En este documento se dimensiona el campo solar fotovoltaico necesario para alimentar una acometida a la red eléctrica convencional. El campo fotovoltaico está compuesto de módulos de silicio cristalino dispuestos en ramas paralelas.

1. AUTOR: JUAN-ANTONIO RAMOS MANSILLA
DISEÑO DE CAMPO SOLAR FOTOVOLTAICO PARA INSTALACIÓN
CONECTADA A RED EN SEVILLA .

2. DISEÑO DE CAMPO SOLAR FOTOVOLTAICO PARA INSTALACIÓN CONECTADA A RED EN SEVILLA .
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1. INTRODUCCIÓN.
El procedimiento resumido para determinar el número de módulos que forma cada
uno de los ramales es el siguiente:
- Obtener el rango de tensiones de entrada del inversor para el seguimiento del
punto de máxima potencia. Dato a proporcionar por el fabricante.
- Obtener los datos de variación de tensión e intensidad de los módulos en función
de la radiación y la temperatura.
- Determinar la temperatura y la radiación para el día más caluroso y para el día
más frío del año. Utilizar tablas o bases de datos.
- Calcular los límites para la tensión de máxima potencia en esos días extremos. Se
obtienen así dos valores: La máxima y la mínima tensión que suministra el módulo
para la máxima potencia.
- Con los valores límite de tensiones anteriores, se debe calcular el número de
módulos que se conectarían en serie, para tener una tensión total dentro del rango
de tensiones de máxima potencia del inversor.
- Verificar que los valores obtenidos son menores que la máxima tensión de
entrada al inversor.
ILUSTRACIÓN 1. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL MÓD. FOTOVOLTAICO MONOCRISTALINO A-150-M.

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Las características del inversor se exponen a continuación en la siguiente tabla:
ILUSTRACIÓN 2.CTCAS. ELÉCTRICAS DEL INVERSOR DE CONEXIÓN A RED (ON-GRID INVERTER).
2. CÁLCULO DE LAS TEMPERATURAS EXTREMAS.
Primero necesitamos conocer las temperaturas extremas del lugar de la instalación,
así como los valores de radiación correspondientes. Suponiendo que la instalación se
fuera a ejecutar en Sevilla. Dichas temperaturas y radiación extremas se obtienen de
las bases de datos de la A.E.M.E.T. o bien a través de la base de datos del sistema
P.V.G.I.S. o bien de algún otro organismo de la administración.
El siguiente paso es calcular las temperaturas extremas (máximas y mínimas) que
alcanzarán los paneles fotovoltaicos. Se necesitará la temperatura de operación
nominal de la célula (T.O.N.C.).
𝑻 𝑴Ó𝑫_𝑭𝑽 = 𝑻 𝑪𝑬𝑳𝑳 + (
𝑻. 𝑶. 𝑵. 𝑪. −𝟐𝟎
𝟖𝟎𝟎
) ∙ 𝑬
ILUSTRACIÓN 3. TEMPERATURAS MÁXIMA Y MÍNIMA PREVISTAS PARA EL MÓDULO FOTOVOLTAICO.
45 0
47 47
1.000 100
78,8 3,38
TONC (ºC)
E (w/m2
)
Tª AMB. (ºC)
TONC (ºC)
E (w/m2
)
TCELL (ºC) TCELL (ºC)
TEMPERATURAS EXTREMAS DEL MÓDULO FOTOVOLTAICO
Tª AMB. (ºC)

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3. DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE MÓDULOS EN SERIE.
Como la potencia de pico de los paneles se da en unas condiciones muy concretas de
temperatura (25ºC), es necesario ahora calcular los valores extremos que puede
alcanzar la potencia pico del módulo fotovoltaico. Utilizaremos la siguiente ecuación:
𝑷 𝑷𝑲_𝑻𝑪𝑬𝑳𝑳 = 𝑷 𝑷𝑲𝟐𝟓º𝑪 ∙ (𝟏 + 𝜹 ∙ (𝑻 𝑪𝑬𝑳𝑳 − 𝟐𝟓))
𝑷 𝑷𝑲_𝑻𝑴Á𝑿 = 𝟏𝟓𝟎𝒘 ∙ (𝟏 − 𝟎, 𝟎𝟎𝟏𝟖 ∙ (𝟕𝟖, 𝟖 − 𝟐𝟓)) = 𝟏𝟑𝟓, 𝟓𝒘
𝑷 𝑷𝑲_𝑻𝑴Í𝑵 = 𝟏𝟓𝟎𝒘 ∙ (𝟏 − 𝟎, 𝟎𝟎𝟏𝟖 ∙ (𝟑, 𝟑𝟖 − 𝟐𝟓)) = 𝟏𝟓𝟓, 𝟖𝒘
La intensidad en el punto de máxima potencia vendrá dada por la expresión:
𝑰 𝑴𝑷𝑷_𝑻𝑪𝑬𝑳𝑳 = 𝑰 𝑴𝑷𝑷𝟐𝟓º𝑪 + 𝜶 ∙ (𝑻 𝑪𝑬𝑳𝑳 − 𝟐𝟓)
𝑰 𝑴𝑷𝑷_𝑻𝑴Á𝑿 = 𝟒, 𝟒𝑨 + 𝟎, 𝟎𝟎𝟐 ∙ (𝟕𝟖, 𝟖 − 𝟐𝟓) = 𝟒, 𝟓𝟎𝑨
𝑰 𝑴𝑷𝑷_𝑻𝑴Í𝑵 = 𝟒, 𝟒𝑨 + 𝟎, 𝟎𝟎𝟐 ∙ (𝟑, 𝟑𝟖 − 𝟐𝟓) = 𝟒, 𝟑𝟓𝑨
La tensión en el punto de máxima potencia para los valores de las temperaturas
extremas vendrá dada por las siguientes ecuaciones:
𝑽 𝑴𝑷𝑷_𝑻𝑪𝑬𝑳𝑳 = 𝑽 𝑴𝑷𝑷𝟐𝟓º𝑪 + 𝜷 ∙ ( 𝑻 𝑪𝑬𝑳𝑳 − 𝟐𝟓)
𝑽 𝑴𝑷𝑷_𝑻𝑴Á𝑿 = 𝟑𝟒𝑽 − 𝟎, 𝟎𝟗𝟕𝟐 ∙ ( 𝟕𝟖, 𝟖 − 𝟐𝟓) = 𝟐𝟖, 𝟕𝟕𝑽
𝑽 𝑴𝑷𝑷_𝑻𝑴Í𝑵 = 𝟑𝟒𝑽 − 𝟎, 𝟎𝟗𝟕𝟐 ∙ ( 𝟑, 𝟑𝟖 − 𝟐𝟓) = 𝟑𝟔, 𝟏𝟎𝑽
Pasamos a calcular la tensión de circuito abierto en las mismas condiciones:
𝑽 𝑶𝑪_𝑻𝑪𝑬𝑳𝑳 = 𝑽 𝑶𝑪𝟐𝟓º𝑪 + 𝜷 ∙ ( 𝑻 𝑪𝑬𝑳𝑳 − 𝟐𝟓)
𝑽 𝑶𝑪𝑻𝑴Á𝑿 = 𝟒𝟑, 𝟐 − 𝟎, 𝟎𝟗𝟕𝟐 ∙ ( 𝟕𝟖, 𝟖 − 𝟐𝟓) = 𝟑𝟕, 𝟗𝑽
𝑽 𝑶𝑪𝑻𝑴Í𝑵 = 𝟒𝟑, 𝟐 − 𝟎, 𝟎𝟗𝟕𝟐 ∙ ( 𝟑, 𝟑𝟖 − 𝟐𝟓) = 𝟒𝟓, 𝟑𝒘
A continuación y con los datos del rango de tensiones para los que funciona el
dispositivo de seguimiento del punto de máxima potencia, calculamos el número
mínimo y máximo de paneles fotovoltaicos en serie.
𝑵 𝑴Ó𝑫_𝑺𝑬𝑹𝑰𝑬_𝑴Í𝑵 =
𝑽 𝑴𝑷𝑷_𝑴Í𝑵
𝑽 𝑴𝑷𝑷_𝑻𝑴Á𝑿
=
𝟒𝟑𝟎𝑽
𝟐𝟖, 𝟖𝑽
≈ 𝟏𝟓
𝑵 𝑴Ó𝑫_𝑺𝑬𝑹𝑰𝑬_𝑴Á𝑿 =
𝑽 𝑴𝑷𝑷_𝑴Á𝑿
𝑽 𝑴𝑷𝑷_𝑻𝑴Í𝑵
=
𝟖𝟎𝟎𝑽
𝟑𝟔, 𝟏𝑽
≈ 𝟐𝟐

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El número total de módulos en serie de cada rama estará comprendido entre 15 y 22.
ILUSTRACIÓN 4. NÚMERO MÁXIMO Y MÍNIMO DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS EN SERIE.
A continuación se calculan las tensiones máximas y mínimas en cada rama del
generador fotovoltaico en función del número de módulos que la conforman,
utilizando los valores dados por las ecuaciones para cada módulo:
ILUSTRACIÓN 5. TENSIONES MÁXIMAS Y MÍNIMAS PARA CADA NÚMERO DE MÓDULOS EN SERIE.
4. DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE RAMAS.
La potencia pico de cada rama resultará:
𝐏 𝐑𝐀𝐌𝐀,𝐏 = 𝟏𝟕 × 𝟏𝟓𝟎𝐰 𝐩 = 𝟐. 𝟓𝟓𝟎𝐰 𝐩
Ya se puede estimar, en una primera aproximación, el número de ramas a conectar en
paralelo.
𝐍º 𝐑𝐀𝐌𝐀𝐒_𝐏𝐀𝐑𝐀𝐋𝐄𝐋𝐎 =
𝟏𝟏𝟎𝐊𝐖𝐏
𝟐, 𝟓𝟓𝐊𝐖𝐏
≈ 𝟒𝟑

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Para comprobar que la intensidad de cortocircuito máxima del generador no supera
el límite admitido por el inversor (225 A), se halla la intensidad de cortocircuito del
generador para un número de ramas igual a 43.
𝐈 𝐒𝐂_𝐓𝐌Á𝐗 = 𝟒, 𝟖 + 𝟎, 𝟎𝟎𝟐 ∙ (𝟕𝟖, 𝟖 − 𝟐𝟓) = 𝟒, 𝟗𝟏𝐀
𝐈 𝐒𝐂_𝐓𝐌Á𝐗 = 𝟒𝟑 ∙ (𝟒, 𝟖 + 𝟎, 𝟎𝟎𝟐 ∙ ( 𝟕𝟖, 𝟖 − 𝟐𝟓)) = 𝟐𝟏𝟏𝐀 < 225 → 𝑆𝑂𝐿𝑈𝐶𝐼Ó𝑁 𝑉Á𝐿𝐼𝐷𝐀
Concluyendo, el generador estará configurado con 17 módulos en serie por cada
rama, y un total de 43 ramas en paralelo y será capaz de suministrar una potencia
en condiciones S.T.C. de 109.650wp≈110.000wp.