Proyecto de Instalación Solar
Fotovoltaica Para Bloque de
Viviendas.
Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática.
Alumno: Roberto Pons Tabascar.
Tutor: Arturo Gil Gil.
Valencia, Septiembre de 2016
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CAPÍTULO 1 MEMORIA, Guías, Proyectos, Investigaciones de Ingeniería
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Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
2020/2021
Subido el 06/04/2021
usuario desconocido 🇨🇴
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Proyecto de Instalación Solar
Fotovoltaica Para Bloque de
Viviendas.
Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática.
Alumno: Roberto Pons Tabascar.
Tutor: Arturo Gil Gil.
Valencia, Septiembre de 2016
Agradecimientos
Quiero agradecer la ayuda, dedicación y confianza que gente de mi entorno ha depositado en mi para la realización de este trabajo, así como en el día a día de mi vida universitaria.
A mi tutor Arturo Gil, por su paciencia y explicaciones aclarándome cualquier tipo de duda por insignificante que fuera.
A Matías, por hacer de su casa una biblioteca y un lugar de reunión donde poder avanzar a la vez que aprendía.
Y a mis padres y a Laura, por aguantarme en mis días buenos y sobre todo en los menos buenos, sacándome del atasco mental.
Nada de esto, sin vosotros, hubiera sido posible.
GRACIAS.
CAPÍTULO 1
MEMORIA
- MEMORIA
- PLIEGO DE CONDICIONES
- PLANOS........................................................................................................................................
- PRESUPUESTO
- Objeto del proyecto.
- Justificación del proyecto.
- Antecedentes.
- 3.1. Energías renovables.
- 3.1.1. Tipos de energías renovables.
- 3.1.1.1. Energía Hidráulica.
- 3.1.1.2. Energía Eólica.
- 3.1.1.3. Energía geotérmica.
- 3.1.1.4 Energía marina.
- 3.1.1.5. Biomasa.
- 3.1.1.6. Energía solar.
- 3.1.2 Ventajas e inconvenientes.
- 3.1.2.1. Energía Hidráulica.
- 3.1.2.2. Energía Eólica.
- 3.1.2.3. Energía geotérmica.
- 3.1.2.4 Energía marina.
- 3.1.2.5. Biomasa.
- 3.1.2.6. Energía solar.
- Energía solar fotovoltaica.
- 4.1. Energía solar fotovoltaica en España.
- 4.2. Tipos de instalación solar fotovoltaica.
- 4.3. Elementos de una instalación solar fotovoltaica.
- 4.3.1. Módulos fotovoltaicos...............................................................................................
- 4.3.2. Baterías......................................................................................................................
- 4.3.3. Inversor.
- 4.3.4. Regulador.
- 4.3.5. Soportes.
- 4.3.6. Protecciones.
- 4.3.7. Cables.
- 4.3.7. Bandejas.
- Desarrollo solución aportada.
- 5.1. Cálculo del consumo. Fotovoltaica Para Bloque de Viviendas
- 5.2. Orientación.
- 5.3. Placas.
- 5.4. Inversor.
- 5.5. Baterías.............................................................................................................................
- 5.7. Soportes.
- 5.8. Cables.
- 5.8.2. Entre cajas de empalme:
- 5.8.3. Entre cajas de empalme 1 y el regulador:
- 5.8.4. Entre regulador e inversor:
- 5.8.5. Entre cajas inversor y protecciones de la vivienda:
- 5.8.6. Entre regulador y baterías:........................................................................................
- 5.8.7. Entre baterías:
- 5.9. Protecciones.
- 5.10. Esquema.
- Normativa................................................................................................................................
- Anexos.
- 7.1 Anexo I. Receptores KYOCERA SOLAR.
- 7.2. Anexo II. Inversor SUNNY ISLAND.
- 7.3. Anexo III. Baterías Sunlight.
- 7.4. Anexo IV. Regulador VICTRON.
- 7.5. Anexo V. Soporte..............................................................................................................
- Anexo IV. Protecciones CBI electrics (1).
- 7.7. Anexo VII. Protecciones CBI electrics(2)...........................................................................
- 7.8. Anexo VIII. Protecciones ABB.
- 7.9. Anexo IX. Cables Ascables
- biografia:
Fotovoltaica Para Bloque de Viviendas
1. Objeto del proyecto.
Con el siguiente proyecto se quiere justificar el planteamiento y desarrollo de una instalación solar fotovoltaica de obra nueva mediante su justificación matemática y medioambiental, así como la adaptación de la normativa vigente.
Este documento tiene como objetivo ser capaz de, habiendo superado casi la totalidad del grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática y habiendo adquirido unos conocimientos teóricos, adaptar dichos conocimientos y aplicarlos para realizar una instalación y aplicación real. Para ello habrá que estudiar cual es el problema que queremos resolver y cuál es la forma más viable de solucionarlo.
Con este proyecto seremos capaces de justificar el uso de energías renovables, ayudando de esta manera a reducir el impacto en el planeta respecto a otras formas de energías menos limpias, así como del ahorro que le produciría al usuario.
2. Justificación del proyecto.
La realización del estudio viene constituido por unas necesidades tanto económicas como medioambientales.
Debemos concienciarnos con el cuidado del planeta, garantizando el uso de energías renovables para lograr el aumento de energías limpias protegiendo toda vida que existe en él. Además, con este tipo de energías, logramos la reducción de recursos limitados que la Tierra nos ofrece y que tarde o temprano se agotarán.
Al factor medioambiental le tenemos que añadir el factor económico. Este tipo de instalaciones nos representarán una alta rentabilidad y ahorro a lo largo de la vida útil de la misma.
3. Antecedentes.
Además de las energías primarias (petróleo, carbón y gas natural), que son fuentes susceptibles de agotamiento y que además deteriorar el medio ambiente, existen otro tipo de energías más seguras y menos contaminantes.
Se trata de las energías renovables o energías de futuro, y son aquellas que producen electricidad a partir del sol, el viento, y el agua.
3.1. Energías renovables.
La energía renovable es un recurso natural que puede aprovecharse industrialmente a partir de la aplicación de tecnología y de diversos recursos asociados.
Renovable, por su parte, es aquello que puede renovarse.
Fotovoltaica Para Bloque de Viviendas
Es uno de los recursos energéticos más antiguos explotados por el ser humano y a día de hoy la energía más madura y eficiente de todas las energías renovables.
3.1.1.3. Energía geotérmica.
Es una de las fuentes de energía renovable menos conocidas. Es la energía que se produce mediante el calor que genera el planeta a través de volcanes, fuentes termales, fumarolas y géiseres bajo su corteza terrestre.
3.1.1.4 Energía marina.
Es la energía que se genera al utilizar el efecto que producen las olas del mar y de las mareas y de el diferencial de las temperaturas existentes en las aguas marinas. Esta energía se puede aprovechar para generar electricidad que alimente las casas, el transporte y la industria.
3.1.1.5. Biomasa.
La biomasa es la materia total de los seres que viven en un lugar determinado, expresada en peso por unidad de área o de volumen. Esta materia orgánica es originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado y es utilizada como una fuente de energía.
Ilustración 3. Generación energía geotérmica.
Ilustración 4. Generación energía marina.
Ilustración 5. Generación biomasa.
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3.1.1.6. Energía solar.
La energía solar es la energía que proviene del sol, la cual es recibida por el planeta en forma de radiación electromagnética. Esta energía es utilizada para convertir térmicamente la temperatura de un fluido, o bien, la transformación de la energía lumínica en energía eléctrica.
Ilustración 6. Generación energía solar.
3.1.2 Ventajas e inconvenientes.
Como en cualquier ámbito, existen una serie de beneficios e inconvenientes para cada una de las energías que se detallan.
3.1.2.1. Energía Hidráulica.
Ventajas: Es una energía que al ser utilizada no deja residuos, es limpia y provocar su almacenamiento resulta sencillo. Es inagotable debido al ciclo del agua y cabe destacar que es una energía que apenas produce costes debido a que se consiguen mejoras tecnológicas constantemente que ayudan a que la producción sea más eficiente. También permite regular el caudal de los ríos.
Inconvenientes: El desembolso económico inicial para construir las centrales hidroeléctricas es costosa y se necesitan grandes tendidos eléctricos. Al construir las centrales hay que tener en cuenta la desaparición de fauna y flora que en el terreno representa y al tener el agua controlada en un embalse provoca la disminución del caudal en los ríos por debajo de la presa alterando la calidad de las aguas.
Fotovoltaica Para Bloque de Viviendas
3.1.2.6. Energía solar.
Ventajas: Es respetuosa con el medio ambiente e inagotable, y genera energía a coste reducido en lugares donde no hay suministro de comercializadoras.
Inconvenientes: Al igual que la energía eólica es una fuente intermitente dependiendo de las condiciones climatológicas así como de la ubicación al realizar la instalación. Además, su rendimiento energético es bajo.
4. Energía solar fotovoltaica.
La energía es una capacidad que consiste en transformar o movilizar alguna cosa.
Por lo cual, la energía solar es la resultante de transformar la radiación solar que incide sobre el planta proveniente del sol, mediante un dispositivo electrónico denominado "célula solar". Esta conversión es conocida como "efecto fotovoltaico".
Gracias a sus características, la energía solar es limpia (no contamina) y renovable (porque utiliza recursos que no se agotan).
Es de vital importancia ser consciente de que la potencia de estas radiaciones y de su utilización para la generación de energía fluctúan en función de la hora del día en la que nos encontremos, de la localización geográfica y de las condiciones atmosféricas.
4.1. Energía solar fotovoltaica en España.
Actualmente, en nuestro país nos encontramos ante un sistema avanzado de desarrollo, instalación y aprovechamiento en cuanto a la energía solar se refiere. España, debido a la localización que tiene, es de los con
mayor horas de solares en los países de la zona Euro. Esto, sumado a los compromisos europeos en instalación de energías renovables hace que se pueda provocar la disminución de la dependencia energética exterior y aumentar la autosuficiencia energética.
Estas características hicieron que España fuera inicialmente uno de los pioneros a nivel mundial en I+D+I en energía solar. Más tarde, tras la aparición de regulaciones legislativas redujeron la evolución de esta tecnología.
Ilustración 7. Mapa radiación España
Fotovoltaica Para Bloque de Viviendas
Debido a la localización de España, presenta una alta rentabilidad generar este tipo de energía respecto a países del entorno. Poblaciones del norte de España, normalmente condicionadas por el clima lluvioso y poco soleado que en ellas se presenta, lo cual las hace poco adecuadas para la energía fotovoltaica, reciben más irradiación al cabo del año que la media en Alemania, país que se encuentra a la cabeza de la producción de la energía solar.
4.2. Tipos de instalación solar fotovoltaica.
Existen dos tipos de instalaciones solares fotovoltaicas, dependiendo del uso final que se le de a la electricidad producida:
Instalaciones aisladas: Toda la electricidad generada es empleada de manera íntegra para el autoconsumo en viviendas, huertos o instalaciones donde las compañías eléctricas tradicionales no llegan o en caso de hacerlo supondría un alto precio.
Ilustración 8. Esquema instalación solar aislada de la red.
Instalaciones conectadas a red: La electricidad que genera la instalación es inyectada a la red nacional de suministro provocando así un beneficio tanto económico tras venderse bajo previo acuerdo a las compañías tradicionales, como beneficio ambiental .
Para el correcto funcionamiento de cualquiera de los dos tipos habrá que tener en cuenta varios factores como son la localización, el número de receptores, y la potencia que se va a consumir para decantarnos por unos u otros elementos de la instalación.
Ilustración 9. Esquema instalación solar conectada a la red.
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Las células se conectan entre sí en serie y en paralelo para conseguir la tensión e intensidad de funcionamiento deseadas.
Las características de los paneles son variables y cada fabricante los realiza en una gama de potencia muy amplias, que pueden moverse entre los 50 Wpico y los 310 Wpico y su funcionamiento viene dado por una curva I-V que recoge los posibles puntos de trabajo bajo una características específicas de radiación y temperatura.
4.3.2. Baterías.
De ellas depende el almacenaje de la energía eléctrica para asegurar el suministro en las siguientes condiciones posibles:
- En un ciclo diario, por el cual, las baterías suministran la energía mientras no hay radiación solar o el ciclo está por debajo de la energía que la instalación es capaz de generar.
- O en clico largo, en el que las baterías garantizan y suministran la energía durante algunos días de manera ininterrumpida en los que la radiación que se le aplica a los receptores solares es baja o prácticamente inexistente.
Se tendrán que conexionar en serie para llegar a una tensión de trabajo que se haya determinado, y en paralelo para conseguir la capacidad de la batería sea suficiente que garantice el autoabastecimiento. La tensión de trabajo vendrá determinada por la potencia de toda la instalación.
Podemos establecer el siguiente ámbito de trabajo para las tensiones:
- Potencia < 1.200 → = 12V
- Potencia entre > 1.200 y < 4.000 → = 24V
- Potencia > 4.000 → = 48V
Una de sus dos características fundamentales es su capacidad de carga,. Se mide en Amperios/Hora (Ah) y nos indica cual es el valor de la energía que la batería podrá almacenar. Esta capacidad no es determinante a la hora de proporcionar la energía, ya que dependerá de a qué velocidad la suministra.
Por otro lado, está la profundidad de descarga. Nos indicará, cuál es el máximo valor de la energía que seremos capaces de utilizar sin que se vea deteriorado su funcionamiento. Normalmente está alrededor del 70%.
Capacidad aprovechable = Capacidad total ( ) X profundidad de descarga.
Ilustración 13. Baterías.
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4.3.3. Inversor.
Su función es la de convertir la energía eléctrica en la corriente continua que nos suministrarán los receptores solares en corriente alterna para el consumo de los aparatos eléctricos que hayamos instalado.
La tensión de entrada al inversor dependerá de la tensión de la instalación, pudiendo ser 12V, 24V o 48V de continua; mientras que la tensión de salida tendrá un valor de 230V de alterna.
Uno de los datos del inversor a tener en cuenta es el rendimiento. Estará entre 91% y 95% y este valor habrá que tenerlo en cuenta a la hora de calcular la instalación.
El dato clave para definir un inversor es su potencia. Este dato será la energía que podremos utilizar en nuestra instalación de manera simultánea sin que ésta se vea afectada.
4.3.4. Regulador.
El regulador es un dispositivo cuya función es controlar de manera ininterrumpida el estado de la carga de las baterías así como gestionar la intensidad de carga de las mismas. Con ello se solucionan problemas tales como sobrecargas cuando están al máximo de su capacidad y evita la descarga de las baterías hacia las módulos cuando la radiación que incide sobre las placas es inexistente o próximo a ello, así como evitar se supere la profundidad de descarga.
Las características que definen el regulador son la tensión de trabajo, siendo la tensión de la instalación; y la intensidad máxima que puede soportar, diferenciando en la intensidad máxima de entrada, la cual viene dada por la intensidad que proporcionan las placas y la intensidad máxima de salida.
Ilustración 14. Inversor de tensión.
Ilustración 15. Regulador de carga
Fotovoltaica Para Bloque de Viviendas
Ilustración 19. Fusible.
4.3.7. Cables.
Como en toda instalación eléctrica la manera de conectar los distintos elementos que aparecen en ella se hace mediante unos conductores eléctricos. Estos conductores vienen determinado por una serie de características como puede ser la longitud que tienen, la conductividad del mismo, la sección o la intensidad que les atraviesa. Dependiendo de estas características habrá que escoger un tipo de cable según la zona de la instalación en la que nos encontremos.
Ilustración 20. Conductor eléctrico.
4.3.7. Bandejas.
Los conductores eléctricos de la instalación serán distribuidos mediante unas bandejas. Estas bandejas son unas estructuras metálicas abiertas que se emplean para sostener los cables que interconexionan la instalación entre sí. Ayudan a la refrigeración del cable y a evitar pérdidas por calentamiento del mismo.
5. Desarrollo solución aportada.
A continuación se detallarán los cálculos necesarios para la elección de todos los elementos que intervienen de forma que se justifique que el elemento elegido no nos proporcione unas prestaciones inferiores a las que nos hará falta, ni por el contrario, unas prestaciones que sobrepasen de una manera excesiva a las necesarias para la instalación.
Ilustración 21. Bandeja
Fotovoltaica Para Bloque de Viviendas
La instalación a satisfacer, consta de cuatro viviendas en un mismo bloque en la localidad de Valencia, en la calle Empar Ballester, nº 27 - 46022.
Ilustración 22. Localización de la instalación.
La instalación está condicionada a las sombras que pueden proyectar los edificios próximos así como cualquier tipo de árbol que pueda haber en una distancia corta.
Debido a que los edificios colindantes no sobrepasan la altura del edificio donde se va a proceder a montar la instalación, ni existe ningún parque cerca cuya sombras de los árboles pueda producirnos sombra no será necesario proponer ninguna medida para la adecuación de la puesta en marcha.
A partir de este momento todos las justificaciones y cálculos realizados serán para una única vivienda. El resultado final será necesario multiplicarlo por 4.
5.1. Cálculo del consumo.
Para saber las características de los elementos que debemos seleccionar, lo primero que se realiza es un estudio sobre el consumo total de la vivienda. Estará determinado por la media del consumo de cada receptor eléctrico durante cada día de todos los meses del año. Esto se debe a que según la estación del año en la que nos