚN EL RBTE ..................................60 2.3. RED DE TIERRAS .......................................................................66 2.3.1. RESISTENCIA DE TIERRA ..............................................67 2.3.2. CONDICIÓN......................................................................67
  65. 65. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 57Rafael Luna Sainz2. CÁLCULOS 2.1 RADIACIÓN SOLAR EN EMPLAZAMIENTO A continuación se muestra en la siguiente tabla la radiación solar incidente mensualmente sobre la superficie destinada a albergar la planta fotovoltaica. Los datos han sido obtenidos de la publicación “Radiación solar sobre superficies inclinadas”, del Centro de Estudios de la Energía del Ministerio de Industria y Energía. Gd 30º Temp EP EP MES PR €/mes MJ/(m2día) medio ºC (KW/día) (KW/mes)ene 8,63 7 0,78 219,9 6816,77 3002feb 14,21 9 0,78 359,53 10066,78 4433mar 14,85 12 0,77 371,41 11513,77 5070abr 17,37 15 0,76 429,48 12884,39 5674may 20,11 18 0,75 491,65 15241,03 6712jun 21,51 23 0,74 515,67 15470,15 6813jul 24,44 28 0,72 574,53 17810,32 7818ago 23,55 27 0,72 555,74 17227,85 7556sep 20,07 20 0,75 486,93 14607,82 6433oct 14,15 17 0,75 347,17 10762,41 4740nov 9,17 11 0,77 230,15 6904,39 3041dic 6,63 8 0,78 168,3 5217,22 2298Promedio 16,22 16 0,76 395,87 144.522,90 63.590,12
  66. 66. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 58Rafael Luna Sainz Siendo: Gd (30º): valor medio mensual y anual de la irradiación diaria sobre el plano del generador en kW/h/(m2día). Valor calculado por el Método de Liu-Jordan Temp. Media (ºC): valor medio mensual y anual de la temperatura en el emplazamiento de la instalación PR: Rendimiento energético de la instalación o “performance ratio”, definido como la eficiencia de la instalación en condiciones reales de trabajo, que tiene en cuenta la dependencia de la eficiencia con la temperatura, la eficiencia del cableado, las pérdidas por dispersión de parámetros y suciedad, las pérdidas por errores en el seguimiento del punto de máxima potencia y la eficiencia energética del inversor Ep: Energía producida esperable teniendo en cuenta los puntos anteriores. Está expresada en kWh/día y kWh/mes.
  67. 67. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 59Rafael Luna Sainz 2.2 SECCIÓN DE CABLES SEGÚN EL RBTE Para el cálculo de la sección de conductores se tendrá en cuenta: Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, Instrucciones Técnicas Complementarias y normas UNE de referencia La temperatura de servicio del cable Intensidad máxima del cable según la naturaleza del aislamiento La caída de tensión La naturaleza del cable (cobre o aluminio) Intensidad de cortocircuito Inductancia de los cables Factores de corrección por agrupaciones de cables, bajo tubo, etc Se aplicarán dos criterios para el dimensionamiento del cableado: Criterio de caída de tensión: La caída de tensión en el cable debe ser menor que un cierto valor. Las formulas empleadas serán las siguientes: En corriente continua: S = 2 x L x I / [γ x (VA - VB ) ] = 2 x L x I / 56 x (VA - VB )
  68. 68. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 60Rafael Luna Sainz Siendo : L => Longitud de la conducción I => Intensidad γ => Resistencia específica cuyo valor a 20º C, para hilo estirado en frío, con una resistencia de más de 30 kg / mm2 y con un diámetro mayor o igual a 1 mm es: 1/56 Ω mm2 m-1 = 0,001786 Ω mm2 m-1 (VA - VB ) => Caída de tensión máxima admisible. En corriente alterna : Trifásica S = 31/2 x L x I x δ x cos ϕ / (VA - VB ) Monofásica S = 2 x L x I x δ x cos ϕ / (VA - VB ) Siendo : L => Longitud de la conducción I => Intensidad δ => Conductividad específica cuyo valor a 20º C, para hilo estirado en frío, con una resistencia de más de 30 kg / mm2 y con un diámetro mayor o igual a 1 mm es 56 m Ω−1 mm-2. (VA - VB ) => Caída de tensión máxima admisible. cos ϕ => Ángulo de desfase entre la tensión e intensidad.
  69. 69. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 61Rafael Luna Sainz Temperatura máxima prevista en servicio de un cable: El valor de 56 m Ω−1 mm-2 para la conductividad corresponde a unas condiciones de temperatura del cable de 20ºC. La temperatura que alcanza un cable suele ser mayor que estos 25ºC por lo que el valor de esta conductividad variará. Hay que hallar, por tanto, el valor de ambas en condiciones de trabajo. La fórmula empleada para el cálculo de la temperatura del cable es: T = To + (Tmax - To ) * (I / Imax)2 donde: T : Temperatura real estimada en el conductor. To : Temperatura ambiente del conductor. Tmax : Temperatura máxima admisible para el conductor según su tipo de aislamiento I : Intensidad prevista para el conductor. Imax : Intensidad máxima admisible para el conductor según el tipo de instalación. La fórmula empleada para el cálculo de la conductividad del cable es:
  70. 70. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 62Rafael Luna Sainz γθ = 1/ [(1/ γ20 )* (1 + α * (θ –20)] siendo: γθ = conductividad a la temperatura de trabajo γ20 = conductividad a la temperatura de 20ºC α = coeficiente de variación de resistencia especifica por temperatura del conductor en ºC-1, con un valor para el cobre de 0,00392 ºC-1. Conductividad para el cobre y aluminio a diferentes temperaturas Material γ20 γ70 γ90 Cobre 56 48 44 Aluminio 35 30 28 Temperatura 20ºC 70ºC 90ºC Para el cálculo de la intensidad máxima admisible (Imax) se han aplicado unos factores de corrección según lo dispuesto por el REBT. Estos factores e intensidades son los que aparecen en las siguientes y normas: Norma UNE 20435 para intensidad máxima admisible en cables de instalación al aire. Tabla 5 de ITC-BT 07 para intensidad máxima admisible en cables enterrados
  71. 71. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 63Rafael Luna Sainz Tabla 1 de ITC-BT 19 para intensidad máxima admisible en cables de instalaciones interiores Tabla 6 de ITC-BT 06 para factor de corrección en cables aéreos Tabla 8 de ITC-BT 07 para factor de corrección en cables enterrados Artículo 5 de ITC-40 por la que los cables de la parte alternan se dimensionan para una intensidad no inferior al 125% de la máxima intensidad del generador Criterio térmico: Se comprobará la intensidad máxima admisible del cable elegido, comparándola con la existente en el circuito. Si la existente es menor que la máxima admisible el cable elegido es válido. Se aplicarán las normas anteriores para el cálculo de la intensidad máxima admisible. Aplicando ambos criterios obtenemos los siguientes resultados:
  72. 72. CRITERIO CA DE TENSIÓN IDA Caida de Intensidad Tº de Uso Intensidad I. Máxima Tº cable Sección Cx Tensión (V) Longitud (m) Tensión γ S1 Sc1 Tº (ºC) γθ (A) (ºC) Máxima Corregida (ºC) Teórica (%) Módulos-CP M 472 7,26 25 0,5% 56 2,7 4,0 40 90 35 31 43 51 3,0 CP1-CC M 471,68 58,00 110 1,25% 56 38,6 50,0 40 90 230 184 45 51 42,4 Rafael Luna Sainz CP2-CC M 471,68 58,00 50 1,25% 56 17,6 25,0 40 90 160 128 50 50 19,7 CP3-CC M 471,68 58,00 50 1,25% 56 17,6 25,0 40 90 160 128 50 50 19,7 CP4-CC M 471,68 65,00 110 1,25% 56 43,3 50,0 40 90 230 184 46 51 47,8 CC-INV M 471,68 239,00 10 0,5% 56 36,2 50,0 40 90 175 175 C.T. C.T. C.T. INV-CA T 400 144,50 5 1,0% 56 5,6 6,0 40 90 44 44 C.T. C.T. C.T. CA-APM T 400 144,50 20 1,0% 56 22,3 25,0 40 90 106 106 C.T. C.T. C.T. C.T.= Criterio Térmico CRITERIO MÁXIMA INTENSIDAD POR AGRUPACIÓN RESULTADOS Correción Caida Caida Sección Sin I. Máxima I. Máxima Sección Min. Sección Perdida Real Tp por Tension Tensión Corregir Admisible Corregida Admisible Elegida (W) Agrupación Real (V) Real (%)Módulos-CP 1 0,89 1,5 18,0 16,0 1,5 4 1,76 0,37% 205,00CP1-CC 2 0,80 6,0 72,0 57,6 10,0 50 5,00 1,06% 290,18CP2-CC 2 0,80 6,0 72,0 57,6 10,0 25 4,63 0,98% 268,79CP3-CC 2 0,80 6,0 72,0 57,6 10,0 25 4,63 0,98% 268,79CP4-CC 2 0,80 6,0 72,0 57,6 10,0 50 5,63 1,19% 366,11 DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A REDCC-INV 3 1,00 95,0 271,0 271,0 95,0 95 1,11 0,23% 264,31INV-CA 4 1,00 50,0 159,0 159,0 50,0 70 0,38 0,09% 54,37CA-APM 4 1,00 50,0 159,0 159,0 50,0 70 1,51 0,38% 217,49 64
  73. 73. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 65Rafael Luna Sainz 2.3 RED DE TIERRAS Alrededor de las casetas de inversores realizará la red de tierras formada por un conductor de 35 mm² enterrado y picas. La fórmula utilizada para estimar la resistencia de tierra en función de la resistividad del terreno y las características del electrodo es: Para el conductor R = 2ρ / L, siendo: R Resistencia de tierra en Ohm ρ resistividad del terreno (Ohm. m) L longitud del conductor (m) Para las picas R = ρ / L, siendo: R Resistencia de tierra en Ohm ρ resistividad del terreno (Ohm. m) L longitud de la pica (m) Se cumplirá la siguiente condición Ra x Ia < U siendo: Ra suma de las resistencias de la toma de tierra y de los conductores de protección.
  74. 74. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 66Rafael Luna Sainz Ia Corriente que asegura el funcionamiento automático del dispositivo de protección. Ua Es la tensión de contacto límite convencional 2.3.1 RESISTENCIA DE TIERRA El conductor tiene una longitud de 15 m enterrado a 0,8 m de profundidad: Rc = 2ρ / L = 2 *500 / 15 = 66,6 Ω ρ = 500 Ohm. m ( El terreno es un terraplén cultivable poco fértil) L = 15 m Se colocarán 4 picas enterradas de 1,5 m La resistencia será: Rp = ρ / L = 500 / 4*1,5 = 83,3 Ω ρ = 500 Ohm. m L = 1,5 m La resistencia total conductor y picas es: Rt = Rc * Rp / Rc + Rp = 37 Ω 2.3.2 CONDICIÓN Ra x Ia < U Ra = 37 Ω
  75. 75. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 67Rafael Luna Sainz Ia = 0,3 A Ua = 24 V 37 x 0,3 = 11,1 V < 24 V
  76. 76. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 68Rafael Luna Sainz 3. ESTUDIO ECONÓMICO
  77. 77. DISEÑO DE PLANTA SOLAR FOTOVOLTÁICA CON CONEXIÓN A RED 69Rafael Luna Sainz 3. ESTUDIO ECONÓMICO ÍNDICE GENERAL 3.1. INTERÉS PÚBLICO Y EMPRESARIAL DE LOS PROYECTOS DE ENERGÍAS RENOVABLES ..................................................71 3.2. CONDICIONES DEL ESTUDIO ECONÓMICO............................77 3.2.1. TARIFA ............................................................................77 3.2.2. FINANCIACIÓN CONVENIO ICO-IDAE PARA EL FOMENTO DE LAS INVERSIONES EN ENERGÍAS RENOVABLES............................................................................78 3.3. ANÁLISIS DE LA RENTABILIDAD...............................................86 3.3.1. INFORMACIÓN COMERCIAL DE RENTABILIDAD .........86 3.3.2. RENTABILIDAD Y VIABILIDAD ........................................89

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