Transcript descarga
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Energía solar fotovoltaica
Componentes de una instalación
Slide 2
Componentes de una instalación
•
•
•
•
•
Acumuladores
Reguladores de carga
Convertidores
Convertidores de red
Otros elementos
Slide 3
Instalación autónoma
Slide 4
Slide 5
Baterías
•
•
•
•
•
Necesidad y funciones de
la batería
Formas de
almacenamiento de
energía
Definición y parámetros.
Capacidad.
Conexión entre baterías
Funcionamiento interno
Profundidad de descarga
• Autodescarga
• Ciclo de carga y descarga
• Influencia de la
temperatura
• Efecto memoria
• Rendimiento
• Duración
• Dimensionamiento de la
batería
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Acumuladores
• Suministra una potencia instantánea superior a la
que el campo de paneles solares podría generar.
• Mantener un nivel de tensión estable
independiente del nivel de radiación.
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Tipos de baterías
• Níquel-cadmio. Caras, ofrecen excelente
fiabilidad y resistencia, capacidades de descarga
90%, aguantan temperaturas bajas.
• Plomo-ácido. Baratas, apto para servicios
semicontinuo o intermitente, capacidades de
descarga 30%
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Batería
• La batería impone el
valor de la tensión al
campo de paneles.
– Batería 12 V ±1 o 2 V
panel 36 células 17 V.
• Pérdidas de potencia por
menor tensión 10%
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Formas de almacenamiento de la energía
• -Baterías o acumuladores estacionarios:
– Suelen estar en una posición fija y están destinados para producir una
corriente permanente o esporádica baja y nunca para grande corrientes en
breves periodos de tiempo. s
– Son las más utilizadas en instalaciones fotovoltaicas.
• -Baterías o acumuladores de arranque (baterías de
automóvil):
– Proporcionar gran intensidad en pocos segundos.
– Construcción especial por estas grandes corrientes.
– Las placas de los electrodos son más gruesas que las de las baterías de las
estacionarias.
– Menor duración.
Slide 10
Electroquímica del níquel cadmio
desc arg a
anodo 2 NiOOh 2 H 2 O 2 e
c arg a
2 Ni ( OH ) 2 2 OH
( 0 , 49 V )
desc arg a
cátodo Cd 2 OH
c arg a
Cd ( OH ) 2 2 e ( 0 ,809 V )
En el electrolito de hidróxido potásico KOH
desc arg a
Cd 2 H 2 O 2 NiOOH
c arg a
2 Ni ( OH ) 2 Cd ( OH ) 2 (1, 299 V )
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Electroquímica célula de plomo
desc arg a
ánodo PbO 2 3 H
HSO
4
2e
c arg a
PbSO
4
2 H 2 O (1, 685 V )
desc arg a
Cátodo Pb HSO
4
c arg a
PbSO
4
H
2 e ( 0 ,356 V )
En el conjunto de la célula
desc arg a
PbO 2 Pb 2 H 2 SO 4
c arg a
2 PbSO
4
2 H 2 O ( 2 , 041 V )
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Definición de parámetros
Asociación de varios acumuladores conectados
bien en serie, bien en paralelo, combinados para
dar la tensión de salida y la capacidad de
almacenamiento deseadas.
• PARAMETROS
– Capacidad (Ah)
– Tensión (V)
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Parámetros
• La capacidad de una batería es la cantidad de
electricidad que puede entregar cuando se descarga
antes de que su tensión disminuya por debajo de un
nivel mínimo.
– Su símbolo es C y se expresa en A·h.
• La capacidad de una batería varía según el régimen de
descarga: aumenta a medida que la descarga es más
lenta, y disminuye cuando esta es más rápida.
– Por esta razón, el valor de C debe venir referenciado con el
tiempo de descarga.
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Variación de carga según régimen de
descarga
Slide 15
Conexión entre baterías
• En función de las características de la instalación
se realizarán las conexiones entre las baterías.
– Conexión en serie
– Conexión en paralelo
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Conexión entre baterías
• Tres acumuladores de plomo-ácido de 90
amperios·hora y 2,1 voltios pueden conectarse
en serie para obtener una batería de 6,3 voltios y
de 90 amperios·hora.
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Conexión entre baterías
• Los mismos elementos pueden conectarse en
paralelo para producir una batería de 2,1 voltios
y 270 amperios·hora.
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Funcionamiento interno
• Las baterías de Pb se componen
de vasos de 2V conectados en
serie.(Capacidad pequeña,
baterías monoblock)
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Profundidad de descarga
• La profundidad de descarga máxima admisible
para un acumulador Pb-ácido es del 80%.
• Con un régimen de descarga diaria del 25% de
su capacidad, y un 80% de descarga 2 veces al
año (condiciones que normalmente se dan en
una instalación fotovoltaica), la batería solar
puede alcanzar una vida útil de más de 11 años.
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Comportamiento de la batería
• Como las intensidades de carga y descarga son
bajas las pérdidas por efecto Joule también son
bajas, llegándose a rendimientos del 90%.
• El nivel de carga se puede determinar por la
tensión en bornes (batería cargada 13 V para las
baterías de 12V) ( batería descargada voltaje
inferior límite 11V)
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Autodescarga
• Autodescarga.-pérdida de energía por reacción entre
los materiales que forman los elementos de la batería en
condiciones de circuito abierto (no hay carga )
– Depende del tipo de batería y muy directamente de la
temperatura, aumentando con esta.
– La autodescarga hay que considerarla como un consumo
adicional, que demanda un cierto porcentaje de energía
almacenada. Su valor es aproximadamente de un 0,5 a un 1%
diario en baterías de Pb-ácido.
Slide 22
Variación capacidad según nº de
ciclos
Slide 23
Influencia de la temperatura
• Un ligero incremento de la temperatura aumenta la actividad de
los procesos químicos y, por lo tanto, la capacidad de la batería.
Por el contrario, a bajas temperaturas la actividad química es
menor y la capacidad disminuye considerablemente.
• En consecuencia, la temperatura influye en la vida útil de una
batería:
– si es demasiado alta, la reacción química que tiene lugar en el acumulador
se acelera demasiado y la vida se acorta
– si la temperatura es baja, la vida se prolonga, pero si baja demasiado
puede correr el riesgo de congelación.
• Lo mejor será mantener la batería en un nivel de carga alto, ya
que cuanto mayor sea la concentración del electrolito el punto de
congelación será más bajo.
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Influencia de la temperatura
Slide 25
Efecto memoria
• La HISTORIA DE LA BATERÍA afecta también a la
capacidad. Si una batería lleva un largo período sin ser
recargada en toda su capacidad se produce un efecto
memoria que impide que recupere su capacidad
nominal, siendo necesarios varios ciclos de carga y
descarga para recuperarla.
• El envejecimiento de una batería merma su capacidad y
va disminuyendo a lo largo de su vida en función del
servicio de carga -descarga a que sea sometida.
Slide 26
Carga excesiva
• Si se alcanza la plena carga y no existe un
elemento regulador que corte la carga el campo
de paneles sigue forzando una corriente hacia la
batería. Dando lugar a la electrolisis del
electrolito.
• Se pierde electrolito en forma de oxígeno e
hidrogeno y se acorta la vida útil
• Las burbujas de gases evitan la estratificación del
electrolito
Slide 27
Duración de la batería
• Vida útil. –
– La vida útil de una batería no se mide en años, sino
por la cantidad de ciclos de carga -descarga que es
capaz de realizar.
– Así, si se la somete a un régimen de trabajo de
muchos ciclos diarios, probablemente sólo durará
unos meses, mientras que si el régimen es de un ciclo
al día o incluso más lento (como ocurre en el caso de
iluminación de viviendas con energía solar) la batería
puede durar al menos diez años.
Slide 28
Especificaciones técnicas
• Tipo batería, tensión nominal, dimensiones,
peso
• Capacidad de descarga en 20,50 y 100 horas, con
sus correspondientes tensiones de corte.
• Rango de temperatura de funcionamiento
• Profundidad máxima de descarga
• Valor de autodescarga
• Ciclaje máximo diario permitido
Slide 29
Especificaciones técnicas
• Tiempo máximo de trabajo a un 50% de carga y con un
ciclaje del 10%
• Rendimiento de caga
• Variación de la capacidad con la temperatura
• Voltajes finales en función del régimen de descarga
• Voltaje máximo de carga en función de la temperatura y
del régimen de carga
• Temperatura de congelación
• Densidad en función del estado de caga
Slide 30
Dimensionamiento de la batería
Slide 31
Ejemplo
• Ejercicio:
Calcular la capacidad del
campo de baterías
necesario para una
instalación de
iluminación cuyo
consumo es de 750
Wh/día, y que trabaja a
12 V.
C
750 3
12 0 ,80
234 ,37 ( A.h )
Slide 32
Sistema regulación
• El regulador de tensión es un dispositivo
electrónico que se utiliza para regular la carga de
las baterías:
– prevenir sobrecargas
– evitar sobredescargas
• La vida de la batería depende fundamentalmente
de la buena elección del regulador.
• También existen paneles autorregulados,
adecuados en instalaciones pequeñas y remotas
Slide 33
Características regulador
• Los niveles de tensión del regulador deben estar
bien ajustados a la batería a la que debe proteger:
– Límites de carga y descarga en función del tipo de
batería
– Proceso de carga y descarga
– Temperatura
– Envejecimiento
• Termómetro incorporado
• Regulador se sitúa cerca de las baterías
Slide 34
Funciones básicas
• Funciones básicas de un regulador:
–
–
–
–
–
Carga óptima de las baterías
Protección frente a sobrecarga
Evitar una descarga completa
Protección de la profundidad de descarga
Información sobre el estado de carga
• Los reguladores suelen llevar un display donde
reflejan las magnitudes eléctricas más
importantes.
Slide 35
Regulador
• Los reguladores comerciales más frecuentes oscilan
entre los 5 y los 50 A para tensiones de 12 y 24 V.
• Cuando la instalación es muy grande se puede optar por
varios reguladores en paralelo.
• En grandes instalaciones existe la posibilidad de utilizar
reguladores que , cuando la batería está cargada, desvían
la corriente para aprovecharla para otros usos.
• Otros desconectan de forma automática y paulatina los
grupos de paneles para que nunca entre exceso de
corriente
Slide 36
El regulador
• Formando un conjunto compacto, se integran con el
regulador una serie de instrumentos que lo
complementan:
–
–
–
–
Amperímetro
Voltímetro
Alarma de aviso de baja tensión en batería
Sensor de temperatura que regula automáticamente el valor
de la tensión máxima de carga (es función de T; el voltaje final
recomendado para conseguir que la batería alcance el estado de plana
carga debe ser mayor cuando más baja sea la temperatura)
– Desconectadores automáticos del consumo
– Contador de Ah
Slide 37
Diodo de bloqueo
• Por la noche (nivel de irradiancia nulo), la
tensión del generador fotovoltaico
disminuye, de forma que la batería se
descargaría a través del generador.
• Para evitarlo se coloca un diodo a
contracorriente, que generalmente está
integrado en el regulador.
Slide 38
Diodo de bloqueo
• Elemento que puede o no estar incorporado al
regulador.
• Permite el paso de la corriente en un solo
sentido (del panel hacia la batería).
• Es necesario para evitar que en condiciones de
baja iluminación o por la noche, cuando
Vbatería>Vpanel, la batería se descargue.
• Supone una caída adicional de potencial de 0,51V
Slide 39
Tipos reguladores
• REGULADORES EN SERIE: interrumpen el
circuito
• REGULADORES EN PARALELO: disipan
potencia térmica
Slide 40
Regulador shunt
Utilizados en pequeñas instalaciones
Slide 41
Regulador serie
• Interrumpe mediante un relé la corriente entre
el módulo y la batería cuando se alcanza la
tensión límite de carga y se vuelve a conectar
cuando disminuye la tensión de la batería.
• Equivalente a un conmutador en serie: vía de
baja resistencia durante la carga y circuito
abierto cuando las baterías están cargadas.
• Pequeño tamaño
Slide 42
Regulador serie
Slide 43
Protección contra descargas
profundas
• Esta protección se realiza con relésque cortan la
corriente procedente de la batería para que no se
siga descargando (S2 en la fig anterior). Presente
en la mayoría de los reguladores. Antes de la
desconexión, aviso mediante una alarma.
Slide 44
Slide 45
Slide 46
Convertidor/inversor
• Dos grandes grupos de inversores:
– 1. Para instalaciones fotovoltaicas aisladas.
– 2. Para instalaciones fotovoltaicas de conexión a red.
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Inversor para instalaciones aisladas
• La tensión de salida de las baterías es de 12 o 24
V generalmente.
– Si se necesita otra tensión continua se instalará un
conversor cc/cc.
– Si se necesita tensión alterna se utiliza un inversor
cc/ca.
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Convertidor CC-CC
Slide 49
Convertidor CC-AC
• Pueden ser para
instalaciones aisladas o
para conexión a red
Slide 50
Eficiencia inversor
Slide 51
Señal de salida
Slide 52
Slide 53
Inversores de conexión a red
• Salida del inversor conectada directamente a la
red de distribución de la compañía, sin pasar por
los equipos de consumo de la vivienda.
Prohibición de instalar baterías.
Slide 54
Esquema conexión a red
• Esquema unifilar de una instalación fotovoltaica de conexión a red según la Resolución de
la Dirección General de Planificación energética y Minas, BOE nº 148/2001, donde se
especifica la ubicación del inversor
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Inversores de conexión a red
• CONEXIÓN A LA RED
– El R.D. 1663/00 indica:
– Potencia nominal del inversor o suma de inversores
≤5 kW, conexión monofásica
– Potencia ≥5 kW, conexión trifásica (con un sólo
inversor con salida trifásica o con tres inversores
monofásicos conectados en paralelo).
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Conexión a red
• Esquema de
diferentes formas de
acometidas a la red.
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Cableado
• Intensidad máxima admisible, en
amperios, para cables bipolares con
conductores de cobre aislados con
goma o PVC
• Ver el punto 5.8 “Cableado” del
Pliego de Condiciones Técnicas de
Instalaciones Aisladas de la Red.
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Cableado
• Sección del cable para una caída de tensión del 3%:
Donde:
L: longitud (m)
P: potencia circuito (W)
K: conductividad (m/(.mm2) 56 para Cu, 34 para Al)
U: tensión nominal (V)
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Pérdidas
• Pérdidas en cableado: 6%
• Pérdidas en batería e inversor: 10%
• Pérdidas por acoplamiento (punto de máxima potencia):
20%
• Pérdidas totales: 32,3%
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Seguridad de la red eléctrica
• No alterar las condiciones de seguridad ni la
calidad del suministro de la red de otros
abonados
• No dar origen a condiciones peligrosas de
trabajo para el personal de mantenimiento y
explotación de la red (capacidad de
funcionamiento en isla)
Slide 61
Requisitos de seguridad
• Controles propios del inversor para cada fase
– Tensión 0,85-1,1 nominal
– Factor de potencia 0,9-1
– Frecuencia 49-51.
• Para potencia superior a 5kW, conexión trifásica
• Niveles de inycción de armónicos según
EN60555
• Aislar galvánicamente las partes DC y AC de la
instalación
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Dimensionamiento del inversor
• Determinar la potencia de entrada inversor Pinv
• En general, Pinv depende de Pgfv. Una
recomendación muy usada Fs= Pinv/Pgfv
– Sur Europa Fs= 0,8-1
– Centro Europa Fs= 0.75-0,9
– Norte Europa Fs= 0,7-0,8
• Generadores orientados al sur e inclinación
aproximadamente la latitud del lugar.
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Slide 64
Slide 65
Slide 66
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Otros elementos de la instalación
•
•
•
•
Dispositivos de control y medida
Elementos de protección
Bombas de extracción de agua
Elementos de iluminación
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Slide 69
Slide 70
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Energía solar fotovoltaica
Componentes de una instalación
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Componentes de una instalación
•
•
•
•
•
Acumuladores
Reguladores de carga
Convertidores
Convertidores de red
Otros elementos
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Instalación autónoma
Slide 4
Slide 5
Baterías
•
•
•
•
•
Necesidad y funciones de
la batería
Formas de
almacenamiento de
energía
Definición y parámetros.
Capacidad.
Conexión entre baterías
Funcionamiento interno
Profundidad de descarga
• Autodescarga
• Ciclo de carga y descarga
• Influencia de la
temperatura
• Efecto memoria
• Rendimiento
• Duración
• Dimensionamiento de la
batería
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Acumuladores
• Suministra una potencia instantánea superior a la
que el campo de paneles solares podría generar.
• Mantener un nivel de tensión estable
independiente del nivel de radiación.
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Tipos de baterías
• Níquel-cadmio. Caras, ofrecen excelente
fiabilidad y resistencia, capacidades de descarga
90%, aguantan temperaturas bajas.
• Plomo-ácido. Baratas, apto para servicios
semicontinuo o intermitente, capacidades de
descarga 30%
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Batería
• La batería impone el
valor de la tensión al
campo de paneles.
– Batería 12 V ±1 o 2 V
panel 36 células 17 V.
• Pérdidas de potencia por
menor tensión 10%
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Formas de almacenamiento de la energía
• -Baterías o acumuladores estacionarios:
– Suelen estar en una posición fija y están destinados para producir una
corriente permanente o esporádica baja y nunca para grande corrientes en
breves periodos de tiempo. s
– Son las más utilizadas en instalaciones fotovoltaicas.
• -Baterías o acumuladores de arranque (baterías de
automóvil):
– Proporcionar gran intensidad en pocos segundos.
– Construcción especial por estas grandes corrientes.
– Las placas de los electrodos son más gruesas que las de las baterías de las
estacionarias.
– Menor duración.
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Electroquímica del níquel cadmio
desc arg a
anodo 2 NiOOh 2 H 2 O 2 e
c arg a
2 Ni ( OH ) 2 2 OH
( 0 , 49 V )
desc arg a
cátodo Cd 2 OH
c arg a
Cd ( OH ) 2 2 e ( 0 ,809 V )
En el electrolito de hidróxido potásico KOH
desc arg a
Cd 2 H 2 O 2 NiOOH
c arg a
2 Ni ( OH ) 2 Cd ( OH ) 2 (1, 299 V )
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Electroquímica célula de plomo
desc arg a
ánodo PbO 2 3 H
HSO
4
2e
c arg a
PbSO
4
2 H 2 O (1, 685 V )
desc arg a
Cátodo Pb HSO
4
c arg a
PbSO
4
H
2 e ( 0 ,356 V )
En el conjunto de la célula
desc arg a
PbO 2 Pb 2 H 2 SO 4
c arg a
2 PbSO
4
2 H 2 O ( 2 , 041 V )
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Definición de parámetros
Asociación de varios acumuladores conectados
bien en serie, bien en paralelo, combinados para
dar la tensión de salida y la capacidad de
almacenamiento deseadas.
• PARAMETROS
– Capacidad (Ah)
– Tensión (V)
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Parámetros
• La capacidad de una batería es la cantidad de
electricidad que puede entregar cuando se descarga
antes de que su tensión disminuya por debajo de un
nivel mínimo.
– Su símbolo es C y se expresa en A·h.
• La capacidad de una batería varía según el régimen de
descarga: aumenta a medida que la descarga es más
lenta, y disminuye cuando esta es más rápida.
– Por esta razón, el valor de C debe venir referenciado con el
tiempo de descarga.
Slide 14
Variación de carga según régimen de
descarga
Slide 15
Conexión entre baterías
• En función de las características de la instalación
se realizarán las conexiones entre las baterías.
– Conexión en serie
– Conexión en paralelo
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Conexión entre baterías
• Tres acumuladores de plomo-ácido de 90
amperios·hora y 2,1 voltios pueden conectarse
en serie para obtener una batería de 6,3 voltios y
de 90 amperios·hora.
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Conexión entre baterías
• Los mismos elementos pueden conectarse en
paralelo para producir una batería de 2,1 voltios
y 270 amperios·hora.
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Funcionamiento interno
• Las baterías de Pb se componen
de vasos de 2V conectados en
serie.(Capacidad pequeña,
baterías monoblock)
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Profundidad de descarga
• La profundidad de descarga máxima admisible
para un acumulador Pb-ácido es del 80%.
• Con un régimen de descarga diaria del 25% de
su capacidad, y un 80% de descarga 2 veces al
año (condiciones que normalmente se dan en
una instalación fotovoltaica), la batería solar
puede alcanzar una vida útil de más de 11 años.
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Comportamiento de la batería
• Como las intensidades de carga y descarga son
bajas las pérdidas por efecto Joule también son
bajas, llegándose a rendimientos del 90%.
• El nivel de carga se puede determinar por la
tensión en bornes (batería cargada 13 V para las
baterías de 12V) ( batería descargada voltaje
inferior límite 11V)
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Autodescarga
• Autodescarga.-pérdida de energía por reacción entre
los materiales que forman los elementos de la batería en
condiciones de circuito abierto (no hay carga )
– Depende del tipo de batería y muy directamente de la
temperatura, aumentando con esta.
– La autodescarga hay que considerarla como un consumo
adicional, que demanda un cierto porcentaje de energía
almacenada. Su valor es aproximadamente de un 0,5 a un 1%
diario en baterías de Pb-ácido.
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Variación capacidad según nº de
ciclos
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Influencia de la temperatura
• Un ligero incremento de la temperatura aumenta la actividad de
los procesos químicos y, por lo tanto, la capacidad de la batería.
Por el contrario, a bajas temperaturas la actividad química es
menor y la capacidad disminuye considerablemente.
• En consecuencia, la temperatura influye en la vida útil de una
batería:
– si es demasiado alta, la reacción química que tiene lugar en el acumulador
se acelera demasiado y la vida se acorta
– si la temperatura es baja, la vida se prolonga, pero si baja demasiado
puede correr el riesgo de congelación.
• Lo mejor será mantener la batería en un nivel de carga alto, ya
que cuanto mayor sea la concentración del electrolito el punto de
congelación será más bajo.
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Influencia de la temperatura
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Efecto memoria
• La HISTORIA DE LA BATERÍA afecta también a la
capacidad. Si una batería lleva un largo período sin ser
recargada en toda su capacidad se produce un efecto
memoria que impide que recupere su capacidad
nominal, siendo necesarios varios ciclos de carga y
descarga para recuperarla.
• El envejecimiento de una batería merma su capacidad y
va disminuyendo a lo largo de su vida en función del
servicio de carga -descarga a que sea sometida.
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Carga excesiva
• Si se alcanza la plena carga y no existe un
elemento regulador que corte la carga el campo
de paneles sigue forzando una corriente hacia la
batería. Dando lugar a la electrolisis del
electrolito.
• Se pierde electrolito en forma de oxígeno e
hidrogeno y se acorta la vida útil
• Las burbujas de gases evitan la estratificación del
electrolito
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Duración de la batería
• Vida útil. –
– La vida útil de una batería no se mide en años, sino
por la cantidad de ciclos de carga -descarga que es
capaz de realizar.
– Así, si se la somete a un régimen de trabajo de
muchos ciclos diarios, probablemente sólo durará
unos meses, mientras que si el régimen es de un ciclo
al día o incluso más lento (como ocurre en el caso de
iluminación de viviendas con energía solar) la batería
puede durar al menos diez años.
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Especificaciones técnicas
• Tipo batería, tensión nominal, dimensiones,
peso
• Capacidad de descarga en 20,50 y 100 horas, con
sus correspondientes tensiones de corte.
• Rango de temperatura de funcionamiento
• Profundidad máxima de descarga
• Valor de autodescarga
• Ciclaje máximo diario permitido
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Especificaciones técnicas
• Tiempo máximo de trabajo a un 50% de carga y con un
ciclaje del 10%
• Rendimiento de caga
• Variación de la capacidad con la temperatura
• Voltajes finales en función del régimen de descarga
• Voltaje máximo de carga en función de la temperatura y
del régimen de carga
• Temperatura de congelación
• Densidad en función del estado de caga
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Dimensionamiento de la batería
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Ejemplo
• Ejercicio:
Calcular la capacidad del
campo de baterías
necesario para una
instalación de
iluminación cuyo
consumo es de 750
Wh/día, y que trabaja a
12 V.
C
750 3
12 0 ,80
234 ,37 ( A.h )
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Sistema regulación
• El regulador de tensión es un dispositivo
electrónico que se utiliza para regular la carga de
las baterías:
– prevenir sobrecargas
– evitar sobredescargas
• La vida de la batería depende fundamentalmente
de la buena elección del regulador.
• También existen paneles autorregulados,
adecuados en instalaciones pequeñas y remotas
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Características regulador
• Los niveles de tensión del regulador deben estar
bien ajustados a la batería a la que debe proteger:
– Límites de carga y descarga en función del tipo de
batería
– Proceso de carga y descarga
– Temperatura
– Envejecimiento
• Termómetro incorporado
• Regulador se sitúa cerca de las baterías
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Funciones básicas
• Funciones básicas de un regulador:
–
–
–
–
–
Carga óptima de las baterías
Protección frente a sobrecarga
Evitar una descarga completa
Protección de la profundidad de descarga
Información sobre el estado de carga
• Los reguladores suelen llevar un display donde
reflejan las magnitudes eléctricas más
importantes.
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Regulador
• Los reguladores comerciales más frecuentes oscilan
entre los 5 y los 50 A para tensiones de 12 y 24 V.
• Cuando la instalación es muy grande se puede optar por
varios reguladores en paralelo.
• En grandes instalaciones existe la posibilidad de utilizar
reguladores que , cuando la batería está cargada, desvían
la corriente para aprovecharla para otros usos.
• Otros desconectan de forma automática y paulatina los
grupos de paneles para que nunca entre exceso de
corriente
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El regulador
• Formando un conjunto compacto, se integran con el
regulador una serie de instrumentos que lo
complementan:
–
–
–
–
Amperímetro
Voltímetro
Alarma de aviso de baja tensión en batería
Sensor de temperatura que regula automáticamente el valor
de la tensión máxima de carga (es función de T; el voltaje final
recomendado para conseguir que la batería alcance el estado de plana
carga debe ser mayor cuando más baja sea la temperatura)
– Desconectadores automáticos del consumo
– Contador de Ah
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Diodo de bloqueo
• Por la noche (nivel de irradiancia nulo), la
tensión del generador fotovoltaico
disminuye, de forma que la batería se
descargaría a través del generador.
• Para evitarlo se coloca un diodo a
contracorriente, que generalmente está
integrado en el regulador.
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Diodo de bloqueo
• Elemento que puede o no estar incorporado al
regulador.
• Permite el paso de la corriente en un solo
sentido (del panel hacia la batería).
• Es necesario para evitar que en condiciones de
baja iluminación o por la noche, cuando
Vbatería>Vpanel, la batería se descargue.
• Supone una caída adicional de potencial de 0,51V
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Tipos reguladores
• REGULADORES EN SERIE: interrumpen el
circuito
• REGULADORES EN PARALELO: disipan
potencia térmica
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Regulador shunt
Utilizados en pequeñas instalaciones
Slide 41
Regulador serie
• Interrumpe mediante un relé la corriente entre
el módulo y la batería cuando se alcanza la
tensión límite de carga y se vuelve a conectar
cuando disminuye la tensión de la batería.
• Equivalente a un conmutador en serie: vía de
baja resistencia durante la carga y circuito
abierto cuando las baterías están cargadas.
• Pequeño tamaño
Slide 42
Regulador serie
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Protección contra descargas
profundas
• Esta protección se realiza con relésque cortan la
corriente procedente de la batería para que no se
siga descargando (S2 en la fig anterior). Presente
en la mayoría de los reguladores. Antes de la
desconexión, aviso mediante una alarma.
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Convertidor/inversor
• Dos grandes grupos de inversores:
– 1. Para instalaciones fotovoltaicas aisladas.
– 2. Para instalaciones fotovoltaicas de conexión a red.
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Inversor para instalaciones aisladas
• La tensión de salida de las baterías es de 12 o 24
V generalmente.
– Si se necesita otra tensión continua se instalará un
conversor cc/cc.
– Si se necesita tensión alterna se utiliza un inversor
cc/ca.
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Convertidor CC-CC
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Convertidor CC-AC
• Pueden ser para
instalaciones aisladas o
para conexión a red
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Eficiencia inversor
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Señal de salida
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Inversores de conexión a red
• Salida del inversor conectada directamente a la
red de distribución de la compañía, sin pasar por
los equipos de consumo de la vivienda.
Prohibición de instalar baterías.
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Esquema conexión a red
• Esquema unifilar de una instalación fotovoltaica de conexión a red según la Resolución de
la Dirección General de Planificación energética y Minas, BOE nº 148/2001, donde se
especifica la ubicación del inversor
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Inversores de conexión a red
• CONEXIÓN A LA RED
– El R.D. 1663/00 indica:
– Potencia nominal del inversor o suma de inversores
≤5 kW, conexión monofásica
– Potencia ≥5 kW, conexión trifásica (con un sólo
inversor con salida trifásica o con tres inversores
monofásicos conectados en paralelo).
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Conexión a red
• Esquema de
diferentes formas de
acometidas a la red.
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Cableado
• Intensidad máxima admisible, en
amperios, para cables bipolares con
conductores de cobre aislados con
goma o PVC
• Ver el punto 5.8 “Cableado” del
Pliego de Condiciones Técnicas de
Instalaciones Aisladas de la Red.
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Cableado
• Sección del cable para una caída de tensión del 3%:
Donde:
L: longitud (m)
P: potencia circuito (W)
K: conductividad (m/(.mm2) 56 para Cu, 34 para Al)
U: tensión nominal (V)
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Pérdidas
• Pérdidas en cableado: 6%
• Pérdidas en batería e inversor: 10%
• Pérdidas por acoplamiento (punto de máxima potencia):
20%
• Pérdidas totales: 32,3%
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Seguridad de la red eléctrica
• No alterar las condiciones de seguridad ni la
calidad del suministro de la red de otros
abonados
• No dar origen a condiciones peligrosas de
trabajo para el personal de mantenimiento y
explotación de la red (capacidad de
funcionamiento en isla)
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Requisitos de seguridad
• Controles propios del inversor para cada fase
– Tensión 0,85-1,1 nominal
– Factor de potencia 0,9-1
– Frecuencia 49-51.
• Para potencia superior a 5kW, conexión trifásica
• Niveles de inycción de armónicos según
EN60555
• Aislar galvánicamente las partes DC y AC de la
instalación
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Dimensionamiento del inversor
• Determinar la potencia de entrada inversor Pinv
• En general, Pinv depende de Pgfv. Una
recomendación muy usada Fs= Pinv/Pgfv
– Sur Europa Fs= 0,8-1
– Centro Europa Fs= 0.75-0,9
– Norte Europa Fs= 0,7-0,8
• Generadores orientados al sur e inclinación
aproximadamente la latitud del lugar.
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Otros elementos de la instalación
•
•
•
•
Dispositivos de control y medida
Elementos de protección
Bombas de extracción de agua
Elementos de iluminación
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