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Dimensionado de un arreglo solar fotovoltaico autónomo, util

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by

Alberto Acosta

on 29 November 2013

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Transcript of Dimensionado de un arreglo solar fotovoltaico autónomo, util

Introducción:
Energía Solar
La energía solar puede ser recolectada casi en cualquier parte y lo mejor de manera gratuita.
En México, cerca del 88 % de la energía primaria proviene del petróleo.
Energía a base de hidrocarburos
En años recientes la implementación de energías renovables ha ido en aumento.
Energías Renovables
Planteamiento del problema
Normalmente los Sistemas Fotovoltaicos (SFV) presentan pérdidas de energía y costos elevados de adquisición, esto se debe a estas principales causas:
Problemas en sistemas fotovoltaicos
Sombras por un tiempo indeterminado
Temperatura superior a los 25°C
Elementos disparejos en el sistema
Diferencias entre el voltaje de operación y el punto de máxima potencia
Objetivos
General:

Calcular el tamaño real y diseñar un arreglo solar fotovoltaico autónomo, utilizando el método de probabilidad de pérdida de carga.

Específicos:

Investigar los diferentes métodos de diseño para los arreglos fotovoltaicos.
Evaluar el recurso solar en una región especifica.
Calcular el tamaño real y diseñar el arreglo solar fotovoltaico basándose en métodos convencionales y en el método de probabilidad de pérdida de carga, con el fin de compararlos.
Simular con el software RETScreen y PVsyst, los datos obtenidos por las metodologías, con el fin de validar su funcionamiento
.

Alcances y delimitaciones
Alcance:
Calcular y diseñar de manera adecuada un sistema fotovoltaico autónomo, utilizando el método de probabilidad de perdida de carga
Delimitación:
El cálculo y el diseño del arreglo solar, será delimitado para satisfacer un consumo de 32.55 kWh promedio, para una vivienda de tarifa 1C según datos de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), siendo el sistema solar un sistema autónomo
Marco teórico
Tipos de sistemas fotovoltaicos
Sistema autónomo o aislado
Sistema híbrido
Desarrollo
Sistema conectado a red
Métodos de dimensionado
Método: Probabilidad de pérdida de carga (LPSP)
Método: Mes peor
Método LPSP
Dicho método se basa en la probabilidad de perdida de carga en el sistema.
Desarrollo del Método LPSP
Estimación de radiación solar y días de autonomía
Radiación solar estimada para la región de Juárez y El Paso, es de
3.21 kWh/m^2
, con
4 días de autonomía
Dimensionado de baterías
Es necesario contar con
30 baterías
de
296 Ah
a
12 V
y dos cadenas en serie.
Dimensionado de inversor CD/CA
Es necesario contar con un inversor de:
10.5 kW
Selección de panel fotovoltaico
Se selecciono a manera de suposición un panel fotovoltaico de:
350 W
a
40 V
.
Dimensionado del arreglo fotovoltaico
Estimación de perdidas o déficit de energía
Estimación de la demanda energética
Es la energía eléctrica que utiliza cada aparato eléctrico por hora. La cual es de
32.55 kWh
Evaluación Económica
Se presume una inversión de
10,642 US
Se necesita de
29
paneles solares de
350 W
de potencia y una cadena en serie para proporcionar una potencia de:
10.15 kW
Dimensionado de baterías en tiempo "t-1"
La capacidad máxima para el banco de baterías para un tiempo "t-1" se estima en:
159.55 kWh
y una capacidad minima en:
170.92 kWh
Potencia total del arreglo fotovoltaico
Se establece que el sistema tendrá una potencia total de:
26.96 kWh
Déficit de energía
Se presenta un déficit de energía para el sistema de:
10.84 kWh
Viabilidad método LPSP
Se tiene como resultado aproximadamente
0.080
, lo cual según el método LPSP, el dimensionado es una opción viable
Desarrollo método mes peor
Desarrollo del método mes peor
Dimensionado del arreglo fotovoltaico
Se necesitan 33 paneles solares de 350 W a 40 V
Dimensionado de baterías
Se estiman
32 baterías
de
296 Ah a 12 V
y dos cadenas en serie.
Evaluación Económica
Se presume una inversión de
11,636 US
Dicho método se basa en el peor mes de radiación solar.
Estimación de la demanda energética
Es la energía eléctrica que utiliza cada aparato eléctrico por hora. La cual es de
36.45

kWh
Estimación de radiación solar y días de autonomía
Radiación solar estimada para la región de Juárez y El Paso, es de
3.21 kWh/m^2
, con
4 días de autonomía
EDemanda: Energía de la demanda (W).
Da: Días de autonomía.
Pd: Profundidad de descarga de las baterías equivalente a 0.8.
n
out: Eficiencia global del sistema igualado a 0.765.
Vt: Voltaje de operación del sistema.
Resultados y conclusiones
Ambos métodos presentan combinaciones aceptables, sin embargo el método LPSP presenta una ventaja, debido a que este maneja una cantidad menor de componentes en comparación del otro método.
Validaciones
Método LPSP
Método Mes Peor
Trabajos Futuros
Estudio a un SFV a dos ejes.
Estudio a un SFV conectado a red
.

Por su atención gracias!
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