COMELECINCA POWER SYSTEMS, C.A.CENTRALES ELÉCTRICAS, GRUPOS ELECTRÓGENOS, SERVICIOS DE MANTENIMIENTO
RIF J-08011991-6
Generación Distribuida y la Operación Interconectada a la Red UtilitariaAprovechamiento de la Energía Solar para la Producción de Energía Eléctrica
Propiedad intelectual de Comelecinca Power Systems, C.A. se prohíbe la reproducción total o parcial del mismo, así como su divulgación sin la autorización expresa de Comelecinca Power Systems, C.A.
Conexión de Sistemas de Energía Solar a la Red Utilitaria
Por el Ing. Octavio Casado González, PhD. Presidente - Director Ejecutivo de Comelecinca Power Systems, C.A.
Aprovechamiento de la Energía Solar mediante Sistemas Fotovoltaicos interconectados a la red
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Generación Distribuida y la Operación Interconectada a la Red UtilitariaAprovechamiento de la Energía Solar para la Producción de Energía Eléctrica
Aprovechamiento de la Energía Solar mediante Sistemas Fotovoltaicos,
Aislados (insulares) o interconectados a la red Contenido
1.- Formas de Aprovechamiento de la Energía Solar (Conversión de la energía)2.- Producción de Energía Eléctrica mediante la Energía Solar (Fotovoltaica)3.- Inversores CC-CA para utilización de la Energía Solar 4.- Criterio Insular de utilización de la Energía Solar5.- Criterio Interconectado de utilización de la Energía Solar6.- Introducción al concepto y utilización de Redes Inteligentes (Smart Grid)
Las imágenes utilizadas, bajadas de páginas de la WEB son sólo para fines didácticos
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Generación Distribuida y la Operación Interconectada a la Red UtilitariaAprovechamiento de la Energía Solar para la Producción de Energía Eléctrica
1.- Formas de Aprovechamiento de la Energía Solar (Conversión de la energía)
Introducción
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Generación Distribuida y la Operación Interconectada a la Red UtilitariaAprovechamiento de la Energía Solar para la Producción de Energía Eléctrica
1.- Formas de Aprovechamiento de la Energía Solar (Conversión de la energía)
1.1.- Energía Solar Térmica (calor)Producción de Energía Eléctrica (Turbinas de vapor) Producción de Calor (Recuperadores de calor)
Producción de Frio (Sistemas de absorción)
1.2.- Energía Solar Fotovoltaica (electricidad)
Producción de Energía Eléctrica (células fotovoltaicas)
Introducción
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1.- Formas de Aprovechamiento de la Energía Solar (Conversión de la energía)
1.1.- Energía Solar TérmicaProducción de Energía Eléctrica (turbinas de vapor)
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1.- Formas de Aprovechamiento de la Energía Solar (Conversión de la energía)
1.1.- Energía Solar TérmicaProducción de Energía Eléctrica (turbinas de vapor)
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1.- Formas de Aprovechamiento de la Energía Solar (Conversión de la energía)
1.1.- Energía Solar TérmicaProducción de Calor (recuperadores de calor)
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1.- Formas de Aprovechamiento de la Energía Solar (Conversión de la energía)
1.1.- Energía Solar Térmica
Producción de Frio (sistemas de absorción)
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1.- Formas de Aprovechamiento de la Energía Solar (Conversión de la energía)
1.2.- Energía Solar Fotovoltaica (electricidad)Producción de Energía Eléctrica (células fotovoltaicas)
Célula Fotovoltaica Inversor CC-CA
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2.- Producción de Energía Eléctrica mediante la Energía Solar (fotovoltaica)
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2.- Producción de Energía Eléctrica mediante la Energía Solar (fotovoltaica)
Principio de la producción de electricidad por células fotovoltaicas (absorben fotones de luz y emiten electrones)
Recubrimiento. Conductor
Transparente
Luz Solar
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2.- Producción de Energía Eléctrica mediante la Energía Solar (fotovoltaica)
La Célula Fotovoltaica
Módulos desde 80 a 230 W (módulo referencia de 125 W) Tensión de Salida: 12 a 29,5 VDC (Norma de Referencia IEC 60904 (1000 W x m2 @ 25° C). Vida Útil: 25 años
Silicio monocristalino con una eficiencia máxima de12% Silicio amorfo con una eficiencia máxima de 19% Arseniuro de galio (multicapa) con una eficiencia máxima de 30%
Celda Fotovoltaica
Módulo de Celdas Fotovoltaicas
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2.- Producción de Energía Eléctrica mediante la Energía Solar (fotovoltaica)
La Célula FotovoltaicaCosto promedio por Wp (Vatio-pico) US $ 3.47 (módulo 125 W)Costo promedio del kWh producido US $ 0,30 (kWh red US $ 0,14)Costo promedio de un sistema de 2 kW US $ 11,590.00
Fuente: Solarbuzz y The Solar Guide
Fabricantes (referenciales): Solland, Kakzip, Yohkon, Siliken, NeslScheuten, Sharp, Abakus, Renusol, Centrosolar, Sulfurcell, Heliene, Iscom, Kyocera, Photowatt, Suntech, Luxor, Alcoa, Qcells entre otros.
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2.- Producción de Energía Eléctrica mediante la Energía Solar (fotovoltaica)
Ejemplo de uso de electricidad por módulos de células fotovoltaicas
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2.- Producción de Energía Eléctrica mediante la Energía Solar (fotovoltaica)
Sistema aislado (insular) Cubrir necesidades básicas de vida
Sistemas interconectado a la red Ahorro de Energía, producción de electricidad por uso de energía no contaminantes y ayudar a reforzar la confiabilidad de la red; pueden ser:
• Sistemas interconectados domésticos • Sistemas interconectados industriales
Tipos de Sistemas de Energía Solar Fotovoltaica
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2.- Producción de Energía Eléctrica mediante la Energía Solar (fotovoltaica)
Sistema aislado (insular) Células fotovoltaicasBateríasInversor CC-CA (fuente de poder, cargador, inversor)
Sistema interconectado a la red Células fotovoltaicasInversor CC-CA (fuente de poder, inversor, transformador)
Conformación de los tipos de Sistemas de Energía Solar Fotovoltaica:
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Ventajas y Desventajas de la Energía Solar (relativa) Ventajas • Utilización de energía renovable (no contaminante)• No hay costos de mantenimiento representativos• Alta capacidad de dispersión (mayor confiabilidad de aporte al utilizar los criterios de Generación Distribuida)• Solución permanente de disponibilidad de suministroDesventajas • Alto costo de inversión de implantación• Limitación de potencia individual • Aporte de energía únicamente durante el día• Bajo rendimiento por área
2.- Producción de Energía Eléctrica mediante la Energía Solar (fotovoltaica)
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El factor de disponibilidad de la Energía Fotosolar será eficaz y su factibilidad será posible, en cuanto se cumplan las siguientes condiciones:
• Factor de exposición a la luz solar que sea en promedio mayor al 20 %
• Legislación eléctrica que sea favorable a su implantación (no conflictos con el operador utilitario)
2.- Producción de Energía Eléctrica mediante la Energía Solar (fotovoltaica)
• Condiciones de financieras que sean favorables
• Tarifas eléctricas que sea favorables para que se obtenga un retorno del capital dentro de los periodos financieros aceptables.
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3.- Inversores CC-CA para utilización de la Energía Solar
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3.- Inversores CC-CA para utilización de la Energía Solar
Potencias: desde 1 kVA a 1 MVA (1,000 kVA).Tensiones de Entrada: de 120 VCC a 600 VCC (12 VCC a 48 VCC)Tensiones de Salida: desde 120 VCA (monofásico) a 600 VCA (Trifásico)
Principales fabricantes: SMA (Alemania, USA), Basler Electric (USA), SatCom Technology (USA), Siemens (Alemania), PMI (Turquia), KACO(Alemania)
Principales Protecciones: Cortocircuito, Limitación de Potencia, Exceso tensión DC, Limitación de variación de Frecuencia (kW) o Tensión (kVAR)
Características ideales: Onda de salida perfectamente senoidal (sinusoidal)Menor distorsión armónicaMejor respuesta a salida de bloques de energíaMejor estabilidad de Frecuencia (kW) y tensión(kVAR)
Características y especificaciones de los Inversores DC-AC
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3.- Inversores CC-CA para utilización de la Energía Solar
Inversor SMA Technology
Inversor Fronius
Inversor SatCom Technology
Inversor KACO
Inversor BASLER ELECTRIC
Muestra de Inversores DC-AC
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3.- Inversores CC-CA para utilización de la Energía Solar
Inversor Electrónico y Sistema de
Interconexión
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3.- Inversores CC-CA para utilización de la Energía Solar
Módulos de Celdas Fotovoltaicas
Inversor Electrónico y Sistema de
Interconexión
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3.- Inversores CC-CA para utilización de la Energía Solar
Principio de funcionamiento
L1 L2 L3
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L1 L2 L3F
(kW)
V(kVAR)
L1
+
L2 L3
Controlador Electrónico
Q4Q2
Q3Q1
Q5
Q6
Protecciones
F(kW)
V(kVAR)
3.- Inversores CC-CA para utilización de la Energía Solar
Principio de funcionamiento
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4.- Criterio Insular de utilización de la Energía Solar
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Generación Distribuida y la Operación Interconectada a la Red UtilitariaAprovechamiento de la Energía Solar para la Producción de Energía Eléctrica
Energía Solar (fotovoltaica insular), aplicaciones básicas:• Iluminación• Bombeo de Agua• Conservación de Alimentos• Comunicaciones• Entretenimiento
4.- Criterio Insular de utilización de la Energía Solar
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4.- Criterio Insular de utilización de la Energía Solar
Sistema aislado (insular)
Célula Fotovoltaica
Cargador de Baterías-Inversor
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Generación Distribuida y la Operación Interconectada a la Red UtilitariaAprovechamiento de la Energía Solar para la Producción de Energía Eléctrica
Sistema aislado (insular)
4.- Criterio Insular de utilización de la Energía Solar
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5.- Criterio Interconectado a la Red de utilización de la Energía Solar
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Generación Distribuida y la Operación Interconectada a la Red UtilitariaAprovechamiento de la Energía Solar para la Producción de Energía Eléctrica
Sistemas Interconectado Domésticos
5.- Criterio Interconectado a la Red de utilización de la Energía Solar
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Generación Distribuida y la Operación Interconectada a la Red UtilitariaAprovechamiento de la Energía Solar para la Producción de Energía Eléctrica
Sistemas interconectados, tipo domésticos, aplicaciones básicas:
5.- Criterio Interconectado a la Red de utilización de la Energía Solar
• Ahorro en los costos de la Energía• Venta de energía eléctrica a la red pública• Utilización de fuentes no contaminantes de energía
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Generación Distribuida y la Operación Interconectada a la Red UtilitariaAprovechamiento de la Energía Solar para la Producción de Energía Eléctrica
Sistemas interconectados, tipo domésticos:
5.- Criterio Interconectado a la Red de utilización de la Energía Solar
Red Utilitaria
Sistema de Transmisión
Subestación Eléctrica
Sistemas interconectados tipo domésticos
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Sistemas interconectados, tipo domésticos:
5.- Criterio Interconectado a la Red de utilización de la Energía Solar
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Generación Distribuida y la Operación Interconectada a la Red UtilitariaAprovechamiento de la Energía Solar para la Producción de Energía Eléctrica
Sistemas interconectado a la red Sistemas interconectados domésticos
5.- Criterio Interconectado a la Red de utilización de la Energía Solar
Red Pública
Inversor Célula Fotovoltaica
Cargas Domésticas
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Generación Distribuida y la Operación Interconectada a la Red UtilitariaAprovechamiento de la Energía Solar para la Producción de Energía Eléctrica
Sistemas Interconectado Industrial
5.- Criterio Interconectado a la Red de utilización de la Energía Solar
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Sistemas interconectados, tipo Industrial (Granja Solar), aplicaciones básicas:
5.- Criterio Interconectado a la Red de utilización de la Energía Solar
• Producción de Electricidad comercialmente a partir de la utilización de fuentes no contaminantes de energía• Reforzamiento de la confiabilidad de la Red Utilitaria
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Generación Distribuida y la Operación Interconectada a la Red UtilitariaAprovechamiento de la Energía Solar para la Producción de Energía Eléctrica
Sistemas interconectado a la red Sistemas interconectados industriales
5.- Criterio Interconectado a la Red de utilización de la Energía Solar
Sistema de Transmisión
Subestación Eléctrica
Red Utilitaria
Sistemas interconectados tipo Industrial
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Generación Distribuida y la Operación Interconectada a la Red UtilitariaAprovechamiento de la Energía Solar para la Producción de Energía Eléctrica
Sistemas interconectados industriales
5.- Criterio Interconectado a la Red de utilización de la Energía Solar (la Granja Solar)
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Generación Distribuida y la Operación Interconectada a la Red UtilitariaAprovechamiento de la Energía Solar para la Producción de Energía Eléctrica
Sistemas interconectados industriales (Granja Solar)
5.- Criterio Interconectado a la Red de utilización de la Energía Solar
Red Interna de la Granja Solar
Red Utilitaria
Célula Fotovoltaica
Inversor
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5.- Criterio Interconectado a la Red de utilización de la Energía Solar (la Granja Solar)
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6.- Introducción al concepto y utilización de la Redes Inteligentes (Smart Grid)
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6.- Introducción al concepto y utilización de la Redes Inteligentes (Smart Grid)
Concepto: Redes eléctricas inteligentes (Smart grid) son aquellas redes de distribución que incorporan un sistema de lectura y gestión personalizada de la potencia eléctrica entregada a los suscriptores, donde es posible que el usuario controle la energía que gasta, pudiendo así mejorar el rendimiento de la misma, esto permite controlar los momentos de demanda de pico, posibilitando la optimización del sistema eléctrico existente, sin la necesidad de su pronta renovación de los antiguos sistemas de distribución, minimizando la posibilidad de fallas, aumentando la confiabilidad y además incluye el uso de las energías renovables y la generación térmica distribuida.
Normas de Referencia: IEEE 1547 (Conexión de Recursos Distribuidos a la red utilitaria) y FONDONORMA 3969 (generación distribuida. criterios y requisitos para la interconexión de recursos distribuidos con sistemas eléctricos de potencia)
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6.- Introducción al concepto y utilización de la Redes Inteligentes (Smart Grid)
Red de Transmisión
Redes de Distribución
Granja Solar Granja Solar
Granja Eólica
Central de Generación Distribuida
Suscriptores
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Redes Inteligentes (Smart Grid)
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Inversor Electrónico y Sistema de
Interconexión
Redes Inteligentes (Smart Grid)
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Principio de funcionamiento Redes Inteligentes (Smart Grid)
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• Papel Técnico “The Smart Grid: A Primer, by Kathy Kowalenko
Bibliografía y Referencias
• La Energía Solar, Aplicaciones Practicas, Enciclopedia CENSOLAR• Instalaciones de Energía Solar “Sistemas de Conversión Eléctrica, Enciclopedia CENSOLAR• Instalaciones Solares Fotovoltaicas, Autor Enrique Alcor, 1995• Solar Air Conditioning and Refrigeration, Autor Sayigh A.M y McVeigh, 1991• Solar Energy Technology, Autor Springer-Verlag, 1991• http://www.datati.es/redes-smart-grid-eficiencia-energetica-total/• http://ge.ecomagination.com/smartgrid/
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Preguntas y Aclaratorias.