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TTULO
ESTUDIO TCNICO ECONMICO DE INSTALACINFOTOVOLTAICA EN CUBIERTA Y CONECTADA A RED EN
EL INSTITUTO DE ENSEANZA SECUNDARIA FRANCISCOSALINAS DE SALAMANCA (ESPAA)
AUTOR
Vicente Raya Narvez
Esta edicin electrnica ha sido realizada en 2010Director J orge Aguilera TejeroCurso POP Tecnologa de los Sistemas de Energa Solar
Fotovol taica (2008/2009)ISBN 978-84-7993-197-1 Vicente Raya Narvez
Para esta edicin, la Universidad Internacional de Andaluca
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Reconocimiento-No comercial-Sin obras derivadas 2.5 Espaa.
Usted es libre de:
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Mster oficialMster oficialMster oficialMster oficialTecnologa de los sistemas de energa solar fotovoltaicaTecnologa de los sistemas de energa solar fotovoltaicaTecnologa de los sistemas de energa solar fotovoltaicaTecnologa de los sistemas de energa solar fotovoltaica
(2008(2008(2008(2008----09)09)09)09)
PROYECTO FIN DE MSTERPROYECTO FIN DE MSTERPROYECTO FIN DE MSTERPROYECTO FIN DE MSTER
ESTUDIO TCNICO ECONMICO DEESTUDIO TCNICO ECONMICO DEESTUDIO TCNICO ECONMICO DEESTUDIO TCNICO ECONMICO DEINSTALACIN FOTOVOLTAICA EN CUBIERTA YINSTALACIN FOTOVOLTAICA EN CUBIERTA YINSTALACIN FOTOVOLTAICA EN CUBIERTA YINSTALACIN FOTOVOLTAICA EN CUBIERTA Y
CONECTADA A RED EN ELCONECTADA A RED EN ELCONECTADA A RED EN ELCONECTADA A RED EN EL
INSTITUTO DE ENSEANZA SECUNDARIAINSTITUTO DE ENSEANZA SECUNDARIAINSTITUTO DE ENSEANZA SECUNDARIAINSTITUTO DE ENSEANZA SECUNDARIAFRANCISCO SALINASFRANCISCO SALINASFRANCISCO SALINASFRANCISCO SALINASDE SALAMANCADE SALAMANCADE SALAMANCADE SALAMANCA
Autor: Vicente Raya Narvez.Autor: Vicente Raya Narvez.Autor: Vicente Raya Narvez.Autor: Vicente Raya Narvez.
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Referencia PFM_V01
ltima modificacin 31 oct. 09 1111
ResumenResumenResumenResumen
La realidad de nuestro entorno actual nos muestra un incremento de las necesidades
energticas impulsadas por el desarrollo tecnolgico y econmico de nuestra sociedad.
Uno de los grandes problemas de la humanidad es su dependencia de los combustibles
fsiles, ya que provocan un fuerte impacto ambiental adems de diversos en el mbito
econmico. El reto est en conseguir que las energas alternativas y renovables vayan
sustituyendo paulatinamente a esos combustibles. La principal ventaja de las energas
renovables es la de su menor impacto ambiental, ya que, reducen el nmero de
contaminantes a la atmsfera adems de su distribucin territorial es ms dispersa y menos
concentrada.
La gran ventaja de los sistemas fotovoltaicos respecto a otros sistemas de generacin
elctrica es que no ocupan necesariamente espacio adicional al ya ocupado por los edificios
u otras construcciones. El campo fotovoltaico puede integrarse encima de superficies
construidas o incluso ejercer la funcin de elemento de construccin. La energa
fotovoltaica con conexin a red se encuadra dentro del Rgimen Especial de productores
del RD 661/2007, que establece las primas por KWh generado segn la potencia instalada
y el tipo de instalacin. Tambin existen distintas legislaciones en el mbito autonmico y
local que puedan favorecer este tipo de instalacin.
El objetivo del presente proyecto consiste en el diseo de una cubierta solar fotovoltaica
conectada a la red elctrica e integrada en el taller de un edificio escolar situado en el
Instituto de Enseanza Secundaria Francisco Salinas, situado en C/Julita Ramos, s/n, en
Salamanca.
Con este proyecto se pretende, por una parte, disear una cubierta solar fotovoltaica que
genere la mayor cantidad posible de energa elctrica a fin de volcarla a la Red Elctrica y de
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Referencia PFM_V01
ltima modificacin 31 oct. 09 2222
obtener el beneficio econmico que por su venta establece el RD 436/2004, donde se
encuentran definidas las condiciones de explotacin de plantas de generacin de energa
elctrica con placas fotovoltaicas; y, por otra, el correspondiente beneficio ambiental y social
derivado del ahorro de emisiones contaminantes, as como la mejora en la imagen deledificio que supone la implantacin del sistema fotovoltaico.
A lo largo del presente proyecto se estudian diversas alternativas de diseo y de integracin
arquitectnica que conduzcan al dimensionado ptimo de la instalacin, cubriendo no slo
las necesidades energticas del edificio, sino tambin cuidando aspectos estticos,
arquitectnicos y de sostenibilidad. A este fin se emplearn herramientas de simulacin
energtica para evaluar el comportamiento trmico de la cubierta del edificio y de las zonas
interiores del mismo, estudiando as el grado de confort trmico de los ocupantes del
edificio una vez que la cubierta est en funcionamiento.
Para las diversas alternativas de diseo propuestas se ha evaluado la cantidad de energa
elctrica generada teniendo en cuenta las prdidas de la instalacin, el beneficio econmico
resultante de la venta de la energa producida, el comportamiento trmico en la cubiertadiseada y el comportamiento trmico y energtico de las dependencias interiores del
edificio. Por ltimo se evala la sostenibilidad econmica, medioambiental y social de la
instalacin planteada.
Los resultados de este proyecto nos darn una visin de la aplicabilidad de las instalaciones
fotovoltaicas conectadas a red dentro del sector industrial, desde las dos perspectivas ms
relevantes, la tcnica y la econmica, siendo objeto de este estudio, concluir las condiciones
idneas de instalacin en cuanto a requerimientos constructivos previos, as como,
condicionantes de ubicacin del edificio.
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ltima modificacin 31 oct. 09 3333
TABLA DE CONTENIDOS
ResumenResumenResumenResumen ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 1111IntroduccinIntroduccinIntroduccinIntroduccin ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 7777
Objetivo y justificacin del proyectoObjetivo y justificacin del proyectoObjetivo y justificacin del proyectoObjetivo y justificacin del proyecto ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 7777
AlcanceAlcanceAlcanceAlcance del proyectodel proyectodel proyectodel proyecto ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 7777
Tecnologa de las instalaciones de energa solar fotovoltaicaTecnologa de las instalaciones de energa solar fotovoltaicaTecnologa de las instalaciones de energa solar fotovoltaicaTecnologa de las instalaciones de energa solar fotovoltaica ____________________________________________________________________________________________ 8888
Descripcin de los sistemas conectados a la redDescripcin de los sistemas conectados a la redDescripcin de los sistemas conectados a la redDescripcin de los sistemas conectados a la red elctricaelctricaelctricaelctrica ________________________________________________________________________________________________ 8888
Elementos de la instalacinElementos de la instalacinElementos de la instalacinElementos de la instalacin ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 9999
Aplicaciones de los sistemas conectados a la red elctrica__________________________ 10Estrategias de integracin arquitectnicaEstrategias de integracin arquitectnicaEstrategias de integracin arquitectnicaEstrategias de integracin arquitectnica____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 11111111
Integracin en cubiertas __________________________________________________ 14
Diseo de la cuDiseo de la cuDiseo de la cuDiseo de la cubierta solar fotovoltaicabierta solar fotovoltaicabierta solar fotovoltaicabierta solar fotovoltaica ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 16161616
Descripcin general y situacin actual del edificioDescripcin general y situacin actual del edificioDescripcin general y situacin actual del edificioDescripcin general y situacin actual del edificio ________________________________________________________________________________________________________________ 16161616Climatologa de la provincia de Salamanca ____________________________________ 17
Componentes de la instalacinComponentes de la instalacinComponentes de la instalacinComponentes de la instalacin ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 18181818
Componentes del sistema fotovoltaico. Los paneles solaresComponentes del sistema fotovoltaico. Los paneles solaresComponentes del sistema fotovoltaico. Los paneles solaresComponentes del sistema fotovoltaico. Los paneles solares ____________________________________________________________________________________ 18181818
Componentes del sistema fotovoltaico. El inversorComponentes del sistema fotovoltaico. El inversorComponentes del sistema fotovoltaico. El inversorComponentes del sistema fotovoltaico. El inversor________________________________________________________________________________________________________________ 20202020
Componentes del sistema fotovoltaico. Estructura soporteComponentes del sistema fotovoltaico. Estructura soporteComponentes del sistema fotovoltaico. Estructura soporteComponentes del sistema fotovoltaico. Estructura soporte________________________________________________________________________________________ 22222222Integracin arquitectnica_________________________________________________ 22Superposicin arquitectnica_______________________________________________ 25
Dimensionado del campo fotovoltaicoDimensionado del campo fotovoltaicoDimensionado del campo fotovoltaicoDimensionado del campo fotovoltaico ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 27272727
Alternativas de diseoAlternativas de diseoAlternativas de diseoAlternativas de diseo ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 28282828
OrientacinOrientacinOrientacinOrientacin ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 30303030
InclinacinInclinacinInclinacinInclinacin ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 30303030
Clculo de sombras y distancia entre panelesClculo de sombras y distancia entre panelesClculo de sombras y distancia entre panelesClculo de sombras y distancia entre paneles ________________________________________________________________________________________________________________________________ 32323232
Simulacin informticaSimulacin informticaSimulacin informticaSimulacin informtica ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 36363636
Clculo dClculo dClculo dClculo del nmero total de panelesel nmero total de panelesel nmero total de panelesel nmero total de paneles____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 38383838
Conexionado a la red elctricaConexionado a la red elctricaConexionado a la red elctricaConexionado a la red elctrica____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 43434343
Dimensionado de los inversoresDimensionado de los inversoresDimensionado de los inversoresDimensionado de los inversores ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 44444444Mtodo analtico________________________________________________________ 45Simulacin informtica ___________________________________________________ 51
Dimensionado del cableadoDimensionado del cableadoDimensionado del cableadoDimensionado del cableado ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 55558888
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ltima modificacin 31 oct. 09 4444
Consideraciones del cableado. Criterio de corriente. _____________________________ 59Consideraciones del cableado. Criterio de tensin. ______________________________ 62
Clculo de la energa generada por la instalacinClculo de la energa generada por la instalacinClculo de la energa generada por la instalacinClculo de la energa generada por la instalacin ____________________________________________________________________________________________________________________ 65656565
Mantenimiento de la instalacinMantenimiento de la instalacinMantenimiento de la instalacinMantenimiento de la instalacin ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 67676767
MantenimientoMantenimientoMantenimientoMantenimiento a cargo del usuarioa cargo del usuarioa cargo del usuarioa cargo del usuario ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 67676767
Mantenimiento a cargo del servicio tcnicoMantenimiento a cargo del servicio tcnicoMantenimiento a cargo del servicio tcnicoMantenimiento a cargo del servicio tcnico ____________________________________________________________________________________________________________________________________ 67676767Supervisin general ______________________________________________________ 67Limpieza ______________________________________________________________ 68Verificacin visual del campo fotovoltaico. ____________________________________ 68
Mantenimiento a cargo del servicio tcniMantenimiento a cargo del servicio tcniMantenimiento a cargo del servicio tcniMantenimiento a cargo del servicio tcnicocococo ____________________________________________________________________________________________________________________________________ 68686868
Anlisis de la sostenibilidad econmica y ambiental de la instalacinAnlisis de la sostenibilidad econmica y ambiental de la instalacinAnlisis de la sostenibilidad econmica y ambiental de la instalacinAnlisis de la sostenibilidad econmica y ambiental de la instalacin ____________________________________________________________ 69696969
Estudio financiero de la instalacinEstudio financiero de la instalacinEstudio financiero de la instalacinEstudio financiero de la instalacin ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 69696969
Balance econmico y perodo de retorno de la inversinBalance econmico y perodo de retorno de la inversinBalance econmico y perodo de retorno de la inversinBalance econmico y perodo de retorno de la inversin ____________________________________________________________________________________________ 72727272Balance econmico ______________________________________________________ 73Perodo de retorno de la inversin___________________________________________ 74Perodo de amortizacin __________________________________________________ 75
Anlisis de impacto ambiental de la instalacinAnlisis de impacto ambiental de la instalacinAnlisis de impacto ambiental de la instalacinAnlisis de impacto ambiental de la instalacin ________________________________________________________________________________________________________________________________ 77777777
Impacto socialImpacto socialImpacto socialImpacto social ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 79797979
Presupuesto del proyectoPresupuesto del proyectoPresupuesto del proyectoPresupuesto del proyecto____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 80808080
CCCCONCLUSIONESONCLUSIONESONCLUSIONESONCLUSIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 81818181NNNNORMATIVA APLICABLEORMATIVA APLICABLEORMATIVA APLICABLEORMATIVA APLICABLE ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 83838383
BBBBIBLIOGRAFAIBLIOGRAFAIBLIOGRAFAIBLIOGRAFA ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 84848484
BBBBIBLIOGRAFA MULTIMEDIBLIOGRAFA MULTIMEDIBLIOGRAFA MULTIMEDIBLIOGRAFA MULTIMEDIAIAIAIA____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 85858585
PPPPLANOSLANOSLANOSLANOS ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 86868686
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ltima modificacin 31 oct. 09 5555
TABLA DE ILUSTRACIONES
Ilustracin 1. Elementos de la instalacin........................................................................... 9Ilustracin 2. Estructura de soporte de SUNTOP II ........................................................ 25
Ilustracin 3. Representacin de la cubierta solar sobre tejado de doble ........................... 28
Ilustracin 4. Representacin de la cubierta en dienta de sierra desde el sur (figura superior)
y desde el norte (figura inferior), donde se aprecian los lucernarios................................... 29
Ilustracin 5. Distancia mnina entre filas consecutivas de paneles solares ........................ 33
Ilustracin 6. Esquema de la distribucin de los paneles fotovoltaicos sobre los dientes de
sierra. ............................................................................................................................... 35
Ilustracin 7. Planta de la cubierta en el diseo de doble vertiente. .................................. 38
Ilustracin 8. Esquema del alzado de la cubierta............................................................... 39
Ilustracin 9. Esquema de disposicin de paneles solares sobre la cubierta........................ 40
Ilustracin 10. Imagen del panel de A-120 de Atersa utilizado en el ejercicio. .................. 43
Ilustracin 11. Definicin del sistema .............................................................................. 53
Ilustracin 12. Secciones del cableado de continua........................................................... 60
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ltima modificacin 31 oct. 09 6666
TABLAS
Tabla 1. Distribucin de las reas de trabajo del aula taller............................................... 16
Tabla 2. Datos anuales de radiacin correspondientes a la provincia de Salamanca. ......... 17
Tabla 3. Caractersticas tcnicas del mdulo A-120.......................................................... 19
Tabla 4. Caractersticas tcnicas del inversor SOLARMAX 6000C .................................. 21
Tabla 5. Caractersticas de la cubierta SOLECO .............................................................. 24
Tabla 6. Caractersticas tcnicas de la estructura SUNTOP II .......................................... 26
Tabla 7. Radiacin solar media mensual incidente sobre superficies inclinadas orientadas al
sur, en KWh/m2 da para la provincia de Salamanca (latitud 42). .................................. 31
Tabla 8. Caractersticas tcnicas del inversor SOLARMAX 6000C .................................. 44
Tabla 9. Mxima intensidad admisible de cables tripolares en funcin de la seccin del
conductor (Cu) para una temperatura del terreno de 25C y una profundidad de los cables
de 0,70 m. ....................................................................................................................... 58
Tabla10. Datos de salida (CA) del inversor SolarMax 6000C.......................................... 61
Tabla 11. Produccin mensual y anual de energa elctrica. ............................................. 66
Tabla 12. Tabla de tarificacin de referencia para la venta de energa............................... 69
Tabla 13. Ingresos por venta de energa para instalacin en diente de sierra. .................... 71
Tabla 14. Balance econmico para la cubierta en diente de sierra................................. 73
Tabla 15. Resumen del presupuesto de la instalacin solar basada en superposicin
arquitectnica.................................................................................................................. 80
Tabla 16. Flujo de procedimientos administrativos para instalacin fotovoltaica en
rgimen especial. ............................................................................................................ 95
Tabla 17. Trmites administrativos: entidades y plazos................................................. 96
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ltima modificacin 31 oct. 09 7777
INTRODUCCIN
Objetivo y justificacin del proyecto
El objetivo principal del proyecto es el diseo de un sistema fotovoltaico conectado a red
exterior en la cubierta de un edificio de carcter docente con objeto de generar energa
elctrica para su venta.
Alcance del proyecto
El alcance del proyecto abarca tres aspectos diferenciados:
En primer lugar, se describirn detalladamente las instalaciones solares fotovoltaicasconectadas a la red, prestando especial atencin a los componentes que las integran
y a las estrategias actuales en materia de integracin arquitectnica de los sistemas
fotovoltaicos.
En segundo lugar, se llevar a cabo el dimensionado ptimo de una cubierta solarfotovoltaica en un edificio de carcter docente, concretamente un edificio auxiliar
destinado al aula taller, con objeto de inyectar a la red la mayor cantidad de energa
elctrica posible. Este diseo estar condicionado tambin a la superficie disponible
y a criterios estticos y arquitectnicos.
Por ltimo, y con objeto de garantizar la sostenibilidad energtica del edificio, ascomo verificar que el diseo llevado a cabo sea el idneo, se llevar a cabo una
simulacin energtica del edificio utilizando la aplicacin TAS de EDSL. Gracias a
esta herramienta de simulacin se podr realizar una estimacin del impacto solar a
nivel de proyecciones de sombras sobre la cubierta diseada, as como un anlisis
del comportamiento trmico en el exterior e interior del edificio.
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ltima modificacin 31 oct. 09 8888
TECNOLOGA DE LAS INSTALACIONES DE ENERGASOLAR FOTOVOLTAICA
Existen dos formas de utilizar la energa elctrica generada a partir del efecto fotovoltaico.
1. Primeramente encontramos instalaciones aisladas de la red elctrica, que sonsistemas en las que la energa generada se almacena en bateras para poder disponer
de su uso cuando sea preciso. Estos sistemas se emplean sobre todo en aquellos
lugares en los que no se tiene acceso a la red elctrica y resulta ms econmico
instalar un sistema fotovoltaico que tender una lnea entre la red y el punto de
consumo.
2. En segundo lugar, encontramos las instalaciones conectadas a la red elctricaconvencional, en las que toda la energa generada se enva a la red elctrica
convencional para su distribucin donde sea demandada. Debido a que la
instalacin fotovoltaica objeto del presente proyecto corresponde a esta segunda
tipologa, en adelante se presentaran en detalle los sistemas conectados a la red
elctrica.
Descripcin de los sistemas conectados a la red elctrica
Para poder llevar a cabo estas instalaciones primeramente se deber contar con la existencia
de una lnea de distribucin elctrica cercana con capacidad para admitir la energa
producida por la instalacin fotovoltaica. En los lugares en los que se dispone de
electricidad, la conexin a red de los sistemas fotovoltaicos contribuye a la reduccin de
emisiones de dixido de carbono (CO2) a la atmsfera.
El consumo de electricidad es independiente de la energa generada por los paneles
fotovoltaicos. El usuario compra la electricidad que consume a la distribuidora al precio
establecido y adems puede facturar los kWh generados a un precio superior, ya que en
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ltima modificacin 31 oct. 09 9999
Espaa, la electricidad generada con sistemas fotovoltaicos goza de una prima que mejora su
rentabilidad econmica. Adems gracias a este sistema se eliminan las prdidas en
transporte de electricidad.
En las instalaciones conectadas a red, el tamao de la instalacin es independiente del
consumo de electricidad del edificio, lo que simplifica en gran medida su diseo. Para
dimensionar la instalacin habr que tener en cuenta la inversin inicial y el espacio
disponible as como la rentabilidad que se desea alcanzar con la venta de la electricidad
generada.
Elementos de la instalacin
El esquema de un sistema fotovoltaico conectado a la red es el que sigue a continuacin:
Ilustracin 1. Elementos de la instalacin.
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ltima modificacin 31 oct. 09 10101010
Los elementos que componen la instalacin son:
Generador fotovoltaicoGenerador fotovoltaicoGenerador fotovoltaicoGenerador fotovoltaico: transforma la energa del sol en energa elctrica.
Cuadro de proteccionesCuadro de proteccionesCuadro de proteccionesCuadro de protecciones: Contiene alarmas, desconectadores, protecciones, etc...
Inversores:Inversores:Inversores:Inversores: Son los elementos que adaptan la energa entregada por el generadorfotovoltaico (en forma de corriente continua) a las condiciones requeridas por los
diferentes tipos de cargas, ya sean stas en corriente continua, en corriente alterna o
inyeccin de energa directamente a la red. Son muchos los tipos de inversores, queutilizando diferentes tecnologas, se comercializan en la actualidad. A los empleados
en instalaciones conectados a la red elctrica se les exige una baja produccin de
armnicos, su adaptacin a cualquier red elctrica y una generacin con alto factor
de potencia.
Contadores:Contadores:Contadores:Contadores: Se requieren dos contadores con finalidades distintas. Un contadorprincipal contabiliza la energa producida y enviada a la red para que pueda ser
facturada a la compaa a los precios estipulados. Por otro lado, un contador
secundario mide los pequeos consumos de los equipos fotovoltaicos para
descontarlos del total de la energa producida.
APLICACIONES DE LOS SISTEMAS CONECTADOS A LA RED ELCTRICA
Las principales aplicaciones de los sistemas fotovoltaicos conectados a la red elctrica
convencional son las siguientes:
Sistemas sobreexpuestos en tejados de edificiosSistemas sobreexpuestos en tejados de edificiosSistemas sobreexpuestos en tejados de edificiosSistemas sobreexpuestos en tejados de edificios. Son sistemas modulares de fcilinstalacin donde se aprovecha la superficie de tejado existente para sobreponer los
mdulos fotovoltaicos. El peso de los paneles sobre el tejado no supone una
sobrecarga para la mayora de los tejados existentes.
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ltima modificacin 31 oct. 09 11111111
Plantas de produccinPlantas de produccinPlantas de produccinPlantas de produccin. Son aplicaciones de carcter industrial que pueden instalarseen zonas rurales no aprovechadas para otros usos o sobrepuestas en grandes
cubiertas de reas urbanas (aparcamientos, zonas comerciales, reas deportivas,
etc...)
Integracin en edificiosIntegracin en edificiosIntegracin en edificiosIntegracin en edificios. Esta aplicacin tiene como principal caracterstica ser unsistema fotovoltaico integrado en la construccin, de modo que los paneles solares
quedan tanto estructural como estticamente integrados en la cubierta del edificio.
Debido a que el objeto del presente proyecto se centrar en este tipo de aplicacin, se
describe con mayor detalle en el siguiente apartado.
Estrategias de integracin arquitectnicaEstrategias de integracin arquitectnicaEstrategias de integracin arquitectnicaEstrategias de integracin arquitectnica
La gran ventaja de los sistemas fotovoltaicos respecto a otros sistemas de generacin
elctrica es que no ocupan necesariamente espacio adicional al ya ocupado por los edificios
u otras construcciones. El campo fotovoltaico puede integrarse encima de superficies
construidas o incluso ejercer la funcin de elemento de construccin.
Los mdulos solares han pasado de ser unos simples equipos de produccin de energa a ser
al mismo tiempo un elemento constructivo capaz de sustituir elementos tradicionales, o
bien ofrecer otras prestaciones adicionales a la de generacin elctrica. Los mismos
fabricantes de placas fotovoltaicas han empezado a disear modelos que facilitan su
integracin o su funcin constructiva en fachadas o tejados.
Propiedades de los cerramientos fotovoltaicosPropiedades de los cerramientos fotovoltaicosPropiedades de los cerramientos fotovoltaicosPropiedades de los cerramientos fotovoltaicos
La sustitucin de un cerramiento (fachada, muro, tejado, etc.) convencional por uno
fotovoltaico supone que un elemento de generacin energtica realice muchas ms
funciones que sta, como:
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ltima modificacin 31 oct. 09 12121212
Proteccin de los elementos climticos exteriores (lluvia, viento, temperaturasProteccin de los elementos climticos exteriores (lluvia, viento, temperaturasProteccin de los elementos climticos exteriores (lluvia, viento, temperaturasProteccin de los elementos climticos exteriores (lluvia, viento, temperaturasextremas, etc.)extremas, etc.)extremas, etc.)extremas, etc.)
Filtro de luz solar.Filtro de luz solar.Filtro de luz solar.Filtro de luz solar.
Filtro de ruidos exteriores.Filtro de ruidos exteriores.Filtro de ruidos exteriores.Filtro de ruidos exteriores.
Filtro de radiaciones electromagFiltro de radiaciones electromagFiltro de radiaciones electromagFiltro de radiaciones electromagnticasnticasnticasnticas
Aislamiento trmico.Aislamiento trmico.Aislamiento trmico.Aislamiento trmico.
Transmisin de luz natural controladaTransmisin de luz natural controladaTransmisin de luz natural controladaTransmisin de luz natural controlada
Aportacin trmica.Aportacin trmica.Aportacin trmica.Aportacin trmica.
Posibilidades de integracin.Posibilidades de integracin.Posibilidades de integracin.Posibilidades de integracin.
Cada vez son ms numerosas las formas de situar sobre edificios campos fotovoltaicos con
funciones diversas adems de la estrictamente energtica:
Tejado fotovoltaico:Tejado fotovoltaico:Tejado fotovoltaico:Tejado fotovoltaico: sustituye el acabado final y, en algunos casos, laimpermeabilizacin.
Tejado en dientes de sierra:Tejado en dientes de sierra:Tejado en dientes de sierra:Tejado en dientes de sierra: la vertiente sur es fotovoltaica y la norte puede ser opaca opermitir la entrada de luz cenital.
Fachada:Fachada:Fachada:Fachada: el campo solar puede recubrir totalmente la fachada.
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ltima modificacin 31 oct. 09 13131313
Tejado plano:Tejado plano:Tejado plano:Tejado plano: se pueden situar hileras de placas paralelas, a una distancia adecuadapara no producir sombras entre s.
Atrio:Atrio:Atrio:Atrio: cubierta entre dos edificios.
Prgolas, porches, voladizos.Prgolas, porches, voladizos.Prgolas, porches, voladizos.Prgolas, porches, voladizos.
Franjas fotovoltaicas a lo largo deFranjas fotovoltaicas a lo largo deFranjas fotovoltaicas a lo largo deFranjas fotovoltaicas a lo largo de la fachada, alternando con franjasla fachada, alternando con franjasla fachada, alternando con franjasla fachada, alternando con franjastransparentes.transparentes.transparentes.transparentes.
Lamas de sombreado: situadas encima de las ventanas, permiten evitar la entradaLamas de sombreado: situadas encima de las ventanas, permiten evitar la entradaLamas de sombreado: situadas encima de las ventanas, permiten evitar la entradaLamas de sombreado: situadas encima de las ventanas, permiten evitar la entradade radiacin directa en verano.de radiacin directa en verano.de radiacin directa en verano.de radiacin directa en verano.
Fachada inclinada:Fachada inclinada:Fachada inclinada:Fachada inclinada: en forma de invernadero, para cerramientos fotovoltaicossemitransparentes.
Lamas o parasoles de inclinacin variable.Lamas o parasoles de inclinacin variable.Lamas o parasoles de inclinacin variable.Lamas o parasoles de inclinacin variable.
Los fabricantes de placas fotovoltaicas han empezado a suministrar variantes de placas y de
clulas para atender las demandas de los arquitectos solares. Para ello se han desarrollado
modelos con variantes de tonos, colores, formas de clulas, as como sistemas de fijacin
que permitan adoptar diversas soluciones o mejoras estticas.
Para conseguir una mejor integracin del elemento fotovoltaico en los edificios es necesario
tenerlo en cuenta desde el inicio del diseo del edificio. De esta manera se podr conseguir
mejorar el aspecto exterior y el coste del edificio al poderse sustituir elementos
convencionales por los elementos fotovoltaicos. A veces es necesario sacrificar parte del
rendimiento energtico por mantener la esttica del edificio.
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Para aplicaciones arquitectnicas se utiliza frecuentemente el encapsulado de clulas
convencionales en cristal cristal. Dichos mdulos cristal cristal son muy apropiados para
este tipo de aplicaciones, pues adems de cubrir totalmente los requerimientos tcnicos y
estticos del diseo, permiten ciertos niveles de semitransparencia que ayudan a aumentar laluminosidad del interior del edificio.
INTEGRACIN EN CUBIERTAS
La situacin del campo fotovoltaico en una cubierta es la ms usual, ya que se suelen dar
unas condiciones ms favorables que en las fachadas:
Las inclinaciones habituales de las cubiertas estn en el rango de mximaLas inclinaciones habituales de las cubiertas estn en el rango de mximaLas inclinaciones habituales de las cubiertas estn en el rango de mximaLas inclinaciones habituales de las cubiertas estn en el rango de mximaproduccin elctrica anual (ms planas en latitudes bajas y con ms pendiente enproduccin elctrica anual (ms planas en latitudes bajas y con ms pendiente enproduccin elctrica anual (ms planas en latitudes bajas y con ms pendiente enproduccin elctrica anual (ms planas en latitudes bajas y con ms pendiente en
latitudeslatitudeslatitudeslatitudes ms altas).ms altas).ms altas).ms altas).
La orientacin de la cubierta inclinada no es tan decisiva a pequeas inclinacionesLa orientacin de la cubierta inclinada no es tan decisiva a pequeas inclinacionesLa orientacin de la cubierta inclinada no es tan decisiva a pequeas inclinacionesLa orientacin de la cubierta inclinada no es tan decisiva a pequeas inclinacionescomo en el caso de las fachadas.como en el caso de las fachadas.como en el caso de las fachadas.como en el caso de las fachadas.
En las cubiertas planas se puede situar el campo fotovoltaico en la orientacin eEn las cubiertas planas se puede situar el campo fotovoltaico en la orientacin eEn las cubiertas planas se puede situar el campo fotovoltaico en la orientacin eEn las cubiertas planas se puede situar el campo fotovoltaico en la orientacin einclinacin ms favorable, independientementeinclinacin ms favorable, independientementeinclinacin ms favorable, independientementeinclinacin ms favorable, independientemente de la orientacin del edificio.de la orientacin del edificio.de la orientacin del edificio.de la orientacin del edificio.
Las placas fotovoltaicas se pueden superponer al sistema de impermeabilizacinLas placas fotovoltaicas se pueden superponer al sistema de impermeabilizacinLas placas fotovoltaicas se pueden superponer al sistema de impermeabilizacinLas placas fotovoltaicas se pueden superponer al sistema de impermeabilizacinexistente o, en algunos casos, podran llegar a sustituirlo.existente o, en algunos casos, podran llegar a sustituirlo.existente o, en algunos casos, podran llegar a sustituirlo.existente o, en algunos casos, podran llegar a sustituirlo.
No interfiere en el plan arquitectnico de los edificios, y mnimamente en suNo interfiere en el plan arquitectnico de los edificios, y mnimamente en suNo interfiere en el plan arquitectnico de los edificios, y mnimamente en suNo interfiere en el plan arquitectnico de los edificios, y mnimamente en suaspecaspecaspecaspecto final.to final.to final.to final.
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En edificios de nueva construccin ofrece posibilidades constructivas interesantes:En edificios de nueva construccin ofrece posibilidades constructivas interesantes:En edificios de nueva construccin ofrece posibilidades constructivas interesantes:En edificios de nueva construccin ofrece posibilidades constructivas interesantes:- Cubiertas semitransparentes para crear lucernarios.- Formacin de lucernarios en diente de sierra.- Cubierta semitransparente de invernaderos adosados a viviendas.- Cubiertas inclinadas formadas totalmente por placas fotovoltaicas.
Para integrar el campo fotovoltaico en una cubierta, hay que tener en cuenta los criterios
siguientes:
Consideraciones estructuralesConsideraciones estructuralesConsideraciones estructuralesConsideraciones estructurales: La sobrecarga debida a un campo fotovoltaico es muypequea en relacin a las sobrecargas que se tienen en cuenta en el clculo de las
cubiertas. No obstante, hay que tenerla en cuenta. Dependiendo del sistema utilizado
como estructura de fijacin, el peso que puede provocar el campo fotovoltaico estar en
torno a 30 kg/m2.
Sistemas de fijacin:Sistemas de fijacin:Sistemas de fijacin:Sistemas de fijacin: Existen algunos sistemas en el mercado que facilitan la fijacin dela estructura soporte de las placas a la cubierta existente. En cubiertas planas, con el fin
de no perforar la impermeabilizacin, a menudo se utilizan sistemas de fijacin por
gravedad, situando elementos pesados para estabilizar a las hileras de placas. Por ltimo,
tanto si van superpuestas sobre un tejado existente, pero sobre todo si van integradas,
sustituyendo a las tejas u otro elemento de impermeabilizacin, hay que prever que
tengan una correcta ventilacin que impida el estancamiento de aire caliente bajo las
placas. Un excesivo sobrecalentamiento de stas reducir fcilmente su eficiencia en un
10%.
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DISEO DE LA CUBIERTA SOLAR FOTOVOLTAICA
Descripcin general y situacin actual del edificio
El edificio objeto del estudio es un aula taller localizada dentro de las instalaciones del
Instituto de Enseanza Secundaria Francisco Salinas, situado en C/Julita Ramos, s/n, en
Salamanca.
Al tratarse de un edificio dedicado a la docencia, se ha regulado su distribucin en varias
estancias, en funcin de la utilidad de cada una de ellas. Sus caractersticas constructivas se
han incluido en la siguiente tabla:
EstanciaEstanciaEstanciaEstancia SuperficieSuperficieSuperficieSuperficie
AulaAulaAulaAulassss de teorade teorade teorade teora. Dedicada. Dedicada. Dedicada. Dedicadassss a la exposicin de los contenidos de laa la exposicin de los contenidos de laa la exposicin de los contenidos de laa la exposicin de los contenidos de lamateriamateriamateriamateria (4)(4)(4)(4)....
120 m2
AulaAulaAulaAulassss de prcticade prcticade prcticade prctica. Dedicada. Dedicada. Dedicada. Dedicadassss al trabajo con mquinas herramientasal trabajo con mquinas herramientasal trabajo con mquinas herramientasal trabajo con mquinas herramientas(4)(4)(4)(4)....
400 m2
AlmacAlmacAlmacAlmacenesenesenesenes. Dedicado al depsito de los materiales de trabajo del. Dedicado al depsito de los materiales de trabajo del. Dedicado al depsito de los materiales de trabajo del. Dedicado al depsito de los materiales de trabajo delalumnado.alumnado.alumnado.alumnado.
100 m2
Otras estancias.Otras estancias.Otras estancias.Otras estancias. 130 m2.
TOTOTOTOTALTALTALTAL 750 m2
TablaTablaTablaTabla 1111. Distribucin de las reas de trabajo del aula taller.. Distribucin de las reas de trabajo del aula taller.. Distribucin de las reas de trabajo del aula taller.. Distribucin de las reas de trabajo del aula taller.
En el ANEXOANEXOANEXOANEXO PlanosPlanosPlanosPlanos del presente proyecto se adjuntan los planos del estado actual de
edificio.
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CLIMATOLOGA DE LA PROVINCIA DE SALAMANCA
Ubicada en la zona central de Espaa, Salamanca posee un clima muy extremo, es decir, enverano suelen ser temperaturas muy altas y los inviernos crudos y fros. Durante el
transcurso del verano veremos las mejores temperaturas los ltimos das desde los meses de
abril y principios de septiembre, logrando llegar a veces a los 40 y ms todava
excepcionalmente, estando comprendidas las temperaturas normalmente entre 25C y
35C.
Las precipitaciones de la ciudad son mnimas, en cambio el sol, su contraparte, domina
gran parte de las estaciones. En otoo y primavera notaremos una temperatura templada,
ideal para ir a recorrer y visitar la ciudad. Desde noviembre veremos como hasta el mes de
marzo la temperatura disminuye mucho y el fro se apodera de la ciudad. La temperatura en
estas pocas oscila entre 5 C y 15 C.
En la tabla siguiente se muestran distintos datos climatolgicos obtenidos de [1]:
Datos anualesDatos anualesDatos anualesDatos anuales
ParmetroParmetroParmetroParmetro ValorValorValorValor FechaFechaFechaFecha
RadiacinRadiacinRadiacinRadiacin horizontalhorizontalhorizontalhorizontal mximamximamximamxima 6,84 KWh/m2 ulio
Radiacin media anualRadiacin media anualRadiacin media anualRadiacin media anual 4,11 KWh/m2
RadiaciRadiaciRadiaciRadiacinnnn horizontalhorizontalhorizontalhorizontal acumuladaacumuladaacumuladaacumulada 49,28 KWh/m2
TablaTablaTablaTabla 2222. Datos anuales de radiacin correspondientes a la provincia de Salamanca.. Datos anuales de radiacin correspondientes a la provincia de Salamanca.. Datos anuales de radiacin correspondientes a la provincia de Salamanca.. Datos anuales de radiacin correspondientes a la provincia de Salamanca.
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COMPONENTES DE LA INSTALACIN
Componentes del sistema fotovoltaico. Los paneles solares
Los paneles solares son el elemento de generacin elctrica y se pueden disponer en serie y/o
paralelo para obtener la tensin nominal requerida en cada caso. Estos paneles estn
formados por un nmero determinado de clulas que estn protegidas por un vidrio,
encapsuladas sobre un material plstico y todo el conjunto enmarcado con un perfil
metlico.
El mdulo solar propuesto es el modelo A-120 del fabricante ATERSA. Estos mdulos
estn constituidos por clulas cuadradas fotovoltaicas de silicio monocristalino de 6
pulgadas. El uso de estas clulas evita los circuitos serie-paralelo con sus problemas
inherentes, que utilizan otros fabricantes para la construccin de mdulos de alta potencia.
Este tipo de clula asegura una produccin elctrica que se extiende desde el amanecer hasta
el atardecer, aprovechando toda la potencia til posible que nos es suministrada por el sol.
La capa especial antirreflexiva incluida en el tratamiento de las clulas, asegura una
uniformidad de color en todas las clulas, evitando coloreados diferentes dentro del
mdulo, mejorando de este modo sensiblemente la esttica. La gran potencia de estos
mdulos hace que sean los ms idneos en grandes instalaciones, en las que el costo de
interconexin y montaje es menor que si utilizamos ms mdulos de menor potencia.
Gracias a la robusta construccin mecnica con slidos marcos laterales de aluminio
anodizado, capaces de soportar el peso y dimensiones de estos mdulos y siendo la parte
frontal de vidrio templado antirreflector de bajo contenido en hierro, estos equipos
cumplen con las estrictas normas de calidad a que son sometidos, soportando las
inclemencias climticas ms duras y funcionando eficazmente sin interrupcin durante su
larga vida til.
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Si se quiere mejorar la temperatura de las clulas de los paneles, conviene situarlas en
lugares que estn bien aireados, esta es una de las razones por las cuales la instalacin se
realiza en la cubierta del edificio.
El circuito solar est intercalado entre el frente de vidrio y una lmina dorsal de TEDLAR,
absolutamente rodeado de EVA, asegurando de esta forma su total estanqueidad. Son de
construccin sumamente robusta que garantiza una vida de ms de 20 aos an en
ambientes climatolgicos adversos.
En la tabla siguiente se han incluido las caractersticas elctricas y fsicas ms importantes de
los mdulos empleados en el estudio:
Caractersticas elctricas y fsicasCaractersticas elctricas y fsicasCaractersticas elctricas y fsicasCaractersticas elctricas y fsicas ValorValorValorValor
Nmero de clulasNmero de clulasNmero de clulasNmero de clulas 36
Potencia (W)Potencia (W)Potencia (W)Potencia (W) 120
Corriente en el punto de mxima potencia (A)Corriente en el punto de mxima potencia (A)Corriente en el punto de mxima potencia (A)Corriente en el punto de mxima potencia (A) 7,10
Tensin en el punto de mxima potencia (VTensin en el punto de mxima potencia (VTensin en el punto de mxima potencia (VTensin en el punto de mxima potencia (V)))) 16,9
Corriente de cortocircuito (A)Corriente de cortocircuito (A)Corriente de cortocircuito (A)Corriente de cortocircuito (A) 7,70
Tensin de circuito abierto (V)Tensin de circuito abierto (V)Tensin de circuito abierto (V)Tensin de circuito abierto (V) 21,0
Longitud (mm)Longitud (mm)Longitud (mm)Longitud (mm) 1477
Anchura (mm)Anchura (mm)Anchura (mm)Anchura (mm) 660
Espesor (mm)Espesor (mm)Espesor (mm)Espesor (mm) 35
Peso (Kg)Peso (Kg)Peso (Kg)Peso (Kg) 11,9
TablaTablaTablaTabla 3333. Caractersticas tcnicas del mdulo A. Caractersticas tcnicas del mdulo A. Caractersticas tcnicas del mdulo A. Caractersticas tcnicas del mdulo A----120120120120
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ltima modificacin 31 oct. 09 20202020
Componentes del sistema fotovoltaico. El inversor
El inversor es una pieza fundamental en la instalacin elctrica fotovoltaica, ya que permite
la conversin de la energa generada por los paneles fotovoltaicos de corriente continua a
corriente alterna.
El inversor propuesto es el modelo SOLARMAX 6000C del fabricante SPUTNIK y est
especialmente indicado para las instalaciones fotovoltaicas de conexin a red.
La gama de inversores SOLARMAX est diseada especficamente para aplicaciones de
conexin a red a partir de un generador fotovoltaico.
Su facilidad de utilizacin, nulo mantenimiento y bajo nivel sonoro los hace muy
adecuados tanto en entornos domsticos como industriales.
El SOLARMAX dispone de un sistema de control que le permite un funcionamiento
completamente automatizado. Durante los periodos nocturnos el inversor permanece
parado vigilando los valores de tensin de la red y del generador fotovoltaico. Al amanecer,
la tensin del generador aumenta, lo que pone en funcionamiento el inversor, que comienza
a inyectar corriente en la red.
Estn protegidos frente a situaciones como:
Fallo en la red elctrica. Tensin de red fuera de rango. Frecuencia de red fuera de los lmites de trabajo. Temperatura del inversor elevada. Tensin del generador fotovoltaico baja. Intensidad del generador fotovoltaico insuficiente.
Los inversores SOLARMAX pueden acoplarse en paralelo, conformando as un sistema
abierto a posibles ampliaciones futuras.
A continuacin se adjunta tabla con las principales caractersticas tcnicas del inversor
propuesto:
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ltima modificacin 31 oct. 09 21212121
Caractersticas elctricas y fsicasCaractersticas elctricas y fsicasCaractersticas elctricas y fsicasCaractersticas elctricas y fsicas ValorValorValorValor
Voltaje mximo de entrada (V)Voltaje mximo de entrada (V)Voltaje mximo de entrada (V)Voltaje mximo de entrada (V) 600
Rango MPP (V)Rango MPP (V)Rango MPP (V)Rango MPP (V) 90560
Mxima potencia de entrada (Wp)Mxima potencia de entrada (Wp)Mxima potencia de entrada (Wp)Mxima potencia de entrada (Wp) 6600
Mxima tensin de entrada (A)Mxima tensin de entrada (A)Mxima tensin de entrada (A)Mxima tensin de entrada (A) 22
Potencia de salida (W)Potencia de salida (W)Potencia de salida (W)Potencia de salida (W) 4600
Factor de potenciaFactor de potenciaFactor de potenciaFactor de potencia > 0,98
Mxima efMxima efMxima efMxima eficienciaicienciaicienciaiciencia 97%
Eficiencia mediaEficiencia mediaEficiencia mediaEficiencia media 96,2%
Rango de temperatura de trabajoRango de temperatura de trabajoRango de temperatura de trabajoRango de temperatura de trabajo -20C+50C
ndice de proteccinndice de proteccinndice de proteccinndice de proteccin IP54
DimensionDimensionDimensionDimensioneseseses (mm)(mm)(mm)(mm) 550 x 250 x 200
Peso (Kg)Peso (Kg)Peso (Kg)Peso (Kg) 15
TablaTablaTablaTabla 4444. Caractersticas tcnicas del inversor SOLARMAX 6000C. Caractersticas tcnicas del inversor SOLARMAX 6000C. Caractersticas tcnicas del inversor SOLARMAX 6000C. Caractersticas tcnicas del inversor SOLARMAX 6000C
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ltima modificacin 31 oct. 09 22222222
Componentes del sistema fotovoltaico. Estructura soporte
Se considerarn dos alternativas para la instalacin de los mdulos solares: integracin
arquitectnicaysuperposicin arquitectnica.
Se considera integracin arquitectnicacuando los mdulos cumplen una doble funcin
energtica y arquitectnica - y adems sustituyen elementos constructivos convencionales.
Esta opcin se tendra en cuenta en la fase de diseo del proyecto con objeto de disear la
cubierta con el grado de inclinacin ptimo.
Se considera superposicin arquitectnica cuando la colocacin de los mdulos se realiza
paralela a la envolvente del edificio, en este caso a la cubierta del edificio.
INTEGRACIN ARQUITECTNICA
Son bien conocidos los problemas que se presentan a la hora de equipar con paneles solares
cualquier edificacin. La colocacin de paneles solares tiene la desventaja, adems de su
coste, de que si se lleva a cabo sobre una cubierta, el anclaje de los soportes puede ocasionar
la prdida de estanqueidad en algunos puntos. Sin olvidar el improbable buen resultado
esttico del conjunto y su gran dificultad de integracin arquitectnica, aspecto clave en el
desarrollo de este proyecto.
Adems, dado que los paneles solares estn realizados en materiales duraderos y estn
trmicamente bien aislados, se evidencia que un panel es un excelente elemento
constructivo.
Con este planteamiento se utilizarn los paneles solares como elemento de cubierta,
permitiendo de este modo el ahorro de los materiales de construccin convencionales que
corresponden a la superficie ocupada por los paneles solares. Una de las ventajas de este
sistema es que se reduce al mximo la inversin que representa una instalacin solar.
La cubierta solar escogida es del fabricante SOLECO y est constituida por mdulos
independientes, de modo que puede adaptarse a las dimensiones del tejado. La
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ltima modificacin 31 oct. 09 23232323
estanqueidad se ha resuelto por solape de todas las piezas entre si, tanto en el sentido
longitudinal como en el transversal, prescindiendo de este modo de juntas aislantes de goma
o masillas.
Las dos piezas que garantizan la estanqueidad de la cubierta son de polister-fibra de vidrio
prensado, de gran resistencia y durabilidad. Una de ellas - pieza modular - forma la caja del
panel y sobre ella se instalan los paneles fotovoltaicos sin marco. Las piezas modulares
solapan entre si 10 cm en el sentido de la pendiente.
La instalacin de una cubierta de este tipo slo precisa de una estructura metlica o de
madera como soporte del conjunto, que resulta muy ligero (35 Kg/m2 aprox.). Las diversas
piezas componentes del panel cubierta se ensamblan entre si para formar una superficie de
captacin solar con la nica limitacin de que las dimensiones sean mltiplos del mdulo.
La pieza intermedia interviene nicamente como elemento de estanqueidad y su colocacin
se realiza simultneamente a la de los dems componentes. Forma unos canales, en el
sentido de la pendiente, de unos 8 cm de anchura y 4 cm de altura.
La cubierta solar se coloca sobre una estructura fijada en obra. A esta estructura se fijan losmdulos mediante piezas de sujecin que se sujetan en las pestaas laterales del mdulo y a
la estructura.
Cada pieza intermedia tiene en uno de sus extremos un tope de forma triangular para
aguantar, mediante la pieza de retencin, cada panel solar. As mismo se aadirn grapas
para inmovilizar los paneles.
El diseo de este panel modular, cuyo montaje se realiza en obra, ofrece la posibilidad de
cerrar un edificio mediante las piezas del panel cubierta y posteriormente, cuando
convenga, equiparlo con los mdulos fotovoltaicos.
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ltima modificacin 31 oct. 09 24242424
A continuacin se detallan las caractersticas fsicas, trmicas y mecnicas de las piezas
modular e intermedia.
CaractersticasCaractersticasCaractersticasCaractersticas Valor / DescripcinValor / DescripcinValor / DescripcinValor / Descripcin
MaterialMaterialMaterialMaterial Polister fibra de vidrio prensado.
Tipo: SMC-30, en estado polimerizado.
Contenido de vidrioContenido de vidrioContenido de vidrioContenido de vidrio 30%
Peso especfico (g/cmPeso especfico (g/cmPeso especfico (g/cmPeso especfico (g/cm3333)))) 1,85
Absorcin de agua (%)Absorcin de agua (%)Absorcin de agua (%)Absorcin de agua (%) 0,3
Conductividad trmica (WConductividad trmica (WConductividad trmica (WConductividad trmica (W KKKK----1111mmmm ----1111)))) 0,2
Calor especfico (calgCalor especfico (calgCalor especfico (calgCalor especfico (calg----1111CCCC ----1111)))) 0,3
Resistencia a la llamaResistencia a la llamaResistencia a la llamaResis tencia a la llama Calor autoextinguible
Resistencia a laResistencia a laResistencia a laResistencia a la flexin (Nmmflexin (Nmmflexin (Nmmflexin (Nmm----2222)))) 160
Resistencia a la traccin (NmmResistencia a la traccin (NmmResistencia a la traccin (NmmResistencia a la traccin (Nmm ----2222)))) 8000
Resistencia a la compresin (NmmResistencia a la compresin (NmmResistencia a la compresin (NmmResistencia a la compresin (Nmm----2222)))) 140
TablaTablaTablaTabla 5555. Caractersticas de la cubierta SOLECO. Caractersticas de la cubierta SOLECO. Caractersticas de la cubierta SOLECO. Caractersticas de la cubierta SOLECO
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ltima modificacin 31 oct. 09 25252525
SUPERPOSICIN ARQUITECTNICA
Para este tipo de instalacin se ha seleccionado la estructura universal para tejadosinclinados SUNTOP II del fabricante AET.
El sistema est compuesto por unos perfiles modulares de alta flexibilidad de ajuste, un
elemento de sujecin de los mdulos fotovoltaicos, una escuadra de sujecin para el tejado y
diferentes elementos de unin, tal y como se observa en la figura. Este sistema posee una
gran capacidad de adaptacin a cualquier tipo de mdulo y garantiza un montaje rpido y
sencillo.
Ilustracin 2. Estructura de soporte de SUNTOP II
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ltima modificacin 31 oct. 09 26262626
A continuacin se adjuntan las caractersticas tcnicas de la estructura propuesta:
CaractersticasCaractersticasCaractersticasCaractersticas DescripcinDescripcinDescripcinDescripcin
UbicacinUbicacinUbicacinUbicacin Sobre tejado inclinado
Tipo de cubiertaTipo de cubiertaTipo de cubiertaTipo de cubierta Prcticamente en todos los tipos
InclinInclinInclinInclinacin del tejadoacin del tejadoacin del tejadoacin del tejado
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ltima modificacin 31 oct. 09 27272727
DIMENSIONADO DEL CAMPO FOTOVOLTAICO
En los siguientes apartados se detallan los aspectos que se han tenido en consideracin para
el dimensionado ptimo de la instalacin fotovoltaica que nos ocupa. En cualquier caso, la
cubierta no ha sido dimensionada en funcin de las necesidades energticas del edificio,
sino que ha estado condicionada a la superficie disponible y a criterios estticos,
arquitectnicos y de sostenibilidad.
Es decir, no se pretende conseguir la autosuficiencia energtica del edificio sino que se
persigue el aprovechamiento ptimo de la cubierta con objeto de instalar el mximo
nmero de generadores fotovoltaicos posibles. Se ha diseado a modo de una minicentralelctrica que vierte la energa producida a la red general.
Como regla general hay que decidir la disposicin de los mdulos fotovoltaicos respecto del
sol, puesto que hay que instalarlos en un lugar donde se reciba la mayor cantidad de
radiacin solar posible. Esto nos lleva a tener en cuenta en el dimensionado de la instalacin
tres factores bsicos: la orientacin, la inclinacin y las posibles sombras.
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ltima modificacin 31 oct. 09 28282828
Alternativas de diseo
Para el diseo del tejado solar fotovoltaico se han tenido en consideracin dos alternativas
entre las muchas posibles, primando en cualquier caso los criterios arquitectnicos de
integracin de los mdulos fotovoltaicos en la estructura del edificio, evitando de este modo
el impacto visual.
Alternativa A: Se trata de una cubierta de doble vertiente con mdulos solaresintegrados en la vertiente sur.
Ilustracin 3. Representacin de la cubierta solar sobre tejado de doble
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ltima modificacin 31 oct. 09 29292929
Alternativa B: Cubierta estructurada en cuatro dientes de sierra con mdulossolares fotovoltaicos integrados en la vertiente sur y lucernarios en la vertiente norte.
Ilustracin 4. Representacin de la cubierta en dienta de sierra desde el sur (figura superior) ydesde el norte (figura inferior), donde se aprecian los lucernarios.
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ltima modificacin 31 oct. 09 30303030
Orientacin
La desviacin del plano de captacin solar respecto al sur supone una reduccin en la
energa que incidir diariamente sobre ste, mayor cuanto ms grande sea dicha desviacin.
Por este motivo los mdulos fotovoltaicos se instalarn con orientacin Sur en ambas
alternativas de diseo, tal y como se observa en la figuras 8 y 9.
Cubierta de doble vertiente. En este caso, los mdulos se situarn sobre la superficieorientada hacia el sur.
Cubierta en dientes de sierra. Aqu los paneles fotovoltaicos se instalarn sobre lavertiente sur de cada diente de sierra, mientras que las vertientes norte sern
traslcidas permitiendo la entrada de luz cenital en el interior del edificio.
Inclinacin
El ngulo de incidencia del rayo solar sobre la superficie captadora determina a su vez la
densidad de rayos solares que entrarn dentro de una superficie determinada. Unasuperficie situada perpendicularmente a la trayectoria de la radiacin solar recoger ms
rayos solares que otra superficie de la misma dimensin con una inclinacin distinta.
Como el sol tiene dos tipos de movimiento aparente sobre el horizonte, el recorrido
azimutal y el de altura, el ngulo de incidencia de los rayos solares sobre una superficie fija
vara constantemente a lo largo del da, y de un da a otro.
Para el caso de sistemas fotovoltaicos conectados a la red en los que los mdulos solaresestn dispuestos a una inclinacin fija a lo largo de todo el ao, como es el caso que nos
ocupa, el criterio a seguir para obtener una optimizacin global del sistema consiste en dar
un grado de inclinacin tal que permita recibir la mayor cantidad de energa en el cmputo
global del ao.
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ltima modificacin 31 oct. 09 31313131
Para ello utilizaremos la tabla de radiacin solar incidente sobre superficies inclinadas
orientadas al sur para la provincia de Salamanca.
ngngngnguloulouloulo ENEENEENEENE FEBFEBFEBFEB MARMARMARMAR ABRABRABRABR MAYMAYMAYMAY JUNJUNJUNJUN JULJULJULJUL AGOAGOAGOAGO SEPSEPSEPSEP OCTOCTOCTOCT NOVNOVNOVNOV DICDICDICDIC ANUALANUALANUALANUAL
0000 1,7 2,64 3,75 4,75 5,47 6,34 6,84 6,28 4,86 3,14 2,06 1,45 49,28
10101010 1,96 2,96 4,09 5,04 5,69 6,53 7,11 6,66 5,39 3,61 2,37 1,7 53,11
20202020 2,16 3,19 4,31 5,18 5,58 6,53 7,18 6,91 5,73 4,02 2,64 1,91 55,34
30303030 2,31 3,38 4,46 5,18 5,31 6,53 6,98 6,91 5,98 4,3 2,82 2,09 56,25
40404040 2,41 3,46 4,46 5,04 4,87 6,53 6,63 6,78 6,03 4,46 2,93 2,2 55,8
50505050 2,45 2,57 4,35 4,75 4,32 6,53 6,16 6,41 5,88 4,52 2,97 2,26 53,17
60606060 2,43 3,38 4,13 4,37 5,69 6,53 5,47 5,84 5,59 4,43 2,9 2,28 53,04
70707070 2,35 3,19 3,79 3,85 3,66 6,53 4,58 5,15 5,2 4,24 2,78 2,22 47,54
80808080 2,21 2,96 3,38 3,23 2,9 6,53 3,63 4,33 4,62 3,93 2,58 2,12 42,42
90909090 2,02 2,64 2,85 2,57 2,08 6,53 2,6 3,39 3,94 3,52 2,31 1,96 36,41
TablaTablaTablaTabla 7777. Radiacin solar. Radiacin solar. Radiacin solar. Radiacin solar media mensualmedia mensualmedia mensualmedia mensual incidente sobre superficies inclinadas orienincidente sobre superficies inclinadas orienincidente sobre superficies inclinadas orienincidente sobre superficies inclinadas orientadas al sur, entadas al sur, entadas al sur, entadas al sur, enKKKKWh/mWh/mWh/mWh/m2222 dadadada para la provincia depara la provincia depara la provincia depara la provincia de SalamancaSalamancaSalamancaSalamanca (latitud 42)(latitud 42)(latitud 42)(latitud 42)....
A partir de la tabla y la figura anterior podemos observar que para la latitud que nos ocupa,
la inclinacin que permite recibir mayor cantidad de energa es la de 30 sobre la
horizontal, ya que es la ptima para la poca de mayor disponibilidad solar del ao, el
verano. Por lo tanto, para ambas alternativas de diseo, el grado de inclinacin de lospaneles solares sobre la horizontal ser de 30.
Seguidamente, calcularemos la radiacin media anual medida en un panel inclinado 30:
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Referencia PFM_V01
ltima modificacin 31 oct. 09 32323232
Clculo de sombras y distancia entre paneles
La presencia de objetos que lleguen a tapar una parte del recorrido solar respecto a un
punto de captacin solar, provocar la proyeccin de sombra sobre ste. Cuanto mayor sea
el recorrido solar tapado por dicho objeto, menos energa podr captar. En el da ms
desfavorable del periodo de utilizacin del sistema, los mdulos solares no han de tener ms
del 5% de la superficie til de captacin cubierta por sombras. Resultara inoperante si el
20% de la superficie de captacin estuviese sombreada. En el caso que nos ocupa, no
existen edificios ms altos que el que servir de apoyo al tejado solar, tampoco se observan
montaas, rboles o cualquier otro obstculo cercano.
Cubierta de doble vertiente. En este caso, el estudio de sombras no es necesario yaque todos los paneles fotovoltaicos se situarn sobre el mismo plano y por tanto no
proyectarn sombras unos sobre otros.
Cubierta en diente de sierra. En este caso, se deber disear de modo que noaparezcan sombras en los paneles. Para ello estos debern instalarse a una distancia
mnima que nos asegure la imposibilidad de proyeccin de sombras entre los
mismos.
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Referencia PFM_V01
ltima modificacin 31 oct. 09 33333333
Lgicamente, la distancia mnima entre fila y fila est marcada por la latitud del lugar de la
instalacin, dado que el ngulo de incidencia solar vara tambin con este parmetro.
La separacin entre filas de mdulos fotovoltaicos se establece de tal forma que al medioda
solar del da ms desfavorable (altura solar mnima) del periodo de utilizacin, la sombra de
la arista superior de una fila se proyecte, como mximo, sobre la arista inferior de la fila
siguiente, tal y como se observa en la figura siguiente:
IlustracinIlustracinIlustracinIlustracin 5555. Distancia mnina entre filas consecutivas de paneles solares. Distancia mnina entre filas consecutivas de paneles solares. Distancia mnina entre filas consecutivas de paneles solares. Distancia mnina entre filas consecutivas de paneles solares
-
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Referencia PFM_V01
ltima modificacin 31 oct. 09 34343434
En instalaciones que se utilicen todo el ao, como es el caso que nos ocupa, el da ms
desfavorable corresponde al 21 de diciembre. En este da la altura solar es mnima y al
medioda solar tiene el valor siguiente
De la figura anterior, se deduce que:
donde:
ddddmnmnmnmn es la distancia mnima entre mdulos para evitar sombras, expresada en metros. llll es la longitud del mdulo, incluidos el marco y el soporte correspondientes. En la
tabla siguiente aparece reflejada la longitud total en funcin del nmero de mdulos
disponibles:
L1 (1 mdulo) 1,5m
L2 (2 mdulos) 3m
L3 (3 mdulos) 4,5m
HHHH es la altura solar en el medioda del mes ms desfavorable. El da msdesfavorable pertenece al invierno, siendo su altura solar:
es el grado de inclinacin de los mdulos respecto a la horizontal. Como hemosdeterminado anteriormente, tomaremos 30.
De esta forma, la separacin entre los mdulos ser la siguiente:
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Referencia PFM_V01
ltima modificacin 31 oct. 09 35353535
Como podemos observar en los planos del edificio adjuntos en el Anexo Planos, los pilares
de las fachadas transversales del edificio estn dispuestos cada 5 metros, siendo el ancho de
la planta del edificio de 20 metros en total, podremos estructurar la cubierta del edificio en
un mximo de 4 dientes de sierra. Por esta razn, la separacin mxima posible entre dosplanos fotovoltaicos consecutivos es de 5 m, lo que obliga a disponer de un mximo de dos
filas de mdulos fotovoltaicos por cada diente de sierra de la cubierta, a fin de que las
sombras no invadan la superficie de cada mdulo y la generacin de energa sea mxima.
L=3m
L=3m
h=4m
IlustracinIlustracinIlustracinIlustracin 6666. Esquema de la distribucin de los paneles fotovoltaicos sobre los die. Esquema de la distribucin de los paneles fotovoltaicos sobre los die. Esquema de la distribucin de los paneles fotovoltaicos sobre los die. Esquema de la distribucin de los paneles fotovoltaicos sobre los dientes de sierra.ntes de sierra.ntes de sierra.ntes de sierra.
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Referencia PFM_V01
ltima modificacin 31 oct. 09 36363636
Simulacin informtica
A continuacin, se comprueban mediante la aplicacin FVFVFVFV----ExpertExpertExpertExpert los resultados obtenidos
en los apartados anteriores relativos al clculo de la distancia de sombreado. Para ello, se
siguen los pasos indicados a continuacin:
Accedemos a la
aplicacin FV-
Expert,
seleccionando a
continuacin la
opcin
del men
principal.
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Referencia PFM_V01
ltima modificacin 31 oct. 09 37373737
En la ventana
correspondiente a
Estudio de
sombras (ver
Figura),
introducimos
como datos de
entrada la
inclinacin del
panel (30), el dams desfavorable
(21 de diciembre)
y la hora de
mayor incidencia
(12:00 h),
obteniendo como
resultado de la
simulacin una
distancia mnima
entre filas (Di) de
1,87
Nota: Como se cita en las instrucciones del programa, la distancia
mnima entre filas se indica como un mltiplo de la longitud de la
arista inclinada del panel, y es la distancia mnima que no provocasombreado, por lo tanto, la distancia total se obtendr multiplicando
este valor por la longitud de la arista (1,477 m), dando un total de
2,76 m.
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Referencia PFM_V01
ltima modificacin 31 oct. 09 38383838
Clculo del nmero total de paneles
Alternativa A: Diseo correspondiente a un tejado de doble vertiente
Partimos de la hiptesis de considerar el tejado inicial (sin inclinacin), obteniendo como
resultado final un nuevo tejado de doble vertiente mediante superposicin arquitectnica o
integracin arquitectnica. En la figura siguiente se ha representado la construccin
correspondiente a esta alternativa:
Para ello, en primer lugar calcularemos la superficie mxima de la que se dispone para la
instalacin de los paneles solares. En las figuras siguientes se representa la planta de la
cubierta del edificio y su alzado; en ellas podemos observar que las placas solares se
emplazan sobre la vertiente sur.
IlustracinIlustracinIlustracinIlustracin 7777. Planta de la cubierta en el diseo de doble vertiente.. Planta de la cubierta en el diseo de doble vertiente.. Planta de la cubierta en el diseo de doble vertiente.. Planta de la cubierta en el diseo de doble vertiente.
donde:
xxxx: longitud de la planta del edificio. x = 37,5 m yyyy: anchura de la planta del edificio. y = 20 m.
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Referencia PFM_V01
ltima modificacin 31 oct. 09 39393939
En la figura siguiente se ha representado el alzado de la cubierta:
L
IlustracinIlustracinIlustracinIlustracin 8888. Esquema del alzado de la cubierta. Esquema del alzado de la cubierta. Esquema del alzado de la cubierta. Esquema del alzado de la cubierta
donde:
En la figura siguiente se observa el esquema de disposicin de los paneles sobre la cubierta, a
partir de la cual se calcular el nmero mximo de paneles a instalar considerando las dos
alternativas de colocacin posibles que se han indicado:
Superposicin arquitectnicaSuperposicin arquitectnicaSuperposicin arquitectnicaSuperposicin arquitectnica. Se emplear la estructura soporte SUNTOP II deAET.
Integracin arquitectnicaIntegracin arquitectnicaIntegracin arquitectnicaIntegracin arquitectnica. Se emplear la cubierta solar modular SOLECO.
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Referencia PFM_V01
ltima modificacin 31 oct. 09 40404040
La diferencia entre ambas estructuras radica en la distancia horizontal entre los mdulos, la
cual es mayor en el caso de la integracin arquitectnica, segn se muestra a continuacin:
IluIluIluIlustracinstracinstracinstracin 9999. Esquema de disposicin de paneles solares sobre la cubierta. Esquema de disposicin de paneles solares sobre la cubierta. Esquema de disposicin de paneles solares sobre la cubierta. Esquema de disposicin de paneles solares sobre la cubierta
En esta figura, los valores correspondientes a cada parmetro se indican a continuacin:
aaaa Nmero de mdulos verticales x Altura de cada mdulo. a = 11,57m
bbbb Nmero de mdulos horizontales x (Anchura del mdulo + e). b = 37,5m
eeee Distancia entre los mdulos.
eeee1111 Estructura soporte SUNTOP II. e1 = 17mm
eeee2222 Cubierta modular integrada. e2 = 80mm
Con estos valores a priori, podemos obtener el nmero mximo de mdulos verticales y
horizontales que se pueden disponer en la cubierta, tanto en el caso de la estructura soporte
como de la cubierta modular integrada:
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ltima modificacin 31 oct. 09 41414141
Por lo tanto, si recopilamos los datos, tenemos:
Solucin 1. Superposicin arquitectnica.Solucin 1. Superposicin arquitectnica.Solucin 1. Superposicin arquitectnica.Solucin 1. Superposicin arquitectnica. Mediante estructura soporteSUNTOP II de AET, se podran instalar un nmero mximo de:
Solucin 2. Integracin arquitectnica.Solucin 2. Integracin arquitectnica.Solucin 2. Integracin arquitectnica.Solucin 2. Integracin arquitectnica. Mediante las cubiertas solares SOLECO,el nmero mximo de paneles a instalar sera:
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Referencia PFM_V01
ltima modificacin 31 oct. 09 42424242
Alternativa B: Tejado en diente de sierra
En las figuras siguientes se han representado las cubiertas en dientes de sierra segn la
fachada sur y la fachada norte, respectivamente.
De lo expuesto en el apartado Clculo de sombras y distancia entre paneles se puede
deducir que el nmero de dientes de sierra disponibles es de cuatro, ya que la distancia
mnima entre dientes es de 5 metros y la anchura total de la superficie fotovoltaica alcanza
los 20 m.
En cada uno de estos dientes de sierra se dispondr de dos series de mdulos fotovoltaicos
por cada plano de la cubierta orientado al sur, a fin de evitar al mximo los efectos
perjudiciales de las proyecciones de sombras entre las distintas filas; de este modo,
dispondremos 8 filas de mdulos fotovoltaicos.
Dado que horizontalmente el nmero de paneles fotovoltaicos que se pueden colocar es
idntico al obtenido en la alternativa anterior, se puede concluir que el nmero mximo de
paneles solares fotovoltaicos sera:
Por lo tanto, en principio, tomaramos esta alternativa como la ms adecuada
energticamente, aunque como comprobaremos ms adelante, el nmero de paneles total se
ajustar para cumplir con los requisitos elctricos fijados por el modelo de inversor
seleccionado.
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ltima modificacin 31 oct. 09 43434343
CONEXIONADO A LA RED ELCTRICA
Como se ha comentado en apartados anteriores, la finalidad de la instalacin no consiste en
la autosuficiencia energtica del edificio, sino que se pretende alcanzar una situacin de
optimizacin energtica de la instalacin. Por tanto, a partir de este apartado se tendr en
consideracin nicamente la alternativa de diseo que nos permite la instalacin del
nmero mximo de paneles fotovoltaicos, es decir, la alternativa de en diente de sierraen diente de sierraen diente de sierraen diente de sierra, con
objeto de valorar la mxima produccin energtica posible para esta instalacin.
Tal y como se ha calculado en el apartado anterior, el nmero mximo de paneles admisible
para esta configuracin es de 440 paneles; sin embargo, por motivos de conectividad a lared elctrica trifsica externa, el nmero de inversores que se utilice en la instalacin debe
ser un mltiplo de 3, y dado que existe una relacin directa entre el nmero de mdulos
que se conectan a cada inversor y la tensin y la corriente admisibles a la entrada por cada
inversor, la cantidad final de mdulos se modificar para ajustarla a este requerimiento,
como se indica en el apartado siguiente.
Los paneles empleados en la conexin son mdulos A-120 de Atersa, cuyas caractersticas
aparecen indicadas en la figura siguiente:
IlustracinIlustracinIlustracinIlustracin 10101010. Imagen del panel de A. Imagen del panel de A. Imagen del panel de A. Imagen del panel de A----120 de120 de120 de120 de
Atersa util izado en el ejercic io.Atersa util izado en el ejercicio.Atersa util izado en el ejercic io.Atersa util izado en el ejercicio.
Parmetros fsicos y elctricos del generadorParmetros fsicos y elctricos del generadorParmetros fsicos y elctricos del generadorParmetros fsicos y elctricos del generador
fotovoltaico utilizado en el ejercicio.fotovoltaico utilizado en el ejercicio.fotovoltaico utilizado en el ejercicio.fotovoltaico utilizado en el ejercicio.
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ltima modificacin 31 oct. 09 44444444
Dimensionado de los inversores
Como se mostrar en este apartado, se va a optar por utilizar una configuracin en
configuracin basada en agrupamientos de inversores. SolarMax 6000C, cuya eleccin se
basa en la conveniencia de establecer como requisito constructivo asociar los paneles en
varias ramas en paralelo que permitan, por una parte, amortiguar posibles problemas de
sombreado y, como consecuencia, de interrupcin de la corriente generada; y, como
consecuencia de esto, utilizar inversores de potencia ms reducida. A continuacin se
muestran las caractersticas elctricas y fsicas del inversor propuesto:
Caractersticas elctricas y fsicasCaractersticas elctricas y fsicasCaractersticas elctricas y fsicasCaractersticas elctricas y fsicas DescripcinDescripcinDescripcinDescripcin
Voltaje mximo de entradaVoltaje mximo de entradaVoltaje mximo de entradaVoltaje mximo de entrada 600 V
Mxima potencia de entradaMxima potencia de entradaMxima potencia de entradaMxima potencia de entrada 6600 Wp
Mxima tensin de entradaMxima tensin de entradaMxima tensin de entradaMxima tensin de entrada 22 A
Potencia de salidaPotencia de salidaPotencia de salidaPotencia de salida 4600 W
Factor de potenciaFactor de potenciaFactor de potenciaFactor de potencia > 0,98
Mxima eficienciaMxima eficienciaMxima eficienciaMxima eficiencia 97 %
Eficiencia mediEficiencia mediEficiencia mediEficiencia mediaaaa 96,2 %
Temperatura de trabajoTemperatura de trabajoTemperatura de trabajoTemperatura de trabajo -20 C +50 C
ndice de proteccinndice de proteccinndice de proteccinndice de proteccin IP54
DimensionesDimensionesDimensionesDimensiones 550 x 250 x 200 mm
PesoPesoPesoPeso 15 Kg
TablaTablaTablaTabla 8888. Caractersticas tcnicas del inversor SOLARMAX 6000C. Caractersticas tcnicas del inversor SOLARMAX 6000C. Caractersticas tcnicas del inversor SOLARMAX 6000C. Caractersticas tcnicas del inversor SOLARMAX 6000C
Para dimensionar los inversores necesarios se van a utilizar los mtodos analtico y de
simulacin informtica, como se indica a continuacin:
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Referencia PFM_V01
ltima modificacin 31 oct. 09 45454545
MTODO ANALTICO
En primer lugar determinamos la potencia de pico que la instalacin sera capaz deentregar en funcin del nmero de paneles disponibles, calculado anteriormente, y
de la potencia de cada uno de dichos paneles.
Para poder obtener la lnea trifsica alterna equilibrada, el nmero total de
inversores tiene que ser mltiplo de tres, de manera que cada 3 inversores alimenten
una fase de la red. Asimismo, debemos conectar un grupo de mdulos con un
nmero de inversores mltiplo de tres, de modo que:
Con los condicionantes expuestos hasta ahora, existen varias combinaciones posibles
de inversores y de mdulos que cumplan el criterio anterior, por lo que acotaremos
ms considerando otro criterio constructivo que permita que ninguno de las fases se
quede descompensada en caso de que fallara la asociacin de paneles
correspondiente. Para ello, podramos asignar ms de un inversor a cada rama El
mltiplo de tres inmediatamente inferior a 440 es 432, por lo que, si conectamos un
total de 48 mdulos a cada inversor, resulta:
En este punto vamos a determinar cmo distribuir estos 48 mdulos, calculando el
nmero de ramas en paralelo a conectar y el nmero de mdulos serie que se
conectarn en cada rama y sabiendo que cada una de estas ramas se conecta a un
inversor, de manera que:
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ltima modificacin 31 oct. 09 46464646
siendo:
o NS el nmero de mdulos conectados en serie.o VP la tensin mxima que puede proporcionar un panel.o Vinv la tensin de trabajo del inversor.
A continuacin debemos establecer la mxima potencia que el inversor puede
recibir del campo fotovoltaico, lo que permitir deducir el valor mximo de la
corriente de entrada:
donde:
o Idc es la intensidad de entada del inversor.o Pinves la potencia de entrada del inversor.o Vinves la tensin de entrada del inversor.
Seguidamente, debemos establecer un criterio que permita conocer el nmero
mximo de ramas en paralelo que se conectarn a cada inversor, respetando para ello
el valor de la corriente mxima de entrada de cada inversor, segn la expresin
anterior:
donde:
o Np es el nmero de mdulos conectados en paralelo.o Idc es la intensidad de entrada al inversor.o Im es la intensidad mxima que proporciona un mdulo fotovoltaico.
Si resolvemos el sistema de ecuaciones formado por las expresiones anteriores
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Referencia PFM_V01
ltima modificacin 31 oct. 09 47474747
obtendremos un sistema cuyos parmetros son:
Cuando se conectan tres ramas de mdulos en paralelo, la corriente de entrada de