Calculo de potencia de panles para sistemas on grid

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MODULO CALCULO DE PANELES PARA SISTEMAS DE GENERACION SOLAR FOTOVOLTAICA EN
RED
AUTOR
ING ANTONIO FAVIO OSPINO MARTINEZ
FOXMANCOL@HOTMAIL.COM
CANAL YOUTUBE: ANTONIO OSPINO
PAG WEB: http://refrigeracionyclimatizaciondelasabana.mex.tl/intro.html

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TABLA DE CONTENIDO DEL MODULO
Contenido
1. SISTEMAS ON GRID O CONECTADOS A RED............................................................................ 3
2. HERRAMIENTAS PARA MONTAJES DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS. .......................................... 4
3. CALCULO DE PANELES PARA SISTEMAS DE GENERACION ON GRID. ................................ 10
3.1. CALCULO DE LA POTENCIA DEL ARREGLO DE PANELES SOLARES..................................... 11
3.1.1. METODOS PARA CALCULO DE PANELES EN SISTEMAS DE GENERACION ON GRID...... 11
3.1.1.1. METODO DEL CALCULO DEL HSP........................................................................... 12
3.1.1.2. METODO DEL INDICE DE RENDIMIENTO DEL PANEL EN SITIO O IRPS .................. 13
4. CONFIGURACIONES GENERALES DE SISTEMAS DE CONTROL PARA GENERACION
FOTOVOLTAICA ON GRID .............................................................................................................. 14

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1. SISTEMAS ON GRID O CONECTADOS A RED
Los sistemas on grid o en red, se usan en sitios donde se tiene disponible energía eléctrica. Se
compone de un arreglo de paneles, inversor de inyección a red y de un contador bidireccional o de
doble conteo. Este sistema toma la energía DC del banco de paneles y el inversor la convierte en
AC y la inyecta a la red de su casa sincronizada con la red.
Entre sus ventajas están:
• Aplicable a sistemas de baja, media y alta potencia de generación.
• No requieren bancos de baterÍa.
• No requieren hacer muchas modificaciones electrícas internas.
• Mientras más grande el sistema, menor es el tiempo de recuperación de la inversión.
• Sistema sencillo en comparación con el Off grid.
• Posibilidad de conversión en un negocio de generación eléctrica.
• Posibilidad de adaptar sistemas alternos como los eólicos.
Entre sus desventajas están:
• Sistemas de medio a alto costo de inversión inicial.
• Si la energía de la red falla, el sistema también de detiene.
• Problemas con la legislación eléctrica del país que permitan la generación de energía y su
entrega a la red.

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Los paneles se pueden configurar para voltajes de 12, 24, 36, 48, 120 y hasta 600 voltios
dependiendo del tipo de inversor a usar en el sistema con salidas monofásicas de 120, bifásicas de
220 vac y trifásicas de 220 vac
2. HERRAMIENTAS PARA MONTAJES DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS.
Entre las herramientas manuales se tienen:

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Entre las herramientas eléctricas se tienen:

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Entre la instrumentación requerida están:

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VER VIDEO:
HERRAMIENTAS, EQUIPOS E
INSTRUMENTACION REQUERIDOS PARA
MONTAJES DE SISTEMAS DE GENERACION
SOLAR
https://youtu.be/hQnaNb0JkyM
3. CALCULO DE PANELES PARA SISTEMAS DE GENERACION ON GRID.
El cálculo para estos sistemas parte de la información del consumo mensual en Kwatt-Hr que se
observa en la factura de energía del sitio donde se va a hacer el análisis. A partir de estos
momentos, tenga en cuenta los siguientes pasos:
• Calcule el consumo diario de energía en Watt-hr por día, de acuerdo a la factura del sitio.
• Al valor anterior aféctelo por los factores de corrección para determinar la energía que
deben entregar los paneles solares por día en Watt-Hr.
• Con base en el valor de menor radiación por día del sitio, calcule el HSP y la potencia total
que debe tener el arreglo de paneles (Wp*N) en watts.

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• Con base en este valor de potencia, seleccione el inversor o conjunto de inversores que
puedan operar esta potencia.
• Con base en los datos proporcionados por el inversor o seleccione el Wp de panel
requerido para conformar el arreglo.
• Conforme el arreglo de paneles del sistema.
• Seleccione el cableado y sistemas de protección requerido para el sistema.
3.1. CALCULO DE LA POTENCIA DEL ARREGLO DE PANELES SOLARES
3.1.1. METODOS PARA CALCULO DE PANELES EN SISTEMAS DE GENERACION ON GRID
Se determina el consumo mensual máximo en el recibo de energía y divídalo entre el numero de
días de consumo ( por lo general 30 días ) para obtener el consumo de energía por día:
Del gráfico anterior se deduce:
Consumo diario = Consumo Mensual máximo/ Días facturados
Consumo diario = 100 Kw-hr/ 30 Días = 3,33 Kw-Hr/Dia = 3333 W-Hr/Día
Al anterior valor hay que hacerle unos ajustes:
FACTOR DE VARIACION DE CARGAS ( FVC ): Es un porcentaje que varía de acuerdo al calculador
que tiene que ver con la variación de horas de las cargas o cargas adicionales que se pueden
conectar al sistema. Este factor varia de un 10% a un 30%. Para el caso tomaremos un 20%, por
tanto el FVC = 1,2
Energía Proveer Paneles = Consumo diario energia* FVC
Energía Proveer Paneles = 3333,3 Watts-Hr * 1.2

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FACTOR DE PERDIDAS ELECTRICAS ( FPE ): Es un porcentaje que tiene que ver con las pérdidas por
recalentamientos en empalmes, caídas de voltaje etc del panel al inversor. Este factor varia de un
3% a un 5%. Para el caso tomaremos un 5%, por tanto el FPE = 1,05.
Energía Proveer Paneles = Consumo diario energía * FVC * FPE
Energía Proveer Paneles = 6758,72 Watts-Hr * 1.2*1,05
FACTOR DE PERDIDAS EN INVERSOR ( FPI ): Es un porcentaje que se toma para compensar la
energía que se consume el inversor on grid para su funcionamiento, conexiones, etc. Este factor
varia de un 5% a un 10%; para el caso tomaremos un 10%, por tanto el FPI = 1,1
Energía Proveer Paneles = Consumo diario energía * FVC * FPE * FPI
Energía Proveer Paneles = 3333,3 Watts-Hr * 1.2 * 1,05 * 1,1
PORCENTAJE DEL AHORRO ENERGETICO ( PAE ): Es el porcentaje del total de la energía que se
desea ahorrar y que debe ser suministrado por los paneles. Este factor depende del usuario o
cliente su valor oscila desde el 1% al 100%.
OBS. Si el cliente desea se generador entonces este factor tendrá valore del 101% en adelante
dependiendo de lo que se desee generar. Para el caso, se desea ahorrar el 70% de la energía
consumida, por tanto PAE = 70%
Energía Proveer Paneles = Consumo diario energía * FVC * FPE * FPI * ( PAE/100 )
Energía Proveer Paneles = 3333,3 Watts-Hr * 1.2 * 1,05 * 1,1 * ( 70%/100)
Energía Proveer Paneles = 3234 Watts-Hr
3.1.1.1. METODO DEL CALCULO DEL HSP
Se buscan los valores de irradiación solar por mes en el sitio del proyecto; en este caso para Costa
Atlántica Colombiana:

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Para efectos de cálculo tomaremos el menor valor de la tabla, que para el caso corresponde al mes
de noviembre con aproximadamente 3700 Watt-Hr/Mts Cuad
Ahora se calcula el valor del HSP:
Hsp = Valor de irradiación minima anual ( I ) / E en stc
Hsp = ( 3700 Watt-Hr/Mts Cuad ) / 1000 Watt/Mts cuad
HSP = 3,7 Hrs
Recordemos que:
Energía Proveer paneles = HSP * N * Wp * ηRC
Despejando Wp*N, que es la potencia requerida del arreglo de paneles:
Wp*N = ( Energia Proveer paneles / ( HSP * ηRC)
Para el caso y por reemplazos se tiene que:
Wp*N = ( 3234 Watts-hr / ( 3.73 * 0.7)
Wp*N = 1238.6 Watt
Por redondeo podemos seleccionar 1200 watts
Se puede calcular cantidad de paneles, despejando N asignando un valor de Wp; por ejemplo si se
usan paneles de 150 watts, entonces:
N = 1200 watts / Wp
Por tanto:
N = 1200 Watts / 150 Watt ) = 8 Paneles
3.1.1.2. METODO DEL INDICE DE RENDIMIENTO DEL PANEL EN SITIO O IRPS
El método consiste en hacer una prueba de rendimiento de cuanto nos entrega el panel
seleccionado en un día de trabajo ( de 6 a 10 horas ) dependiendo del sitio y obtener por medio
de instrumentos la entrega a red de energía en ese día en Watts-Hr.
Por ejemplo en un montaje de dos paneles de 150 watts cada uno, se trabajo desde las 7:00 y
finalizo la prueba a las 17:00, lo que nos da 10 horas de trabajo diario, en esta caso se obtuvo una
producción de 900 Watt-Hr en ese día. Se recomienda hace esta prueba en los meses de menor
radiación solar.
De aquí calculamos el índice de rendimiento del panel en sitio ( IRPS ), cabe aclarar que este índice
es muy particular del sitio, del tipo de panel, horas de trabajo etc.

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IRPS = ENERGIA PRODUCIDA EN DIA EN WATTS-HR/ POTENCIA NOMINAL ARREGLO PANELES EN
WATTS
Para el caso:
IRPS = ENERGIA PRODUCIDA EN DIA / POTENCIA NOMINAL ARREGLO PAN
IRPS = ( 9000 Watts – Hr/dia )/ 300 Watts = 3 ( Watts-Hr / Dia-Watts )
La potencia requerida por el arreglo de paneles Wp*N viene con la fórmula:
Wp*N = FS* [ Energia a proveer por paneles ]/[( Indice de Rendimiento del panel o IRPS )]
Donde:
Wp: Es la potencia comercial del panel, para el caso se seleccionaron paneles de 150 watt.
N: Numero de paneles.
FS: Es un factor de seguridad que oscila entre el 5 y el 20%, por tanto su valor es de 1,05 a 1.2. Por
lo general se trabaja en un factor del 5% al 10%, por tanto FS = 1.05 o 1.1. Reemplazando:
Wp*N = 1.1* [ 3234 Watt-Hr/Dia ]/ [ (3Watts-Hr / Dia - Watts) ]
Wp*N = 1.185.8 Watts
Por redondeo podemos seleccionar 1200 watts
Se puede calcular cantidad de paneles, despejando N asignando un valor de Wp; por ejemplo si se
usan paneles de 150 watts, entonces:
N = 1200 watts / Wp
Por tanto:
N = 1200 Watts / 150 Watt ) = 8 Paneles
VER VIDEO:
CALCULO DE PANELES SOLARES PARA
SISTEMAS ON GRID
https://youtu.be/uezJgnQtBcM
4. CONFIGURACIONES GENERALES DE SISTEMAS DE CONTROL PARA GENERACION
FOTOVOLTAICA ON GRID
En lo relacionado con los sistemas de control le sugiero los siguientes esquemas para sistemas de
baja, media y alta potencia:

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