informe de suficiencia para optar el titulo profesional...
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA FIacuteSICA
INFORME DE SUFICIENCIA PARA OPTAR EL TITULOPROFESIONAL DE
INGENIERO FIacuteSICO
TITULADO
DISENtildeO DE m SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO A LA RED PARA EL
SECTOR INDUSTRIAL
PRESENTADO POR
OCTAVIO GALARRETA PIERREND
ASESOR
ING RAFAEL ESPINOZA PAREDES
LIM A -PER Uacute
2011
DISENO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO
A LA RED PARA EL SECTORINDUSTRIAL
TABLA DE CONTENIDO
Capiacutetulo 1 Introduccioacuten y Objetivo 1
11 Introduccioacuten 112 Objetivo 3
Capiacutetulo 2 Conceptos de las Tecnologiacuteas Aplicables 4
21 Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red 4
211 Principio de Funcionamiento 4
212 Elementos del Sistema 7
2121 Panel Fotovoltaico 7
2122 Inversor de Conexioacuten a Red 8
2123 Estructoa Metaacutelica 9
2124 Seguridad y Cableado 10
213 Energiacutea Entregada a la Red 10
22 Sistema de Respaldo 12
221 Principio de Funcion^iento 12
222 Elementos del Sistema 13
2221 InversorC^gador 13
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo 14
2223 Tablero de Tr^sferencia Automaacutetica 14
II
31 Situacioacuten Geograacutefica 16
311 Ubicacioacuten y Descripcioacuten 16
312 Potencial de Radiacioacuten Solar 18
32 Estudio de C ^gas 21
Capiacutetulo 4 Disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo 24
41 P lan te^ ien to Teacutecnico del Sistema 24
411 D im ension^iento del Sistema 24
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema 29
42 C^culo de la Produccioacuten de Energiacutea Inyectada 32
43 Documentacioacuten de los Equipos a Utilizar 36
431 Panel Fotovoltaico 36
432 Inversor de Conexioacuten a Red 38
433 InversorC^gador 40
434 B ^ co de Bateriacuteas 41
Capiacutetulo 5 Estudio Econoacutemico 43
51 A le rces del Estudio Econoacutemico 43
52 Alternativas de Equipos Comerciales 44
53 Costos Estimados de Inversioacuten 44
54 Anaacutelisis de Rentabilidad 45
Capiacutetulo 6 Conclusiones y Recomendaciones 51
61 Conclusiones 51
62 Recomendaciones 52
Referencia 54
Capiacutetulo 3 Sistema Propuesto 16
III
RESUMEN
ldquoDISENtildeO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO
CONECTADO A LA ^ D PARA EL SECTOR INDUSTRIALrdquo
En la actualidad existen dos f^ to res criacuteticos con relacioacuten al abastecimiento de
energiacutea eleacutectrica en nuesfro paiacutes la creciente demanda de energiacutea eleacutechica y el crecimiento
de la t^ ifa eleacutechica convencional Como consecuencia de esto el Estado Peruano mediante
el Ministerio de Energiacutea y Minas (MINEM) estaacute promocionando e incentivando el rego de
a lte ^ tiv a s renovables y eficientes para la autogeneracioacuten de energiacutea eleacutecfrica p ^ a el
sector residencial comercial e indushial
Teniendo en cuenta que vivimos en un paiacutes con uno de los maacutes altos iacutendices de
irradiacioacuten solar en un mundo donde el consumo de la energiacutea eleacutectrica generada mediante
la energiacutea solrn- ha aumentado de manera sostenida en los uacuteltimos toacuteos los costos de
inversioacuten han disminuido y la tecnologiacutea se ha perfeccionado este habajo permite contar
con un disentildeo de un sistema fotovoltaico conectado a la red p ^ a el sector indushial que
incluye Eshuctura Disentildeo C^acteriacutesticas Costos y un anaacutelisis del retomo de inversioacuten
ademaacutes de dar una visioacuten del mercado actual en este rubro
El objetivo principal de este informe es presentar una propuesta p ^ a el uso de
sistemas fotovoltaicos en los sectores urbanos mediante un disentildeo de un sistema solrn-
fotovoltaico conectado a la red tomando como ejemplo praacutectico una de las maacutes g rades
empresas del Sector Indushial
Palabras Clave Sistemas Fotovoltaicos Generacioacuten Eleacutectrica Distribuida Interconexioacuten a
la Red
IV
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTULO 1
INTRODUCCION Y OBJETIVO
11 INTRODUCCIOacuteN
En la actualidad existen en el paiacutes dos factores criacuteticos con relacioacuten al
abastecimiento de energiacutea eleacutecfiica uno es la creciente demanda [1] de esta y ofio el
aumento de la tarifa eleacutecfiica [2]
Las indusfiias forman parte del ^upo de los principales consumidores de energiacutea
eleacutecfiica en el Peruacute [3] fomentando menor capacidad de oferta para abastecer al sector
Comercial y que decir del sector Residencial ademaacutes de impulsar mayor cantidad de
plmtas teacutermicas de generacioacuten eleacutecfeica [4] que solo aumentaraacuten la contaminacioacuten
ambiental y la disminucioacuten de recursos energeacuteticos foacutesiles que de preferencia deben de
utilizarse en fines maacutes productivos para el ser humano tales como la coccioacuten de alimentos
agua caliente entre otros
En la actualidad las indusfiias han determinado que tienen responsabilidad con la
sociedad en temas como contaminacioacuten ambiental y eficiencia energeacutetica entre otros como
consecuencia del escenario propio del crecimiento econoacutemico por lo que ahora requieren
de una energiacutea eleacutecfiica autogenerada (generada por el mismo usumio final) y sobre todo
de procedencia verde o no contaminante
1
Disentildeo de ra Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Enfre las opciones de los sistemas de autogeneracioacuten de procedencia no
contaminante y de aplicacioacuten urbana la generacioacuten solar fotovoltaica conectada a la red
representa la maacutes conveniente comparada con la generacioacuten eoacutelica y biomasa entre otias
Esto debido a que estos sistemas pueden ser instalados en puntos donde no se requiere de
grandes obras civiles y pueden ser instaladas en forma modular dando la posibilidad de
implementar por etapas hasta completar el 100 de la demanda
El presente tiabajo busca dar la estiuctwa caracteriacutesticas y costos que puede
involucra la implementacioacuten de un Sistema Fotovoltaico conectado a la red para el sector
Industiial Especiacuteficamente el disentildeo a realizar estaacute eraacuteocado a una empresa del aacutembito
cervecero por ser este tipo de industiias aquellas que cuentan con oficinas y a la vez
instalaciones con consumo eleacutectiico alto Para que el tiabajo sea lo maacutes cercho a la
realidad se va a hacer uso de las caracteriacutesticas de infraestiuctma y necesidades de la
empresa cervecera Backus y Johnston SAA
El Grupo Cervecero Backus amp Johnston tiene como actividad econoacutemica principal
la elaboracioacuten envasado venta distiibucioacuten y toda clase de negociaciones relacionadas con
bebidas mantildeeadas y maltas bebidas no alcohoacutelicas y aguas gaseosas Tiene como
principales accionistas al ^upo SABmiller y Bavaria
Entie las 10 prioridades de Desarrollo Sostenible que la SABMiller ha propuesto
para su corporacioacuten en el 2010 estaacute la de Impacto Ambiental que establece reducir el
consumo de energiacutea y emisiones de carbono Como principales medidas establecen
mejora la eficiencia energeacutetica e invertir en recursos renovables para esto proponen
reemplazar el uso del Petioacuteleo en Vehiacuteculos por GNC (Gas Natural Comprimido) y utilizar
la energiacutea solar p ^ a algunos procesos
Para poder alcanzar estas metas en sus instalaciones Backus requiere contar con un
sistema solar fotovoltaico conectado a red el cual es tema del presente tiabajo Este
proyecto desarrolla el disentildeo y el estudio econoacutemico de un sistema que podraacute satisfacer los
requerimientos de energiacutea para una primera etapa de inversioacuten
2
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
En el capiacutetulo 2 se veraacute la base teoacuterica de las tecnologiacuteas que esteacuten relacionadas de
una u ofra forma con el disentildeo que se plantea en este frabajo Se veraacute la definicioacuten de
Sistema ON o Conectado a Red y Sistema ON GRreg con Respaldo
Luego se daraacute una visioacuten general que permita ubicarse en la situacioacuten de la
indusfria es decir que equipos de consumo cuenta que perfil de consumo tiene que
sistema eleacutectrico cuenta ubicacioacuten geo^aacutefica tipo de establecimiento y otras
caracteriacutesticas que permita dar la idea que se busca brindar en el capiacutetulo 3
El capiacutetulo 4 se puede considerar como la parte medulm del presente frabajo ya que
en eacutel se encuenfra el planteamiento teacutecnico del sistema En base a esta informacioacuten se
procederaacute a realizar el dimensionamiento de los equipos Con toda la informacioacuten y
pateam ientos que se tienen se procede a brindar las caracteriacutesticas especiacuteficas de todos
los equipos necesarios para la implementacioacuten del sistema disentildeado El capiacutetulo finaliza
con el anaacutelisis de la simulacioacuten resultante del disentildeo desarrollado
Para poder ver la factibilidad de este disentildeo se realiza en el capiacutetulo 5 el estudio de
costos y de rentabilidad Este anaacutelisis nos podraacute mrojar respuestas de factibilidad de costos
de inversioacuten y retomo ademaacutes de los costos de mantenimiento
Finalmente se daraacuten las conclusiones y recomendaciones que se pued^ desprender
del presente trabajo esto en el capiacutetulo 6 Tambieacuten se adjunta un Glosario
12 OBJETIVO
El presente proyecto tiene como objetivo el disentildeo de un sistema solar fotovoltaico
conectado a la red tomando como ejemplo praacutectico la empresa Backus y Johnston SAA
Con este disentildeo se podraacute satisfacer en una primera etapa los requerimientos de energiacutea de
dicha empresa del sector indusfrial
3
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 2
CONCEPTOS DE LAS TECNOLOGIacuteAS APLICABLES
21 SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADA A LA RED
211 Princtyio de Funcionamiento
Un sistema fotovoltaico conectado a la red para el sector residencial comercial e
indusfrial es maacutes conocido como ^ id tied o sistemas que ldquointercambianrdquo energiacutea con la red
Estos sistemas lo^an una asociacioacuten consumidor - generador ya que pueden intercambiar
energiacutea con la red es decir inyecta- (vender) energiacutea a la red en los momentos en que su
generacioacuten es superior a su consumo y exfraer (comprar) energiacutea de la red en caso
contrario tal como se muestra a continuacioacuten en la figura 2-1
4
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector lndushial
Fig 2-1 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red
Los principales componentes de un sistema fotovoltaico conectado a la red son el arreglo
fotovoltaico o panel fotovoltaico que es el elemento encargado de transformar la luz del sol
en electricidad y un elemento acondicionador de la potencia producida (un inversor
CCCA) cuya funcioacuten es adecuar la energiacutea generada por el arreglo a las caracteriacutesticas
eleacutecfricas de la red para su conexioacuten a eacutesta ademaacutes de la caja de protecciones cuyo fin es
de seguridad y ^ntenimiento
Un arreglo fotovoltaico estaacute constituido por un determinado nuacutemero de moacutedulos o
unidades fotovoltaicas individuales El nuacutemero de unidades depende de la potencia
nominal requerida en el arreglo y de la pot^cia pico de los moacutedulos seleccionados El
voltaje de salida del arreglo que corresponde al voltaje de operacioacuten del inversor se
obtiene mediante la conexioacuten en serie de un nuacutemero detenninado de moacutedulos y la
potencia a fraveacutes de la suma de potencias pico (Wp) en dichas series La potencia nominal
de los moacutedulos normalmente para estos fines es mayor a 200 Wp hoy en diacutea algunos
fabricantes ofrecen moacutedulos hasta los 400 Wp [5] dado que su tamantildeo es grande pueden
ocasionar problemas potenciales en la logiacutestica y costo de reposicioacuten El material maacutes
comuacutenmente usado en la fabricacioacuten de los moacutedulos fotovoltaicos es el silicio la eficiencia
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
tiacutepica de estos moacutedulos en condiciones estaacutendar de iexclradiancia y temperatura (l000Wm2
25 degC 15) se encuentra enfre 12 y 15 para siuumlcio monocristalino enfre 11 y 14
p ^ a silicio policristalino y entre 5 y 7 para los de silicio amorfo
El acondicionamiento de la potencia eleacutecfrica generada por el arreglo fotovoltaico (CC)
indispensable para la conexioacuten de eacuteste a la red eleacutectrica convencional se realiza mediante
un mversor (CCCA) que convierte la corriente continua producida por el generador
fotovoltaico a comente alterna en fase y a la frecuencia de la red para rna conexioacuten segura
y confiable del sistema a eacutesta La eficiencia de los inversores es generalmente mayor a 90
cu^do eacutestos operan arriba del 10 de su potencia nominal Para exfraer siempre la
maacutexima potencia disponible en el arreglo fotovoltaico el inversor incorpora enfre sus
fonciones un elemento de control que sigue permanentemente el punto de maacutexima potencia
del mreglo (^PPT por sus siglas en ingleacutes) mediante un ajuste continuo de la impedancia
de la cmga
En relacioacuten con los aspectos de seguridad y de calidad de la enerva producida las
compantildeiacuteas disfribuidoras del servicio eleacutectrico a nivel mundial requieren de los fabricantes
y usuarios de estos equipos el cumplimiento de normas y disposiciones aplicables (propias
de cada paiacutes) que g^anticen que la instalacioacuten y operacioacuten del inversor y del sistema
fotovoltaico en su conjunto sea segwa y no afecte adversamente la calidad de la energiacutea ni
la red de los demaacutes usuarios (por ejemplo contar con transformador de aislacioacuten galvaacutenica
enfre ofros)
Tradicionalmente es un soacutelo inversor (de la capacidad adecuada) el que maneja la potencia
nornnal de todo un mreglo fotovoltaico Sin embargo para aumentar la potencia requerida
se pueden u s^ vmios inversores conectados en paralelo y cada uno maneja una parte
proporcional de la potencia del arreglo Incluso en algunos casos cuando la red es bifaacutesica
o trifaacutesica los inversores pueden acoplarse y comunicarse para satisfacer configuraciones
en delta o esfrella
6
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
212 Elementos del Suumltema
212 lPanel Fotovoltaico
Es considerado el generador de energiacutea eleacutectrica en el sistema estaacute formado por
celdas solares encargadas de fransformar la energiacutea solar (fotones provenientes del especfro
visible longitud de onda X desde 380nm hasta 750nm) en Energiacutea Eleacutecfrica en la figura
2-2 se muesfra la celda solar y la figura 2-3 el panel fotovoltaico
Fig 2-2 Composicioacuten y acabados de la Celda Solar de Silicio
F i m ^ r ^ d L u t i
litui Seacuteisb
Fig 2-3 Pmfes y acabado de un Panel Solar de Silicio
La primera caracteriacutestica de un panel o moacutedulo fotovoltaico es su potencia pico o
potencia nominal que es la cantidad maacutexima de potencia que podriacuteamos obtener del panel
en condiciones estaacutendar de radiacioacuten temperatura de celda incidencia distribucioacuten
especfral (1000Wm 25degC normal y 15 respectivamente) [6] La potencia pico
vendraacute dada por la eficiencia de las ceacutelulas y por el nuacutemero de ellas es decir por el tamantildeo
del moacutedulo
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Un pmaacutemefro fendamental de los paneles relacionado con la potencia es el mmgen
de vmiacioacuten en la potencia nominal e indica que la potencia pico REAL del panel andaraacute
en tomo a ese margen Es importante que este paraacutemetro esteacute denfro del rango +- 3 ya
que la dispersioacuten en la potencia nominal de varios p ie le s (defecto propio de la fabricacioacuten
y seleccioacuten de celdas solares para la elaboracioacuten del panel solar) produce sensibles peacuterdidas
de potencia en la actualidad hay marcas que ofrecen Potencias Pico enfre 0 a 5 maacutes lo
cual permite asegmarse una buena compra de energiacutea
^ bullo s paraacutemetros importotes de los paneles son los coeficientes de peacuterdidas por
temperatura que indican la variacioacuten del rendimiento del panel a medida que vmiacutea la
temperatma de celda a medida que se eleva produce una baja en la performance de la celda
solar
2122 Inversor de Conexioacuten a Red
La energiacutea producida por los moacutedulos fotovoltaicos por sus caracteriacutesticas no se
puede inyectar directamente a la red eleacutecfrica Para que esto sea posible es necesaria la
utilizacioacuten de una unidad de acondicionamiento de potencia denominada Inversor de
Conexioacuten a Red Este tiene como tocioacuten fransformar la potencia que le llega a comente
continua a una determinada tensioacuten en corriente alterna monofaacutesica e inyectarla a la red A
la salida de cada inversor se obtiene una tensioacuten enfre fose y neufro de 230 Vac En el
mercado ya se encuenfran inversores difaacutesicos pero al final es el acople de fres inversores
monofaacutesicos la eleccioacuten depende 100 de la configuracioacuten del sistema eleacutecfrico
convencional que el usuario tenga ya instalado En la siguiente figura 2-4 se puede apreciar
el inversor de conexioacuten a red
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Fig 2-4 Inversor de Conexioacuten a Red
2123 Estructura Metaacutelica
Es la encargada de fijar el campo fotovoltaico al lugar donde se quiera ubicar ya
sea terreno tejado seguidor etc El disentildeo estructural y la eleccioacuten del material deben
contemplar como miacutenimo aspectos relacionados a las inclemencias meteoroloacutegicas tales
como la lluvia el viento o la nieve ademaacutes de la humedad sales en el ambiente y presencia
de polvo entre otros
A menudo en las instalaciones se tiende a quitar importancia a la estiuctura sin
darse cuenta que este componente debe tener una duracioacuten similar a la de los paneles
solares es decir 25 antildeos como miacutenimo Por ello es importante utiliza materiales que
soporten la corrosioacuten teles como el acero galvanizado en caliente acero inoxidable o
incluso el aluminio anodizado tomilleriacutea en acero inoxidable entie otios ademaacutes de estar
eleacutectiicamente unida a una toma de puesta a tierra que cumpla con las especificaciones del
Reglamento de Baja Tensioacuten (propia de cada paiacutes) [7]
Ademaacutes la estiuctura debe proporcionamos la flexibilidad necesaria para poder
realizar la instalacioacuten sobre la superficie que nos resulte maacutes conveniente adaptaacutendose a las
circunstancias de cada caso
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
2124 S e^r id a d y Cableado
La instalacioacuten se completa con protecciones eleacutectricas y elecfioacutenicas tales como
intercuptores termomagneacuteticos descargadores de sobretensioacuten (varistores diodos
supresores etc) ademaacutes del cableado toma de puesta a tierra y contadores Se instala un
tablero eleacutecfiico en el cual van ubicadas las protecciones e interruptores necesarios y el
contador de energiacutea La instalacioacuten debe disponer de su propia toma de puesta a tierra para
proteger a los operarios y equipos elecfioacutenicos del sistema ante cargas eleacutecfiicas estaacuteticas
Un cableado adecuado debe Umitm- las caiacutedas de tensioacuten y aislar eleacutecfiicamente a
los paneles solares y contactos del exterior para evitar la posibilidad de contactos fortuitos
que pueden ser peli^osos con voltajes elevados ademaacutes de tener una seccioacuten fiansversal
tal que asegure que la caiacuteda de tensioacuten en el conjunto del generador fotovoltaico y el
inversor no supere el 1 de la tensioacuten nominal en cualquier condicioacuten de operacioacuten [8]
213 Energto Enfregada a to Red
Desde la energiacutea solar incidente en los paneles solares hasta la energiacutea eleacutecttica
inyectada a la red se producen varias perdidas en el camino por diferentes factores siendo
los maacutes representativos
bull Peacuterdidas por baja irradiancia efectiva
bull Peacuterdidas por temperatura
bull Peacuterdidas de calidad en el moacutedulo
bull Peacuterdidas por la tolerancia de la potencia pico
bull Caiacutedas de tensioacuten en el cableado
bull Eficiencia del inversor
bull Peacuterdidas en el inversor por niveles altos o bajos de tensioacuten
Todos estos factores dependen unos de ofios y los meacutetodos de caacutelculo para determinarlos
han ido evolucionando en el tiempo Sin embargo es necesario saber la energiacutea que se va a
generar sobre todo cuando se va a realizar una foerte inversioacuten de capital Dado que este
trabajo no pretende implanta un meacutetodo de caacutelculo sino de presentar una propuesta de
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Disentildeo y viendo que existen para ello paquetes de software avanzados que simulan
dinaacutemicamente los sistemas fotovoltaicos por ejemplo enfre los maacutes usados tenemos el
NSol V46 PVsyst V5 y SMA Sunny Design 210 estos realizan el caacutelculo de la energiacutea
eleacutecfrica inyectada a la red desde el sistemas fotovoltaicosjunto con los datos de radiacioacuten
y de los equipos utilizados
Para nuesfro caso en el Capiacutetulo 4 los caacutelculos de dicha energiacutea seraacuten realizados en
base al pro^ama NSol V46 el cual tiene como base de datos de radiacioacuten la del
ldquoUniversity ofMassachusetts Lowellrdquo [9] Este pro^ama calcula lo simiente
1 iacutendice de Claridad iacuteClearnessl Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un plano
Horizontal insitu sobre la Radiacioacuten Extraterrestre calculada para esa coordenada
2 Factor de Inclinacioacuten tTilt Factor) Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un
plano con inclinacioacuten de 0 o sobre la Radiacioacuten en un plano Horizontal insitu
3 Energiacutea diaria producida por el panel solar (Module Output) Wh El pro^ama
Nsol toma en cuenta la simiente consideracioacuten Perdidas por temperatura de celda
afectando el voltaje y la corriente del panel solar Para esto se consideran los
coeficientes de temperaturas de voltaje y corriente que todo fabricante coloca en su
ficha teacutecnica
4 Energiacutea promedio mensual por Arreglo de Paneles IacuteArrav Output) Wh Esta
Energiacutea es la que recibe el Inversor conectado a la red desde el Arreglo de Paneles y
depende de fres factores Energiacutea producida por cada panel solar la cantidad de diacuteas
del mes y las perdidas por suciedad cableado tolerancia de potencia pico
5 Energiacutea Inyectada a la Red promedio mensual ISvstem Output) Wh Energiacutea
que el inversor enfrega a la red depende uacutenicamente de la eficiencia del mismo
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Disentildeo de rn Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
22 SISTEMA DE RESPALDO
221 Princtyio de Funcionamtento
El sistema fotovoltaico conectado a la red para este trabajo inyecta energiacutea eleacutecfrica
a la red interna del usumio este sistema puede funcionar correctamente hasta que se
produce una desconexioacuten de la red convencional la cual puede ocurrir por mantenimiento
de la misma por alguacuten exceso de demanda en los consumidores vecinos o puede ser que la
compantildeiacutea eleacutecfrica empiece a racionalizar los horarios de consumo Para poder tener
operativas las cmgas criacuteticas (aquellas que el usumio considere deban seguir foncionando
us^lmente estaacuten relacionadas a comunicaciones computacioacuten sistemas de seguridad
sistemas de confrol en planta enfre ofros) se requiere contar con un sistema de respaldo
Para esto se necesita de un inversorcargador un banco de bateriacuteas y un Switch
Transfer o Tablero de Transferencia Automaacutetica capaz de poder hacer el cambio inmediato
enfre el inversor de conexioacuten a red y el sistema de respaldo La figura 2-5 muesfra la
distribucioacuten de las partes de un sistema fotovoltaico conectado a la red con respaldo
Figura 2-5 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dado que en el Peruacute todaviacutea no estaacute dada la legislacioacuten que permite inyectar el
excedente de la energiacutea eleacutecfrica autogenerada por el usuario final a la Red externa y ser
contabilizada en los proacuteximos meses de su facturacioacuten como un creacutedito eleacutectrico se
establece que en caso de generar maacutes de lo que se consume en potencia el banco de
bateriacuteas se cargaraacute y podraacute brindar esa energiacutea cuando los paneles ya no generen de esta
forma el usuario final dispondraacute de toda la energiacutea que se adquirioacute durante el diacutea
222 Etementos del Stetema
2221 InversorCargador
Este componente cumple la funcioacuten de cargador del banco de bateriacuteas de respaldo
al fransformar la energiacutea eleacutecfrica excedente de AC a DC que produce el Sistema
Fotovoltaico conectado a la red Ademaacutes cumple la foncioacuten de enfregar energiacutea eleacutecfrica
en AC a las cargas criacuteticas cuando ocurre un corte de energiacutea en la red convencional En la
figura 2-6 se m uestra inversorescargadores
Figura 2-6 InversorCargador para sistemas conectados a red con respaldo
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
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40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
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Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
DISENO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO
A LA RED PARA EL SECTORINDUSTRIAL
TABLA DE CONTENIDO
Capiacutetulo 1 Introduccioacuten y Objetivo 1
11 Introduccioacuten 112 Objetivo 3
Capiacutetulo 2 Conceptos de las Tecnologiacuteas Aplicables 4
21 Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red 4
211 Principio de Funcionamiento 4
212 Elementos del Sistema 7
2121 Panel Fotovoltaico 7
2122 Inversor de Conexioacuten a Red 8
2123 Estructoa Metaacutelica 9
2124 Seguridad y Cableado 10
213 Energiacutea Entregada a la Red 10
22 Sistema de Respaldo 12
221 Principio de Funcion^iento 12
222 Elementos del Sistema 13
2221 InversorC^gador 13
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo 14
2223 Tablero de Tr^sferencia Automaacutetica 14
II
31 Situacioacuten Geograacutefica 16
311 Ubicacioacuten y Descripcioacuten 16
312 Potencial de Radiacioacuten Solar 18
32 Estudio de C ^gas 21
Capiacutetulo 4 Disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo 24
41 P lan te^ ien to Teacutecnico del Sistema 24
411 D im ension^iento del Sistema 24
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema 29
42 C^culo de la Produccioacuten de Energiacutea Inyectada 32
43 Documentacioacuten de los Equipos a Utilizar 36
431 Panel Fotovoltaico 36
432 Inversor de Conexioacuten a Red 38
433 InversorC^gador 40
434 B ^ co de Bateriacuteas 41
Capiacutetulo 5 Estudio Econoacutemico 43
51 A le rces del Estudio Econoacutemico 43
52 Alternativas de Equipos Comerciales 44
53 Costos Estimados de Inversioacuten 44
54 Anaacutelisis de Rentabilidad 45
Capiacutetulo 6 Conclusiones y Recomendaciones 51
61 Conclusiones 51
62 Recomendaciones 52
Referencia 54
Capiacutetulo 3 Sistema Propuesto 16
III
RESUMEN
ldquoDISENtildeO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO
CONECTADO A LA ^ D PARA EL SECTOR INDUSTRIALrdquo
En la actualidad existen dos f^ to res criacuteticos con relacioacuten al abastecimiento de
energiacutea eleacutectrica en nuesfro paiacutes la creciente demanda de energiacutea eleacutechica y el crecimiento
de la t^ ifa eleacutechica convencional Como consecuencia de esto el Estado Peruano mediante
el Ministerio de Energiacutea y Minas (MINEM) estaacute promocionando e incentivando el rego de
a lte ^ tiv a s renovables y eficientes para la autogeneracioacuten de energiacutea eleacutecfrica p ^ a el
sector residencial comercial e indushial
Teniendo en cuenta que vivimos en un paiacutes con uno de los maacutes altos iacutendices de
irradiacioacuten solar en un mundo donde el consumo de la energiacutea eleacutectrica generada mediante
la energiacutea solrn- ha aumentado de manera sostenida en los uacuteltimos toacuteos los costos de
inversioacuten han disminuido y la tecnologiacutea se ha perfeccionado este habajo permite contar
con un disentildeo de un sistema fotovoltaico conectado a la red p ^ a el sector indushial que
incluye Eshuctura Disentildeo C^acteriacutesticas Costos y un anaacutelisis del retomo de inversioacuten
ademaacutes de dar una visioacuten del mercado actual en este rubro
El objetivo principal de este informe es presentar una propuesta p ^ a el uso de
sistemas fotovoltaicos en los sectores urbanos mediante un disentildeo de un sistema solrn-
fotovoltaico conectado a la red tomando como ejemplo praacutectico una de las maacutes g rades
empresas del Sector Indushial
Palabras Clave Sistemas Fotovoltaicos Generacioacuten Eleacutectrica Distribuida Interconexioacuten a
la Red
IV
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTULO 1
INTRODUCCION Y OBJETIVO
11 INTRODUCCIOacuteN
En la actualidad existen en el paiacutes dos factores criacuteticos con relacioacuten al
abastecimiento de energiacutea eleacutecfiica uno es la creciente demanda [1] de esta y ofio el
aumento de la tarifa eleacutecfiica [2]
Las indusfiias forman parte del ^upo de los principales consumidores de energiacutea
eleacutecfiica en el Peruacute [3] fomentando menor capacidad de oferta para abastecer al sector
Comercial y que decir del sector Residencial ademaacutes de impulsar mayor cantidad de
plmtas teacutermicas de generacioacuten eleacutecfeica [4] que solo aumentaraacuten la contaminacioacuten
ambiental y la disminucioacuten de recursos energeacuteticos foacutesiles que de preferencia deben de
utilizarse en fines maacutes productivos para el ser humano tales como la coccioacuten de alimentos
agua caliente entre otros
En la actualidad las indusfiias han determinado que tienen responsabilidad con la
sociedad en temas como contaminacioacuten ambiental y eficiencia energeacutetica entre otros como
consecuencia del escenario propio del crecimiento econoacutemico por lo que ahora requieren
de una energiacutea eleacutecfiica autogenerada (generada por el mismo usumio final) y sobre todo
de procedencia verde o no contaminante
1
Disentildeo de ra Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Enfre las opciones de los sistemas de autogeneracioacuten de procedencia no
contaminante y de aplicacioacuten urbana la generacioacuten solar fotovoltaica conectada a la red
representa la maacutes conveniente comparada con la generacioacuten eoacutelica y biomasa entre otias
Esto debido a que estos sistemas pueden ser instalados en puntos donde no se requiere de
grandes obras civiles y pueden ser instaladas en forma modular dando la posibilidad de
implementar por etapas hasta completar el 100 de la demanda
El presente tiabajo busca dar la estiuctwa caracteriacutesticas y costos que puede
involucra la implementacioacuten de un Sistema Fotovoltaico conectado a la red para el sector
Industiial Especiacuteficamente el disentildeo a realizar estaacute eraacuteocado a una empresa del aacutembito
cervecero por ser este tipo de industiias aquellas que cuentan con oficinas y a la vez
instalaciones con consumo eleacutectiico alto Para que el tiabajo sea lo maacutes cercho a la
realidad se va a hacer uso de las caracteriacutesticas de infraestiuctma y necesidades de la
empresa cervecera Backus y Johnston SAA
El Grupo Cervecero Backus amp Johnston tiene como actividad econoacutemica principal
la elaboracioacuten envasado venta distiibucioacuten y toda clase de negociaciones relacionadas con
bebidas mantildeeadas y maltas bebidas no alcohoacutelicas y aguas gaseosas Tiene como
principales accionistas al ^upo SABmiller y Bavaria
Entie las 10 prioridades de Desarrollo Sostenible que la SABMiller ha propuesto
para su corporacioacuten en el 2010 estaacute la de Impacto Ambiental que establece reducir el
consumo de energiacutea y emisiones de carbono Como principales medidas establecen
mejora la eficiencia energeacutetica e invertir en recursos renovables para esto proponen
reemplazar el uso del Petioacuteleo en Vehiacuteculos por GNC (Gas Natural Comprimido) y utilizar
la energiacutea solar p ^ a algunos procesos
Para poder alcanzar estas metas en sus instalaciones Backus requiere contar con un
sistema solar fotovoltaico conectado a red el cual es tema del presente tiabajo Este
proyecto desarrolla el disentildeo y el estudio econoacutemico de un sistema que podraacute satisfacer los
requerimientos de energiacutea para una primera etapa de inversioacuten
2
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
En el capiacutetulo 2 se veraacute la base teoacuterica de las tecnologiacuteas que esteacuten relacionadas de
una u ofra forma con el disentildeo que se plantea en este frabajo Se veraacute la definicioacuten de
Sistema ON o Conectado a Red y Sistema ON GRreg con Respaldo
Luego se daraacute una visioacuten general que permita ubicarse en la situacioacuten de la
indusfria es decir que equipos de consumo cuenta que perfil de consumo tiene que
sistema eleacutectrico cuenta ubicacioacuten geo^aacutefica tipo de establecimiento y otras
caracteriacutesticas que permita dar la idea que se busca brindar en el capiacutetulo 3
El capiacutetulo 4 se puede considerar como la parte medulm del presente frabajo ya que
en eacutel se encuenfra el planteamiento teacutecnico del sistema En base a esta informacioacuten se
procederaacute a realizar el dimensionamiento de los equipos Con toda la informacioacuten y
pateam ientos que se tienen se procede a brindar las caracteriacutesticas especiacuteficas de todos
los equipos necesarios para la implementacioacuten del sistema disentildeado El capiacutetulo finaliza
con el anaacutelisis de la simulacioacuten resultante del disentildeo desarrollado
Para poder ver la factibilidad de este disentildeo se realiza en el capiacutetulo 5 el estudio de
costos y de rentabilidad Este anaacutelisis nos podraacute mrojar respuestas de factibilidad de costos
de inversioacuten y retomo ademaacutes de los costos de mantenimiento
Finalmente se daraacuten las conclusiones y recomendaciones que se pued^ desprender
del presente trabajo esto en el capiacutetulo 6 Tambieacuten se adjunta un Glosario
12 OBJETIVO
El presente proyecto tiene como objetivo el disentildeo de un sistema solar fotovoltaico
conectado a la red tomando como ejemplo praacutectico la empresa Backus y Johnston SAA
Con este disentildeo se podraacute satisfacer en una primera etapa los requerimientos de energiacutea de
dicha empresa del sector indusfrial
3
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 2
CONCEPTOS DE LAS TECNOLOGIacuteAS APLICABLES
21 SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADA A LA RED
211 Princtyio de Funcionamiento
Un sistema fotovoltaico conectado a la red para el sector residencial comercial e
indusfrial es maacutes conocido como ^ id tied o sistemas que ldquointercambianrdquo energiacutea con la red
Estos sistemas lo^an una asociacioacuten consumidor - generador ya que pueden intercambiar
energiacutea con la red es decir inyecta- (vender) energiacutea a la red en los momentos en que su
generacioacuten es superior a su consumo y exfraer (comprar) energiacutea de la red en caso
contrario tal como se muestra a continuacioacuten en la figura 2-1
4
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector lndushial
Fig 2-1 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red
Los principales componentes de un sistema fotovoltaico conectado a la red son el arreglo
fotovoltaico o panel fotovoltaico que es el elemento encargado de transformar la luz del sol
en electricidad y un elemento acondicionador de la potencia producida (un inversor
CCCA) cuya funcioacuten es adecuar la energiacutea generada por el arreglo a las caracteriacutesticas
eleacutecfricas de la red para su conexioacuten a eacutesta ademaacutes de la caja de protecciones cuyo fin es
de seguridad y ^ntenimiento
Un arreglo fotovoltaico estaacute constituido por un determinado nuacutemero de moacutedulos o
unidades fotovoltaicas individuales El nuacutemero de unidades depende de la potencia
nominal requerida en el arreglo y de la pot^cia pico de los moacutedulos seleccionados El
voltaje de salida del arreglo que corresponde al voltaje de operacioacuten del inversor se
obtiene mediante la conexioacuten en serie de un nuacutemero detenninado de moacutedulos y la
potencia a fraveacutes de la suma de potencias pico (Wp) en dichas series La potencia nominal
de los moacutedulos normalmente para estos fines es mayor a 200 Wp hoy en diacutea algunos
fabricantes ofrecen moacutedulos hasta los 400 Wp [5] dado que su tamantildeo es grande pueden
ocasionar problemas potenciales en la logiacutestica y costo de reposicioacuten El material maacutes
comuacutenmente usado en la fabricacioacuten de los moacutedulos fotovoltaicos es el silicio la eficiencia
5
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
tiacutepica de estos moacutedulos en condiciones estaacutendar de iexclradiancia y temperatura (l000Wm2
25 degC 15) se encuentra enfre 12 y 15 para siuumlcio monocristalino enfre 11 y 14
p ^ a silicio policristalino y entre 5 y 7 para los de silicio amorfo
El acondicionamiento de la potencia eleacutecfrica generada por el arreglo fotovoltaico (CC)
indispensable para la conexioacuten de eacuteste a la red eleacutectrica convencional se realiza mediante
un mversor (CCCA) que convierte la corriente continua producida por el generador
fotovoltaico a comente alterna en fase y a la frecuencia de la red para rna conexioacuten segura
y confiable del sistema a eacutesta La eficiencia de los inversores es generalmente mayor a 90
cu^do eacutestos operan arriba del 10 de su potencia nominal Para exfraer siempre la
maacutexima potencia disponible en el arreglo fotovoltaico el inversor incorpora enfre sus
fonciones un elemento de control que sigue permanentemente el punto de maacutexima potencia
del mreglo (^PPT por sus siglas en ingleacutes) mediante un ajuste continuo de la impedancia
de la cmga
En relacioacuten con los aspectos de seguridad y de calidad de la enerva producida las
compantildeiacuteas disfribuidoras del servicio eleacutectrico a nivel mundial requieren de los fabricantes
y usuarios de estos equipos el cumplimiento de normas y disposiciones aplicables (propias
de cada paiacutes) que g^anticen que la instalacioacuten y operacioacuten del inversor y del sistema
fotovoltaico en su conjunto sea segwa y no afecte adversamente la calidad de la energiacutea ni
la red de los demaacutes usuarios (por ejemplo contar con transformador de aislacioacuten galvaacutenica
enfre ofros)
Tradicionalmente es un soacutelo inversor (de la capacidad adecuada) el que maneja la potencia
nornnal de todo un mreglo fotovoltaico Sin embargo para aumentar la potencia requerida
se pueden u s^ vmios inversores conectados en paralelo y cada uno maneja una parte
proporcional de la potencia del arreglo Incluso en algunos casos cuando la red es bifaacutesica
o trifaacutesica los inversores pueden acoplarse y comunicarse para satisfacer configuraciones
en delta o esfrella
6
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
212 Elementos del Suumltema
212 lPanel Fotovoltaico
Es considerado el generador de energiacutea eleacutectrica en el sistema estaacute formado por
celdas solares encargadas de fransformar la energiacutea solar (fotones provenientes del especfro
visible longitud de onda X desde 380nm hasta 750nm) en Energiacutea Eleacutecfrica en la figura
2-2 se muesfra la celda solar y la figura 2-3 el panel fotovoltaico
Fig 2-2 Composicioacuten y acabados de la Celda Solar de Silicio
F i m ^ r ^ d L u t i
litui Seacuteisb
Fig 2-3 Pmfes y acabado de un Panel Solar de Silicio
La primera caracteriacutestica de un panel o moacutedulo fotovoltaico es su potencia pico o
potencia nominal que es la cantidad maacutexima de potencia que podriacuteamos obtener del panel
en condiciones estaacutendar de radiacioacuten temperatura de celda incidencia distribucioacuten
especfral (1000Wm 25degC normal y 15 respectivamente) [6] La potencia pico
vendraacute dada por la eficiencia de las ceacutelulas y por el nuacutemero de ellas es decir por el tamantildeo
del moacutedulo
7
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Un pmaacutemefro fendamental de los paneles relacionado con la potencia es el mmgen
de vmiacioacuten en la potencia nominal e indica que la potencia pico REAL del panel andaraacute
en tomo a ese margen Es importante que este paraacutemetro esteacute denfro del rango +- 3 ya
que la dispersioacuten en la potencia nominal de varios p ie le s (defecto propio de la fabricacioacuten
y seleccioacuten de celdas solares para la elaboracioacuten del panel solar) produce sensibles peacuterdidas
de potencia en la actualidad hay marcas que ofrecen Potencias Pico enfre 0 a 5 maacutes lo
cual permite asegmarse una buena compra de energiacutea
^ bullo s paraacutemetros importotes de los paneles son los coeficientes de peacuterdidas por
temperatura que indican la variacioacuten del rendimiento del panel a medida que vmiacutea la
temperatma de celda a medida que se eleva produce una baja en la performance de la celda
solar
2122 Inversor de Conexioacuten a Red
La energiacutea producida por los moacutedulos fotovoltaicos por sus caracteriacutesticas no se
puede inyectar directamente a la red eleacutecfrica Para que esto sea posible es necesaria la
utilizacioacuten de una unidad de acondicionamiento de potencia denominada Inversor de
Conexioacuten a Red Este tiene como tocioacuten fransformar la potencia que le llega a comente
continua a una determinada tensioacuten en corriente alterna monofaacutesica e inyectarla a la red A
la salida de cada inversor se obtiene una tensioacuten enfre fose y neufro de 230 Vac En el
mercado ya se encuenfran inversores difaacutesicos pero al final es el acople de fres inversores
monofaacutesicos la eleccioacuten depende 100 de la configuracioacuten del sistema eleacutecfrico
convencional que el usuario tenga ya instalado En la siguiente figura 2-4 se puede apreciar
el inversor de conexioacuten a red
8
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Fig 2-4 Inversor de Conexioacuten a Red
2123 Estructura Metaacutelica
Es la encargada de fijar el campo fotovoltaico al lugar donde se quiera ubicar ya
sea terreno tejado seguidor etc El disentildeo estructural y la eleccioacuten del material deben
contemplar como miacutenimo aspectos relacionados a las inclemencias meteoroloacutegicas tales
como la lluvia el viento o la nieve ademaacutes de la humedad sales en el ambiente y presencia
de polvo entre otros
A menudo en las instalaciones se tiende a quitar importancia a la estiuctura sin
darse cuenta que este componente debe tener una duracioacuten similar a la de los paneles
solares es decir 25 antildeos como miacutenimo Por ello es importante utiliza materiales que
soporten la corrosioacuten teles como el acero galvanizado en caliente acero inoxidable o
incluso el aluminio anodizado tomilleriacutea en acero inoxidable entie otios ademaacutes de estar
eleacutectiicamente unida a una toma de puesta a tierra que cumpla con las especificaciones del
Reglamento de Baja Tensioacuten (propia de cada paiacutes) [7]
Ademaacutes la estiuctura debe proporcionamos la flexibilidad necesaria para poder
realizar la instalacioacuten sobre la superficie que nos resulte maacutes conveniente adaptaacutendose a las
circunstancias de cada caso
9
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
2124 S e^r id a d y Cableado
La instalacioacuten se completa con protecciones eleacutectricas y elecfioacutenicas tales como
intercuptores termomagneacuteticos descargadores de sobretensioacuten (varistores diodos
supresores etc) ademaacutes del cableado toma de puesta a tierra y contadores Se instala un
tablero eleacutecfiico en el cual van ubicadas las protecciones e interruptores necesarios y el
contador de energiacutea La instalacioacuten debe disponer de su propia toma de puesta a tierra para
proteger a los operarios y equipos elecfioacutenicos del sistema ante cargas eleacutecfiicas estaacuteticas
Un cableado adecuado debe Umitm- las caiacutedas de tensioacuten y aislar eleacutecfiicamente a
los paneles solares y contactos del exterior para evitar la posibilidad de contactos fortuitos
que pueden ser peli^osos con voltajes elevados ademaacutes de tener una seccioacuten fiansversal
tal que asegure que la caiacuteda de tensioacuten en el conjunto del generador fotovoltaico y el
inversor no supere el 1 de la tensioacuten nominal en cualquier condicioacuten de operacioacuten [8]
213 Energto Enfregada a to Red
Desde la energiacutea solar incidente en los paneles solares hasta la energiacutea eleacutecttica
inyectada a la red se producen varias perdidas en el camino por diferentes factores siendo
los maacutes representativos
bull Peacuterdidas por baja irradiancia efectiva
bull Peacuterdidas por temperatura
bull Peacuterdidas de calidad en el moacutedulo
bull Peacuterdidas por la tolerancia de la potencia pico
bull Caiacutedas de tensioacuten en el cableado
bull Eficiencia del inversor
bull Peacuterdidas en el inversor por niveles altos o bajos de tensioacuten
Todos estos factores dependen unos de ofios y los meacutetodos de caacutelculo para determinarlos
han ido evolucionando en el tiempo Sin embargo es necesario saber la energiacutea que se va a
generar sobre todo cuando se va a realizar una foerte inversioacuten de capital Dado que este
trabajo no pretende implanta un meacutetodo de caacutelculo sino de presentar una propuesta de
10
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Disentildeo y viendo que existen para ello paquetes de software avanzados que simulan
dinaacutemicamente los sistemas fotovoltaicos por ejemplo enfre los maacutes usados tenemos el
NSol V46 PVsyst V5 y SMA Sunny Design 210 estos realizan el caacutelculo de la energiacutea
eleacutecfrica inyectada a la red desde el sistemas fotovoltaicosjunto con los datos de radiacioacuten
y de los equipos utilizados
Para nuesfro caso en el Capiacutetulo 4 los caacutelculos de dicha energiacutea seraacuten realizados en
base al pro^ama NSol V46 el cual tiene como base de datos de radiacioacuten la del
ldquoUniversity ofMassachusetts Lowellrdquo [9] Este pro^ama calcula lo simiente
1 iacutendice de Claridad iacuteClearnessl Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un plano
Horizontal insitu sobre la Radiacioacuten Extraterrestre calculada para esa coordenada
2 Factor de Inclinacioacuten tTilt Factor) Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un
plano con inclinacioacuten de 0 o sobre la Radiacioacuten en un plano Horizontal insitu
3 Energiacutea diaria producida por el panel solar (Module Output) Wh El pro^ama
Nsol toma en cuenta la simiente consideracioacuten Perdidas por temperatura de celda
afectando el voltaje y la corriente del panel solar Para esto se consideran los
coeficientes de temperaturas de voltaje y corriente que todo fabricante coloca en su
ficha teacutecnica
4 Energiacutea promedio mensual por Arreglo de Paneles IacuteArrav Output) Wh Esta
Energiacutea es la que recibe el Inversor conectado a la red desde el Arreglo de Paneles y
depende de fres factores Energiacutea producida por cada panel solar la cantidad de diacuteas
del mes y las perdidas por suciedad cableado tolerancia de potencia pico
5 Energiacutea Inyectada a la Red promedio mensual ISvstem Output) Wh Energiacutea
que el inversor enfrega a la red depende uacutenicamente de la eficiencia del mismo
11
Disentildeo de rn Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
22 SISTEMA DE RESPALDO
221 Princtyio de Funcionamtento
El sistema fotovoltaico conectado a la red para este trabajo inyecta energiacutea eleacutecfrica
a la red interna del usumio este sistema puede funcionar correctamente hasta que se
produce una desconexioacuten de la red convencional la cual puede ocurrir por mantenimiento
de la misma por alguacuten exceso de demanda en los consumidores vecinos o puede ser que la
compantildeiacutea eleacutecfrica empiece a racionalizar los horarios de consumo Para poder tener
operativas las cmgas criacuteticas (aquellas que el usumio considere deban seguir foncionando
us^lmente estaacuten relacionadas a comunicaciones computacioacuten sistemas de seguridad
sistemas de confrol en planta enfre ofros) se requiere contar con un sistema de respaldo
Para esto se necesita de un inversorcargador un banco de bateriacuteas y un Switch
Transfer o Tablero de Transferencia Automaacutetica capaz de poder hacer el cambio inmediato
enfre el inversor de conexioacuten a red y el sistema de respaldo La figura 2-5 muesfra la
distribucioacuten de las partes de un sistema fotovoltaico conectado a la red con respaldo
Figura 2-5 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
12
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dado que en el Peruacute todaviacutea no estaacute dada la legislacioacuten que permite inyectar el
excedente de la energiacutea eleacutecfrica autogenerada por el usuario final a la Red externa y ser
contabilizada en los proacuteximos meses de su facturacioacuten como un creacutedito eleacutectrico se
establece que en caso de generar maacutes de lo que se consume en potencia el banco de
bateriacuteas se cargaraacute y podraacute brindar esa energiacutea cuando los paneles ya no generen de esta
forma el usuario final dispondraacute de toda la energiacutea que se adquirioacute durante el diacutea
222 Etementos del Stetema
2221 InversorCargador
Este componente cumple la funcioacuten de cargador del banco de bateriacuteas de respaldo
al fransformar la energiacutea eleacutecfrica excedente de AC a DC que produce el Sistema
Fotovoltaico conectado a la red Ademaacutes cumple la foncioacuten de enfregar energiacutea eleacutecfrica
en AC a las cargas criacuteticas cuando ocurre un corte de energiacutea en la red convencional En la
figura 2-6 se m uestra inversorescargadores
Figura 2-6 InversorCargador para sistemas conectados a red con respaldo
13
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
14
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
15
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
16
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
17
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
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(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
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itfim U fO trtd laquo^ w raquo i uuml il ran)
Iw itradefasuditlmll
N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
31 Situacioacuten Geograacutefica 16
311 Ubicacioacuten y Descripcioacuten 16
312 Potencial de Radiacioacuten Solar 18
32 Estudio de C ^gas 21
Capiacutetulo 4 Disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo 24
41 P lan te^ ien to Teacutecnico del Sistema 24
411 D im ension^iento del Sistema 24
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema 29
42 C^culo de la Produccioacuten de Energiacutea Inyectada 32
43 Documentacioacuten de los Equipos a Utilizar 36
431 Panel Fotovoltaico 36
432 Inversor de Conexioacuten a Red 38
433 InversorC^gador 40
434 B ^ co de Bateriacuteas 41
Capiacutetulo 5 Estudio Econoacutemico 43
51 A le rces del Estudio Econoacutemico 43
52 Alternativas de Equipos Comerciales 44
53 Costos Estimados de Inversioacuten 44
54 Anaacutelisis de Rentabilidad 45
Capiacutetulo 6 Conclusiones y Recomendaciones 51
61 Conclusiones 51
62 Recomendaciones 52
Referencia 54
Capiacutetulo 3 Sistema Propuesto 16
III
RESUMEN
ldquoDISENtildeO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO
CONECTADO A LA ^ D PARA EL SECTOR INDUSTRIALrdquo
En la actualidad existen dos f^ to res criacuteticos con relacioacuten al abastecimiento de
energiacutea eleacutectrica en nuesfro paiacutes la creciente demanda de energiacutea eleacutechica y el crecimiento
de la t^ ifa eleacutechica convencional Como consecuencia de esto el Estado Peruano mediante
el Ministerio de Energiacutea y Minas (MINEM) estaacute promocionando e incentivando el rego de
a lte ^ tiv a s renovables y eficientes para la autogeneracioacuten de energiacutea eleacutecfrica p ^ a el
sector residencial comercial e indushial
Teniendo en cuenta que vivimos en un paiacutes con uno de los maacutes altos iacutendices de
irradiacioacuten solar en un mundo donde el consumo de la energiacutea eleacutectrica generada mediante
la energiacutea solrn- ha aumentado de manera sostenida en los uacuteltimos toacuteos los costos de
inversioacuten han disminuido y la tecnologiacutea se ha perfeccionado este habajo permite contar
con un disentildeo de un sistema fotovoltaico conectado a la red p ^ a el sector indushial que
incluye Eshuctura Disentildeo C^acteriacutesticas Costos y un anaacutelisis del retomo de inversioacuten
ademaacutes de dar una visioacuten del mercado actual en este rubro
El objetivo principal de este informe es presentar una propuesta p ^ a el uso de
sistemas fotovoltaicos en los sectores urbanos mediante un disentildeo de un sistema solrn-
fotovoltaico conectado a la red tomando como ejemplo praacutectico una de las maacutes g rades
empresas del Sector Indushial
Palabras Clave Sistemas Fotovoltaicos Generacioacuten Eleacutectrica Distribuida Interconexioacuten a
la Red
IV
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTULO 1
INTRODUCCION Y OBJETIVO
11 INTRODUCCIOacuteN
En la actualidad existen en el paiacutes dos factores criacuteticos con relacioacuten al
abastecimiento de energiacutea eleacutecfiica uno es la creciente demanda [1] de esta y ofio el
aumento de la tarifa eleacutecfiica [2]
Las indusfiias forman parte del ^upo de los principales consumidores de energiacutea
eleacutecfiica en el Peruacute [3] fomentando menor capacidad de oferta para abastecer al sector
Comercial y que decir del sector Residencial ademaacutes de impulsar mayor cantidad de
plmtas teacutermicas de generacioacuten eleacutecfeica [4] que solo aumentaraacuten la contaminacioacuten
ambiental y la disminucioacuten de recursos energeacuteticos foacutesiles que de preferencia deben de
utilizarse en fines maacutes productivos para el ser humano tales como la coccioacuten de alimentos
agua caliente entre otros
En la actualidad las indusfiias han determinado que tienen responsabilidad con la
sociedad en temas como contaminacioacuten ambiental y eficiencia energeacutetica entre otros como
consecuencia del escenario propio del crecimiento econoacutemico por lo que ahora requieren
de una energiacutea eleacutecfiica autogenerada (generada por el mismo usumio final) y sobre todo
de procedencia verde o no contaminante
1
Disentildeo de ra Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Enfre las opciones de los sistemas de autogeneracioacuten de procedencia no
contaminante y de aplicacioacuten urbana la generacioacuten solar fotovoltaica conectada a la red
representa la maacutes conveniente comparada con la generacioacuten eoacutelica y biomasa entre otias
Esto debido a que estos sistemas pueden ser instalados en puntos donde no se requiere de
grandes obras civiles y pueden ser instaladas en forma modular dando la posibilidad de
implementar por etapas hasta completar el 100 de la demanda
El presente tiabajo busca dar la estiuctwa caracteriacutesticas y costos que puede
involucra la implementacioacuten de un Sistema Fotovoltaico conectado a la red para el sector
Industiial Especiacuteficamente el disentildeo a realizar estaacute eraacuteocado a una empresa del aacutembito
cervecero por ser este tipo de industiias aquellas que cuentan con oficinas y a la vez
instalaciones con consumo eleacutectiico alto Para que el tiabajo sea lo maacutes cercho a la
realidad se va a hacer uso de las caracteriacutesticas de infraestiuctma y necesidades de la
empresa cervecera Backus y Johnston SAA
El Grupo Cervecero Backus amp Johnston tiene como actividad econoacutemica principal
la elaboracioacuten envasado venta distiibucioacuten y toda clase de negociaciones relacionadas con
bebidas mantildeeadas y maltas bebidas no alcohoacutelicas y aguas gaseosas Tiene como
principales accionistas al ^upo SABmiller y Bavaria
Entie las 10 prioridades de Desarrollo Sostenible que la SABMiller ha propuesto
para su corporacioacuten en el 2010 estaacute la de Impacto Ambiental que establece reducir el
consumo de energiacutea y emisiones de carbono Como principales medidas establecen
mejora la eficiencia energeacutetica e invertir en recursos renovables para esto proponen
reemplazar el uso del Petioacuteleo en Vehiacuteculos por GNC (Gas Natural Comprimido) y utilizar
la energiacutea solar p ^ a algunos procesos
Para poder alcanzar estas metas en sus instalaciones Backus requiere contar con un
sistema solar fotovoltaico conectado a red el cual es tema del presente tiabajo Este
proyecto desarrolla el disentildeo y el estudio econoacutemico de un sistema que podraacute satisfacer los
requerimientos de energiacutea para una primera etapa de inversioacuten
2
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
En el capiacutetulo 2 se veraacute la base teoacuterica de las tecnologiacuteas que esteacuten relacionadas de
una u ofra forma con el disentildeo que se plantea en este frabajo Se veraacute la definicioacuten de
Sistema ON o Conectado a Red y Sistema ON GRreg con Respaldo
Luego se daraacute una visioacuten general que permita ubicarse en la situacioacuten de la
indusfria es decir que equipos de consumo cuenta que perfil de consumo tiene que
sistema eleacutectrico cuenta ubicacioacuten geo^aacutefica tipo de establecimiento y otras
caracteriacutesticas que permita dar la idea que se busca brindar en el capiacutetulo 3
El capiacutetulo 4 se puede considerar como la parte medulm del presente frabajo ya que
en eacutel se encuenfra el planteamiento teacutecnico del sistema En base a esta informacioacuten se
procederaacute a realizar el dimensionamiento de los equipos Con toda la informacioacuten y
pateam ientos que se tienen se procede a brindar las caracteriacutesticas especiacuteficas de todos
los equipos necesarios para la implementacioacuten del sistema disentildeado El capiacutetulo finaliza
con el anaacutelisis de la simulacioacuten resultante del disentildeo desarrollado
Para poder ver la factibilidad de este disentildeo se realiza en el capiacutetulo 5 el estudio de
costos y de rentabilidad Este anaacutelisis nos podraacute mrojar respuestas de factibilidad de costos
de inversioacuten y retomo ademaacutes de los costos de mantenimiento
Finalmente se daraacuten las conclusiones y recomendaciones que se pued^ desprender
del presente trabajo esto en el capiacutetulo 6 Tambieacuten se adjunta un Glosario
12 OBJETIVO
El presente proyecto tiene como objetivo el disentildeo de un sistema solar fotovoltaico
conectado a la red tomando como ejemplo praacutectico la empresa Backus y Johnston SAA
Con este disentildeo se podraacute satisfacer en una primera etapa los requerimientos de energiacutea de
dicha empresa del sector indusfrial
3
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 2
CONCEPTOS DE LAS TECNOLOGIacuteAS APLICABLES
21 SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADA A LA RED
211 Princtyio de Funcionamiento
Un sistema fotovoltaico conectado a la red para el sector residencial comercial e
indusfrial es maacutes conocido como ^ id tied o sistemas que ldquointercambianrdquo energiacutea con la red
Estos sistemas lo^an una asociacioacuten consumidor - generador ya que pueden intercambiar
energiacutea con la red es decir inyecta- (vender) energiacutea a la red en los momentos en que su
generacioacuten es superior a su consumo y exfraer (comprar) energiacutea de la red en caso
contrario tal como se muestra a continuacioacuten en la figura 2-1
4
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector lndushial
Fig 2-1 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red
Los principales componentes de un sistema fotovoltaico conectado a la red son el arreglo
fotovoltaico o panel fotovoltaico que es el elemento encargado de transformar la luz del sol
en electricidad y un elemento acondicionador de la potencia producida (un inversor
CCCA) cuya funcioacuten es adecuar la energiacutea generada por el arreglo a las caracteriacutesticas
eleacutecfricas de la red para su conexioacuten a eacutesta ademaacutes de la caja de protecciones cuyo fin es
de seguridad y ^ntenimiento
Un arreglo fotovoltaico estaacute constituido por un determinado nuacutemero de moacutedulos o
unidades fotovoltaicas individuales El nuacutemero de unidades depende de la potencia
nominal requerida en el arreglo y de la pot^cia pico de los moacutedulos seleccionados El
voltaje de salida del arreglo que corresponde al voltaje de operacioacuten del inversor se
obtiene mediante la conexioacuten en serie de un nuacutemero detenninado de moacutedulos y la
potencia a fraveacutes de la suma de potencias pico (Wp) en dichas series La potencia nominal
de los moacutedulos normalmente para estos fines es mayor a 200 Wp hoy en diacutea algunos
fabricantes ofrecen moacutedulos hasta los 400 Wp [5] dado que su tamantildeo es grande pueden
ocasionar problemas potenciales en la logiacutestica y costo de reposicioacuten El material maacutes
comuacutenmente usado en la fabricacioacuten de los moacutedulos fotovoltaicos es el silicio la eficiencia
5
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
tiacutepica de estos moacutedulos en condiciones estaacutendar de iexclradiancia y temperatura (l000Wm2
25 degC 15) se encuentra enfre 12 y 15 para siuumlcio monocristalino enfre 11 y 14
p ^ a silicio policristalino y entre 5 y 7 para los de silicio amorfo
El acondicionamiento de la potencia eleacutecfrica generada por el arreglo fotovoltaico (CC)
indispensable para la conexioacuten de eacuteste a la red eleacutectrica convencional se realiza mediante
un mversor (CCCA) que convierte la corriente continua producida por el generador
fotovoltaico a comente alterna en fase y a la frecuencia de la red para rna conexioacuten segura
y confiable del sistema a eacutesta La eficiencia de los inversores es generalmente mayor a 90
cu^do eacutestos operan arriba del 10 de su potencia nominal Para exfraer siempre la
maacutexima potencia disponible en el arreglo fotovoltaico el inversor incorpora enfre sus
fonciones un elemento de control que sigue permanentemente el punto de maacutexima potencia
del mreglo (^PPT por sus siglas en ingleacutes) mediante un ajuste continuo de la impedancia
de la cmga
En relacioacuten con los aspectos de seguridad y de calidad de la enerva producida las
compantildeiacuteas disfribuidoras del servicio eleacutectrico a nivel mundial requieren de los fabricantes
y usuarios de estos equipos el cumplimiento de normas y disposiciones aplicables (propias
de cada paiacutes) que g^anticen que la instalacioacuten y operacioacuten del inversor y del sistema
fotovoltaico en su conjunto sea segwa y no afecte adversamente la calidad de la energiacutea ni
la red de los demaacutes usuarios (por ejemplo contar con transformador de aislacioacuten galvaacutenica
enfre ofros)
Tradicionalmente es un soacutelo inversor (de la capacidad adecuada) el que maneja la potencia
nornnal de todo un mreglo fotovoltaico Sin embargo para aumentar la potencia requerida
se pueden u s^ vmios inversores conectados en paralelo y cada uno maneja una parte
proporcional de la potencia del arreglo Incluso en algunos casos cuando la red es bifaacutesica
o trifaacutesica los inversores pueden acoplarse y comunicarse para satisfacer configuraciones
en delta o esfrella
6
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
212 Elementos del Suumltema
212 lPanel Fotovoltaico
Es considerado el generador de energiacutea eleacutectrica en el sistema estaacute formado por
celdas solares encargadas de fransformar la energiacutea solar (fotones provenientes del especfro
visible longitud de onda X desde 380nm hasta 750nm) en Energiacutea Eleacutecfrica en la figura
2-2 se muesfra la celda solar y la figura 2-3 el panel fotovoltaico
Fig 2-2 Composicioacuten y acabados de la Celda Solar de Silicio
F i m ^ r ^ d L u t i
litui Seacuteisb
Fig 2-3 Pmfes y acabado de un Panel Solar de Silicio
La primera caracteriacutestica de un panel o moacutedulo fotovoltaico es su potencia pico o
potencia nominal que es la cantidad maacutexima de potencia que podriacuteamos obtener del panel
en condiciones estaacutendar de radiacioacuten temperatura de celda incidencia distribucioacuten
especfral (1000Wm 25degC normal y 15 respectivamente) [6] La potencia pico
vendraacute dada por la eficiencia de las ceacutelulas y por el nuacutemero de ellas es decir por el tamantildeo
del moacutedulo
7
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Un pmaacutemefro fendamental de los paneles relacionado con la potencia es el mmgen
de vmiacioacuten en la potencia nominal e indica que la potencia pico REAL del panel andaraacute
en tomo a ese margen Es importante que este paraacutemetro esteacute denfro del rango +- 3 ya
que la dispersioacuten en la potencia nominal de varios p ie le s (defecto propio de la fabricacioacuten
y seleccioacuten de celdas solares para la elaboracioacuten del panel solar) produce sensibles peacuterdidas
de potencia en la actualidad hay marcas que ofrecen Potencias Pico enfre 0 a 5 maacutes lo
cual permite asegmarse una buena compra de energiacutea
^ bullo s paraacutemetros importotes de los paneles son los coeficientes de peacuterdidas por
temperatura que indican la variacioacuten del rendimiento del panel a medida que vmiacutea la
temperatma de celda a medida que se eleva produce una baja en la performance de la celda
solar
2122 Inversor de Conexioacuten a Red
La energiacutea producida por los moacutedulos fotovoltaicos por sus caracteriacutesticas no se
puede inyectar directamente a la red eleacutecfrica Para que esto sea posible es necesaria la
utilizacioacuten de una unidad de acondicionamiento de potencia denominada Inversor de
Conexioacuten a Red Este tiene como tocioacuten fransformar la potencia que le llega a comente
continua a una determinada tensioacuten en corriente alterna monofaacutesica e inyectarla a la red A
la salida de cada inversor se obtiene una tensioacuten enfre fose y neufro de 230 Vac En el
mercado ya se encuenfran inversores difaacutesicos pero al final es el acople de fres inversores
monofaacutesicos la eleccioacuten depende 100 de la configuracioacuten del sistema eleacutecfrico
convencional que el usuario tenga ya instalado En la siguiente figura 2-4 se puede apreciar
el inversor de conexioacuten a red
8
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Fig 2-4 Inversor de Conexioacuten a Red
2123 Estructura Metaacutelica
Es la encargada de fijar el campo fotovoltaico al lugar donde se quiera ubicar ya
sea terreno tejado seguidor etc El disentildeo estructural y la eleccioacuten del material deben
contemplar como miacutenimo aspectos relacionados a las inclemencias meteoroloacutegicas tales
como la lluvia el viento o la nieve ademaacutes de la humedad sales en el ambiente y presencia
de polvo entre otros
A menudo en las instalaciones se tiende a quitar importancia a la estiuctura sin
darse cuenta que este componente debe tener una duracioacuten similar a la de los paneles
solares es decir 25 antildeos como miacutenimo Por ello es importante utiliza materiales que
soporten la corrosioacuten teles como el acero galvanizado en caliente acero inoxidable o
incluso el aluminio anodizado tomilleriacutea en acero inoxidable entie otios ademaacutes de estar
eleacutectiicamente unida a una toma de puesta a tierra que cumpla con las especificaciones del
Reglamento de Baja Tensioacuten (propia de cada paiacutes) [7]
Ademaacutes la estiuctura debe proporcionamos la flexibilidad necesaria para poder
realizar la instalacioacuten sobre la superficie que nos resulte maacutes conveniente adaptaacutendose a las
circunstancias de cada caso
9
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
2124 S e^r id a d y Cableado
La instalacioacuten se completa con protecciones eleacutectricas y elecfioacutenicas tales como
intercuptores termomagneacuteticos descargadores de sobretensioacuten (varistores diodos
supresores etc) ademaacutes del cableado toma de puesta a tierra y contadores Se instala un
tablero eleacutecfiico en el cual van ubicadas las protecciones e interruptores necesarios y el
contador de energiacutea La instalacioacuten debe disponer de su propia toma de puesta a tierra para
proteger a los operarios y equipos elecfioacutenicos del sistema ante cargas eleacutecfiicas estaacuteticas
Un cableado adecuado debe Umitm- las caiacutedas de tensioacuten y aislar eleacutecfiicamente a
los paneles solares y contactos del exterior para evitar la posibilidad de contactos fortuitos
que pueden ser peli^osos con voltajes elevados ademaacutes de tener una seccioacuten fiansversal
tal que asegure que la caiacuteda de tensioacuten en el conjunto del generador fotovoltaico y el
inversor no supere el 1 de la tensioacuten nominal en cualquier condicioacuten de operacioacuten [8]
213 Energto Enfregada a to Red
Desde la energiacutea solar incidente en los paneles solares hasta la energiacutea eleacutecttica
inyectada a la red se producen varias perdidas en el camino por diferentes factores siendo
los maacutes representativos
bull Peacuterdidas por baja irradiancia efectiva
bull Peacuterdidas por temperatura
bull Peacuterdidas de calidad en el moacutedulo
bull Peacuterdidas por la tolerancia de la potencia pico
bull Caiacutedas de tensioacuten en el cableado
bull Eficiencia del inversor
bull Peacuterdidas en el inversor por niveles altos o bajos de tensioacuten
Todos estos factores dependen unos de ofios y los meacutetodos de caacutelculo para determinarlos
han ido evolucionando en el tiempo Sin embargo es necesario saber la energiacutea que se va a
generar sobre todo cuando se va a realizar una foerte inversioacuten de capital Dado que este
trabajo no pretende implanta un meacutetodo de caacutelculo sino de presentar una propuesta de
10
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Disentildeo y viendo que existen para ello paquetes de software avanzados que simulan
dinaacutemicamente los sistemas fotovoltaicos por ejemplo enfre los maacutes usados tenemos el
NSol V46 PVsyst V5 y SMA Sunny Design 210 estos realizan el caacutelculo de la energiacutea
eleacutecfrica inyectada a la red desde el sistemas fotovoltaicosjunto con los datos de radiacioacuten
y de los equipos utilizados
Para nuesfro caso en el Capiacutetulo 4 los caacutelculos de dicha energiacutea seraacuten realizados en
base al pro^ama NSol V46 el cual tiene como base de datos de radiacioacuten la del
ldquoUniversity ofMassachusetts Lowellrdquo [9] Este pro^ama calcula lo simiente
1 iacutendice de Claridad iacuteClearnessl Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un plano
Horizontal insitu sobre la Radiacioacuten Extraterrestre calculada para esa coordenada
2 Factor de Inclinacioacuten tTilt Factor) Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un
plano con inclinacioacuten de 0 o sobre la Radiacioacuten en un plano Horizontal insitu
3 Energiacutea diaria producida por el panel solar (Module Output) Wh El pro^ama
Nsol toma en cuenta la simiente consideracioacuten Perdidas por temperatura de celda
afectando el voltaje y la corriente del panel solar Para esto se consideran los
coeficientes de temperaturas de voltaje y corriente que todo fabricante coloca en su
ficha teacutecnica
4 Energiacutea promedio mensual por Arreglo de Paneles IacuteArrav Output) Wh Esta
Energiacutea es la que recibe el Inversor conectado a la red desde el Arreglo de Paneles y
depende de fres factores Energiacutea producida por cada panel solar la cantidad de diacuteas
del mes y las perdidas por suciedad cableado tolerancia de potencia pico
5 Energiacutea Inyectada a la Red promedio mensual ISvstem Output) Wh Energiacutea
que el inversor enfrega a la red depende uacutenicamente de la eficiencia del mismo
11
Disentildeo de rn Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
22 SISTEMA DE RESPALDO
221 Princtyio de Funcionamtento
El sistema fotovoltaico conectado a la red para este trabajo inyecta energiacutea eleacutecfrica
a la red interna del usumio este sistema puede funcionar correctamente hasta que se
produce una desconexioacuten de la red convencional la cual puede ocurrir por mantenimiento
de la misma por alguacuten exceso de demanda en los consumidores vecinos o puede ser que la
compantildeiacutea eleacutecfrica empiece a racionalizar los horarios de consumo Para poder tener
operativas las cmgas criacuteticas (aquellas que el usumio considere deban seguir foncionando
us^lmente estaacuten relacionadas a comunicaciones computacioacuten sistemas de seguridad
sistemas de confrol en planta enfre ofros) se requiere contar con un sistema de respaldo
Para esto se necesita de un inversorcargador un banco de bateriacuteas y un Switch
Transfer o Tablero de Transferencia Automaacutetica capaz de poder hacer el cambio inmediato
enfre el inversor de conexioacuten a red y el sistema de respaldo La figura 2-5 muesfra la
distribucioacuten de las partes de un sistema fotovoltaico conectado a la red con respaldo
Figura 2-5 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
12
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dado que en el Peruacute todaviacutea no estaacute dada la legislacioacuten que permite inyectar el
excedente de la energiacutea eleacutecfrica autogenerada por el usuario final a la Red externa y ser
contabilizada en los proacuteximos meses de su facturacioacuten como un creacutedito eleacutectrico se
establece que en caso de generar maacutes de lo que se consume en potencia el banco de
bateriacuteas se cargaraacute y podraacute brindar esa energiacutea cuando los paneles ya no generen de esta
forma el usuario final dispondraacute de toda la energiacutea que se adquirioacute durante el diacutea
222 Etementos del Stetema
2221 InversorCargador
Este componente cumple la funcioacuten de cargador del banco de bateriacuteas de respaldo
al fransformar la energiacutea eleacutecfrica excedente de AC a DC que produce el Sistema
Fotovoltaico conectado a la red Ademaacutes cumple la foncioacuten de enfregar energiacutea eleacutecfrica
en AC a las cargas criacuteticas cuando ocurre un corte de energiacutea en la red convencional En la
figura 2-6 se m uestra inversorescargadores
Figura 2-6 InversorCargador para sistemas conectados a red con respaldo
13
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
14
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
15
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
16
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
- il IumlUJ1Hraquo
AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
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Pitt AK firaquo
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itfim U fO trtd laquo^ w raquo i uuml il ran)
Iw itradefasuditlmll
N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
RESUMEN
ldquoDISENtildeO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO
CONECTADO A LA ^ D PARA EL SECTOR INDUSTRIALrdquo
En la actualidad existen dos f^ to res criacuteticos con relacioacuten al abastecimiento de
energiacutea eleacutectrica en nuesfro paiacutes la creciente demanda de energiacutea eleacutechica y el crecimiento
de la t^ ifa eleacutechica convencional Como consecuencia de esto el Estado Peruano mediante
el Ministerio de Energiacutea y Minas (MINEM) estaacute promocionando e incentivando el rego de
a lte ^ tiv a s renovables y eficientes para la autogeneracioacuten de energiacutea eleacutecfrica p ^ a el
sector residencial comercial e indushial
Teniendo en cuenta que vivimos en un paiacutes con uno de los maacutes altos iacutendices de
irradiacioacuten solar en un mundo donde el consumo de la energiacutea eleacutectrica generada mediante
la energiacutea solrn- ha aumentado de manera sostenida en los uacuteltimos toacuteos los costos de
inversioacuten han disminuido y la tecnologiacutea se ha perfeccionado este habajo permite contar
con un disentildeo de un sistema fotovoltaico conectado a la red p ^ a el sector indushial que
incluye Eshuctura Disentildeo C^acteriacutesticas Costos y un anaacutelisis del retomo de inversioacuten
ademaacutes de dar una visioacuten del mercado actual en este rubro
El objetivo principal de este informe es presentar una propuesta p ^ a el uso de
sistemas fotovoltaicos en los sectores urbanos mediante un disentildeo de un sistema solrn-
fotovoltaico conectado a la red tomando como ejemplo praacutectico una de las maacutes g rades
empresas del Sector Indushial
Palabras Clave Sistemas Fotovoltaicos Generacioacuten Eleacutectrica Distribuida Interconexioacuten a
la Red
IV
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTULO 1
INTRODUCCION Y OBJETIVO
11 INTRODUCCIOacuteN
En la actualidad existen en el paiacutes dos factores criacuteticos con relacioacuten al
abastecimiento de energiacutea eleacutecfiica uno es la creciente demanda [1] de esta y ofio el
aumento de la tarifa eleacutecfiica [2]
Las indusfiias forman parte del ^upo de los principales consumidores de energiacutea
eleacutecfiica en el Peruacute [3] fomentando menor capacidad de oferta para abastecer al sector
Comercial y que decir del sector Residencial ademaacutes de impulsar mayor cantidad de
plmtas teacutermicas de generacioacuten eleacutecfeica [4] que solo aumentaraacuten la contaminacioacuten
ambiental y la disminucioacuten de recursos energeacuteticos foacutesiles que de preferencia deben de
utilizarse en fines maacutes productivos para el ser humano tales como la coccioacuten de alimentos
agua caliente entre otros
En la actualidad las indusfiias han determinado que tienen responsabilidad con la
sociedad en temas como contaminacioacuten ambiental y eficiencia energeacutetica entre otros como
consecuencia del escenario propio del crecimiento econoacutemico por lo que ahora requieren
de una energiacutea eleacutecfiica autogenerada (generada por el mismo usumio final) y sobre todo
de procedencia verde o no contaminante
1
Disentildeo de ra Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Enfre las opciones de los sistemas de autogeneracioacuten de procedencia no
contaminante y de aplicacioacuten urbana la generacioacuten solar fotovoltaica conectada a la red
representa la maacutes conveniente comparada con la generacioacuten eoacutelica y biomasa entre otias
Esto debido a que estos sistemas pueden ser instalados en puntos donde no se requiere de
grandes obras civiles y pueden ser instaladas en forma modular dando la posibilidad de
implementar por etapas hasta completar el 100 de la demanda
El presente tiabajo busca dar la estiuctwa caracteriacutesticas y costos que puede
involucra la implementacioacuten de un Sistema Fotovoltaico conectado a la red para el sector
Industiial Especiacuteficamente el disentildeo a realizar estaacute eraacuteocado a una empresa del aacutembito
cervecero por ser este tipo de industiias aquellas que cuentan con oficinas y a la vez
instalaciones con consumo eleacutectiico alto Para que el tiabajo sea lo maacutes cercho a la
realidad se va a hacer uso de las caracteriacutesticas de infraestiuctma y necesidades de la
empresa cervecera Backus y Johnston SAA
El Grupo Cervecero Backus amp Johnston tiene como actividad econoacutemica principal
la elaboracioacuten envasado venta distiibucioacuten y toda clase de negociaciones relacionadas con
bebidas mantildeeadas y maltas bebidas no alcohoacutelicas y aguas gaseosas Tiene como
principales accionistas al ^upo SABmiller y Bavaria
Entie las 10 prioridades de Desarrollo Sostenible que la SABMiller ha propuesto
para su corporacioacuten en el 2010 estaacute la de Impacto Ambiental que establece reducir el
consumo de energiacutea y emisiones de carbono Como principales medidas establecen
mejora la eficiencia energeacutetica e invertir en recursos renovables para esto proponen
reemplazar el uso del Petioacuteleo en Vehiacuteculos por GNC (Gas Natural Comprimido) y utilizar
la energiacutea solar p ^ a algunos procesos
Para poder alcanzar estas metas en sus instalaciones Backus requiere contar con un
sistema solar fotovoltaico conectado a red el cual es tema del presente tiabajo Este
proyecto desarrolla el disentildeo y el estudio econoacutemico de un sistema que podraacute satisfacer los
requerimientos de energiacutea para una primera etapa de inversioacuten
2
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
En el capiacutetulo 2 se veraacute la base teoacuterica de las tecnologiacuteas que esteacuten relacionadas de
una u ofra forma con el disentildeo que se plantea en este frabajo Se veraacute la definicioacuten de
Sistema ON o Conectado a Red y Sistema ON GRreg con Respaldo
Luego se daraacute una visioacuten general que permita ubicarse en la situacioacuten de la
indusfria es decir que equipos de consumo cuenta que perfil de consumo tiene que
sistema eleacutectrico cuenta ubicacioacuten geo^aacutefica tipo de establecimiento y otras
caracteriacutesticas que permita dar la idea que se busca brindar en el capiacutetulo 3
El capiacutetulo 4 se puede considerar como la parte medulm del presente frabajo ya que
en eacutel se encuenfra el planteamiento teacutecnico del sistema En base a esta informacioacuten se
procederaacute a realizar el dimensionamiento de los equipos Con toda la informacioacuten y
pateam ientos que se tienen se procede a brindar las caracteriacutesticas especiacuteficas de todos
los equipos necesarios para la implementacioacuten del sistema disentildeado El capiacutetulo finaliza
con el anaacutelisis de la simulacioacuten resultante del disentildeo desarrollado
Para poder ver la factibilidad de este disentildeo se realiza en el capiacutetulo 5 el estudio de
costos y de rentabilidad Este anaacutelisis nos podraacute mrojar respuestas de factibilidad de costos
de inversioacuten y retomo ademaacutes de los costos de mantenimiento
Finalmente se daraacuten las conclusiones y recomendaciones que se pued^ desprender
del presente trabajo esto en el capiacutetulo 6 Tambieacuten se adjunta un Glosario
12 OBJETIVO
El presente proyecto tiene como objetivo el disentildeo de un sistema solar fotovoltaico
conectado a la red tomando como ejemplo praacutectico la empresa Backus y Johnston SAA
Con este disentildeo se podraacute satisfacer en una primera etapa los requerimientos de energiacutea de
dicha empresa del sector indusfrial
3
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 2
CONCEPTOS DE LAS TECNOLOGIacuteAS APLICABLES
21 SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADA A LA RED
211 Princtyio de Funcionamiento
Un sistema fotovoltaico conectado a la red para el sector residencial comercial e
indusfrial es maacutes conocido como ^ id tied o sistemas que ldquointercambianrdquo energiacutea con la red
Estos sistemas lo^an una asociacioacuten consumidor - generador ya que pueden intercambiar
energiacutea con la red es decir inyecta- (vender) energiacutea a la red en los momentos en que su
generacioacuten es superior a su consumo y exfraer (comprar) energiacutea de la red en caso
contrario tal como se muestra a continuacioacuten en la figura 2-1
4
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector lndushial
Fig 2-1 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red
Los principales componentes de un sistema fotovoltaico conectado a la red son el arreglo
fotovoltaico o panel fotovoltaico que es el elemento encargado de transformar la luz del sol
en electricidad y un elemento acondicionador de la potencia producida (un inversor
CCCA) cuya funcioacuten es adecuar la energiacutea generada por el arreglo a las caracteriacutesticas
eleacutecfricas de la red para su conexioacuten a eacutesta ademaacutes de la caja de protecciones cuyo fin es
de seguridad y ^ntenimiento
Un arreglo fotovoltaico estaacute constituido por un determinado nuacutemero de moacutedulos o
unidades fotovoltaicas individuales El nuacutemero de unidades depende de la potencia
nominal requerida en el arreglo y de la pot^cia pico de los moacutedulos seleccionados El
voltaje de salida del arreglo que corresponde al voltaje de operacioacuten del inversor se
obtiene mediante la conexioacuten en serie de un nuacutemero detenninado de moacutedulos y la
potencia a fraveacutes de la suma de potencias pico (Wp) en dichas series La potencia nominal
de los moacutedulos normalmente para estos fines es mayor a 200 Wp hoy en diacutea algunos
fabricantes ofrecen moacutedulos hasta los 400 Wp [5] dado que su tamantildeo es grande pueden
ocasionar problemas potenciales en la logiacutestica y costo de reposicioacuten El material maacutes
comuacutenmente usado en la fabricacioacuten de los moacutedulos fotovoltaicos es el silicio la eficiencia
5
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
tiacutepica de estos moacutedulos en condiciones estaacutendar de iexclradiancia y temperatura (l000Wm2
25 degC 15) se encuentra enfre 12 y 15 para siuumlcio monocristalino enfre 11 y 14
p ^ a silicio policristalino y entre 5 y 7 para los de silicio amorfo
El acondicionamiento de la potencia eleacutecfrica generada por el arreglo fotovoltaico (CC)
indispensable para la conexioacuten de eacuteste a la red eleacutectrica convencional se realiza mediante
un mversor (CCCA) que convierte la corriente continua producida por el generador
fotovoltaico a comente alterna en fase y a la frecuencia de la red para rna conexioacuten segura
y confiable del sistema a eacutesta La eficiencia de los inversores es generalmente mayor a 90
cu^do eacutestos operan arriba del 10 de su potencia nominal Para exfraer siempre la
maacutexima potencia disponible en el arreglo fotovoltaico el inversor incorpora enfre sus
fonciones un elemento de control que sigue permanentemente el punto de maacutexima potencia
del mreglo (^PPT por sus siglas en ingleacutes) mediante un ajuste continuo de la impedancia
de la cmga
En relacioacuten con los aspectos de seguridad y de calidad de la enerva producida las
compantildeiacuteas disfribuidoras del servicio eleacutectrico a nivel mundial requieren de los fabricantes
y usuarios de estos equipos el cumplimiento de normas y disposiciones aplicables (propias
de cada paiacutes) que g^anticen que la instalacioacuten y operacioacuten del inversor y del sistema
fotovoltaico en su conjunto sea segwa y no afecte adversamente la calidad de la energiacutea ni
la red de los demaacutes usuarios (por ejemplo contar con transformador de aislacioacuten galvaacutenica
enfre ofros)
Tradicionalmente es un soacutelo inversor (de la capacidad adecuada) el que maneja la potencia
nornnal de todo un mreglo fotovoltaico Sin embargo para aumentar la potencia requerida
se pueden u s^ vmios inversores conectados en paralelo y cada uno maneja una parte
proporcional de la potencia del arreglo Incluso en algunos casos cuando la red es bifaacutesica
o trifaacutesica los inversores pueden acoplarse y comunicarse para satisfacer configuraciones
en delta o esfrella
6
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
212 Elementos del Suumltema
212 lPanel Fotovoltaico
Es considerado el generador de energiacutea eleacutectrica en el sistema estaacute formado por
celdas solares encargadas de fransformar la energiacutea solar (fotones provenientes del especfro
visible longitud de onda X desde 380nm hasta 750nm) en Energiacutea Eleacutecfrica en la figura
2-2 se muesfra la celda solar y la figura 2-3 el panel fotovoltaico
Fig 2-2 Composicioacuten y acabados de la Celda Solar de Silicio
F i m ^ r ^ d L u t i
litui Seacuteisb
Fig 2-3 Pmfes y acabado de un Panel Solar de Silicio
La primera caracteriacutestica de un panel o moacutedulo fotovoltaico es su potencia pico o
potencia nominal que es la cantidad maacutexima de potencia que podriacuteamos obtener del panel
en condiciones estaacutendar de radiacioacuten temperatura de celda incidencia distribucioacuten
especfral (1000Wm 25degC normal y 15 respectivamente) [6] La potencia pico
vendraacute dada por la eficiencia de las ceacutelulas y por el nuacutemero de ellas es decir por el tamantildeo
del moacutedulo
7
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Un pmaacutemefro fendamental de los paneles relacionado con la potencia es el mmgen
de vmiacioacuten en la potencia nominal e indica que la potencia pico REAL del panel andaraacute
en tomo a ese margen Es importante que este paraacutemetro esteacute denfro del rango +- 3 ya
que la dispersioacuten en la potencia nominal de varios p ie le s (defecto propio de la fabricacioacuten
y seleccioacuten de celdas solares para la elaboracioacuten del panel solar) produce sensibles peacuterdidas
de potencia en la actualidad hay marcas que ofrecen Potencias Pico enfre 0 a 5 maacutes lo
cual permite asegmarse una buena compra de energiacutea
^ bullo s paraacutemetros importotes de los paneles son los coeficientes de peacuterdidas por
temperatura que indican la variacioacuten del rendimiento del panel a medida que vmiacutea la
temperatma de celda a medida que se eleva produce una baja en la performance de la celda
solar
2122 Inversor de Conexioacuten a Red
La energiacutea producida por los moacutedulos fotovoltaicos por sus caracteriacutesticas no se
puede inyectar directamente a la red eleacutecfrica Para que esto sea posible es necesaria la
utilizacioacuten de una unidad de acondicionamiento de potencia denominada Inversor de
Conexioacuten a Red Este tiene como tocioacuten fransformar la potencia que le llega a comente
continua a una determinada tensioacuten en corriente alterna monofaacutesica e inyectarla a la red A
la salida de cada inversor se obtiene una tensioacuten enfre fose y neufro de 230 Vac En el
mercado ya se encuenfran inversores difaacutesicos pero al final es el acople de fres inversores
monofaacutesicos la eleccioacuten depende 100 de la configuracioacuten del sistema eleacutecfrico
convencional que el usuario tenga ya instalado En la siguiente figura 2-4 se puede apreciar
el inversor de conexioacuten a red
8
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Fig 2-4 Inversor de Conexioacuten a Red
2123 Estructura Metaacutelica
Es la encargada de fijar el campo fotovoltaico al lugar donde se quiera ubicar ya
sea terreno tejado seguidor etc El disentildeo estructural y la eleccioacuten del material deben
contemplar como miacutenimo aspectos relacionados a las inclemencias meteoroloacutegicas tales
como la lluvia el viento o la nieve ademaacutes de la humedad sales en el ambiente y presencia
de polvo entre otros
A menudo en las instalaciones se tiende a quitar importancia a la estiuctura sin
darse cuenta que este componente debe tener una duracioacuten similar a la de los paneles
solares es decir 25 antildeos como miacutenimo Por ello es importante utiliza materiales que
soporten la corrosioacuten teles como el acero galvanizado en caliente acero inoxidable o
incluso el aluminio anodizado tomilleriacutea en acero inoxidable entie otios ademaacutes de estar
eleacutectiicamente unida a una toma de puesta a tierra que cumpla con las especificaciones del
Reglamento de Baja Tensioacuten (propia de cada paiacutes) [7]
Ademaacutes la estiuctura debe proporcionamos la flexibilidad necesaria para poder
realizar la instalacioacuten sobre la superficie que nos resulte maacutes conveniente adaptaacutendose a las
circunstancias de cada caso
9
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
2124 S e^r id a d y Cableado
La instalacioacuten se completa con protecciones eleacutectricas y elecfioacutenicas tales como
intercuptores termomagneacuteticos descargadores de sobretensioacuten (varistores diodos
supresores etc) ademaacutes del cableado toma de puesta a tierra y contadores Se instala un
tablero eleacutecfiico en el cual van ubicadas las protecciones e interruptores necesarios y el
contador de energiacutea La instalacioacuten debe disponer de su propia toma de puesta a tierra para
proteger a los operarios y equipos elecfioacutenicos del sistema ante cargas eleacutecfiicas estaacuteticas
Un cableado adecuado debe Umitm- las caiacutedas de tensioacuten y aislar eleacutecfiicamente a
los paneles solares y contactos del exterior para evitar la posibilidad de contactos fortuitos
que pueden ser peli^osos con voltajes elevados ademaacutes de tener una seccioacuten fiansversal
tal que asegure que la caiacuteda de tensioacuten en el conjunto del generador fotovoltaico y el
inversor no supere el 1 de la tensioacuten nominal en cualquier condicioacuten de operacioacuten [8]
213 Energto Enfregada a to Red
Desde la energiacutea solar incidente en los paneles solares hasta la energiacutea eleacutecttica
inyectada a la red se producen varias perdidas en el camino por diferentes factores siendo
los maacutes representativos
bull Peacuterdidas por baja irradiancia efectiva
bull Peacuterdidas por temperatura
bull Peacuterdidas de calidad en el moacutedulo
bull Peacuterdidas por la tolerancia de la potencia pico
bull Caiacutedas de tensioacuten en el cableado
bull Eficiencia del inversor
bull Peacuterdidas en el inversor por niveles altos o bajos de tensioacuten
Todos estos factores dependen unos de ofios y los meacutetodos de caacutelculo para determinarlos
han ido evolucionando en el tiempo Sin embargo es necesario saber la energiacutea que se va a
generar sobre todo cuando se va a realizar una foerte inversioacuten de capital Dado que este
trabajo no pretende implanta un meacutetodo de caacutelculo sino de presentar una propuesta de
10
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Disentildeo y viendo que existen para ello paquetes de software avanzados que simulan
dinaacutemicamente los sistemas fotovoltaicos por ejemplo enfre los maacutes usados tenemos el
NSol V46 PVsyst V5 y SMA Sunny Design 210 estos realizan el caacutelculo de la energiacutea
eleacutecfrica inyectada a la red desde el sistemas fotovoltaicosjunto con los datos de radiacioacuten
y de los equipos utilizados
Para nuesfro caso en el Capiacutetulo 4 los caacutelculos de dicha energiacutea seraacuten realizados en
base al pro^ama NSol V46 el cual tiene como base de datos de radiacioacuten la del
ldquoUniversity ofMassachusetts Lowellrdquo [9] Este pro^ama calcula lo simiente
1 iacutendice de Claridad iacuteClearnessl Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un plano
Horizontal insitu sobre la Radiacioacuten Extraterrestre calculada para esa coordenada
2 Factor de Inclinacioacuten tTilt Factor) Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un
plano con inclinacioacuten de 0 o sobre la Radiacioacuten en un plano Horizontal insitu
3 Energiacutea diaria producida por el panel solar (Module Output) Wh El pro^ama
Nsol toma en cuenta la simiente consideracioacuten Perdidas por temperatura de celda
afectando el voltaje y la corriente del panel solar Para esto se consideran los
coeficientes de temperaturas de voltaje y corriente que todo fabricante coloca en su
ficha teacutecnica
4 Energiacutea promedio mensual por Arreglo de Paneles IacuteArrav Output) Wh Esta
Energiacutea es la que recibe el Inversor conectado a la red desde el Arreglo de Paneles y
depende de fres factores Energiacutea producida por cada panel solar la cantidad de diacuteas
del mes y las perdidas por suciedad cableado tolerancia de potencia pico
5 Energiacutea Inyectada a la Red promedio mensual ISvstem Output) Wh Energiacutea
que el inversor enfrega a la red depende uacutenicamente de la eficiencia del mismo
11
Disentildeo de rn Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
22 SISTEMA DE RESPALDO
221 Princtyio de Funcionamtento
El sistema fotovoltaico conectado a la red para este trabajo inyecta energiacutea eleacutecfrica
a la red interna del usumio este sistema puede funcionar correctamente hasta que se
produce una desconexioacuten de la red convencional la cual puede ocurrir por mantenimiento
de la misma por alguacuten exceso de demanda en los consumidores vecinos o puede ser que la
compantildeiacutea eleacutecfrica empiece a racionalizar los horarios de consumo Para poder tener
operativas las cmgas criacuteticas (aquellas que el usumio considere deban seguir foncionando
us^lmente estaacuten relacionadas a comunicaciones computacioacuten sistemas de seguridad
sistemas de confrol en planta enfre ofros) se requiere contar con un sistema de respaldo
Para esto se necesita de un inversorcargador un banco de bateriacuteas y un Switch
Transfer o Tablero de Transferencia Automaacutetica capaz de poder hacer el cambio inmediato
enfre el inversor de conexioacuten a red y el sistema de respaldo La figura 2-5 muesfra la
distribucioacuten de las partes de un sistema fotovoltaico conectado a la red con respaldo
Figura 2-5 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
12
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dado que en el Peruacute todaviacutea no estaacute dada la legislacioacuten que permite inyectar el
excedente de la energiacutea eleacutecfrica autogenerada por el usuario final a la Red externa y ser
contabilizada en los proacuteximos meses de su facturacioacuten como un creacutedito eleacutectrico se
establece que en caso de generar maacutes de lo que se consume en potencia el banco de
bateriacuteas se cargaraacute y podraacute brindar esa energiacutea cuando los paneles ya no generen de esta
forma el usuario final dispondraacute de toda la energiacutea que se adquirioacute durante el diacutea
222 Etementos del Stetema
2221 InversorCargador
Este componente cumple la funcioacuten de cargador del banco de bateriacuteas de respaldo
al fransformar la energiacutea eleacutecfrica excedente de AC a DC que produce el Sistema
Fotovoltaico conectado a la red Ademaacutes cumple la foncioacuten de enfregar energiacutea eleacutecfrica
en AC a las cargas criacuteticas cuando ocurre un corte de energiacutea en la red convencional En la
figura 2-6 se m uestra inversorescargadores
Figura 2-6 InversorCargador para sistemas conectados a red con respaldo
13
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
14
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
15
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
16
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
17
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
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t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
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bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
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la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
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Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
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GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
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raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
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rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
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r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
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I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
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^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
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OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
REFERENCIA
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54
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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14 Caacuteceres M Pinto E Vera L Busso A Cadena C Modelo Matemaacutetico para Simular
la Interaccioacuten entre un Sistema de Generacioacuten Fotovoltaica y la Red de Baja Tensioacuten
World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
15 Rauacutel Gonzaacuteles G Humberto R Jimenez G y Javier Lagunas M Sistemas
Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTULO 1
INTRODUCCION Y OBJETIVO
11 INTRODUCCIOacuteN
En la actualidad existen en el paiacutes dos factores criacuteticos con relacioacuten al
abastecimiento de energiacutea eleacutecfiica uno es la creciente demanda [1] de esta y ofio el
aumento de la tarifa eleacutecfiica [2]
Las indusfiias forman parte del ^upo de los principales consumidores de energiacutea
eleacutecfiica en el Peruacute [3] fomentando menor capacidad de oferta para abastecer al sector
Comercial y que decir del sector Residencial ademaacutes de impulsar mayor cantidad de
plmtas teacutermicas de generacioacuten eleacutecfeica [4] que solo aumentaraacuten la contaminacioacuten
ambiental y la disminucioacuten de recursos energeacuteticos foacutesiles que de preferencia deben de
utilizarse en fines maacutes productivos para el ser humano tales como la coccioacuten de alimentos
agua caliente entre otros
En la actualidad las indusfiias han determinado que tienen responsabilidad con la
sociedad en temas como contaminacioacuten ambiental y eficiencia energeacutetica entre otros como
consecuencia del escenario propio del crecimiento econoacutemico por lo que ahora requieren
de una energiacutea eleacutecfiica autogenerada (generada por el mismo usumio final) y sobre todo
de procedencia verde o no contaminante
1
Disentildeo de ra Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Enfre las opciones de los sistemas de autogeneracioacuten de procedencia no
contaminante y de aplicacioacuten urbana la generacioacuten solar fotovoltaica conectada a la red
representa la maacutes conveniente comparada con la generacioacuten eoacutelica y biomasa entre otias
Esto debido a que estos sistemas pueden ser instalados en puntos donde no se requiere de
grandes obras civiles y pueden ser instaladas en forma modular dando la posibilidad de
implementar por etapas hasta completar el 100 de la demanda
El presente tiabajo busca dar la estiuctwa caracteriacutesticas y costos que puede
involucra la implementacioacuten de un Sistema Fotovoltaico conectado a la red para el sector
Industiial Especiacuteficamente el disentildeo a realizar estaacute eraacuteocado a una empresa del aacutembito
cervecero por ser este tipo de industiias aquellas que cuentan con oficinas y a la vez
instalaciones con consumo eleacutectiico alto Para que el tiabajo sea lo maacutes cercho a la
realidad se va a hacer uso de las caracteriacutesticas de infraestiuctma y necesidades de la
empresa cervecera Backus y Johnston SAA
El Grupo Cervecero Backus amp Johnston tiene como actividad econoacutemica principal
la elaboracioacuten envasado venta distiibucioacuten y toda clase de negociaciones relacionadas con
bebidas mantildeeadas y maltas bebidas no alcohoacutelicas y aguas gaseosas Tiene como
principales accionistas al ^upo SABmiller y Bavaria
Entie las 10 prioridades de Desarrollo Sostenible que la SABMiller ha propuesto
para su corporacioacuten en el 2010 estaacute la de Impacto Ambiental que establece reducir el
consumo de energiacutea y emisiones de carbono Como principales medidas establecen
mejora la eficiencia energeacutetica e invertir en recursos renovables para esto proponen
reemplazar el uso del Petioacuteleo en Vehiacuteculos por GNC (Gas Natural Comprimido) y utilizar
la energiacutea solar p ^ a algunos procesos
Para poder alcanzar estas metas en sus instalaciones Backus requiere contar con un
sistema solar fotovoltaico conectado a red el cual es tema del presente tiabajo Este
proyecto desarrolla el disentildeo y el estudio econoacutemico de un sistema que podraacute satisfacer los
requerimientos de energiacutea para una primera etapa de inversioacuten
2
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
En el capiacutetulo 2 se veraacute la base teoacuterica de las tecnologiacuteas que esteacuten relacionadas de
una u ofra forma con el disentildeo que se plantea en este frabajo Se veraacute la definicioacuten de
Sistema ON o Conectado a Red y Sistema ON GRreg con Respaldo
Luego se daraacute una visioacuten general que permita ubicarse en la situacioacuten de la
indusfria es decir que equipos de consumo cuenta que perfil de consumo tiene que
sistema eleacutectrico cuenta ubicacioacuten geo^aacutefica tipo de establecimiento y otras
caracteriacutesticas que permita dar la idea que se busca brindar en el capiacutetulo 3
El capiacutetulo 4 se puede considerar como la parte medulm del presente frabajo ya que
en eacutel se encuenfra el planteamiento teacutecnico del sistema En base a esta informacioacuten se
procederaacute a realizar el dimensionamiento de los equipos Con toda la informacioacuten y
pateam ientos que se tienen se procede a brindar las caracteriacutesticas especiacuteficas de todos
los equipos necesarios para la implementacioacuten del sistema disentildeado El capiacutetulo finaliza
con el anaacutelisis de la simulacioacuten resultante del disentildeo desarrollado
Para poder ver la factibilidad de este disentildeo se realiza en el capiacutetulo 5 el estudio de
costos y de rentabilidad Este anaacutelisis nos podraacute mrojar respuestas de factibilidad de costos
de inversioacuten y retomo ademaacutes de los costos de mantenimiento
Finalmente se daraacuten las conclusiones y recomendaciones que se pued^ desprender
del presente trabajo esto en el capiacutetulo 6 Tambieacuten se adjunta un Glosario
12 OBJETIVO
El presente proyecto tiene como objetivo el disentildeo de un sistema solar fotovoltaico
conectado a la red tomando como ejemplo praacutectico la empresa Backus y Johnston SAA
Con este disentildeo se podraacute satisfacer en una primera etapa los requerimientos de energiacutea de
dicha empresa del sector indusfrial
3
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 2
CONCEPTOS DE LAS TECNOLOGIacuteAS APLICABLES
21 SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADA A LA RED
211 Princtyio de Funcionamiento
Un sistema fotovoltaico conectado a la red para el sector residencial comercial e
indusfrial es maacutes conocido como ^ id tied o sistemas que ldquointercambianrdquo energiacutea con la red
Estos sistemas lo^an una asociacioacuten consumidor - generador ya que pueden intercambiar
energiacutea con la red es decir inyecta- (vender) energiacutea a la red en los momentos en que su
generacioacuten es superior a su consumo y exfraer (comprar) energiacutea de la red en caso
contrario tal como se muestra a continuacioacuten en la figura 2-1
4
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector lndushial
Fig 2-1 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red
Los principales componentes de un sistema fotovoltaico conectado a la red son el arreglo
fotovoltaico o panel fotovoltaico que es el elemento encargado de transformar la luz del sol
en electricidad y un elemento acondicionador de la potencia producida (un inversor
CCCA) cuya funcioacuten es adecuar la energiacutea generada por el arreglo a las caracteriacutesticas
eleacutecfricas de la red para su conexioacuten a eacutesta ademaacutes de la caja de protecciones cuyo fin es
de seguridad y ^ntenimiento
Un arreglo fotovoltaico estaacute constituido por un determinado nuacutemero de moacutedulos o
unidades fotovoltaicas individuales El nuacutemero de unidades depende de la potencia
nominal requerida en el arreglo y de la pot^cia pico de los moacutedulos seleccionados El
voltaje de salida del arreglo que corresponde al voltaje de operacioacuten del inversor se
obtiene mediante la conexioacuten en serie de un nuacutemero detenninado de moacutedulos y la
potencia a fraveacutes de la suma de potencias pico (Wp) en dichas series La potencia nominal
de los moacutedulos normalmente para estos fines es mayor a 200 Wp hoy en diacutea algunos
fabricantes ofrecen moacutedulos hasta los 400 Wp [5] dado que su tamantildeo es grande pueden
ocasionar problemas potenciales en la logiacutestica y costo de reposicioacuten El material maacutes
comuacutenmente usado en la fabricacioacuten de los moacutedulos fotovoltaicos es el silicio la eficiencia
5
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
tiacutepica de estos moacutedulos en condiciones estaacutendar de iexclradiancia y temperatura (l000Wm2
25 degC 15) se encuentra enfre 12 y 15 para siuumlcio monocristalino enfre 11 y 14
p ^ a silicio policristalino y entre 5 y 7 para los de silicio amorfo
El acondicionamiento de la potencia eleacutecfrica generada por el arreglo fotovoltaico (CC)
indispensable para la conexioacuten de eacuteste a la red eleacutectrica convencional se realiza mediante
un mversor (CCCA) que convierte la corriente continua producida por el generador
fotovoltaico a comente alterna en fase y a la frecuencia de la red para rna conexioacuten segura
y confiable del sistema a eacutesta La eficiencia de los inversores es generalmente mayor a 90
cu^do eacutestos operan arriba del 10 de su potencia nominal Para exfraer siempre la
maacutexima potencia disponible en el arreglo fotovoltaico el inversor incorpora enfre sus
fonciones un elemento de control que sigue permanentemente el punto de maacutexima potencia
del mreglo (^PPT por sus siglas en ingleacutes) mediante un ajuste continuo de la impedancia
de la cmga
En relacioacuten con los aspectos de seguridad y de calidad de la enerva producida las
compantildeiacuteas disfribuidoras del servicio eleacutectrico a nivel mundial requieren de los fabricantes
y usuarios de estos equipos el cumplimiento de normas y disposiciones aplicables (propias
de cada paiacutes) que g^anticen que la instalacioacuten y operacioacuten del inversor y del sistema
fotovoltaico en su conjunto sea segwa y no afecte adversamente la calidad de la energiacutea ni
la red de los demaacutes usuarios (por ejemplo contar con transformador de aislacioacuten galvaacutenica
enfre ofros)
Tradicionalmente es un soacutelo inversor (de la capacidad adecuada) el que maneja la potencia
nornnal de todo un mreglo fotovoltaico Sin embargo para aumentar la potencia requerida
se pueden u s^ vmios inversores conectados en paralelo y cada uno maneja una parte
proporcional de la potencia del arreglo Incluso en algunos casos cuando la red es bifaacutesica
o trifaacutesica los inversores pueden acoplarse y comunicarse para satisfacer configuraciones
en delta o esfrella
6
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
212 Elementos del Suumltema
212 lPanel Fotovoltaico
Es considerado el generador de energiacutea eleacutectrica en el sistema estaacute formado por
celdas solares encargadas de fransformar la energiacutea solar (fotones provenientes del especfro
visible longitud de onda X desde 380nm hasta 750nm) en Energiacutea Eleacutecfrica en la figura
2-2 se muesfra la celda solar y la figura 2-3 el panel fotovoltaico
Fig 2-2 Composicioacuten y acabados de la Celda Solar de Silicio
F i m ^ r ^ d L u t i
litui Seacuteisb
Fig 2-3 Pmfes y acabado de un Panel Solar de Silicio
La primera caracteriacutestica de un panel o moacutedulo fotovoltaico es su potencia pico o
potencia nominal que es la cantidad maacutexima de potencia que podriacuteamos obtener del panel
en condiciones estaacutendar de radiacioacuten temperatura de celda incidencia distribucioacuten
especfral (1000Wm 25degC normal y 15 respectivamente) [6] La potencia pico
vendraacute dada por la eficiencia de las ceacutelulas y por el nuacutemero de ellas es decir por el tamantildeo
del moacutedulo
7
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Un pmaacutemefro fendamental de los paneles relacionado con la potencia es el mmgen
de vmiacioacuten en la potencia nominal e indica que la potencia pico REAL del panel andaraacute
en tomo a ese margen Es importante que este paraacutemetro esteacute denfro del rango +- 3 ya
que la dispersioacuten en la potencia nominal de varios p ie le s (defecto propio de la fabricacioacuten
y seleccioacuten de celdas solares para la elaboracioacuten del panel solar) produce sensibles peacuterdidas
de potencia en la actualidad hay marcas que ofrecen Potencias Pico enfre 0 a 5 maacutes lo
cual permite asegmarse una buena compra de energiacutea
^ bullo s paraacutemetros importotes de los paneles son los coeficientes de peacuterdidas por
temperatura que indican la variacioacuten del rendimiento del panel a medida que vmiacutea la
temperatma de celda a medida que se eleva produce una baja en la performance de la celda
solar
2122 Inversor de Conexioacuten a Red
La energiacutea producida por los moacutedulos fotovoltaicos por sus caracteriacutesticas no se
puede inyectar directamente a la red eleacutecfrica Para que esto sea posible es necesaria la
utilizacioacuten de una unidad de acondicionamiento de potencia denominada Inversor de
Conexioacuten a Red Este tiene como tocioacuten fransformar la potencia que le llega a comente
continua a una determinada tensioacuten en corriente alterna monofaacutesica e inyectarla a la red A
la salida de cada inversor se obtiene una tensioacuten enfre fose y neufro de 230 Vac En el
mercado ya se encuenfran inversores difaacutesicos pero al final es el acople de fres inversores
monofaacutesicos la eleccioacuten depende 100 de la configuracioacuten del sistema eleacutecfrico
convencional que el usuario tenga ya instalado En la siguiente figura 2-4 se puede apreciar
el inversor de conexioacuten a red
8
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Fig 2-4 Inversor de Conexioacuten a Red
2123 Estructura Metaacutelica
Es la encargada de fijar el campo fotovoltaico al lugar donde se quiera ubicar ya
sea terreno tejado seguidor etc El disentildeo estructural y la eleccioacuten del material deben
contemplar como miacutenimo aspectos relacionados a las inclemencias meteoroloacutegicas tales
como la lluvia el viento o la nieve ademaacutes de la humedad sales en el ambiente y presencia
de polvo entre otros
A menudo en las instalaciones se tiende a quitar importancia a la estiuctura sin
darse cuenta que este componente debe tener una duracioacuten similar a la de los paneles
solares es decir 25 antildeos como miacutenimo Por ello es importante utiliza materiales que
soporten la corrosioacuten teles como el acero galvanizado en caliente acero inoxidable o
incluso el aluminio anodizado tomilleriacutea en acero inoxidable entie otios ademaacutes de estar
eleacutectiicamente unida a una toma de puesta a tierra que cumpla con las especificaciones del
Reglamento de Baja Tensioacuten (propia de cada paiacutes) [7]
Ademaacutes la estiuctura debe proporcionamos la flexibilidad necesaria para poder
realizar la instalacioacuten sobre la superficie que nos resulte maacutes conveniente adaptaacutendose a las
circunstancias de cada caso
9
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
2124 S e^r id a d y Cableado
La instalacioacuten se completa con protecciones eleacutectricas y elecfioacutenicas tales como
intercuptores termomagneacuteticos descargadores de sobretensioacuten (varistores diodos
supresores etc) ademaacutes del cableado toma de puesta a tierra y contadores Se instala un
tablero eleacutecfiico en el cual van ubicadas las protecciones e interruptores necesarios y el
contador de energiacutea La instalacioacuten debe disponer de su propia toma de puesta a tierra para
proteger a los operarios y equipos elecfioacutenicos del sistema ante cargas eleacutecfiicas estaacuteticas
Un cableado adecuado debe Umitm- las caiacutedas de tensioacuten y aislar eleacutecfiicamente a
los paneles solares y contactos del exterior para evitar la posibilidad de contactos fortuitos
que pueden ser peli^osos con voltajes elevados ademaacutes de tener una seccioacuten fiansversal
tal que asegure que la caiacuteda de tensioacuten en el conjunto del generador fotovoltaico y el
inversor no supere el 1 de la tensioacuten nominal en cualquier condicioacuten de operacioacuten [8]
213 Energto Enfregada a to Red
Desde la energiacutea solar incidente en los paneles solares hasta la energiacutea eleacutecttica
inyectada a la red se producen varias perdidas en el camino por diferentes factores siendo
los maacutes representativos
bull Peacuterdidas por baja irradiancia efectiva
bull Peacuterdidas por temperatura
bull Peacuterdidas de calidad en el moacutedulo
bull Peacuterdidas por la tolerancia de la potencia pico
bull Caiacutedas de tensioacuten en el cableado
bull Eficiencia del inversor
bull Peacuterdidas en el inversor por niveles altos o bajos de tensioacuten
Todos estos factores dependen unos de ofios y los meacutetodos de caacutelculo para determinarlos
han ido evolucionando en el tiempo Sin embargo es necesario saber la energiacutea que se va a
generar sobre todo cuando se va a realizar una foerte inversioacuten de capital Dado que este
trabajo no pretende implanta un meacutetodo de caacutelculo sino de presentar una propuesta de
10
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Disentildeo y viendo que existen para ello paquetes de software avanzados que simulan
dinaacutemicamente los sistemas fotovoltaicos por ejemplo enfre los maacutes usados tenemos el
NSol V46 PVsyst V5 y SMA Sunny Design 210 estos realizan el caacutelculo de la energiacutea
eleacutecfrica inyectada a la red desde el sistemas fotovoltaicosjunto con los datos de radiacioacuten
y de los equipos utilizados
Para nuesfro caso en el Capiacutetulo 4 los caacutelculos de dicha energiacutea seraacuten realizados en
base al pro^ama NSol V46 el cual tiene como base de datos de radiacioacuten la del
ldquoUniversity ofMassachusetts Lowellrdquo [9] Este pro^ama calcula lo simiente
1 iacutendice de Claridad iacuteClearnessl Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un plano
Horizontal insitu sobre la Radiacioacuten Extraterrestre calculada para esa coordenada
2 Factor de Inclinacioacuten tTilt Factor) Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un
plano con inclinacioacuten de 0 o sobre la Radiacioacuten en un plano Horizontal insitu
3 Energiacutea diaria producida por el panel solar (Module Output) Wh El pro^ama
Nsol toma en cuenta la simiente consideracioacuten Perdidas por temperatura de celda
afectando el voltaje y la corriente del panel solar Para esto se consideran los
coeficientes de temperaturas de voltaje y corriente que todo fabricante coloca en su
ficha teacutecnica
4 Energiacutea promedio mensual por Arreglo de Paneles IacuteArrav Output) Wh Esta
Energiacutea es la que recibe el Inversor conectado a la red desde el Arreglo de Paneles y
depende de fres factores Energiacutea producida por cada panel solar la cantidad de diacuteas
del mes y las perdidas por suciedad cableado tolerancia de potencia pico
5 Energiacutea Inyectada a la Red promedio mensual ISvstem Output) Wh Energiacutea
que el inversor enfrega a la red depende uacutenicamente de la eficiencia del mismo
11
Disentildeo de rn Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
22 SISTEMA DE RESPALDO
221 Princtyio de Funcionamtento
El sistema fotovoltaico conectado a la red para este trabajo inyecta energiacutea eleacutecfrica
a la red interna del usumio este sistema puede funcionar correctamente hasta que se
produce una desconexioacuten de la red convencional la cual puede ocurrir por mantenimiento
de la misma por alguacuten exceso de demanda en los consumidores vecinos o puede ser que la
compantildeiacutea eleacutecfrica empiece a racionalizar los horarios de consumo Para poder tener
operativas las cmgas criacuteticas (aquellas que el usumio considere deban seguir foncionando
us^lmente estaacuten relacionadas a comunicaciones computacioacuten sistemas de seguridad
sistemas de confrol en planta enfre ofros) se requiere contar con un sistema de respaldo
Para esto se necesita de un inversorcargador un banco de bateriacuteas y un Switch
Transfer o Tablero de Transferencia Automaacutetica capaz de poder hacer el cambio inmediato
enfre el inversor de conexioacuten a red y el sistema de respaldo La figura 2-5 muesfra la
distribucioacuten de las partes de un sistema fotovoltaico conectado a la red con respaldo
Figura 2-5 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dado que en el Peruacute todaviacutea no estaacute dada la legislacioacuten que permite inyectar el
excedente de la energiacutea eleacutecfrica autogenerada por el usuario final a la Red externa y ser
contabilizada en los proacuteximos meses de su facturacioacuten como un creacutedito eleacutectrico se
establece que en caso de generar maacutes de lo que se consume en potencia el banco de
bateriacuteas se cargaraacute y podraacute brindar esa energiacutea cuando los paneles ya no generen de esta
forma el usuario final dispondraacute de toda la energiacutea que se adquirioacute durante el diacutea
222 Etementos del Stetema
2221 InversorCargador
Este componente cumple la funcioacuten de cargador del banco de bateriacuteas de respaldo
al fransformar la energiacutea eleacutecfrica excedente de AC a DC que produce el Sistema
Fotovoltaico conectado a la red Ademaacutes cumple la foncioacuten de enfregar energiacutea eleacutecfrica
en AC a las cargas criacuteticas cuando ocurre un corte de energiacutea en la red convencional En la
figura 2-6 se m uestra inversorescargadores
Figura 2-6 InversorCargador para sistemas conectados a red con respaldo
13
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
14
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
15
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
16
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
17
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
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40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
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Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de ra Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Enfre las opciones de los sistemas de autogeneracioacuten de procedencia no
contaminante y de aplicacioacuten urbana la generacioacuten solar fotovoltaica conectada a la red
representa la maacutes conveniente comparada con la generacioacuten eoacutelica y biomasa entre otias
Esto debido a que estos sistemas pueden ser instalados en puntos donde no se requiere de
grandes obras civiles y pueden ser instaladas en forma modular dando la posibilidad de
implementar por etapas hasta completar el 100 de la demanda
El presente tiabajo busca dar la estiuctwa caracteriacutesticas y costos que puede
involucra la implementacioacuten de un Sistema Fotovoltaico conectado a la red para el sector
Industiial Especiacuteficamente el disentildeo a realizar estaacute eraacuteocado a una empresa del aacutembito
cervecero por ser este tipo de industiias aquellas que cuentan con oficinas y a la vez
instalaciones con consumo eleacutectiico alto Para que el tiabajo sea lo maacutes cercho a la
realidad se va a hacer uso de las caracteriacutesticas de infraestiuctma y necesidades de la
empresa cervecera Backus y Johnston SAA
El Grupo Cervecero Backus amp Johnston tiene como actividad econoacutemica principal
la elaboracioacuten envasado venta distiibucioacuten y toda clase de negociaciones relacionadas con
bebidas mantildeeadas y maltas bebidas no alcohoacutelicas y aguas gaseosas Tiene como
principales accionistas al ^upo SABmiller y Bavaria
Entie las 10 prioridades de Desarrollo Sostenible que la SABMiller ha propuesto
para su corporacioacuten en el 2010 estaacute la de Impacto Ambiental que establece reducir el
consumo de energiacutea y emisiones de carbono Como principales medidas establecen
mejora la eficiencia energeacutetica e invertir en recursos renovables para esto proponen
reemplazar el uso del Petioacuteleo en Vehiacuteculos por GNC (Gas Natural Comprimido) y utilizar
la energiacutea solar p ^ a algunos procesos
Para poder alcanzar estas metas en sus instalaciones Backus requiere contar con un
sistema solar fotovoltaico conectado a red el cual es tema del presente tiabajo Este
proyecto desarrolla el disentildeo y el estudio econoacutemico de un sistema que podraacute satisfacer los
requerimientos de energiacutea para una primera etapa de inversioacuten
2
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
En el capiacutetulo 2 se veraacute la base teoacuterica de las tecnologiacuteas que esteacuten relacionadas de
una u ofra forma con el disentildeo que se plantea en este frabajo Se veraacute la definicioacuten de
Sistema ON o Conectado a Red y Sistema ON GRreg con Respaldo
Luego se daraacute una visioacuten general que permita ubicarse en la situacioacuten de la
indusfria es decir que equipos de consumo cuenta que perfil de consumo tiene que
sistema eleacutectrico cuenta ubicacioacuten geo^aacutefica tipo de establecimiento y otras
caracteriacutesticas que permita dar la idea que se busca brindar en el capiacutetulo 3
El capiacutetulo 4 se puede considerar como la parte medulm del presente frabajo ya que
en eacutel se encuenfra el planteamiento teacutecnico del sistema En base a esta informacioacuten se
procederaacute a realizar el dimensionamiento de los equipos Con toda la informacioacuten y
pateam ientos que se tienen se procede a brindar las caracteriacutesticas especiacuteficas de todos
los equipos necesarios para la implementacioacuten del sistema disentildeado El capiacutetulo finaliza
con el anaacutelisis de la simulacioacuten resultante del disentildeo desarrollado
Para poder ver la factibilidad de este disentildeo se realiza en el capiacutetulo 5 el estudio de
costos y de rentabilidad Este anaacutelisis nos podraacute mrojar respuestas de factibilidad de costos
de inversioacuten y retomo ademaacutes de los costos de mantenimiento
Finalmente se daraacuten las conclusiones y recomendaciones que se pued^ desprender
del presente trabajo esto en el capiacutetulo 6 Tambieacuten se adjunta un Glosario
12 OBJETIVO
El presente proyecto tiene como objetivo el disentildeo de un sistema solar fotovoltaico
conectado a la red tomando como ejemplo praacutectico la empresa Backus y Johnston SAA
Con este disentildeo se podraacute satisfacer en una primera etapa los requerimientos de energiacutea de
dicha empresa del sector indusfrial
3
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 2
CONCEPTOS DE LAS TECNOLOGIacuteAS APLICABLES
21 SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADA A LA RED
211 Princtyio de Funcionamiento
Un sistema fotovoltaico conectado a la red para el sector residencial comercial e
indusfrial es maacutes conocido como ^ id tied o sistemas que ldquointercambianrdquo energiacutea con la red
Estos sistemas lo^an una asociacioacuten consumidor - generador ya que pueden intercambiar
energiacutea con la red es decir inyecta- (vender) energiacutea a la red en los momentos en que su
generacioacuten es superior a su consumo y exfraer (comprar) energiacutea de la red en caso
contrario tal como se muestra a continuacioacuten en la figura 2-1
4
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector lndushial
Fig 2-1 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red
Los principales componentes de un sistema fotovoltaico conectado a la red son el arreglo
fotovoltaico o panel fotovoltaico que es el elemento encargado de transformar la luz del sol
en electricidad y un elemento acondicionador de la potencia producida (un inversor
CCCA) cuya funcioacuten es adecuar la energiacutea generada por el arreglo a las caracteriacutesticas
eleacutecfricas de la red para su conexioacuten a eacutesta ademaacutes de la caja de protecciones cuyo fin es
de seguridad y ^ntenimiento
Un arreglo fotovoltaico estaacute constituido por un determinado nuacutemero de moacutedulos o
unidades fotovoltaicas individuales El nuacutemero de unidades depende de la potencia
nominal requerida en el arreglo y de la pot^cia pico de los moacutedulos seleccionados El
voltaje de salida del arreglo que corresponde al voltaje de operacioacuten del inversor se
obtiene mediante la conexioacuten en serie de un nuacutemero detenninado de moacutedulos y la
potencia a fraveacutes de la suma de potencias pico (Wp) en dichas series La potencia nominal
de los moacutedulos normalmente para estos fines es mayor a 200 Wp hoy en diacutea algunos
fabricantes ofrecen moacutedulos hasta los 400 Wp [5] dado que su tamantildeo es grande pueden
ocasionar problemas potenciales en la logiacutestica y costo de reposicioacuten El material maacutes
comuacutenmente usado en la fabricacioacuten de los moacutedulos fotovoltaicos es el silicio la eficiencia
5
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
tiacutepica de estos moacutedulos en condiciones estaacutendar de iexclradiancia y temperatura (l000Wm2
25 degC 15) se encuentra enfre 12 y 15 para siuumlcio monocristalino enfre 11 y 14
p ^ a silicio policristalino y entre 5 y 7 para los de silicio amorfo
El acondicionamiento de la potencia eleacutecfrica generada por el arreglo fotovoltaico (CC)
indispensable para la conexioacuten de eacuteste a la red eleacutectrica convencional se realiza mediante
un mversor (CCCA) que convierte la corriente continua producida por el generador
fotovoltaico a comente alterna en fase y a la frecuencia de la red para rna conexioacuten segura
y confiable del sistema a eacutesta La eficiencia de los inversores es generalmente mayor a 90
cu^do eacutestos operan arriba del 10 de su potencia nominal Para exfraer siempre la
maacutexima potencia disponible en el arreglo fotovoltaico el inversor incorpora enfre sus
fonciones un elemento de control que sigue permanentemente el punto de maacutexima potencia
del mreglo (^PPT por sus siglas en ingleacutes) mediante un ajuste continuo de la impedancia
de la cmga
En relacioacuten con los aspectos de seguridad y de calidad de la enerva producida las
compantildeiacuteas disfribuidoras del servicio eleacutectrico a nivel mundial requieren de los fabricantes
y usuarios de estos equipos el cumplimiento de normas y disposiciones aplicables (propias
de cada paiacutes) que g^anticen que la instalacioacuten y operacioacuten del inversor y del sistema
fotovoltaico en su conjunto sea segwa y no afecte adversamente la calidad de la energiacutea ni
la red de los demaacutes usuarios (por ejemplo contar con transformador de aislacioacuten galvaacutenica
enfre ofros)
Tradicionalmente es un soacutelo inversor (de la capacidad adecuada) el que maneja la potencia
nornnal de todo un mreglo fotovoltaico Sin embargo para aumentar la potencia requerida
se pueden u s^ vmios inversores conectados en paralelo y cada uno maneja una parte
proporcional de la potencia del arreglo Incluso en algunos casos cuando la red es bifaacutesica
o trifaacutesica los inversores pueden acoplarse y comunicarse para satisfacer configuraciones
en delta o esfrella
6
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
212 Elementos del Suumltema
212 lPanel Fotovoltaico
Es considerado el generador de energiacutea eleacutectrica en el sistema estaacute formado por
celdas solares encargadas de fransformar la energiacutea solar (fotones provenientes del especfro
visible longitud de onda X desde 380nm hasta 750nm) en Energiacutea Eleacutecfrica en la figura
2-2 se muesfra la celda solar y la figura 2-3 el panel fotovoltaico
Fig 2-2 Composicioacuten y acabados de la Celda Solar de Silicio
F i m ^ r ^ d L u t i
litui Seacuteisb
Fig 2-3 Pmfes y acabado de un Panel Solar de Silicio
La primera caracteriacutestica de un panel o moacutedulo fotovoltaico es su potencia pico o
potencia nominal que es la cantidad maacutexima de potencia que podriacuteamos obtener del panel
en condiciones estaacutendar de radiacioacuten temperatura de celda incidencia distribucioacuten
especfral (1000Wm 25degC normal y 15 respectivamente) [6] La potencia pico
vendraacute dada por la eficiencia de las ceacutelulas y por el nuacutemero de ellas es decir por el tamantildeo
del moacutedulo
7
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Un pmaacutemefro fendamental de los paneles relacionado con la potencia es el mmgen
de vmiacioacuten en la potencia nominal e indica que la potencia pico REAL del panel andaraacute
en tomo a ese margen Es importante que este paraacutemetro esteacute denfro del rango +- 3 ya
que la dispersioacuten en la potencia nominal de varios p ie le s (defecto propio de la fabricacioacuten
y seleccioacuten de celdas solares para la elaboracioacuten del panel solar) produce sensibles peacuterdidas
de potencia en la actualidad hay marcas que ofrecen Potencias Pico enfre 0 a 5 maacutes lo
cual permite asegmarse una buena compra de energiacutea
^ bullo s paraacutemetros importotes de los paneles son los coeficientes de peacuterdidas por
temperatura que indican la variacioacuten del rendimiento del panel a medida que vmiacutea la
temperatma de celda a medida que se eleva produce una baja en la performance de la celda
solar
2122 Inversor de Conexioacuten a Red
La energiacutea producida por los moacutedulos fotovoltaicos por sus caracteriacutesticas no se
puede inyectar directamente a la red eleacutecfrica Para que esto sea posible es necesaria la
utilizacioacuten de una unidad de acondicionamiento de potencia denominada Inversor de
Conexioacuten a Red Este tiene como tocioacuten fransformar la potencia que le llega a comente
continua a una determinada tensioacuten en corriente alterna monofaacutesica e inyectarla a la red A
la salida de cada inversor se obtiene una tensioacuten enfre fose y neufro de 230 Vac En el
mercado ya se encuenfran inversores difaacutesicos pero al final es el acople de fres inversores
monofaacutesicos la eleccioacuten depende 100 de la configuracioacuten del sistema eleacutecfrico
convencional que el usuario tenga ya instalado En la siguiente figura 2-4 se puede apreciar
el inversor de conexioacuten a red
8
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Fig 2-4 Inversor de Conexioacuten a Red
2123 Estructura Metaacutelica
Es la encargada de fijar el campo fotovoltaico al lugar donde se quiera ubicar ya
sea terreno tejado seguidor etc El disentildeo estructural y la eleccioacuten del material deben
contemplar como miacutenimo aspectos relacionados a las inclemencias meteoroloacutegicas tales
como la lluvia el viento o la nieve ademaacutes de la humedad sales en el ambiente y presencia
de polvo entre otros
A menudo en las instalaciones se tiende a quitar importancia a la estiuctura sin
darse cuenta que este componente debe tener una duracioacuten similar a la de los paneles
solares es decir 25 antildeos como miacutenimo Por ello es importante utiliza materiales que
soporten la corrosioacuten teles como el acero galvanizado en caliente acero inoxidable o
incluso el aluminio anodizado tomilleriacutea en acero inoxidable entie otios ademaacutes de estar
eleacutectiicamente unida a una toma de puesta a tierra que cumpla con las especificaciones del
Reglamento de Baja Tensioacuten (propia de cada paiacutes) [7]
Ademaacutes la estiuctura debe proporcionamos la flexibilidad necesaria para poder
realizar la instalacioacuten sobre la superficie que nos resulte maacutes conveniente adaptaacutendose a las
circunstancias de cada caso
9
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
2124 S e^r id a d y Cableado
La instalacioacuten se completa con protecciones eleacutectricas y elecfioacutenicas tales como
intercuptores termomagneacuteticos descargadores de sobretensioacuten (varistores diodos
supresores etc) ademaacutes del cableado toma de puesta a tierra y contadores Se instala un
tablero eleacutecfiico en el cual van ubicadas las protecciones e interruptores necesarios y el
contador de energiacutea La instalacioacuten debe disponer de su propia toma de puesta a tierra para
proteger a los operarios y equipos elecfioacutenicos del sistema ante cargas eleacutecfiicas estaacuteticas
Un cableado adecuado debe Umitm- las caiacutedas de tensioacuten y aislar eleacutecfiicamente a
los paneles solares y contactos del exterior para evitar la posibilidad de contactos fortuitos
que pueden ser peli^osos con voltajes elevados ademaacutes de tener una seccioacuten fiansversal
tal que asegure que la caiacuteda de tensioacuten en el conjunto del generador fotovoltaico y el
inversor no supere el 1 de la tensioacuten nominal en cualquier condicioacuten de operacioacuten [8]
213 Energto Enfregada a to Red
Desde la energiacutea solar incidente en los paneles solares hasta la energiacutea eleacutecttica
inyectada a la red se producen varias perdidas en el camino por diferentes factores siendo
los maacutes representativos
bull Peacuterdidas por baja irradiancia efectiva
bull Peacuterdidas por temperatura
bull Peacuterdidas de calidad en el moacutedulo
bull Peacuterdidas por la tolerancia de la potencia pico
bull Caiacutedas de tensioacuten en el cableado
bull Eficiencia del inversor
bull Peacuterdidas en el inversor por niveles altos o bajos de tensioacuten
Todos estos factores dependen unos de ofios y los meacutetodos de caacutelculo para determinarlos
han ido evolucionando en el tiempo Sin embargo es necesario saber la energiacutea que se va a
generar sobre todo cuando se va a realizar una foerte inversioacuten de capital Dado que este
trabajo no pretende implanta un meacutetodo de caacutelculo sino de presentar una propuesta de
10
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Disentildeo y viendo que existen para ello paquetes de software avanzados que simulan
dinaacutemicamente los sistemas fotovoltaicos por ejemplo enfre los maacutes usados tenemos el
NSol V46 PVsyst V5 y SMA Sunny Design 210 estos realizan el caacutelculo de la energiacutea
eleacutecfrica inyectada a la red desde el sistemas fotovoltaicosjunto con los datos de radiacioacuten
y de los equipos utilizados
Para nuesfro caso en el Capiacutetulo 4 los caacutelculos de dicha energiacutea seraacuten realizados en
base al pro^ama NSol V46 el cual tiene como base de datos de radiacioacuten la del
ldquoUniversity ofMassachusetts Lowellrdquo [9] Este pro^ama calcula lo simiente
1 iacutendice de Claridad iacuteClearnessl Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un plano
Horizontal insitu sobre la Radiacioacuten Extraterrestre calculada para esa coordenada
2 Factor de Inclinacioacuten tTilt Factor) Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un
plano con inclinacioacuten de 0 o sobre la Radiacioacuten en un plano Horizontal insitu
3 Energiacutea diaria producida por el panel solar (Module Output) Wh El pro^ama
Nsol toma en cuenta la simiente consideracioacuten Perdidas por temperatura de celda
afectando el voltaje y la corriente del panel solar Para esto se consideran los
coeficientes de temperaturas de voltaje y corriente que todo fabricante coloca en su
ficha teacutecnica
4 Energiacutea promedio mensual por Arreglo de Paneles IacuteArrav Output) Wh Esta
Energiacutea es la que recibe el Inversor conectado a la red desde el Arreglo de Paneles y
depende de fres factores Energiacutea producida por cada panel solar la cantidad de diacuteas
del mes y las perdidas por suciedad cableado tolerancia de potencia pico
5 Energiacutea Inyectada a la Red promedio mensual ISvstem Output) Wh Energiacutea
que el inversor enfrega a la red depende uacutenicamente de la eficiencia del mismo
11
Disentildeo de rn Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
22 SISTEMA DE RESPALDO
221 Princtyio de Funcionamtento
El sistema fotovoltaico conectado a la red para este trabajo inyecta energiacutea eleacutecfrica
a la red interna del usumio este sistema puede funcionar correctamente hasta que se
produce una desconexioacuten de la red convencional la cual puede ocurrir por mantenimiento
de la misma por alguacuten exceso de demanda en los consumidores vecinos o puede ser que la
compantildeiacutea eleacutecfrica empiece a racionalizar los horarios de consumo Para poder tener
operativas las cmgas criacuteticas (aquellas que el usumio considere deban seguir foncionando
us^lmente estaacuten relacionadas a comunicaciones computacioacuten sistemas de seguridad
sistemas de confrol en planta enfre ofros) se requiere contar con un sistema de respaldo
Para esto se necesita de un inversorcargador un banco de bateriacuteas y un Switch
Transfer o Tablero de Transferencia Automaacutetica capaz de poder hacer el cambio inmediato
enfre el inversor de conexioacuten a red y el sistema de respaldo La figura 2-5 muesfra la
distribucioacuten de las partes de un sistema fotovoltaico conectado a la red con respaldo
Figura 2-5 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
12
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dado que en el Peruacute todaviacutea no estaacute dada la legislacioacuten que permite inyectar el
excedente de la energiacutea eleacutecfrica autogenerada por el usuario final a la Red externa y ser
contabilizada en los proacuteximos meses de su facturacioacuten como un creacutedito eleacutectrico se
establece que en caso de generar maacutes de lo que se consume en potencia el banco de
bateriacuteas se cargaraacute y podraacute brindar esa energiacutea cuando los paneles ya no generen de esta
forma el usuario final dispondraacute de toda la energiacutea que se adquirioacute durante el diacutea
222 Etementos del Stetema
2221 InversorCargador
Este componente cumple la funcioacuten de cargador del banco de bateriacuteas de respaldo
al fransformar la energiacutea eleacutecfrica excedente de AC a DC que produce el Sistema
Fotovoltaico conectado a la red Ademaacutes cumple la foncioacuten de enfregar energiacutea eleacutecfrica
en AC a las cargas criacuteticas cuando ocurre un corte de energiacutea en la red convencional En la
figura 2-6 se m uestra inversorescargadores
Figura 2-6 InversorCargador para sistemas conectados a red con respaldo
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
14
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
15
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
16
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
- il IumlUJ1Hraquo
AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
Hraquo lUU-W
Pitt AK firaquo
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raquoiD Uuml W W Hh gt trade m i
itfim U fO trtd laquo^ w raquo i uuml il ran)
Iw itradefasuditlmll
N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
En el capiacutetulo 2 se veraacute la base teoacuterica de las tecnologiacuteas que esteacuten relacionadas de
una u ofra forma con el disentildeo que se plantea en este frabajo Se veraacute la definicioacuten de
Sistema ON o Conectado a Red y Sistema ON GRreg con Respaldo
Luego se daraacute una visioacuten general que permita ubicarse en la situacioacuten de la
indusfria es decir que equipos de consumo cuenta que perfil de consumo tiene que
sistema eleacutectrico cuenta ubicacioacuten geo^aacutefica tipo de establecimiento y otras
caracteriacutesticas que permita dar la idea que se busca brindar en el capiacutetulo 3
El capiacutetulo 4 se puede considerar como la parte medulm del presente frabajo ya que
en eacutel se encuenfra el planteamiento teacutecnico del sistema En base a esta informacioacuten se
procederaacute a realizar el dimensionamiento de los equipos Con toda la informacioacuten y
pateam ientos que se tienen se procede a brindar las caracteriacutesticas especiacuteficas de todos
los equipos necesarios para la implementacioacuten del sistema disentildeado El capiacutetulo finaliza
con el anaacutelisis de la simulacioacuten resultante del disentildeo desarrollado
Para poder ver la factibilidad de este disentildeo se realiza en el capiacutetulo 5 el estudio de
costos y de rentabilidad Este anaacutelisis nos podraacute mrojar respuestas de factibilidad de costos
de inversioacuten y retomo ademaacutes de los costos de mantenimiento
Finalmente se daraacuten las conclusiones y recomendaciones que se pued^ desprender
del presente trabajo esto en el capiacutetulo 6 Tambieacuten se adjunta un Glosario
12 OBJETIVO
El presente proyecto tiene como objetivo el disentildeo de un sistema solar fotovoltaico
conectado a la red tomando como ejemplo praacutectico la empresa Backus y Johnston SAA
Con este disentildeo se podraacute satisfacer en una primera etapa los requerimientos de energiacutea de
dicha empresa del sector indusfrial
3
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 2
CONCEPTOS DE LAS TECNOLOGIacuteAS APLICABLES
21 SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADA A LA RED
211 Princtyio de Funcionamiento
Un sistema fotovoltaico conectado a la red para el sector residencial comercial e
indusfrial es maacutes conocido como ^ id tied o sistemas que ldquointercambianrdquo energiacutea con la red
Estos sistemas lo^an una asociacioacuten consumidor - generador ya que pueden intercambiar
energiacutea con la red es decir inyecta- (vender) energiacutea a la red en los momentos en que su
generacioacuten es superior a su consumo y exfraer (comprar) energiacutea de la red en caso
contrario tal como se muestra a continuacioacuten en la figura 2-1
4
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector lndushial
Fig 2-1 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red
Los principales componentes de un sistema fotovoltaico conectado a la red son el arreglo
fotovoltaico o panel fotovoltaico que es el elemento encargado de transformar la luz del sol
en electricidad y un elemento acondicionador de la potencia producida (un inversor
CCCA) cuya funcioacuten es adecuar la energiacutea generada por el arreglo a las caracteriacutesticas
eleacutecfricas de la red para su conexioacuten a eacutesta ademaacutes de la caja de protecciones cuyo fin es
de seguridad y ^ntenimiento
Un arreglo fotovoltaico estaacute constituido por un determinado nuacutemero de moacutedulos o
unidades fotovoltaicas individuales El nuacutemero de unidades depende de la potencia
nominal requerida en el arreglo y de la pot^cia pico de los moacutedulos seleccionados El
voltaje de salida del arreglo que corresponde al voltaje de operacioacuten del inversor se
obtiene mediante la conexioacuten en serie de un nuacutemero detenninado de moacutedulos y la
potencia a fraveacutes de la suma de potencias pico (Wp) en dichas series La potencia nominal
de los moacutedulos normalmente para estos fines es mayor a 200 Wp hoy en diacutea algunos
fabricantes ofrecen moacutedulos hasta los 400 Wp [5] dado que su tamantildeo es grande pueden
ocasionar problemas potenciales en la logiacutestica y costo de reposicioacuten El material maacutes
comuacutenmente usado en la fabricacioacuten de los moacutedulos fotovoltaicos es el silicio la eficiencia
5
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
tiacutepica de estos moacutedulos en condiciones estaacutendar de iexclradiancia y temperatura (l000Wm2
25 degC 15) se encuentra enfre 12 y 15 para siuumlcio monocristalino enfre 11 y 14
p ^ a silicio policristalino y entre 5 y 7 para los de silicio amorfo
El acondicionamiento de la potencia eleacutecfrica generada por el arreglo fotovoltaico (CC)
indispensable para la conexioacuten de eacuteste a la red eleacutectrica convencional se realiza mediante
un mversor (CCCA) que convierte la corriente continua producida por el generador
fotovoltaico a comente alterna en fase y a la frecuencia de la red para rna conexioacuten segura
y confiable del sistema a eacutesta La eficiencia de los inversores es generalmente mayor a 90
cu^do eacutestos operan arriba del 10 de su potencia nominal Para exfraer siempre la
maacutexima potencia disponible en el arreglo fotovoltaico el inversor incorpora enfre sus
fonciones un elemento de control que sigue permanentemente el punto de maacutexima potencia
del mreglo (^PPT por sus siglas en ingleacutes) mediante un ajuste continuo de la impedancia
de la cmga
En relacioacuten con los aspectos de seguridad y de calidad de la enerva producida las
compantildeiacuteas disfribuidoras del servicio eleacutectrico a nivel mundial requieren de los fabricantes
y usuarios de estos equipos el cumplimiento de normas y disposiciones aplicables (propias
de cada paiacutes) que g^anticen que la instalacioacuten y operacioacuten del inversor y del sistema
fotovoltaico en su conjunto sea segwa y no afecte adversamente la calidad de la energiacutea ni
la red de los demaacutes usuarios (por ejemplo contar con transformador de aislacioacuten galvaacutenica
enfre ofros)
Tradicionalmente es un soacutelo inversor (de la capacidad adecuada) el que maneja la potencia
nornnal de todo un mreglo fotovoltaico Sin embargo para aumentar la potencia requerida
se pueden u s^ vmios inversores conectados en paralelo y cada uno maneja una parte
proporcional de la potencia del arreglo Incluso en algunos casos cuando la red es bifaacutesica
o trifaacutesica los inversores pueden acoplarse y comunicarse para satisfacer configuraciones
en delta o esfrella
6
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
212 Elementos del Suumltema
212 lPanel Fotovoltaico
Es considerado el generador de energiacutea eleacutectrica en el sistema estaacute formado por
celdas solares encargadas de fransformar la energiacutea solar (fotones provenientes del especfro
visible longitud de onda X desde 380nm hasta 750nm) en Energiacutea Eleacutecfrica en la figura
2-2 se muesfra la celda solar y la figura 2-3 el panel fotovoltaico
Fig 2-2 Composicioacuten y acabados de la Celda Solar de Silicio
F i m ^ r ^ d L u t i
litui Seacuteisb
Fig 2-3 Pmfes y acabado de un Panel Solar de Silicio
La primera caracteriacutestica de un panel o moacutedulo fotovoltaico es su potencia pico o
potencia nominal que es la cantidad maacutexima de potencia que podriacuteamos obtener del panel
en condiciones estaacutendar de radiacioacuten temperatura de celda incidencia distribucioacuten
especfral (1000Wm 25degC normal y 15 respectivamente) [6] La potencia pico
vendraacute dada por la eficiencia de las ceacutelulas y por el nuacutemero de ellas es decir por el tamantildeo
del moacutedulo
7
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Un pmaacutemefro fendamental de los paneles relacionado con la potencia es el mmgen
de vmiacioacuten en la potencia nominal e indica que la potencia pico REAL del panel andaraacute
en tomo a ese margen Es importante que este paraacutemetro esteacute denfro del rango +- 3 ya
que la dispersioacuten en la potencia nominal de varios p ie le s (defecto propio de la fabricacioacuten
y seleccioacuten de celdas solares para la elaboracioacuten del panel solar) produce sensibles peacuterdidas
de potencia en la actualidad hay marcas que ofrecen Potencias Pico enfre 0 a 5 maacutes lo
cual permite asegmarse una buena compra de energiacutea
^ bullo s paraacutemetros importotes de los paneles son los coeficientes de peacuterdidas por
temperatura que indican la variacioacuten del rendimiento del panel a medida que vmiacutea la
temperatma de celda a medida que se eleva produce una baja en la performance de la celda
solar
2122 Inversor de Conexioacuten a Red
La energiacutea producida por los moacutedulos fotovoltaicos por sus caracteriacutesticas no se
puede inyectar directamente a la red eleacutecfrica Para que esto sea posible es necesaria la
utilizacioacuten de una unidad de acondicionamiento de potencia denominada Inversor de
Conexioacuten a Red Este tiene como tocioacuten fransformar la potencia que le llega a comente
continua a una determinada tensioacuten en corriente alterna monofaacutesica e inyectarla a la red A
la salida de cada inversor se obtiene una tensioacuten enfre fose y neufro de 230 Vac En el
mercado ya se encuenfran inversores difaacutesicos pero al final es el acople de fres inversores
monofaacutesicos la eleccioacuten depende 100 de la configuracioacuten del sistema eleacutecfrico
convencional que el usuario tenga ya instalado En la siguiente figura 2-4 se puede apreciar
el inversor de conexioacuten a red
8
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Fig 2-4 Inversor de Conexioacuten a Red
2123 Estructura Metaacutelica
Es la encargada de fijar el campo fotovoltaico al lugar donde se quiera ubicar ya
sea terreno tejado seguidor etc El disentildeo estructural y la eleccioacuten del material deben
contemplar como miacutenimo aspectos relacionados a las inclemencias meteoroloacutegicas tales
como la lluvia el viento o la nieve ademaacutes de la humedad sales en el ambiente y presencia
de polvo entre otros
A menudo en las instalaciones se tiende a quitar importancia a la estiuctura sin
darse cuenta que este componente debe tener una duracioacuten similar a la de los paneles
solares es decir 25 antildeos como miacutenimo Por ello es importante utiliza materiales que
soporten la corrosioacuten teles como el acero galvanizado en caliente acero inoxidable o
incluso el aluminio anodizado tomilleriacutea en acero inoxidable entie otios ademaacutes de estar
eleacutectiicamente unida a una toma de puesta a tierra que cumpla con las especificaciones del
Reglamento de Baja Tensioacuten (propia de cada paiacutes) [7]
Ademaacutes la estiuctura debe proporcionamos la flexibilidad necesaria para poder
realizar la instalacioacuten sobre la superficie que nos resulte maacutes conveniente adaptaacutendose a las
circunstancias de cada caso
9
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
2124 S e^r id a d y Cableado
La instalacioacuten se completa con protecciones eleacutectricas y elecfioacutenicas tales como
intercuptores termomagneacuteticos descargadores de sobretensioacuten (varistores diodos
supresores etc) ademaacutes del cableado toma de puesta a tierra y contadores Se instala un
tablero eleacutecfiico en el cual van ubicadas las protecciones e interruptores necesarios y el
contador de energiacutea La instalacioacuten debe disponer de su propia toma de puesta a tierra para
proteger a los operarios y equipos elecfioacutenicos del sistema ante cargas eleacutecfiicas estaacuteticas
Un cableado adecuado debe Umitm- las caiacutedas de tensioacuten y aislar eleacutecfiicamente a
los paneles solares y contactos del exterior para evitar la posibilidad de contactos fortuitos
que pueden ser peli^osos con voltajes elevados ademaacutes de tener una seccioacuten fiansversal
tal que asegure que la caiacuteda de tensioacuten en el conjunto del generador fotovoltaico y el
inversor no supere el 1 de la tensioacuten nominal en cualquier condicioacuten de operacioacuten [8]
213 Energto Enfregada a to Red
Desde la energiacutea solar incidente en los paneles solares hasta la energiacutea eleacutecttica
inyectada a la red se producen varias perdidas en el camino por diferentes factores siendo
los maacutes representativos
bull Peacuterdidas por baja irradiancia efectiva
bull Peacuterdidas por temperatura
bull Peacuterdidas de calidad en el moacutedulo
bull Peacuterdidas por la tolerancia de la potencia pico
bull Caiacutedas de tensioacuten en el cableado
bull Eficiencia del inversor
bull Peacuterdidas en el inversor por niveles altos o bajos de tensioacuten
Todos estos factores dependen unos de ofios y los meacutetodos de caacutelculo para determinarlos
han ido evolucionando en el tiempo Sin embargo es necesario saber la energiacutea que se va a
generar sobre todo cuando se va a realizar una foerte inversioacuten de capital Dado que este
trabajo no pretende implanta un meacutetodo de caacutelculo sino de presentar una propuesta de
10
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Disentildeo y viendo que existen para ello paquetes de software avanzados que simulan
dinaacutemicamente los sistemas fotovoltaicos por ejemplo enfre los maacutes usados tenemos el
NSol V46 PVsyst V5 y SMA Sunny Design 210 estos realizan el caacutelculo de la energiacutea
eleacutecfrica inyectada a la red desde el sistemas fotovoltaicosjunto con los datos de radiacioacuten
y de los equipos utilizados
Para nuesfro caso en el Capiacutetulo 4 los caacutelculos de dicha energiacutea seraacuten realizados en
base al pro^ama NSol V46 el cual tiene como base de datos de radiacioacuten la del
ldquoUniversity ofMassachusetts Lowellrdquo [9] Este pro^ama calcula lo simiente
1 iacutendice de Claridad iacuteClearnessl Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un plano
Horizontal insitu sobre la Radiacioacuten Extraterrestre calculada para esa coordenada
2 Factor de Inclinacioacuten tTilt Factor) Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un
plano con inclinacioacuten de 0 o sobre la Radiacioacuten en un plano Horizontal insitu
3 Energiacutea diaria producida por el panel solar (Module Output) Wh El pro^ama
Nsol toma en cuenta la simiente consideracioacuten Perdidas por temperatura de celda
afectando el voltaje y la corriente del panel solar Para esto se consideran los
coeficientes de temperaturas de voltaje y corriente que todo fabricante coloca en su
ficha teacutecnica
4 Energiacutea promedio mensual por Arreglo de Paneles IacuteArrav Output) Wh Esta
Energiacutea es la que recibe el Inversor conectado a la red desde el Arreglo de Paneles y
depende de fres factores Energiacutea producida por cada panel solar la cantidad de diacuteas
del mes y las perdidas por suciedad cableado tolerancia de potencia pico
5 Energiacutea Inyectada a la Red promedio mensual ISvstem Output) Wh Energiacutea
que el inversor enfrega a la red depende uacutenicamente de la eficiencia del mismo
11
Disentildeo de rn Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
22 SISTEMA DE RESPALDO
221 Princtyio de Funcionamtento
El sistema fotovoltaico conectado a la red para este trabajo inyecta energiacutea eleacutecfrica
a la red interna del usumio este sistema puede funcionar correctamente hasta que se
produce una desconexioacuten de la red convencional la cual puede ocurrir por mantenimiento
de la misma por alguacuten exceso de demanda en los consumidores vecinos o puede ser que la
compantildeiacutea eleacutecfrica empiece a racionalizar los horarios de consumo Para poder tener
operativas las cmgas criacuteticas (aquellas que el usumio considere deban seguir foncionando
us^lmente estaacuten relacionadas a comunicaciones computacioacuten sistemas de seguridad
sistemas de confrol en planta enfre ofros) se requiere contar con un sistema de respaldo
Para esto se necesita de un inversorcargador un banco de bateriacuteas y un Switch
Transfer o Tablero de Transferencia Automaacutetica capaz de poder hacer el cambio inmediato
enfre el inversor de conexioacuten a red y el sistema de respaldo La figura 2-5 muesfra la
distribucioacuten de las partes de un sistema fotovoltaico conectado a la red con respaldo
Figura 2-5 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
12
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dado que en el Peruacute todaviacutea no estaacute dada la legislacioacuten que permite inyectar el
excedente de la energiacutea eleacutecfrica autogenerada por el usuario final a la Red externa y ser
contabilizada en los proacuteximos meses de su facturacioacuten como un creacutedito eleacutectrico se
establece que en caso de generar maacutes de lo que se consume en potencia el banco de
bateriacuteas se cargaraacute y podraacute brindar esa energiacutea cuando los paneles ya no generen de esta
forma el usuario final dispondraacute de toda la energiacutea que se adquirioacute durante el diacutea
222 Etementos del Stetema
2221 InversorCargador
Este componente cumple la funcioacuten de cargador del banco de bateriacuteas de respaldo
al fransformar la energiacutea eleacutecfrica excedente de AC a DC que produce el Sistema
Fotovoltaico conectado a la red Ademaacutes cumple la foncioacuten de enfregar energiacutea eleacutecfrica
en AC a las cargas criacuteticas cuando ocurre un corte de energiacutea en la red convencional En la
figura 2-6 se m uestra inversorescargadores
Figura 2-6 InversorCargador para sistemas conectados a red con respaldo
13
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
14
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
15
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
16
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
17
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
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la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
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GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
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1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
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ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
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3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
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OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 2
CONCEPTOS DE LAS TECNOLOGIacuteAS APLICABLES
21 SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADA A LA RED
211 Princtyio de Funcionamiento
Un sistema fotovoltaico conectado a la red para el sector residencial comercial e
indusfrial es maacutes conocido como ^ id tied o sistemas que ldquointercambianrdquo energiacutea con la red
Estos sistemas lo^an una asociacioacuten consumidor - generador ya que pueden intercambiar
energiacutea con la red es decir inyecta- (vender) energiacutea a la red en los momentos en que su
generacioacuten es superior a su consumo y exfraer (comprar) energiacutea de la red en caso
contrario tal como se muestra a continuacioacuten en la figura 2-1
4
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector lndushial
Fig 2-1 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red
Los principales componentes de un sistema fotovoltaico conectado a la red son el arreglo
fotovoltaico o panel fotovoltaico que es el elemento encargado de transformar la luz del sol
en electricidad y un elemento acondicionador de la potencia producida (un inversor
CCCA) cuya funcioacuten es adecuar la energiacutea generada por el arreglo a las caracteriacutesticas
eleacutecfricas de la red para su conexioacuten a eacutesta ademaacutes de la caja de protecciones cuyo fin es
de seguridad y ^ntenimiento
Un arreglo fotovoltaico estaacute constituido por un determinado nuacutemero de moacutedulos o
unidades fotovoltaicas individuales El nuacutemero de unidades depende de la potencia
nominal requerida en el arreglo y de la pot^cia pico de los moacutedulos seleccionados El
voltaje de salida del arreglo que corresponde al voltaje de operacioacuten del inversor se
obtiene mediante la conexioacuten en serie de un nuacutemero detenninado de moacutedulos y la
potencia a fraveacutes de la suma de potencias pico (Wp) en dichas series La potencia nominal
de los moacutedulos normalmente para estos fines es mayor a 200 Wp hoy en diacutea algunos
fabricantes ofrecen moacutedulos hasta los 400 Wp [5] dado que su tamantildeo es grande pueden
ocasionar problemas potenciales en la logiacutestica y costo de reposicioacuten El material maacutes
comuacutenmente usado en la fabricacioacuten de los moacutedulos fotovoltaicos es el silicio la eficiencia
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
tiacutepica de estos moacutedulos en condiciones estaacutendar de iexclradiancia y temperatura (l000Wm2
25 degC 15) se encuentra enfre 12 y 15 para siuumlcio monocristalino enfre 11 y 14
p ^ a silicio policristalino y entre 5 y 7 para los de silicio amorfo
El acondicionamiento de la potencia eleacutecfrica generada por el arreglo fotovoltaico (CC)
indispensable para la conexioacuten de eacuteste a la red eleacutectrica convencional se realiza mediante
un mversor (CCCA) que convierte la corriente continua producida por el generador
fotovoltaico a comente alterna en fase y a la frecuencia de la red para rna conexioacuten segura
y confiable del sistema a eacutesta La eficiencia de los inversores es generalmente mayor a 90
cu^do eacutestos operan arriba del 10 de su potencia nominal Para exfraer siempre la
maacutexima potencia disponible en el arreglo fotovoltaico el inversor incorpora enfre sus
fonciones un elemento de control que sigue permanentemente el punto de maacutexima potencia
del mreglo (^PPT por sus siglas en ingleacutes) mediante un ajuste continuo de la impedancia
de la cmga
En relacioacuten con los aspectos de seguridad y de calidad de la enerva producida las
compantildeiacuteas disfribuidoras del servicio eleacutectrico a nivel mundial requieren de los fabricantes
y usuarios de estos equipos el cumplimiento de normas y disposiciones aplicables (propias
de cada paiacutes) que g^anticen que la instalacioacuten y operacioacuten del inversor y del sistema
fotovoltaico en su conjunto sea segwa y no afecte adversamente la calidad de la energiacutea ni
la red de los demaacutes usuarios (por ejemplo contar con transformador de aislacioacuten galvaacutenica
enfre ofros)
Tradicionalmente es un soacutelo inversor (de la capacidad adecuada) el que maneja la potencia
nornnal de todo un mreglo fotovoltaico Sin embargo para aumentar la potencia requerida
se pueden u s^ vmios inversores conectados en paralelo y cada uno maneja una parte
proporcional de la potencia del arreglo Incluso en algunos casos cuando la red es bifaacutesica
o trifaacutesica los inversores pueden acoplarse y comunicarse para satisfacer configuraciones
en delta o esfrella
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
212 Elementos del Suumltema
212 lPanel Fotovoltaico
Es considerado el generador de energiacutea eleacutectrica en el sistema estaacute formado por
celdas solares encargadas de fransformar la energiacutea solar (fotones provenientes del especfro
visible longitud de onda X desde 380nm hasta 750nm) en Energiacutea Eleacutecfrica en la figura
2-2 se muesfra la celda solar y la figura 2-3 el panel fotovoltaico
Fig 2-2 Composicioacuten y acabados de la Celda Solar de Silicio
F i m ^ r ^ d L u t i
litui Seacuteisb
Fig 2-3 Pmfes y acabado de un Panel Solar de Silicio
La primera caracteriacutestica de un panel o moacutedulo fotovoltaico es su potencia pico o
potencia nominal que es la cantidad maacutexima de potencia que podriacuteamos obtener del panel
en condiciones estaacutendar de radiacioacuten temperatura de celda incidencia distribucioacuten
especfral (1000Wm 25degC normal y 15 respectivamente) [6] La potencia pico
vendraacute dada por la eficiencia de las ceacutelulas y por el nuacutemero de ellas es decir por el tamantildeo
del moacutedulo
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Un pmaacutemefro fendamental de los paneles relacionado con la potencia es el mmgen
de vmiacioacuten en la potencia nominal e indica que la potencia pico REAL del panel andaraacute
en tomo a ese margen Es importante que este paraacutemetro esteacute denfro del rango +- 3 ya
que la dispersioacuten en la potencia nominal de varios p ie le s (defecto propio de la fabricacioacuten
y seleccioacuten de celdas solares para la elaboracioacuten del panel solar) produce sensibles peacuterdidas
de potencia en la actualidad hay marcas que ofrecen Potencias Pico enfre 0 a 5 maacutes lo
cual permite asegmarse una buena compra de energiacutea
^ bullo s paraacutemetros importotes de los paneles son los coeficientes de peacuterdidas por
temperatura que indican la variacioacuten del rendimiento del panel a medida que vmiacutea la
temperatma de celda a medida que se eleva produce una baja en la performance de la celda
solar
2122 Inversor de Conexioacuten a Red
La energiacutea producida por los moacutedulos fotovoltaicos por sus caracteriacutesticas no se
puede inyectar directamente a la red eleacutecfrica Para que esto sea posible es necesaria la
utilizacioacuten de una unidad de acondicionamiento de potencia denominada Inversor de
Conexioacuten a Red Este tiene como tocioacuten fransformar la potencia que le llega a comente
continua a una determinada tensioacuten en corriente alterna monofaacutesica e inyectarla a la red A
la salida de cada inversor se obtiene una tensioacuten enfre fose y neufro de 230 Vac En el
mercado ya se encuenfran inversores difaacutesicos pero al final es el acople de fres inversores
monofaacutesicos la eleccioacuten depende 100 de la configuracioacuten del sistema eleacutecfrico
convencional que el usuario tenga ya instalado En la siguiente figura 2-4 se puede apreciar
el inversor de conexioacuten a red
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Fig 2-4 Inversor de Conexioacuten a Red
2123 Estructura Metaacutelica
Es la encargada de fijar el campo fotovoltaico al lugar donde se quiera ubicar ya
sea terreno tejado seguidor etc El disentildeo estructural y la eleccioacuten del material deben
contemplar como miacutenimo aspectos relacionados a las inclemencias meteoroloacutegicas tales
como la lluvia el viento o la nieve ademaacutes de la humedad sales en el ambiente y presencia
de polvo entre otros
A menudo en las instalaciones se tiende a quitar importancia a la estiuctura sin
darse cuenta que este componente debe tener una duracioacuten similar a la de los paneles
solares es decir 25 antildeos como miacutenimo Por ello es importante utiliza materiales que
soporten la corrosioacuten teles como el acero galvanizado en caliente acero inoxidable o
incluso el aluminio anodizado tomilleriacutea en acero inoxidable entie otios ademaacutes de estar
eleacutectiicamente unida a una toma de puesta a tierra que cumpla con las especificaciones del
Reglamento de Baja Tensioacuten (propia de cada paiacutes) [7]
Ademaacutes la estiuctura debe proporcionamos la flexibilidad necesaria para poder
realizar la instalacioacuten sobre la superficie que nos resulte maacutes conveniente adaptaacutendose a las
circunstancias de cada caso
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
2124 S e^r id a d y Cableado
La instalacioacuten se completa con protecciones eleacutectricas y elecfioacutenicas tales como
intercuptores termomagneacuteticos descargadores de sobretensioacuten (varistores diodos
supresores etc) ademaacutes del cableado toma de puesta a tierra y contadores Se instala un
tablero eleacutecfiico en el cual van ubicadas las protecciones e interruptores necesarios y el
contador de energiacutea La instalacioacuten debe disponer de su propia toma de puesta a tierra para
proteger a los operarios y equipos elecfioacutenicos del sistema ante cargas eleacutecfiicas estaacuteticas
Un cableado adecuado debe Umitm- las caiacutedas de tensioacuten y aislar eleacutecfiicamente a
los paneles solares y contactos del exterior para evitar la posibilidad de contactos fortuitos
que pueden ser peli^osos con voltajes elevados ademaacutes de tener una seccioacuten fiansversal
tal que asegure que la caiacuteda de tensioacuten en el conjunto del generador fotovoltaico y el
inversor no supere el 1 de la tensioacuten nominal en cualquier condicioacuten de operacioacuten [8]
213 Energto Enfregada a to Red
Desde la energiacutea solar incidente en los paneles solares hasta la energiacutea eleacutecttica
inyectada a la red se producen varias perdidas en el camino por diferentes factores siendo
los maacutes representativos
bull Peacuterdidas por baja irradiancia efectiva
bull Peacuterdidas por temperatura
bull Peacuterdidas de calidad en el moacutedulo
bull Peacuterdidas por la tolerancia de la potencia pico
bull Caiacutedas de tensioacuten en el cableado
bull Eficiencia del inversor
bull Peacuterdidas en el inversor por niveles altos o bajos de tensioacuten
Todos estos factores dependen unos de ofios y los meacutetodos de caacutelculo para determinarlos
han ido evolucionando en el tiempo Sin embargo es necesario saber la energiacutea que se va a
generar sobre todo cuando se va a realizar una foerte inversioacuten de capital Dado que este
trabajo no pretende implanta un meacutetodo de caacutelculo sino de presentar una propuesta de
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Disentildeo y viendo que existen para ello paquetes de software avanzados que simulan
dinaacutemicamente los sistemas fotovoltaicos por ejemplo enfre los maacutes usados tenemos el
NSol V46 PVsyst V5 y SMA Sunny Design 210 estos realizan el caacutelculo de la energiacutea
eleacutecfrica inyectada a la red desde el sistemas fotovoltaicosjunto con los datos de radiacioacuten
y de los equipos utilizados
Para nuesfro caso en el Capiacutetulo 4 los caacutelculos de dicha energiacutea seraacuten realizados en
base al pro^ama NSol V46 el cual tiene como base de datos de radiacioacuten la del
ldquoUniversity ofMassachusetts Lowellrdquo [9] Este pro^ama calcula lo simiente
1 iacutendice de Claridad iacuteClearnessl Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un plano
Horizontal insitu sobre la Radiacioacuten Extraterrestre calculada para esa coordenada
2 Factor de Inclinacioacuten tTilt Factor) Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un
plano con inclinacioacuten de 0 o sobre la Radiacioacuten en un plano Horizontal insitu
3 Energiacutea diaria producida por el panel solar (Module Output) Wh El pro^ama
Nsol toma en cuenta la simiente consideracioacuten Perdidas por temperatura de celda
afectando el voltaje y la corriente del panel solar Para esto se consideran los
coeficientes de temperaturas de voltaje y corriente que todo fabricante coloca en su
ficha teacutecnica
4 Energiacutea promedio mensual por Arreglo de Paneles IacuteArrav Output) Wh Esta
Energiacutea es la que recibe el Inversor conectado a la red desde el Arreglo de Paneles y
depende de fres factores Energiacutea producida por cada panel solar la cantidad de diacuteas
del mes y las perdidas por suciedad cableado tolerancia de potencia pico
5 Energiacutea Inyectada a la Red promedio mensual ISvstem Output) Wh Energiacutea
que el inversor enfrega a la red depende uacutenicamente de la eficiencia del mismo
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Disentildeo de rn Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
22 SISTEMA DE RESPALDO
221 Princtyio de Funcionamtento
El sistema fotovoltaico conectado a la red para este trabajo inyecta energiacutea eleacutecfrica
a la red interna del usumio este sistema puede funcionar correctamente hasta que se
produce una desconexioacuten de la red convencional la cual puede ocurrir por mantenimiento
de la misma por alguacuten exceso de demanda en los consumidores vecinos o puede ser que la
compantildeiacutea eleacutecfrica empiece a racionalizar los horarios de consumo Para poder tener
operativas las cmgas criacuteticas (aquellas que el usumio considere deban seguir foncionando
us^lmente estaacuten relacionadas a comunicaciones computacioacuten sistemas de seguridad
sistemas de confrol en planta enfre ofros) se requiere contar con un sistema de respaldo
Para esto se necesita de un inversorcargador un banco de bateriacuteas y un Switch
Transfer o Tablero de Transferencia Automaacutetica capaz de poder hacer el cambio inmediato
enfre el inversor de conexioacuten a red y el sistema de respaldo La figura 2-5 muesfra la
distribucioacuten de las partes de un sistema fotovoltaico conectado a la red con respaldo
Figura 2-5 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dado que en el Peruacute todaviacutea no estaacute dada la legislacioacuten que permite inyectar el
excedente de la energiacutea eleacutecfrica autogenerada por el usuario final a la Red externa y ser
contabilizada en los proacuteximos meses de su facturacioacuten como un creacutedito eleacutectrico se
establece que en caso de generar maacutes de lo que se consume en potencia el banco de
bateriacuteas se cargaraacute y podraacute brindar esa energiacutea cuando los paneles ya no generen de esta
forma el usuario final dispondraacute de toda la energiacutea que se adquirioacute durante el diacutea
222 Etementos del Stetema
2221 InversorCargador
Este componente cumple la funcioacuten de cargador del banco de bateriacuteas de respaldo
al fransformar la energiacutea eleacutecfrica excedente de AC a DC que produce el Sistema
Fotovoltaico conectado a la red Ademaacutes cumple la foncioacuten de enfregar energiacutea eleacutecfrica
en AC a las cargas criacuteticas cuando ocurre un corte de energiacutea en la red convencional En la
figura 2-6 se m uestra inversorescargadores
Figura 2-6 InversorCargador para sistemas conectados a red con respaldo
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
- il IumlUJ1Hraquo
AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
Hraquo lUU-W
Pitt AK firaquo
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raquoiD Uuml W W Hh gt trade m i
itfim U fO trtd laquo^ w raquo i uuml il ran)
Iw itradefasuditlmll
N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector lndushial
Fig 2-1 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red
Los principales componentes de un sistema fotovoltaico conectado a la red son el arreglo
fotovoltaico o panel fotovoltaico que es el elemento encargado de transformar la luz del sol
en electricidad y un elemento acondicionador de la potencia producida (un inversor
CCCA) cuya funcioacuten es adecuar la energiacutea generada por el arreglo a las caracteriacutesticas
eleacutecfricas de la red para su conexioacuten a eacutesta ademaacutes de la caja de protecciones cuyo fin es
de seguridad y ^ntenimiento
Un arreglo fotovoltaico estaacute constituido por un determinado nuacutemero de moacutedulos o
unidades fotovoltaicas individuales El nuacutemero de unidades depende de la potencia
nominal requerida en el arreglo y de la pot^cia pico de los moacutedulos seleccionados El
voltaje de salida del arreglo que corresponde al voltaje de operacioacuten del inversor se
obtiene mediante la conexioacuten en serie de un nuacutemero detenninado de moacutedulos y la
potencia a fraveacutes de la suma de potencias pico (Wp) en dichas series La potencia nominal
de los moacutedulos normalmente para estos fines es mayor a 200 Wp hoy en diacutea algunos
fabricantes ofrecen moacutedulos hasta los 400 Wp [5] dado que su tamantildeo es grande pueden
ocasionar problemas potenciales en la logiacutestica y costo de reposicioacuten El material maacutes
comuacutenmente usado en la fabricacioacuten de los moacutedulos fotovoltaicos es el silicio la eficiencia
5
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
tiacutepica de estos moacutedulos en condiciones estaacutendar de iexclradiancia y temperatura (l000Wm2
25 degC 15) se encuentra enfre 12 y 15 para siuumlcio monocristalino enfre 11 y 14
p ^ a silicio policristalino y entre 5 y 7 para los de silicio amorfo
El acondicionamiento de la potencia eleacutecfrica generada por el arreglo fotovoltaico (CC)
indispensable para la conexioacuten de eacuteste a la red eleacutectrica convencional se realiza mediante
un mversor (CCCA) que convierte la corriente continua producida por el generador
fotovoltaico a comente alterna en fase y a la frecuencia de la red para rna conexioacuten segura
y confiable del sistema a eacutesta La eficiencia de los inversores es generalmente mayor a 90
cu^do eacutestos operan arriba del 10 de su potencia nominal Para exfraer siempre la
maacutexima potencia disponible en el arreglo fotovoltaico el inversor incorpora enfre sus
fonciones un elemento de control que sigue permanentemente el punto de maacutexima potencia
del mreglo (^PPT por sus siglas en ingleacutes) mediante un ajuste continuo de la impedancia
de la cmga
En relacioacuten con los aspectos de seguridad y de calidad de la enerva producida las
compantildeiacuteas disfribuidoras del servicio eleacutectrico a nivel mundial requieren de los fabricantes
y usuarios de estos equipos el cumplimiento de normas y disposiciones aplicables (propias
de cada paiacutes) que g^anticen que la instalacioacuten y operacioacuten del inversor y del sistema
fotovoltaico en su conjunto sea segwa y no afecte adversamente la calidad de la energiacutea ni
la red de los demaacutes usuarios (por ejemplo contar con transformador de aislacioacuten galvaacutenica
enfre ofros)
Tradicionalmente es un soacutelo inversor (de la capacidad adecuada) el que maneja la potencia
nornnal de todo un mreglo fotovoltaico Sin embargo para aumentar la potencia requerida
se pueden u s^ vmios inversores conectados en paralelo y cada uno maneja una parte
proporcional de la potencia del arreglo Incluso en algunos casos cuando la red es bifaacutesica
o trifaacutesica los inversores pueden acoplarse y comunicarse para satisfacer configuraciones
en delta o esfrella
6
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
212 Elementos del Suumltema
212 lPanel Fotovoltaico
Es considerado el generador de energiacutea eleacutectrica en el sistema estaacute formado por
celdas solares encargadas de fransformar la energiacutea solar (fotones provenientes del especfro
visible longitud de onda X desde 380nm hasta 750nm) en Energiacutea Eleacutecfrica en la figura
2-2 se muesfra la celda solar y la figura 2-3 el panel fotovoltaico
Fig 2-2 Composicioacuten y acabados de la Celda Solar de Silicio
F i m ^ r ^ d L u t i
litui Seacuteisb
Fig 2-3 Pmfes y acabado de un Panel Solar de Silicio
La primera caracteriacutestica de un panel o moacutedulo fotovoltaico es su potencia pico o
potencia nominal que es la cantidad maacutexima de potencia que podriacuteamos obtener del panel
en condiciones estaacutendar de radiacioacuten temperatura de celda incidencia distribucioacuten
especfral (1000Wm 25degC normal y 15 respectivamente) [6] La potencia pico
vendraacute dada por la eficiencia de las ceacutelulas y por el nuacutemero de ellas es decir por el tamantildeo
del moacutedulo
7
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Un pmaacutemefro fendamental de los paneles relacionado con la potencia es el mmgen
de vmiacioacuten en la potencia nominal e indica que la potencia pico REAL del panel andaraacute
en tomo a ese margen Es importante que este paraacutemetro esteacute denfro del rango +- 3 ya
que la dispersioacuten en la potencia nominal de varios p ie le s (defecto propio de la fabricacioacuten
y seleccioacuten de celdas solares para la elaboracioacuten del panel solar) produce sensibles peacuterdidas
de potencia en la actualidad hay marcas que ofrecen Potencias Pico enfre 0 a 5 maacutes lo
cual permite asegmarse una buena compra de energiacutea
^ bullo s paraacutemetros importotes de los paneles son los coeficientes de peacuterdidas por
temperatura que indican la variacioacuten del rendimiento del panel a medida que vmiacutea la
temperatma de celda a medida que se eleva produce una baja en la performance de la celda
solar
2122 Inversor de Conexioacuten a Red
La energiacutea producida por los moacutedulos fotovoltaicos por sus caracteriacutesticas no se
puede inyectar directamente a la red eleacutecfrica Para que esto sea posible es necesaria la
utilizacioacuten de una unidad de acondicionamiento de potencia denominada Inversor de
Conexioacuten a Red Este tiene como tocioacuten fransformar la potencia que le llega a comente
continua a una determinada tensioacuten en corriente alterna monofaacutesica e inyectarla a la red A
la salida de cada inversor se obtiene una tensioacuten enfre fose y neufro de 230 Vac En el
mercado ya se encuenfran inversores difaacutesicos pero al final es el acople de fres inversores
monofaacutesicos la eleccioacuten depende 100 de la configuracioacuten del sistema eleacutecfrico
convencional que el usuario tenga ya instalado En la siguiente figura 2-4 se puede apreciar
el inversor de conexioacuten a red
8
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Fig 2-4 Inversor de Conexioacuten a Red
2123 Estructura Metaacutelica
Es la encargada de fijar el campo fotovoltaico al lugar donde se quiera ubicar ya
sea terreno tejado seguidor etc El disentildeo estructural y la eleccioacuten del material deben
contemplar como miacutenimo aspectos relacionados a las inclemencias meteoroloacutegicas tales
como la lluvia el viento o la nieve ademaacutes de la humedad sales en el ambiente y presencia
de polvo entre otros
A menudo en las instalaciones se tiende a quitar importancia a la estiuctura sin
darse cuenta que este componente debe tener una duracioacuten similar a la de los paneles
solares es decir 25 antildeos como miacutenimo Por ello es importante utiliza materiales que
soporten la corrosioacuten teles como el acero galvanizado en caliente acero inoxidable o
incluso el aluminio anodizado tomilleriacutea en acero inoxidable entie otios ademaacutes de estar
eleacutectiicamente unida a una toma de puesta a tierra que cumpla con las especificaciones del
Reglamento de Baja Tensioacuten (propia de cada paiacutes) [7]
Ademaacutes la estiuctura debe proporcionamos la flexibilidad necesaria para poder
realizar la instalacioacuten sobre la superficie que nos resulte maacutes conveniente adaptaacutendose a las
circunstancias de cada caso
9
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
2124 S e^r id a d y Cableado
La instalacioacuten se completa con protecciones eleacutectricas y elecfioacutenicas tales como
intercuptores termomagneacuteticos descargadores de sobretensioacuten (varistores diodos
supresores etc) ademaacutes del cableado toma de puesta a tierra y contadores Se instala un
tablero eleacutecfiico en el cual van ubicadas las protecciones e interruptores necesarios y el
contador de energiacutea La instalacioacuten debe disponer de su propia toma de puesta a tierra para
proteger a los operarios y equipos elecfioacutenicos del sistema ante cargas eleacutecfiicas estaacuteticas
Un cableado adecuado debe Umitm- las caiacutedas de tensioacuten y aislar eleacutecfiicamente a
los paneles solares y contactos del exterior para evitar la posibilidad de contactos fortuitos
que pueden ser peli^osos con voltajes elevados ademaacutes de tener una seccioacuten fiansversal
tal que asegure que la caiacuteda de tensioacuten en el conjunto del generador fotovoltaico y el
inversor no supere el 1 de la tensioacuten nominal en cualquier condicioacuten de operacioacuten [8]
213 Energto Enfregada a to Red
Desde la energiacutea solar incidente en los paneles solares hasta la energiacutea eleacutecttica
inyectada a la red se producen varias perdidas en el camino por diferentes factores siendo
los maacutes representativos
bull Peacuterdidas por baja irradiancia efectiva
bull Peacuterdidas por temperatura
bull Peacuterdidas de calidad en el moacutedulo
bull Peacuterdidas por la tolerancia de la potencia pico
bull Caiacutedas de tensioacuten en el cableado
bull Eficiencia del inversor
bull Peacuterdidas en el inversor por niveles altos o bajos de tensioacuten
Todos estos factores dependen unos de ofios y los meacutetodos de caacutelculo para determinarlos
han ido evolucionando en el tiempo Sin embargo es necesario saber la energiacutea que se va a
generar sobre todo cuando se va a realizar una foerte inversioacuten de capital Dado que este
trabajo no pretende implanta un meacutetodo de caacutelculo sino de presentar una propuesta de
10
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Disentildeo y viendo que existen para ello paquetes de software avanzados que simulan
dinaacutemicamente los sistemas fotovoltaicos por ejemplo enfre los maacutes usados tenemos el
NSol V46 PVsyst V5 y SMA Sunny Design 210 estos realizan el caacutelculo de la energiacutea
eleacutecfrica inyectada a la red desde el sistemas fotovoltaicosjunto con los datos de radiacioacuten
y de los equipos utilizados
Para nuesfro caso en el Capiacutetulo 4 los caacutelculos de dicha energiacutea seraacuten realizados en
base al pro^ama NSol V46 el cual tiene como base de datos de radiacioacuten la del
ldquoUniversity ofMassachusetts Lowellrdquo [9] Este pro^ama calcula lo simiente
1 iacutendice de Claridad iacuteClearnessl Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un plano
Horizontal insitu sobre la Radiacioacuten Extraterrestre calculada para esa coordenada
2 Factor de Inclinacioacuten tTilt Factor) Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un
plano con inclinacioacuten de 0 o sobre la Radiacioacuten en un plano Horizontal insitu
3 Energiacutea diaria producida por el panel solar (Module Output) Wh El pro^ama
Nsol toma en cuenta la simiente consideracioacuten Perdidas por temperatura de celda
afectando el voltaje y la corriente del panel solar Para esto se consideran los
coeficientes de temperaturas de voltaje y corriente que todo fabricante coloca en su
ficha teacutecnica
4 Energiacutea promedio mensual por Arreglo de Paneles IacuteArrav Output) Wh Esta
Energiacutea es la que recibe el Inversor conectado a la red desde el Arreglo de Paneles y
depende de fres factores Energiacutea producida por cada panel solar la cantidad de diacuteas
del mes y las perdidas por suciedad cableado tolerancia de potencia pico
5 Energiacutea Inyectada a la Red promedio mensual ISvstem Output) Wh Energiacutea
que el inversor enfrega a la red depende uacutenicamente de la eficiencia del mismo
11
Disentildeo de rn Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
22 SISTEMA DE RESPALDO
221 Princtyio de Funcionamtento
El sistema fotovoltaico conectado a la red para este trabajo inyecta energiacutea eleacutecfrica
a la red interna del usumio este sistema puede funcionar correctamente hasta que se
produce una desconexioacuten de la red convencional la cual puede ocurrir por mantenimiento
de la misma por alguacuten exceso de demanda en los consumidores vecinos o puede ser que la
compantildeiacutea eleacutecfrica empiece a racionalizar los horarios de consumo Para poder tener
operativas las cmgas criacuteticas (aquellas que el usumio considere deban seguir foncionando
us^lmente estaacuten relacionadas a comunicaciones computacioacuten sistemas de seguridad
sistemas de confrol en planta enfre ofros) se requiere contar con un sistema de respaldo
Para esto se necesita de un inversorcargador un banco de bateriacuteas y un Switch
Transfer o Tablero de Transferencia Automaacutetica capaz de poder hacer el cambio inmediato
enfre el inversor de conexioacuten a red y el sistema de respaldo La figura 2-5 muesfra la
distribucioacuten de las partes de un sistema fotovoltaico conectado a la red con respaldo
Figura 2-5 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
12
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dado que en el Peruacute todaviacutea no estaacute dada la legislacioacuten que permite inyectar el
excedente de la energiacutea eleacutecfrica autogenerada por el usuario final a la Red externa y ser
contabilizada en los proacuteximos meses de su facturacioacuten como un creacutedito eleacutectrico se
establece que en caso de generar maacutes de lo que se consume en potencia el banco de
bateriacuteas se cargaraacute y podraacute brindar esa energiacutea cuando los paneles ya no generen de esta
forma el usuario final dispondraacute de toda la energiacutea que se adquirioacute durante el diacutea
222 Etementos del Stetema
2221 InversorCargador
Este componente cumple la funcioacuten de cargador del banco de bateriacuteas de respaldo
al fransformar la energiacutea eleacutecfrica excedente de AC a DC que produce el Sistema
Fotovoltaico conectado a la red Ademaacutes cumple la foncioacuten de enfregar energiacutea eleacutecfrica
en AC a las cargas criacuteticas cuando ocurre un corte de energiacutea en la red convencional En la
figura 2-6 se m uestra inversorescargadores
Figura 2-6 InversorCargador para sistemas conectados a red con respaldo
13
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
14
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
15
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
16
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
17
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
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GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
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39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
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OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
tiacutepica de estos moacutedulos en condiciones estaacutendar de iexclradiancia y temperatura (l000Wm2
25 degC 15) se encuentra enfre 12 y 15 para siuumlcio monocristalino enfre 11 y 14
p ^ a silicio policristalino y entre 5 y 7 para los de silicio amorfo
El acondicionamiento de la potencia eleacutecfrica generada por el arreglo fotovoltaico (CC)
indispensable para la conexioacuten de eacuteste a la red eleacutectrica convencional se realiza mediante
un mversor (CCCA) que convierte la corriente continua producida por el generador
fotovoltaico a comente alterna en fase y a la frecuencia de la red para rna conexioacuten segura
y confiable del sistema a eacutesta La eficiencia de los inversores es generalmente mayor a 90
cu^do eacutestos operan arriba del 10 de su potencia nominal Para exfraer siempre la
maacutexima potencia disponible en el arreglo fotovoltaico el inversor incorpora enfre sus
fonciones un elemento de control que sigue permanentemente el punto de maacutexima potencia
del mreglo (^PPT por sus siglas en ingleacutes) mediante un ajuste continuo de la impedancia
de la cmga
En relacioacuten con los aspectos de seguridad y de calidad de la enerva producida las
compantildeiacuteas disfribuidoras del servicio eleacutectrico a nivel mundial requieren de los fabricantes
y usuarios de estos equipos el cumplimiento de normas y disposiciones aplicables (propias
de cada paiacutes) que g^anticen que la instalacioacuten y operacioacuten del inversor y del sistema
fotovoltaico en su conjunto sea segwa y no afecte adversamente la calidad de la energiacutea ni
la red de los demaacutes usuarios (por ejemplo contar con transformador de aislacioacuten galvaacutenica
enfre ofros)
Tradicionalmente es un soacutelo inversor (de la capacidad adecuada) el que maneja la potencia
nornnal de todo un mreglo fotovoltaico Sin embargo para aumentar la potencia requerida
se pueden u s^ vmios inversores conectados en paralelo y cada uno maneja una parte
proporcional de la potencia del arreglo Incluso en algunos casos cuando la red es bifaacutesica
o trifaacutesica los inversores pueden acoplarse y comunicarse para satisfacer configuraciones
en delta o esfrella
6
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
212 Elementos del Suumltema
212 lPanel Fotovoltaico
Es considerado el generador de energiacutea eleacutectrica en el sistema estaacute formado por
celdas solares encargadas de fransformar la energiacutea solar (fotones provenientes del especfro
visible longitud de onda X desde 380nm hasta 750nm) en Energiacutea Eleacutecfrica en la figura
2-2 se muesfra la celda solar y la figura 2-3 el panel fotovoltaico
Fig 2-2 Composicioacuten y acabados de la Celda Solar de Silicio
F i m ^ r ^ d L u t i
litui Seacuteisb
Fig 2-3 Pmfes y acabado de un Panel Solar de Silicio
La primera caracteriacutestica de un panel o moacutedulo fotovoltaico es su potencia pico o
potencia nominal que es la cantidad maacutexima de potencia que podriacuteamos obtener del panel
en condiciones estaacutendar de radiacioacuten temperatura de celda incidencia distribucioacuten
especfral (1000Wm 25degC normal y 15 respectivamente) [6] La potencia pico
vendraacute dada por la eficiencia de las ceacutelulas y por el nuacutemero de ellas es decir por el tamantildeo
del moacutedulo
7
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Un pmaacutemefro fendamental de los paneles relacionado con la potencia es el mmgen
de vmiacioacuten en la potencia nominal e indica que la potencia pico REAL del panel andaraacute
en tomo a ese margen Es importante que este paraacutemetro esteacute denfro del rango +- 3 ya
que la dispersioacuten en la potencia nominal de varios p ie le s (defecto propio de la fabricacioacuten
y seleccioacuten de celdas solares para la elaboracioacuten del panel solar) produce sensibles peacuterdidas
de potencia en la actualidad hay marcas que ofrecen Potencias Pico enfre 0 a 5 maacutes lo
cual permite asegmarse una buena compra de energiacutea
^ bullo s paraacutemetros importotes de los paneles son los coeficientes de peacuterdidas por
temperatura que indican la variacioacuten del rendimiento del panel a medida que vmiacutea la
temperatma de celda a medida que se eleva produce una baja en la performance de la celda
solar
2122 Inversor de Conexioacuten a Red
La energiacutea producida por los moacutedulos fotovoltaicos por sus caracteriacutesticas no se
puede inyectar directamente a la red eleacutecfrica Para que esto sea posible es necesaria la
utilizacioacuten de una unidad de acondicionamiento de potencia denominada Inversor de
Conexioacuten a Red Este tiene como tocioacuten fransformar la potencia que le llega a comente
continua a una determinada tensioacuten en corriente alterna monofaacutesica e inyectarla a la red A
la salida de cada inversor se obtiene una tensioacuten enfre fose y neufro de 230 Vac En el
mercado ya se encuenfran inversores difaacutesicos pero al final es el acople de fres inversores
monofaacutesicos la eleccioacuten depende 100 de la configuracioacuten del sistema eleacutecfrico
convencional que el usuario tenga ya instalado En la siguiente figura 2-4 se puede apreciar
el inversor de conexioacuten a red
8
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Fig 2-4 Inversor de Conexioacuten a Red
2123 Estructura Metaacutelica
Es la encargada de fijar el campo fotovoltaico al lugar donde se quiera ubicar ya
sea terreno tejado seguidor etc El disentildeo estructural y la eleccioacuten del material deben
contemplar como miacutenimo aspectos relacionados a las inclemencias meteoroloacutegicas tales
como la lluvia el viento o la nieve ademaacutes de la humedad sales en el ambiente y presencia
de polvo entre otros
A menudo en las instalaciones se tiende a quitar importancia a la estiuctura sin
darse cuenta que este componente debe tener una duracioacuten similar a la de los paneles
solares es decir 25 antildeos como miacutenimo Por ello es importante utiliza materiales que
soporten la corrosioacuten teles como el acero galvanizado en caliente acero inoxidable o
incluso el aluminio anodizado tomilleriacutea en acero inoxidable entie otios ademaacutes de estar
eleacutectiicamente unida a una toma de puesta a tierra que cumpla con las especificaciones del
Reglamento de Baja Tensioacuten (propia de cada paiacutes) [7]
Ademaacutes la estiuctura debe proporcionamos la flexibilidad necesaria para poder
realizar la instalacioacuten sobre la superficie que nos resulte maacutes conveniente adaptaacutendose a las
circunstancias de cada caso
9
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
2124 S e^r id a d y Cableado
La instalacioacuten se completa con protecciones eleacutectricas y elecfioacutenicas tales como
intercuptores termomagneacuteticos descargadores de sobretensioacuten (varistores diodos
supresores etc) ademaacutes del cableado toma de puesta a tierra y contadores Se instala un
tablero eleacutecfiico en el cual van ubicadas las protecciones e interruptores necesarios y el
contador de energiacutea La instalacioacuten debe disponer de su propia toma de puesta a tierra para
proteger a los operarios y equipos elecfioacutenicos del sistema ante cargas eleacutecfiicas estaacuteticas
Un cableado adecuado debe Umitm- las caiacutedas de tensioacuten y aislar eleacutecfiicamente a
los paneles solares y contactos del exterior para evitar la posibilidad de contactos fortuitos
que pueden ser peli^osos con voltajes elevados ademaacutes de tener una seccioacuten fiansversal
tal que asegure que la caiacuteda de tensioacuten en el conjunto del generador fotovoltaico y el
inversor no supere el 1 de la tensioacuten nominal en cualquier condicioacuten de operacioacuten [8]
213 Energto Enfregada a to Red
Desde la energiacutea solar incidente en los paneles solares hasta la energiacutea eleacutecttica
inyectada a la red se producen varias perdidas en el camino por diferentes factores siendo
los maacutes representativos
bull Peacuterdidas por baja irradiancia efectiva
bull Peacuterdidas por temperatura
bull Peacuterdidas de calidad en el moacutedulo
bull Peacuterdidas por la tolerancia de la potencia pico
bull Caiacutedas de tensioacuten en el cableado
bull Eficiencia del inversor
bull Peacuterdidas en el inversor por niveles altos o bajos de tensioacuten
Todos estos factores dependen unos de ofios y los meacutetodos de caacutelculo para determinarlos
han ido evolucionando en el tiempo Sin embargo es necesario saber la energiacutea que se va a
generar sobre todo cuando se va a realizar una foerte inversioacuten de capital Dado que este
trabajo no pretende implanta un meacutetodo de caacutelculo sino de presentar una propuesta de
10
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Disentildeo y viendo que existen para ello paquetes de software avanzados que simulan
dinaacutemicamente los sistemas fotovoltaicos por ejemplo enfre los maacutes usados tenemos el
NSol V46 PVsyst V5 y SMA Sunny Design 210 estos realizan el caacutelculo de la energiacutea
eleacutecfrica inyectada a la red desde el sistemas fotovoltaicosjunto con los datos de radiacioacuten
y de los equipos utilizados
Para nuesfro caso en el Capiacutetulo 4 los caacutelculos de dicha energiacutea seraacuten realizados en
base al pro^ama NSol V46 el cual tiene como base de datos de radiacioacuten la del
ldquoUniversity ofMassachusetts Lowellrdquo [9] Este pro^ama calcula lo simiente
1 iacutendice de Claridad iacuteClearnessl Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un plano
Horizontal insitu sobre la Radiacioacuten Extraterrestre calculada para esa coordenada
2 Factor de Inclinacioacuten tTilt Factor) Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un
plano con inclinacioacuten de 0 o sobre la Radiacioacuten en un plano Horizontal insitu
3 Energiacutea diaria producida por el panel solar (Module Output) Wh El pro^ama
Nsol toma en cuenta la simiente consideracioacuten Perdidas por temperatura de celda
afectando el voltaje y la corriente del panel solar Para esto se consideran los
coeficientes de temperaturas de voltaje y corriente que todo fabricante coloca en su
ficha teacutecnica
4 Energiacutea promedio mensual por Arreglo de Paneles IacuteArrav Output) Wh Esta
Energiacutea es la que recibe el Inversor conectado a la red desde el Arreglo de Paneles y
depende de fres factores Energiacutea producida por cada panel solar la cantidad de diacuteas
del mes y las perdidas por suciedad cableado tolerancia de potencia pico
5 Energiacutea Inyectada a la Red promedio mensual ISvstem Output) Wh Energiacutea
que el inversor enfrega a la red depende uacutenicamente de la eficiencia del mismo
11
Disentildeo de rn Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
22 SISTEMA DE RESPALDO
221 Princtyio de Funcionamtento
El sistema fotovoltaico conectado a la red para este trabajo inyecta energiacutea eleacutecfrica
a la red interna del usumio este sistema puede funcionar correctamente hasta que se
produce una desconexioacuten de la red convencional la cual puede ocurrir por mantenimiento
de la misma por alguacuten exceso de demanda en los consumidores vecinos o puede ser que la
compantildeiacutea eleacutecfrica empiece a racionalizar los horarios de consumo Para poder tener
operativas las cmgas criacuteticas (aquellas que el usumio considere deban seguir foncionando
us^lmente estaacuten relacionadas a comunicaciones computacioacuten sistemas de seguridad
sistemas de confrol en planta enfre ofros) se requiere contar con un sistema de respaldo
Para esto se necesita de un inversorcargador un banco de bateriacuteas y un Switch
Transfer o Tablero de Transferencia Automaacutetica capaz de poder hacer el cambio inmediato
enfre el inversor de conexioacuten a red y el sistema de respaldo La figura 2-5 muesfra la
distribucioacuten de las partes de un sistema fotovoltaico conectado a la red con respaldo
Figura 2-5 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
12
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dado que en el Peruacute todaviacutea no estaacute dada la legislacioacuten que permite inyectar el
excedente de la energiacutea eleacutecfrica autogenerada por el usuario final a la Red externa y ser
contabilizada en los proacuteximos meses de su facturacioacuten como un creacutedito eleacutectrico se
establece que en caso de generar maacutes de lo que se consume en potencia el banco de
bateriacuteas se cargaraacute y podraacute brindar esa energiacutea cuando los paneles ya no generen de esta
forma el usuario final dispondraacute de toda la energiacutea que se adquirioacute durante el diacutea
222 Etementos del Stetema
2221 InversorCargador
Este componente cumple la funcioacuten de cargador del banco de bateriacuteas de respaldo
al fransformar la energiacutea eleacutecfrica excedente de AC a DC que produce el Sistema
Fotovoltaico conectado a la red Ademaacutes cumple la foncioacuten de enfregar energiacutea eleacutecfrica
en AC a las cargas criacuteticas cuando ocurre un corte de energiacutea en la red convencional En la
figura 2-6 se m uestra inversorescargadores
Figura 2-6 InversorCargador para sistemas conectados a red con respaldo
13
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
14
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
15
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
16
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
- il IumlUJ1Hraquo
AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
Hraquo lUU-W
Pitt AK firaquo
JW-SHH
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raquoiD Uuml W W Hh gt trade m i
itfim U fO trtd laquo^ w raquo i uuml il ran)
Iw itradefasuditlmll
N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
212 Elementos del Suumltema
212 lPanel Fotovoltaico
Es considerado el generador de energiacutea eleacutectrica en el sistema estaacute formado por
celdas solares encargadas de fransformar la energiacutea solar (fotones provenientes del especfro
visible longitud de onda X desde 380nm hasta 750nm) en Energiacutea Eleacutecfrica en la figura
2-2 se muesfra la celda solar y la figura 2-3 el panel fotovoltaico
Fig 2-2 Composicioacuten y acabados de la Celda Solar de Silicio
F i m ^ r ^ d L u t i
litui Seacuteisb
Fig 2-3 Pmfes y acabado de un Panel Solar de Silicio
La primera caracteriacutestica de un panel o moacutedulo fotovoltaico es su potencia pico o
potencia nominal que es la cantidad maacutexima de potencia que podriacuteamos obtener del panel
en condiciones estaacutendar de radiacioacuten temperatura de celda incidencia distribucioacuten
especfral (1000Wm 25degC normal y 15 respectivamente) [6] La potencia pico
vendraacute dada por la eficiencia de las ceacutelulas y por el nuacutemero de ellas es decir por el tamantildeo
del moacutedulo
7
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Un pmaacutemefro fendamental de los paneles relacionado con la potencia es el mmgen
de vmiacioacuten en la potencia nominal e indica que la potencia pico REAL del panel andaraacute
en tomo a ese margen Es importante que este paraacutemetro esteacute denfro del rango +- 3 ya
que la dispersioacuten en la potencia nominal de varios p ie le s (defecto propio de la fabricacioacuten
y seleccioacuten de celdas solares para la elaboracioacuten del panel solar) produce sensibles peacuterdidas
de potencia en la actualidad hay marcas que ofrecen Potencias Pico enfre 0 a 5 maacutes lo
cual permite asegmarse una buena compra de energiacutea
^ bullo s paraacutemetros importotes de los paneles son los coeficientes de peacuterdidas por
temperatura que indican la variacioacuten del rendimiento del panel a medida que vmiacutea la
temperatma de celda a medida que se eleva produce una baja en la performance de la celda
solar
2122 Inversor de Conexioacuten a Red
La energiacutea producida por los moacutedulos fotovoltaicos por sus caracteriacutesticas no se
puede inyectar directamente a la red eleacutecfrica Para que esto sea posible es necesaria la
utilizacioacuten de una unidad de acondicionamiento de potencia denominada Inversor de
Conexioacuten a Red Este tiene como tocioacuten fransformar la potencia que le llega a comente
continua a una determinada tensioacuten en corriente alterna monofaacutesica e inyectarla a la red A
la salida de cada inversor se obtiene una tensioacuten enfre fose y neufro de 230 Vac En el
mercado ya se encuenfran inversores difaacutesicos pero al final es el acople de fres inversores
monofaacutesicos la eleccioacuten depende 100 de la configuracioacuten del sistema eleacutecfrico
convencional que el usuario tenga ya instalado En la siguiente figura 2-4 se puede apreciar
el inversor de conexioacuten a red
8
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Fig 2-4 Inversor de Conexioacuten a Red
2123 Estructura Metaacutelica
Es la encargada de fijar el campo fotovoltaico al lugar donde se quiera ubicar ya
sea terreno tejado seguidor etc El disentildeo estructural y la eleccioacuten del material deben
contemplar como miacutenimo aspectos relacionados a las inclemencias meteoroloacutegicas tales
como la lluvia el viento o la nieve ademaacutes de la humedad sales en el ambiente y presencia
de polvo entre otros
A menudo en las instalaciones se tiende a quitar importancia a la estiuctura sin
darse cuenta que este componente debe tener una duracioacuten similar a la de los paneles
solares es decir 25 antildeos como miacutenimo Por ello es importante utiliza materiales que
soporten la corrosioacuten teles como el acero galvanizado en caliente acero inoxidable o
incluso el aluminio anodizado tomilleriacutea en acero inoxidable entie otios ademaacutes de estar
eleacutectiicamente unida a una toma de puesta a tierra que cumpla con las especificaciones del
Reglamento de Baja Tensioacuten (propia de cada paiacutes) [7]
Ademaacutes la estiuctura debe proporcionamos la flexibilidad necesaria para poder
realizar la instalacioacuten sobre la superficie que nos resulte maacutes conveniente adaptaacutendose a las
circunstancias de cada caso
9
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
2124 S e^r id a d y Cableado
La instalacioacuten se completa con protecciones eleacutectricas y elecfioacutenicas tales como
intercuptores termomagneacuteticos descargadores de sobretensioacuten (varistores diodos
supresores etc) ademaacutes del cableado toma de puesta a tierra y contadores Se instala un
tablero eleacutecfiico en el cual van ubicadas las protecciones e interruptores necesarios y el
contador de energiacutea La instalacioacuten debe disponer de su propia toma de puesta a tierra para
proteger a los operarios y equipos elecfioacutenicos del sistema ante cargas eleacutecfiicas estaacuteticas
Un cableado adecuado debe Umitm- las caiacutedas de tensioacuten y aislar eleacutecfiicamente a
los paneles solares y contactos del exterior para evitar la posibilidad de contactos fortuitos
que pueden ser peli^osos con voltajes elevados ademaacutes de tener una seccioacuten fiansversal
tal que asegure que la caiacuteda de tensioacuten en el conjunto del generador fotovoltaico y el
inversor no supere el 1 de la tensioacuten nominal en cualquier condicioacuten de operacioacuten [8]
213 Energto Enfregada a to Red
Desde la energiacutea solar incidente en los paneles solares hasta la energiacutea eleacutecttica
inyectada a la red se producen varias perdidas en el camino por diferentes factores siendo
los maacutes representativos
bull Peacuterdidas por baja irradiancia efectiva
bull Peacuterdidas por temperatura
bull Peacuterdidas de calidad en el moacutedulo
bull Peacuterdidas por la tolerancia de la potencia pico
bull Caiacutedas de tensioacuten en el cableado
bull Eficiencia del inversor
bull Peacuterdidas en el inversor por niveles altos o bajos de tensioacuten
Todos estos factores dependen unos de ofios y los meacutetodos de caacutelculo para determinarlos
han ido evolucionando en el tiempo Sin embargo es necesario saber la energiacutea que se va a
generar sobre todo cuando se va a realizar una foerte inversioacuten de capital Dado que este
trabajo no pretende implanta un meacutetodo de caacutelculo sino de presentar una propuesta de
10
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Disentildeo y viendo que existen para ello paquetes de software avanzados que simulan
dinaacutemicamente los sistemas fotovoltaicos por ejemplo enfre los maacutes usados tenemos el
NSol V46 PVsyst V5 y SMA Sunny Design 210 estos realizan el caacutelculo de la energiacutea
eleacutecfrica inyectada a la red desde el sistemas fotovoltaicosjunto con los datos de radiacioacuten
y de los equipos utilizados
Para nuesfro caso en el Capiacutetulo 4 los caacutelculos de dicha energiacutea seraacuten realizados en
base al pro^ama NSol V46 el cual tiene como base de datos de radiacioacuten la del
ldquoUniversity ofMassachusetts Lowellrdquo [9] Este pro^ama calcula lo simiente
1 iacutendice de Claridad iacuteClearnessl Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un plano
Horizontal insitu sobre la Radiacioacuten Extraterrestre calculada para esa coordenada
2 Factor de Inclinacioacuten tTilt Factor) Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un
plano con inclinacioacuten de 0 o sobre la Radiacioacuten en un plano Horizontal insitu
3 Energiacutea diaria producida por el panel solar (Module Output) Wh El pro^ama
Nsol toma en cuenta la simiente consideracioacuten Perdidas por temperatura de celda
afectando el voltaje y la corriente del panel solar Para esto se consideran los
coeficientes de temperaturas de voltaje y corriente que todo fabricante coloca en su
ficha teacutecnica
4 Energiacutea promedio mensual por Arreglo de Paneles IacuteArrav Output) Wh Esta
Energiacutea es la que recibe el Inversor conectado a la red desde el Arreglo de Paneles y
depende de fres factores Energiacutea producida por cada panel solar la cantidad de diacuteas
del mes y las perdidas por suciedad cableado tolerancia de potencia pico
5 Energiacutea Inyectada a la Red promedio mensual ISvstem Output) Wh Energiacutea
que el inversor enfrega a la red depende uacutenicamente de la eficiencia del mismo
11
Disentildeo de rn Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
22 SISTEMA DE RESPALDO
221 Princtyio de Funcionamtento
El sistema fotovoltaico conectado a la red para este trabajo inyecta energiacutea eleacutecfrica
a la red interna del usumio este sistema puede funcionar correctamente hasta que se
produce una desconexioacuten de la red convencional la cual puede ocurrir por mantenimiento
de la misma por alguacuten exceso de demanda en los consumidores vecinos o puede ser que la
compantildeiacutea eleacutecfrica empiece a racionalizar los horarios de consumo Para poder tener
operativas las cmgas criacuteticas (aquellas que el usumio considere deban seguir foncionando
us^lmente estaacuten relacionadas a comunicaciones computacioacuten sistemas de seguridad
sistemas de confrol en planta enfre ofros) se requiere contar con un sistema de respaldo
Para esto se necesita de un inversorcargador un banco de bateriacuteas y un Switch
Transfer o Tablero de Transferencia Automaacutetica capaz de poder hacer el cambio inmediato
enfre el inversor de conexioacuten a red y el sistema de respaldo La figura 2-5 muesfra la
distribucioacuten de las partes de un sistema fotovoltaico conectado a la red con respaldo
Figura 2-5 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
12
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dado que en el Peruacute todaviacutea no estaacute dada la legislacioacuten que permite inyectar el
excedente de la energiacutea eleacutecfrica autogenerada por el usuario final a la Red externa y ser
contabilizada en los proacuteximos meses de su facturacioacuten como un creacutedito eleacutectrico se
establece que en caso de generar maacutes de lo que se consume en potencia el banco de
bateriacuteas se cargaraacute y podraacute brindar esa energiacutea cuando los paneles ya no generen de esta
forma el usuario final dispondraacute de toda la energiacutea que se adquirioacute durante el diacutea
222 Etementos del Stetema
2221 InversorCargador
Este componente cumple la funcioacuten de cargador del banco de bateriacuteas de respaldo
al fransformar la energiacutea eleacutecfrica excedente de AC a DC que produce el Sistema
Fotovoltaico conectado a la red Ademaacutes cumple la foncioacuten de enfregar energiacutea eleacutecfrica
en AC a las cargas criacuteticas cuando ocurre un corte de energiacutea en la red convencional En la
figura 2-6 se m uestra inversorescargadores
Figura 2-6 InversorCargador para sistemas conectados a red con respaldo
13
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
14
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
15
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
16
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
17
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
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AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
Hraquo lUU-W
Pitt AK firaquo
JW-SHH
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raquoiD Uuml W W Hh gt trade m i
itfim U fO trtd laquo^ w raquo i uuml il ran)
Iw itradefasuditlmll
N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
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Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
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Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Un pmaacutemefro fendamental de los paneles relacionado con la potencia es el mmgen
de vmiacioacuten en la potencia nominal e indica que la potencia pico REAL del panel andaraacute
en tomo a ese margen Es importante que este paraacutemetro esteacute denfro del rango +- 3 ya
que la dispersioacuten en la potencia nominal de varios p ie le s (defecto propio de la fabricacioacuten
y seleccioacuten de celdas solares para la elaboracioacuten del panel solar) produce sensibles peacuterdidas
de potencia en la actualidad hay marcas que ofrecen Potencias Pico enfre 0 a 5 maacutes lo
cual permite asegmarse una buena compra de energiacutea
^ bullo s paraacutemetros importotes de los paneles son los coeficientes de peacuterdidas por
temperatura que indican la variacioacuten del rendimiento del panel a medida que vmiacutea la
temperatma de celda a medida que se eleva produce una baja en la performance de la celda
solar
2122 Inversor de Conexioacuten a Red
La energiacutea producida por los moacutedulos fotovoltaicos por sus caracteriacutesticas no se
puede inyectar directamente a la red eleacutecfrica Para que esto sea posible es necesaria la
utilizacioacuten de una unidad de acondicionamiento de potencia denominada Inversor de
Conexioacuten a Red Este tiene como tocioacuten fransformar la potencia que le llega a comente
continua a una determinada tensioacuten en corriente alterna monofaacutesica e inyectarla a la red A
la salida de cada inversor se obtiene una tensioacuten enfre fose y neufro de 230 Vac En el
mercado ya se encuenfran inversores difaacutesicos pero al final es el acople de fres inversores
monofaacutesicos la eleccioacuten depende 100 de la configuracioacuten del sistema eleacutecfrico
convencional que el usuario tenga ya instalado En la siguiente figura 2-4 se puede apreciar
el inversor de conexioacuten a red
8
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Fig 2-4 Inversor de Conexioacuten a Red
2123 Estructura Metaacutelica
Es la encargada de fijar el campo fotovoltaico al lugar donde se quiera ubicar ya
sea terreno tejado seguidor etc El disentildeo estructural y la eleccioacuten del material deben
contemplar como miacutenimo aspectos relacionados a las inclemencias meteoroloacutegicas tales
como la lluvia el viento o la nieve ademaacutes de la humedad sales en el ambiente y presencia
de polvo entre otros
A menudo en las instalaciones se tiende a quitar importancia a la estiuctura sin
darse cuenta que este componente debe tener una duracioacuten similar a la de los paneles
solares es decir 25 antildeos como miacutenimo Por ello es importante utiliza materiales que
soporten la corrosioacuten teles como el acero galvanizado en caliente acero inoxidable o
incluso el aluminio anodizado tomilleriacutea en acero inoxidable entie otios ademaacutes de estar
eleacutectiicamente unida a una toma de puesta a tierra que cumpla con las especificaciones del
Reglamento de Baja Tensioacuten (propia de cada paiacutes) [7]
Ademaacutes la estiuctura debe proporcionamos la flexibilidad necesaria para poder
realizar la instalacioacuten sobre la superficie que nos resulte maacutes conveniente adaptaacutendose a las
circunstancias de cada caso
9
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
2124 S e^r id a d y Cableado
La instalacioacuten se completa con protecciones eleacutectricas y elecfioacutenicas tales como
intercuptores termomagneacuteticos descargadores de sobretensioacuten (varistores diodos
supresores etc) ademaacutes del cableado toma de puesta a tierra y contadores Se instala un
tablero eleacutecfiico en el cual van ubicadas las protecciones e interruptores necesarios y el
contador de energiacutea La instalacioacuten debe disponer de su propia toma de puesta a tierra para
proteger a los operarios y equipos elecfioacutenicos del sistema ante cargas eleacutecfiicas estaacuteticas
Un cableado adecuado debe Umitm- las caiacutedas de tensioacuten y aislar eleacutecfiicamente a
los paneles solares y contactos del exterior para evitar la posibilidad de contactos fortuitos
que pueden ser peli^osos con voltajes elevados ademaacutes de tener una seccioacuten fiansversal
tal que asegure que la caiacuteda de tensioacuten en el conjunto del generador fotovoltaico y el
inversor no supere el 1 de la tensioacuten nominal en cualquier condicioacuten de operacioacuten [8]
213 Energto Enfregada a to Red
Desde la energiacutea solar incidente en los paneles solares hasta la energiacutea eleacutecttica
inyectada a la red se producen varias perdidas en el camino por diferentes factores siendo
los maacutes representativos
bull Peacuterdidas por baja irradiancia efectiva
bull Peacuterdidas por temperatura
bull Peacuterdidas de calidad en el moacutedulo
bull Peacuterdidas por la tolerancia de la potencia pico
bull Caiacutedas de tensioacuten en el cableado
bull Eficiencia del inversor
bull Peacuterdidas en el inversor por niveles altos o bajos de tensioacuten
Todos estos factores dependen unos de ofios y los meacutetodos de caacutelculo para determinarlos
han ido evolucionando en el tiempo Sin embargo es necesario saber la energiacutea que se va a
generar sobre todo cuando se va a realizar una foerte inversioacuten de capital Dado que este
trabajo no pretende implanta un meacutetodo de caacutelculo sino de presentar una propuesta de
10
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Disentildeo y viendo que existen para ello paquetes de software avanzados que simulan
dinaacutemicamente los sistemas fotovoltaicos por ejemplo enfre los maacutes usados tenemos el
NSol V46 PVsyst V5 y SMA Sunny Design 210 estos realizan el caacutelculo de la energiacutea
eleacutecfrica inyectada a la red desde el sistemas fotovoltaicosjunto con los datos de radiacioacuten
y de los equipos utilizados
Para nuesfro caso en el Capiacutetulo 4 los caacutelculos de dicha energiacutea seraacuten realizados en
base al pro^ama NSol V46 el cual tiene como base de datos de radiacioacuten la del
ldquoUniversity ofMassachusetts Lowellrdquo [9] Este pro^ama calcula lo simiente
1 iacutendice de Claridad iacuteClearnessl Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un plano
Horizontal insitu sobre la Radiacioacuten Extraterrestre calculada para esa coordenada
2 Factor de Inclinacioacuten tTilt Factor) Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un
plano con inclinacioacuten de 0 o sobre la Radiacioacuten en un plano Horizontal insitu
3 Energiacutea diaria producida por el panel solar (Module Output) Wh El pro^ama
Nsol toma en cuenta la simiente consideracioacuten Perdidas por temperatura de celda
afectando el voltaje y la corriente del panel solar Para esto se consideran los
coeficientes de temperaturas de voltaje y corriente que todo fabricante coloca en su
ficha teacutecnica
4 Energiacutea promedio mensual por Arreglo de Paneles IacuteArrav Output) Wh Esta
Energiacutea es la que recibe el Inversor conectado a la red desde el Arreglo de Paneles y
depende de fres factores Energiacutea producida por cada panel solar la cantidad de diacuteas
del mes y las perdidas por suciedad cableado tolerancia de potencia pico
5 Energiacutea Inyectada a la Red promedio mensual ISvstem Output) Wh Energiacutea
que el inversor enfrega a la red depende uacutenicamente de la eficiencia del mismo
11
Disentildeo de rn Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
22 SISTEMA DE RESPALDO
221 Princtyio de Funcionamtento
El sistema fotovoltaico conectado a la red para este trabajo inyecta energiacutea eleacutecfrica
a la red interna del usumio este sistema puede funcionar correctamente hasta que se
produce una desconexioacuten de la red convencional la cual puede ocurrir por mantenimiento
de la misma por alguacuten exceso de demanda en los consumidores vecinos o puede ser que la
compantildeiacutea eleacutecfrica empiece a racionalizar los horarios de consumo Para poder tener
operativas las cmgas criacuteticas (aquellas que el usumio considere deban seguir foncionando
us^lmente estaacuten relacionadas a comunicaciones computacioacuten sistemas de seguridad
sistemas de confrol en planta enfre ofros) se requiere contar con un sistema de respaldo
Para esto se necesita de un inversorcargador un banco de bateriacuteas y un Switch
Transfer o Tablero de Transferencia Automaacutetica capaz de poder hacer el cambio inmediato
enfre el inversor de conexioacuten a red y el sistema de respaldo La figura 2-5 muesfra la
distribucioacuten de las partes de un sistema fotovoltaico conectado a la red con respaldo
Figura 2-5 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
12
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dado que en el Peruacute todaviacutea no estaacute dada la legislacioacuten que permite inyectar el
excedente de la energiacutea eleacutecfrica autogenerada por el usuario final a la Red externa y ser
contabilizada en los proacuteximos meses de su facturacioacuten como un creacutedito eleacutectrico se
establece que en caso de generar maacutes de lo que se consume en potencia el banco de
bateriacuteas se cargaraacute y podraacute brindar esa energiacutea cuando los paneles ya no generen de esta
forma el usuario final dispondraacute de toda la energiacutea que se adquirioacute durante el diacutea
222 Etementos del Stetema
2221 InversorCargador
Este componente cumple la funcioacuten de cargador del banco de bateriacuteas de respaldo
al fransformar la energiacutea eleacutecfrica excedente de AC a DC que produce el Sistema
Fotovoltaico conectado a la red Ademaacutes cumple la foncioacuten de enfregar energiacutea eleacutecfrica
en AC a las cargas criacuteticas cuando ocurre un corte de energiacutea en la red convencional En la
figura 2-6 se m uestra inversorescargadores
Figura 2-6 InversorCargador para sistemas conectados a red con respaldo
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
14
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
15
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
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la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
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GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
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1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
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ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
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3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
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OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Fig 2-4 Inversor de Conexioacuten a Red
2123 Estructura Metaacutelica
Es la encargada de fijar el campo fotovoltaico al lugar donde se quiera ubicar ya
sea terreno tejado seguidor etc El disentildeo estructural y la eleccioacuten del material deben
contemplar como miacutenimo aspectos relacionados a las inclemencias meteoroloacutegicas tales
como la lluvia el viento o la nieve ademaacutes de la humedad sales en el ambiente y presencia
de polvo entre otros
A menudo en las instalaciones se tiende a quitar importancia a la estiuctura sin
darse cuenta que este componente debe tener una duracioacuten similar a la de los paneles
solares es decir 25 antildeos como miacutenimo Por ello es importante utiliza materiales que
soporten la corrosioacuten teles como el acero galvanizado en caliente acero inoxidable o
incluso el aluminio anodizado tomilleriacutea en acero inoxidable entie otios ademaacutes de estar
eleacutectiicamente unida a una toma de puesta a tierra que cumpla con las especificaciones del
Reglamento de Baja Tensioacuten (propia de cada paiacutes) [7]
Ademaacutes la estiuctura debe proporcionamos la flexibilidad necesaria para poder
realizar la instalacioacuten sobre la superficie que nos resulte maacutes conveniente adaptaacutendose a las
circunstancias de cada caso
9
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
2124 S e^r id a d y Cableado
La instalacioacuten se completa con protecciones eleacutectricas y elecfioacutenicas tales como
intercuptores termomagneacuteticos descargadores de sobretensioacuten (varistores diodos
supresores etc) ademaacutes del cableado toma de puesta a tierra y contadores Se instala un
tablero eleacutecfiico en el cual van ubicadas las protecciones e interruptores necesarios y el
contador de energiacutea La instalacioacuten debe disponer de su propia toma de puesta a tierra para
proteger a los operarios y equipos elecfioacutenicos del sistema ante cargas eleacutecfiicas estaacuteticas
Un cableado adecuado debe Umitm- las caiacutedas de tensioacuten y aislar eleacutecfiicamente a
los paneles solares y contactos del exterior para evitar la posibilidad de contactos fortuitos
que pueden ser peli^osos con voltajes elevados ademaacutes de tener una seccioacuten fiansversal
tal que asegure que la caiacuteda de tensioacuten en el conjunto del generador fotovoltaico y el
inversor no supere el 1 de la tensioacuten nominal en cualquier condicioacuten de operacioacuten [8]
213 Energto Enfregada a to Red
Desde la energiacutea solar incidente en los paneles solares hasta la energiacutea eleacutecttica
inyectada a la red se producen varias perdidas en el camino por diferentes factores siendo
los maacutes representativos
bull Peacuterdidas por baja irradiancia efectiva
bull Peacuterdidas por temperatura
bull Peacuterdidas de calidad en el moacutedulo
bull Peacuterdidas por la tolerancia de la potencia pico
bull Caiacutedas de tensioacuten en el cableado
bull Eficiencia del inversor
bull Peacuterdidas en el inversor por niveles altos o bajos de tensioacuten
Todos estos factores dependen unos de ofios y los meacutetodos de caacutelculo para determinarlos
han ido evolucionando en el tiempo Sin embargo es necesario saber la energiacutea que se va a
generar sobre todo cuando se va a realizar una foerte inversioacuten de capital Dado que este
trabajo no pretende implanta un meacutetodo de caacutelculo sino de presentar una propuesta de
10
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Disentildeo y viendo que existen para ello paquetes de software avanzados que simulan
dinaacutemicamente los sistemas fotovoltaicos por ejemplo enfre los maacutes usados tenemos el
NSol V46 PVsyst V5 y SMA Sunny Design 210 estos realizan el caacutelculo de la energiacutea
eleacutecfrica inyectada a la red desde el sistemas fotovoltaicosjunto con los datos de radiacioacuten
y de los equipos utilizados
Para nuesfro caso en el Capiacutetulo 4 los caacutelculos de dicha energiacutea seraacuten realizados en
base al pro^ama NSol V46 el cual tiene como base de datos de radiacioacuten la del
ldquoUniversity ofMassachusetts Lowellrdquo [9] Este pro^ama calcula lo simiente
1 iacutendice de Claridad iacuteClearnessl Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un plano
Horizontal insitu sobre la Radiacioacuten Extraterrestre calculada para esa coordenada
2 Factor de Inclinacioacuten tTilt Factor) Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un
plano con inclinacioacuten de 0 o sobre la Radiacioacuten en un plano Horizontal insitu
3 Energiacutea diaria producida por el panel solar (Module Output) Wh El pro^ama
Nsol toma en cuenta la simiente consideracioacuten Perdidas por temperatura de celda
afectando el voltaje y la corriente del panel solar Para esto se consideran los
coeficientes de temperaturas de voltaje y corriente que todo fabricante coloca en su
ficha teacutecnica
4 Energiacutea promedio mensual por Arreglo de Paneles IacuteArrav Output) Wh Esta
Energiacutea es la que recibe el Inversor conectado a la red desde el Arreglo de Paneles y
depende de fres factores Energiacutea producida por cada panel solar la cantidad de diacuteas
del mes y las perdidas por suciedad cableado tolerancia de potencia pico
5 Energiacutea Inyectada a la Red promedio mensual ISvstem Output) Wh Energiacutea
que el inversor enfrega a la red depende uacutenicamente de la eficiencia del mismo
11
Disentildeo de rn Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
22 SISTEMA DE RESPALDO
221 Princtyio de Funcionamtento
El sistema fotovoltaico conectado a la red para este trabajo inyecta energiacutea eleacutecfrica
a la red interna del usumio este sistema puede funcionar correctamente hasta que se
produce una desconexioacuten de la red convencional la cual puede ocurrir por mantenimiento
de la misma por alguacuten exceso de demanda en los consumidores vecinos o puede ser que la
compantildeiacutea eleacutecfrica empiece a racionalizar los horarios de consumo Para poder tener
operativas las cmgas criacuteticas (aquellas que el usumio considere deban seguir foncionando
us^lmente estaacuten relacionadas a comunicaciones computacioacuten sistemas de seguridad
sistemas de confrol en planta enfre ofros) se requiere contar con un sistema de respaldo
Para esto se necesita de un inversorcargador un banco de bateriacuteas y un Switch
Transfer o Tablero de Transferencia Automaacutetica capaz de poder hacer el cambio inmediato
enfre el inversor de conexioacuten a red y el sistema de respaldo La figura 2-5 muesfra la
distribucioacuten de las partes de un sistema fotovoltaico conectado a la red con respaldo
Figura 2-5 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dado que en el Peruacute todaviacutea no estaacute dada la legislacioacuten que permite inyectar el
excedente de la energiacutea eleacutecfrica autogenerada por el usuario final a la Red externa y ser
contabilizada en los proacuteximos meses de su facturacioacuten como un creacutedito eleacutectrico se
establece que en caso de generar maacutes de lo que se consume en potencia el banco de
bateriacuteas se cargaraacute y podraacute brindar esa energiacutea cuando los paneles ya no generen de esta
forma el usuario final dispondraacute de toda la energiacutea que se adquirioacute durante el diacutea
222 Etementos del Stetema
2221 InversorCargador
Este componente cumple la funcioacuten de cargador del banco de bateriacuteas de respaldo
al fransformar la energiacutea eleacutecfrica excedente de AC a DC que produce el Sistema
Fotovoltaico conectado a la red Ademaacutes cumple la foncioacuten de enfregar energiacutea eleacutecfrica
en AC a las cargas criacuteticas cuando ocurre un corte de energiacutea en la red convencional En la
figura 2-6 se m uestra inversorescargadores
Figura 2-6 InversorCargador para sistemas conectados a red con respaldo
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
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AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
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Pitt AK firaquo
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N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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14 Caacuteceres M Pinto E Vera L Busso A Cadena C Modelo Matemaacutetico para Simular
la Interaccioacuten entre un Sistema de Generacioacuten Fotovoltaica y la Red de Baja Tensioacuten
World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
15 Rauacutel Gonzaacuteles G Humberto R Jimenez G y Javier Lagunas M Sistemas
Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
2124 S e^r id a d y Cableado
La instalacioacuten se completa con protecciones eleacutectricas y elecfioacutenicas tales como
intercuptores termomagneacuteticos descargadores de sobretensioacuten (varistores diodos
supresores etc) ademaacutes del cableado toma de puesta a tierra y contadores Se instala un
tablero eleacutecfiico en el cual van ubicadas las protecciones e interruptores necesarios y el
contador de energiacutea La instalacioacuten debe disponer de su propia toma de puesta a tierra para
proteger a los operarios y equipos elecfioacutenicos del sistema ante cargas eleacutecfiicas estaacuteticas
Un cableado adecuado debe Umitm- las caiacutedas de tensioacuten y aislar eleacutecfiicamente a
los paneles solares y contactos del exterior para evitar la posibilidad de contactos fortuitos
que pueden ser peli^osos con voltajes elevados ademaacutes de tener una seccioacuten fiansversal
tal que asegure que la caiacuteda de tensioacuten en el conjunto del generador fotovoltaico y el
inversor no supere el 1 de la tensioacuten nominal en cualquier condicioacuten de operacioacuten [8]
213 Energto Enfregada a to Red
Desde la energiacutea solar incidente en los paneles solares hasta la energiacutea eleacutecttica
inyectada a la red se producen varias perdidas en el camino por diferentes factores siendo
los maacutes representativos
bull Peacuterdidas por baja irradiancia efectiva
bull Peacuterdidas por temperatura
bull Peacuterdidas de calidad en el moacutedulo
bull Peacuterdidas por la tolerancia de la potencia pico
bull Caiacutedas de tensioacuten en el cableado
bull Eficiencia del inversor
bull Peacuterdidas en el inversor por niveles altos o bajos de tensioacuten
Todos estos factores dependen unos de ofios y los meacutetodos de caacutelculo para determinarlos
han ido evolucionando en el tiempo Sin embargo es necesario saber la energiacutea que se va a
generar sobre todo cuando se va a realizar una foerte inversioacuten de capital Dado que este
trabajo no pretende implanta un meacutetodo de caacutelculo sino de presentar una propuesta de
10
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Disentildeo y viendo que existen para ello paquetes de software avanzados que simulan
dinaacutemicamente los sistemas fotovoltaicos por ejemplo enfre los maacutes usados tenemos el
NSol V46 PVsyst V5 y SMA Sunny Design 210 estos realizan el caacutelculo de la energiacutea
eleacutecfrica inyectada a la red desde el sistemas fotovoltaicosjunto con los datos de radiacioacuten
y de los equipos utilizados
Para nuesfro caso en el Capiacutetulo 4 los caacutelculos de dicha energiacutea seraacuten realizados en
base al pro^ama NSol V46 el cual tiene como base de datos de radiacioacuten la del
ldquoUniversity ofMassachusetts Lowellrdquo [9] Este pro^ama calcula lo simiente
1 iacutendice de Claridad iacuteClearnessl Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un plano
Horizontal insitu sobre la Radiacioacuten Extraterrestre calculada para esa coordenada
2 Factor de Inclinacioacuten tTilt Factor) Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un
plano con inclinacioacuten de 0 o sobre la Radiacioacuten en un plano Horizontal insitu
3 Energiacutea diaria producida por el panel solar (Module Output) Wh El pro^ama
Nsol toma en cuenta la simiente consideracioacuten Perdidas por temperatura de celda
afectando el voltaje y la corriente del panel solar Para esto se consideran los
coeficientes de temperaturas de voltaje y corriente que todo fabricante coloca en su
ficha teacutecnica
4 Energiacutea promedio mensual por Arreglo de Paneles IacuteArrav Output) Wh Esta
Energiacutea es la que recibe el Inversor conectado a la red desde el Arreglo de Paneles y
depende de fres factores Energiacutea producida por cada panel solar la cantidad de diacuteas
del mes y las perdidas por suciedad cableado tolerancia de potencia pico
5 Energiacutea Inyectada a la Red promedio mensual ISvstem Output) Wh Energiacutea
que el inversor enfrega a la red depende uacutenicamente de la eficiencia del mismo
11
Disentildeo de rn Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
22 SISTEMA DE RESPALDO
221 Princtyio de Funcionamtento
El sistema fotovoltaico conectado a la red para este trabajo inyecta energiacutea eleacutecfrica
a la red interna del usumio este sistema puede funcionar correctamente hasta que se
produce una desconexioacuten de la red convencional la cual puede ocurrir por mantenimiento
de la misma por alguacuten exceso de demanda en los consumidores vecinos o puede ser que la
compantildeiacutea eleacutecfrica empiece a racionalizar los horarios de consumo Para poder tener
operativas las cmgas criacuteticas (aquellas que el usumio considere deban seguir foncionando
us^lmente estaacuten relacionadas a comunicaciones computacioacuten sistemas de seguridad
sistemas de confrol en planta enfre ofros) se requiere contar con un sistema de respaldo
Para esto se necesita de un inversorcargador un banco de bateriacuteas y un Switch
Transfer o Tablero de Transferencia Automaacutetica capaz de poder hacer el cambio inmediato
enfre el inversor de conexioacuten a red y el sistema de respaldo La figura 2-5 muesfra la
distribucioacuten de las partes de un sistema fotovoltaico conectado a la red con respaldo
Figura 2-5 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
12
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dado que en el Peruacute todaviacutea no estaacute dada la legislacioacuten que permite inyectar el
excedente de la energiacutea eleacutecfrica autogenerada por el usuario final a la Red externa y ser
contabilizada en los proacuteximos meses de su facturacioacuten como un creacutedito eleacutectrico se
establece que en caso de generar maacutes de lo que se consume en potencia el banco de
bateriacuteas se cargaraacute y podraacute brindar esa energiacutea cuando los paneles ya no generen de esta
forma el usuario final dispondraacute de toda la energiacutea que se adquirioacute durante el diacutea
222 Etementos del Stetema
2221 InversorCargador
Este componente cumple la funcioacuten de cargador del banco de bateriacuteas de respaldo
al fransformar la energiacutea eleacutecfrica excedente de AC a DC que produce el Sistema
Fotovoltaico conectado a la red Ademaacutes cumple la foncioacuten de enfregar energiacutea eleacutecfrica
en AC a las cargas criacuteticas cuando ocurre un corte de energiacutea en la red convencional En la
figura 2-6 se m uestra inversorescargadores
Figura 2-6 InversorCargador para sistemas conectados a red con respaldo
13
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
14
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
15
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
16
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
17
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
- il IumlUJ1Hraquo
AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
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Pitt AK firaquo
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itfim U fO trtd laquo^ w raquo i uuml il ran)
Iw itradefasuditlmll
N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Disentildeo y viendo que existen para ello paquetes de software avanzados que simulan
dinaacutemicamente los sistemas fotovoltaicos por ejemplo enfre los maacutes usados tenemos el
NSol V46 PVsyst V5 y SMA Sunny Design 210 estos realizan el caacutelculo de la energiacutea
eleacutecfrica inyectada a la red desde el sistemas fotovoltaicosjunto con los datos de radiacioacuten
y de los equipos utilizados
Para nuesfro caso en el Capiacutetulo 4 los caacutelculos de dicha energiacutea seraacuten realizados en
base al pro^ama NSol V46 el cual tiene como base de datos de radiacioacuten la del
ldquoUniversity ofMassachusetts Lowellrdquo [9] Este pro^ama calcula lo simiente
1 iacutendice de Claridad iacuteClearnessl Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un plano
Horizontal insitu sobre la Radiacioacuten Extraterrestre calculada para esa coordenada
2 Factor de Inclinacioacuten tTilt Factor) Se calcula dividiendo la Radiacioacuten en un
plano con inclinacioacuten de 0 o sobre la Radiacioacuten en un plano Horizontal insitu
3 Energiacutea diaria producida por el panel solar (Module Output) Wh El pro^ama
Nsol toma en cuenta la simiente consideracioacuten Perdidas por temperatura de celda
afectando el voltaje y la corriente del panel solar Para esto se consideran los
coeficientes de temperaturas de voltaje y corriente que todo fabricante coloca en su
ficha teacutecnica
4 Energiacutea promedio mensual por Arreglo de Paneles IacuteArrav Output) Wh Esta
Energiacutea es la que recibe el Inversor conectado a la red desde el Arreglo de Paneles y
depende de fres factores Energiacutea producida por cada panel solar la cantidad de diacuteas
del mes y las perdidas por suciedad cableado tolerancia de potencia pico
5 Energiacutea Inyectada a la Red promedio mensual ISvstem Output) Wh Energiacutea
que el inversor enfrega a la red depende uacutenicamente de la eficiencia del mismo
11
Disentildeo de rn Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
22 SISTEMA DE RESPALDO
221 Princtyio de Funcionamtento
El sistema fotovoltaico conectado a la red para este trabajo inyecta energiacutea eleacutecfrica
a la red interna del usumio este sistema puede funcionar correctamente hasta que se
produce una desconexioacuten de la red convencional la cual puede ocurrir por mantenimiento
de la misma por alguacuten exceso de demanda en los consumidores vecinos o puede ser que la
compantildeiacutea eleacutecfrica empiece a racionalizar los horarios de consumo Para poder tener
operativas las cmgas criacuteticas (aquellas que el usumio considere deban seguir foncionando
us^lmente estaacuten relacionadas a comunicaciones computacioacuten sistemas de seguridad
sistemas de confrol en planta enfre ofros) se requiere contar con un sistema de respaldo
Para esto se necesita de un inversorcargador un banco de bateriacuteas y un Switch
Transfer o Tablero de Transferencia Automaacutetica capaz de poder hacer el cambio inmediato
enfre el inversor de conexioacuten a red y el sistema de respaldo La figura 2-5 muesfra la
distribucioacuten de las partes de un sistema fotovoltaico conectado a la red con respaldo
Figura 2-5 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
12
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dado que en el Peruacute todaviacutea no estaacute dada la legislacioacuten que permite inyectar el
excedente de la energiacutea eleacutecfrica autogenerada por el usuario final a la Red externa y ser
contabilizada en los proacuteximos meses de su facturacioacuten como un creacutedito eleacutectrico se
establece que en caso de generar maacutes de lo que se consume en potencia el banco de
bateriacuteas se cargaraacute y podraacute brindar esa energiacutea cuando los paneles ya no generen de esta
forma el usuario final dispondraacute de toda la energiacutea que se adquirioacute durante el diacutea
222 Etementos del Stetema
2221 InversorCargador
Este componente cumple la funcioacuten de cargador del banco de bateriacuteas de respaldo
al fransformar la energiacutea eleacutecfrica excedente de AC a DC que produce el Sistema
Fotovoltaico conectado a la red Ademaacutes cumple la foncioacuten de enfregar energiacutea eleacutecfrica
en AC a las cargas criacuteticas cuando ocurre un corte de energiacutea en la red convencional En la
figura 2-6 se m uestra inversorescargadores
Figura 2-6 InversorCargador para sistemas conectados a red con respaldo
13
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
14
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
15
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
16
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
17
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
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AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
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OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de rn Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
22 SISTEMA DE RESPALDO
221 Princtyio de Funcionamtento
El sistema fotovoltaico conectado a la red para este trabajo inyecta energiacutea eleacutecfrica
a la red interna del usumio este sistema puede funcionar correctamente hasta que se
produce una desconexioacuten de la red convencional la cual puede ocurrir por mantenimiento
de la misma por alguacuten exceso de demanda en los consumidores vecinos o puede ser que la
compantildeiacutea eleacutecfrica empiece a racionalizar los horarios de consumo Para poder tener
operativas las cmgas criacuteticas (aquellas que el usumio considere deban seguir foncionando
us^lmente estaacuten relacionadas a comunicaciones computacioacuten sistemas de seguridad
sistemas de confrol en planta enfre ofros) se requiere contar con un sistema de respaldo
Para esto se necesita de un inversorcargador un banco de bateriacuteas y un Switch
Transfer o Tablero de Transferencia Automaacutetica capaz de poder hacer el cambio inmediato
enfre el inversor de conexioacuten a red y el sistema de respaldo La figura 2-5 muesfra la
distribucioacuten de las partes de un sistema fotovoltaico conectado a la red con respaldo
Figura 2-5 Configuracioacuten del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
12
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dado que en el Peruacute todaviacutea no estaacute dada la legislacioacuten que permite inyectar el
excedente de la energiacutea eleacutecfrica autogenerada por el usuario final a la Red externa y ser
contabilizada en los proacuteximos meses de su facturacioacuten como un creacutedito eleacutectrico se
establece que en caso de generar maacutes de lo que se consume en potencia el banco de
bateriacuteas se cargaraacute y podraacute brindar esa energiacutea cuando los paneles ya no generen de esta
forma el usuario final dispondraacute de toda la energiacutea que se adquirioacute durante el diacutea
222 Etementos del Stetema
2221 InversorCargador
Este componente cumple la funcioacuten de cargador del banco de bateriacuteas de respaldo
al fransformar la energiacutea eleacutecfrica excedente de AC a DC que produce el Sistema
Fotovoltaico conectado a la red Ademaacutes cumple la foncioacuten de enfregar energiacutea eleacutecfrica
en AC a las cargas criacuteticas cuando ocurre un corte de energiacutea en la red convencional En la
figura 2-6 se m uestra inversorescargadores
Figura 2-6 InversorCargador para sistemas conectados a red con respaldo
13
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
14
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
15
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
16
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
17
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
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(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
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itfim U fO trtd laquo^ w raquo i uuml il ran)
Iw itradefasuditlmll
N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dado que en el Peruacute todaviacutea no estaacute dada la legislacioacuten que permite inyectar el
excedente de la energiacutea eleacutecfrica autogenerada por el usuario final a la Red externa y ser
contabilizada en los proacuteximos meses de su facturacioacuten como un creacutedito eleacutectrico se
establece que en caso de generar maacutes de lo que se consume en potencia el banco de
bateriacuteas se cargaraacute y podraacute brindar esa energiacutea cuando los paneles ya no generen de esta
forma el usuario final dispondraacute de toda la energiacutea que se adquirioacute durante el diacutea
222 Etementos del Stetema
2221 InversorCargador
Este componente cumple la funcioacuten de cargador del banco de bateriacuteas de respaldo
al fransformar la energiacutea eleacutecfrica excedente de AC a DC que produce el Sistema
Fotovoltaico conectado a la red Ademaacutes cumple la foncioacuten de enfregar energiacutea eleacutecfrica
en AC a las cargas criacuteticas cuando ocurre un corte de energiacutea en la red convencional En la
figura 2-6 se m uestra inversorescargadores
Figura 2-6 InversorCargador para sistemas conectados a red con respaldo
13
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
14
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
15
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
16
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
17
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
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AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
Hraquo lUU-W
Pitt AK firaquo
JW-SHH
-H 4T W
raquoiD Uuml W W Hh gt trade m i
itfim U fO trtd laquo^ w raquo i uuml il ran)
Iw itradefasuditlmll
N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
2222 Banco de Bateriacuteas de Respaldo
El banco de bateriacuteas es el elemento denfro del Sistema de Respaldo que almacena la
energiacutea eleacutecfrica en exceso que genera el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red este por
lo general deberiacutea estar conformado por celdas tubulares de 2 Vdc mediante una
configuracioacuten en serie que permita tener voltajes de magnitud 12 Vdc 24 Vdc o 48 Vdc
existen de dos tipos una es la OPzV que son cerradas y el OPzS que son de tipo abiertas
El banco de bateriacuteas entregaraacute la energiacutea eleacutecfrica a las cargas criacuteticas cuando se
haya desconectado la red convencional y enfregaraacute a la red intema en su totalidad cuando
los paneles dejen de generar hasta un estado de carga restante establecido por el disentildeo del
sistema en la pro^amacioacuten del inversorcargador En la figura 2-7 se muestra la celda tipo
vaso OPzV
Figura 2-7 Celdas de 2Vdc tipo OPzV
2223 Tablero de Transferencia Automaacutetica
Cuando se requiera realizar el cambio de faente de energiacutea quiere decir de
sistema conectado a la red al sistema de respaldo es de vital importancia contar con un
tablero de fransferencia automaacutetica cuya composicioacuten es baacutesicamente una serie de releacutes de
14
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
15
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
16
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
17
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
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AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
Hraquo lUU-W
Pitt AK firaquo
JW-SHH
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raquoiD Uuml W W Hh gt trade m i
itfim U fO trtd laquo^ w raquo i uuml il ran)
Iw itradefasuditlmll
N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
estado soacutelido contactores elecfroma^eacuteticos para corriente alterna y llaves termo
magneacuteticas pero ademaacutes un analizador de redes a la frecuencia que trabaja el sistema En
la figura 2-8 se muestra la ubicacioacuten de este equipo dentro del sistema total y en la figura 2shy
9 se muesfra un tablero de fransferencia automaacutetica
l ib e ro deraquoT Egrave a n i f i i f rat i
Figura 2-8 Tablero de Transferencia Automaacutetica denfro de un Sistema
conectado a la Red con Respaldo
Fotovoltaico
n i n n i i l i c iL-
ITIV
Not secure
Figura 2-9 Tablero de Transferencia Automaacutetica con los accesorios en su interior
15
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
16
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
17
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
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(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
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OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
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16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
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Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 3
SISTEMA PROPUESTO
31 SITUACIOacuteN G EO G ^FICA
311 fricacioacuten y Descripcioacuten
El lugar donde se va a realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico conectado a red
corresponde al Cenfro de Disfribucioacuten Backus - Cantildeete el cual se encuentra ubicado en el
kiloacutemefro 1415 de la Panamericana Sur en la provincia de Cantildeete departamento de Lima
Sus coordenadas geograacuteficas aproximadas son
bull 13 deg 04rsquo Latitud Sur
bull 76deg2 3 rsquo Longitud Oeste
16
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
17
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
- il IumlUJ1Hraquo
AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
Hraquo lUU-W
Pitt AK firaquo
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raquoiD Uuml W W Hh gt trade m i
itfim U fO trtd laquo^ w raquo i uuml il ran)
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N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusbial
El acceso a este establecimiento se realiza mediante la carretera Panamericana Sur
El aacuterea ocupada es de 8500 m2 y la consbuccioacuten ha culminado a mediados del antildeo 2010
este lugar se convierte en un cenbo de disbibucioacuten de cerveza a toda la provincia de
Cantildeete En las f i ^ a s 3-1 y 3-2 se m uesb^ la respectiva ubicacioacuten en tomas satelitales
F i ^ a 3-1 Ubicacioacuten del Centro de Disbibucioacuten Backus Cantildeete en referencia a la ciudad
de Cantildeete
F i ^ a 3-2 Acercamiento del Cenbo de Disbibucioacuten a ordlas de la Panamericana Sur
17
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
- il IumlUJ1Hraquo
AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
Hraquo lUU-W
Pitt AK firaquo
JW-SHH
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raquoiD Uuml W W Hh gt trade m i
itfim U fO trtd laquo^ w raquo i uuml il ran)
Iw itradefasuditlmll
N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
A los alrededores del Centro de Disfribucioacuten no existe edificacioacuten que le pueda
genera sombras a los laterales solo hay extensiones de terreno en algunos casos de
sembriacuteo en ofros arenosos
312 Potencial de Radiacioacuten Solar
La radiacioacuten solar en San Vicente de Cantildeete se caracteriza por tener diferencias
externas ente los meses de verrno e invierno la cercaniacutea con el mar genera todaviacutea climas
nublados en los meses de Mayo a Agosto El potencial de radiacioacuten solar se reduce en la
cantidad de k ^ ^ m 2diacutea promedio este dato nos interesa tenerlo cuantificado durante los
diferentes meses del antildeo
Para este estudio mostraremos el Potencial de Radiacioacuten Solar desde 2 feentes
consultadas por muchos de manera frecuente una es el ldquoAtlas de Energiacutea Solar del Peruacuterdquo
que publica la Direccioacuten de Electificacioacuten Rural - DGER departamento del Ministerio de
Energiacutea y Minas en antildeo 2003 documento que muesfra datos de manera cualitativa y de la
Base de Datos de Radiacioacuten de la ldquoUniversity of Massachusetts Lowellrdquo quienes m uestrn
datos cuantitativos En la siguiente figura 3-3 podemos observar la variacioacuten de la
radiacioacuten en Cantildeete durante los meses del antildeo
tu hmJ
ES SS SH T T fe -1
lt 4 04 0 - 4 5
laquo 4 5 - 50
m 5 0 - 55CD 5 5 - S0C D 6 0 - 6 5C D 6 5 - 7 0
7 0 - 75gt75
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
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AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
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Pitt AK firaquo
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N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
19
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
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la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
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39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
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ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
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OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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14 Caacuteceres M Pinto E Vera L Busso A Cadena C Modelo Matemaacutetico para Simular
la Interaccioacuten entre un Sistema de Generacioacuten Fotovoltaica y la Red de Baja Tensioacuten
World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
15 Rauacutel Gonzaacuteles G Humberto R Jimenez G y Javier Lagunas M Sistemas
Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Figura 3-3 Potencial de Radiacioacuten Solar para Cantildeete para todos los meses
En la siguiente tabla 3-1 se colocan los valores promedio de energiacutea solar por mes
en Cantildeete dados por la U LowellD A TA B A S E I N S O U U O N S O LA R PERU
SITE Cantildeete
D EP AR TA M EN TO Lima
IA TITU D -1 3 1
L O N G ITU D -76 3
MESIN S O U T IO N
S O W R (k W h m 2)
ENERO 519
FEBRERO 519
M AR ZO 514
ABRIL 4 9 7
M AYO 392
JU N IO 297
JULIO 292
A G O S TO 317
SETIEM BRE 356
O C m B R E 425
N O V IEM B R E 4 7 5
D ICIEM BR E 522
P R O M ED IO 427
Tabla 3-1 Datos de Radiacioacuten Sol^ en k^V m 2diacutea Promedio mensual
20
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
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40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
32 ESTUDIO DE CARGAS
El Cenfro de Dishibucioacuten de Backus - Cantildeete sede en la cual se situacutea esta
propuesta se caracteriza por tener cargas de baja y alta potencia El estudio de cargas que
hace una consultora eleacutectrica para todo el local contiene los siguientes puntos
bull Anaacutehsis de Consumo de Potencia por Horas
bull Proyeccioacuten de M aacute^ma Demanda
bull Dimensionamiento de Conductores
bull Disentildeo de Tableros
bull Sistema de Puesta a Tierra
bull Disentildeo de Iluminacioacuten y Tomacorrientes
bull Dimensionamiento del Grupo Elecfroacutegeno
bull Dimensionamiento del Aire Acondicionado
bull Dia^ama unifilar del Sistema Eleacutecfrico
A esta propuesta le interesan los dos primeros iacutetems de esta lista que son Anaacutelisis
de Consumo de Potencia por Horas y la proyeccioacuten de Maacutexima Demanda ademaacutes de
describir el tipo de instalacioacuten que existe en este establecimiento El dimensionado de
conductores que se muestra en el tercer iacutetem corresponde a todo el cableado intemo del
Cenfro de Dishibucioacuten y no del sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla 3-2 observam os el caacutelculo de la Maacutexima Demanda a
contratar seguacuten el Coacutedigo Nacional de Electricidad 2006 [10]
21
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
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(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
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OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CUADRO DE CARGAS
DESCRIPCIOacuteN CANTIDAD CARGA FACTOR DE MAMMAU N IT A R IA ^ T O T A L E DEMANDA D ^ A N D A ^
C o^^doras 18 11000 198000 1 198000teptops 2 9000 18000 1 18000Opresoras 4 48000 192000 08 153600^ c k de co^ ^acbnes 2 50000 100000 1 100000fotaacuteer 1 5000 5000 1 5000
2 5000 10000 1 10000fe c^ teo res de radroacute enbce 1 150000 150000 1 150000
2 2000 4000 1 4000Fhorescerte de 2x36w 65 7200 468000 08 374400Fhorescerte de 3xl8w 18 5400 97200 08 77760Aterradores teo S lx20w 8 2000 16000 08 12800
teo P lxl8w 6 1800 10800 08 8640feds 150w 3 15000 45000 08 36000feds 100w 27 10000 270000 08 216000feds 56w 11 5600 61600 08 49280bds 28w 6 2800 16800 08 13440
C o^^doras 41 1500 61500 1 61500fom badedesa^ 1 2 ^ 2 89500 179000 06 107400fomba de 6W 3 447600 1342800 07 939960fomba de d e s a ^ lW 1 74600 74600 06 44760Cental de co^ra incendio 1 5000 5000 1 5000Cerco eteacute^ico 1 5000 5000 1 5000Aire acoteieroacutemdo 3 320000 960000 07 672000
MAMMA DEMANDA TOTAL ^ 3262540DEMANDA PROYECTADA= 125TOM
________DEMANDA A CONTRATAR = 40KWTabla 3-2 Caacutelculo de la Magravexima demanda a Confratar
La demanda maacutexima a confratar a la red convencional es de 40 kW bifaacutesico 230
Vac y configuracioacuten de foses de tipo delta (A)
Dados los consumos podemos hacer un anaacutelisis del Consumo de Potencia por horas
en un diacutea representativo esto con la finalidad de observar la exigencia de la demanda en el
transcurso de un diacutea y asiacute poder maacutes adelante en el presente estudio dimensionar el sistema
fotovoltaico conectado a la red con respaldo La siguiente figura 3-4 nos muesfra el anaacutelisis
de la potencia por horas en el Cenfro de Disfribucioacuten de Backus Cantildeete
22
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
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OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
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-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
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w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
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N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
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Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
23
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
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OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
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16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 4
DISENtildeO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO ALA RED CON RESPALDO
41 PLANTEAMIENTO TEacuteCNICO DEL SISTEMA
411 Dimensionamiento del Sistema
En el estudio de cargas del capiacutetulo 3 se puede observar en el anaacutelisis de potencia
por hora los paramemos de demanda eleacutecfrica para el dimensionado del Sistema
Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo Por lo general para dimensionar un
sistema fotovoltaico conectado a la red donde se permite el ldquonet meteringrdquo [11] (proceso
por el cual se mide la energiacutea eleacutecfrica consumida y generada) solo se requiere el consumo
dw io de energiacutea eleacutecfrica que puede verse en un recibo de luz mensual para el caso de la
propuesta que se presenta dado que no hay ldquonet meteringrdquo se deberaacute tomar la informacioacuten
del numeral 32
Pmu dimensioacuten^ el sistema fotovoltaico apropiado a este caso es importante saber
el potencial de radiacioacuten solar la demanda de energiacutea a cubrir ademaacutes de las cmucteriacutesticas
teacutecnicas de los equipos comerciales que disponemos en el mercado
Por ofro lado la empresa debe precisar si desea una solucioacuten al 100 o
aprovechando que estos sistemas son acoplables se desea una solucioacuten por etapas asiacute que
podemos comenzar planteando un inicio del 333 o un proceso de 3 etapas
24
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
- il IumlUJ1Hraquo
AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
Hraquo lUU-W
Pitt AK firaquo
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raquoiD Uuml W W Hh gt trade m i
itfim U fO trtd laquo^ w raquo i uuml il ran)
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N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Para el presente anaacutelisis u tilizam os un kit fotovoltaico de 5 kW de potencia
(pudiendo utilizar de 3 kW 6 kW entie otios dependeraacute del que disentildea el sistema) que
nos permitiraacute utilizarlo como unidad de generacioacuten miacutenima asiacute podremos saber cuaacutentos
kits alcanzaraacuten el 100 del requerimiento En la figura 4-1 tenemos la composicioacuten del kit
fotovoltaico
Arreglo Solar Unidad de Potendo
M o d e lo S T P 2 0 0 -1 8 U b M o d e lo I Z r i S M C 5 0 œ
P o te n c ia ( W p ) 200 C a n t id a d (u n id a d e s ) 1
C a n t id a d (u n id a d e s ) 25 P o te n c ia N o m in a l ( W ) 5000
P o te n c ia to ta l 5 0 0 0 0 0 W P P o te n c ia M a x S a lid a 5500œ wp
Accesorios de Instalacioacuten
E s tru c tu ra d e M o n t a je F ie r r o G a lv a n iz a d o G a b in e t e d e C o n tr o l M e t aacute l ic o H
A c c e s o rio s V a r io s
Kit d e C a b le s y
a c ce s o rio s de
c o n e x i oacute n
Figura 4-1 Especificaciones teacutecnicas del Kit fotovoltaico 5kW
Con los datos de la figura 4-1 la radiacioacuten solar de cantildeete en la Tabla 3-1 el caacutelculo
de radiacioacuten sola- por hora de un diacutea promedio al mes del software Nsol una inclinacioacuten de
15o Norte y Azimuth 0o El SFU-5000 nos entiega por hor^diacutea de cada mes la cantidad de
energiacutea eleacutectrica que en la Tabla 4-1 se muestia
H o ra E n e ro F e b r e r o M a rz o A b r i l M a y o J u n io
6 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 0 k W h O aelig k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
7 0 5 2 k W h 0 5 0 k W h 0 4 7 k W h 0 4 4 k W h 0 3 1 k W h 0 2 1 k W h
8 108 k W h 110 k W h 110 k W h 109 k W h 0 8 7 k W h 0 6 4 k W h
9 167 k W h 171 k W h 176 k W h 179 k W h 145 k W h 110 k W h
10 2 1 8 k W h 226 k W h 23 5 k W h 240 k W h 198 k W h 151 k W h
11 25 5 k W h 2 6 4 k W h 27 6 k W h 2 8 4 k W h 23 5 k W h 180 k W h
12 2 7 0 k W h 280 k W h 2 9 4 k W h 303 k W h 2 5 1 k W h 193 k W h
13 261 k W h 271 k W h 28 3 k W h 292 k W h 24 1 k W h 185 k W h
14 2 29 k W h 23 7 k W h 24 7 k W h 2 54 k W h 2 0 9 k W h 160 k W h
15 181 k W h 1 8 6 k W h 1 92 k W h 195 k W h 159 k W h 121 k W h
16 123 k W h 125 k W h 127 k W h 1 127 k W h 101 k W h 0 7 5 k W h
17 0 6 5 k W h 0 6 4 k W h 06 2 k W h 0 59 k W h 0 -W k W h 0 3 1 k W h
18 0 1 5 k W h 012 k W h 0 0 8 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h 0 0 0 k W h
T O T A L D IA R IO 1 9 5 0 k W h 2 0 0 3 k W h 2 0 5 8 k W h 2 0 8 5 k W h 1701 k W h 1 28 9 k W h
25
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
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la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
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39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
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ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
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OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
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Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
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Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
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Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H o ra J u lio A g o s t o S e t ie m b r e O c t u b r e N o v ie m b r e D ic ie m b r e
6 0 0 0 k W h O r o k W h O r o k W h 0 0 6 k W h 0 0 6 k W h 0 0 7 k W h
7 0 2 0 k W h 0 2 5 k W h 0 3 1 k W h 0 4 1 k W h 0 4 7 k W h 0 5 2 k W h
8 0 6 2 k W h 0 6 8 k W h 0 7 6 k W h 0 9 1 k W h l W k W h 1 0 9 k W h
9 1 0 7 k W h 1 1 3 k W h 1 2 3 k W h 1 4 3 k W h 1 5 5 k W h 1 6 7 k W h
10 1 4 7 k W h 1 5 4 k W h 1 a k W h 1 8 9 k W h 2 0 3 k W h 2 1 8 k W h
11 1 7 5 k W h 1 8 3 k W h 1 9 5 k W h 2 2 2 k W h 2 3 7 k W h 2 5 4 k W h
12 1 8 7 k W h 1 9 5 k W h 2 0 8 k W h 2 3 5 k W h 2 5 1 k W h 2 6 9 k W h
13 1 8 0 k W h I 1 8 8 k W h 2 W k W h 2 2 7 k W h 2 4 3 k W h 2 6 0 k W h
1 4 1 5 5 k W h 1 6 3 k W h 1 7 4 k W h 1 9 9 k W h 2 1 3 k W h 2 2 9 k W h
15 1 1 7 k W h 1 2 4 k W h 1 3 5 k W h 1 5 5 k W h 1 6 8 k W h 1 8 0 k W h
16 0 7 3 k W h 0 7 9 k W h 0 8 8 k W h 1 M k W h 1 1 4 k W h 1 2 3 k W h
17 0 3 0 k W h 0 3 5 k W h 0 4 2 k W h r 0 5 3 k W h O O T k W h 0 6 6 k W h
18 0 0 0 k W h 0 W k W h 0 0 6 k W h 0 0 8 k W h 0 1 3 k W h 0 1 5 k W h
T O T A L D IA R IO 1 2 M k W h 1 3 2 6 k W h 1 4 4 5 k W h 1 6 7 3 k W h 1 8 1 1 k W h 1 9 laquo k W h
Tabla 4-1 Energiacutea Eleacutecfrica Generada por hora por el SFU-5000 en la provincia de C ^ete
Vemos que un diacutea del mes de julio genera el 60 de energiacutea eleacutectrica respecto de un
diacutea promedio del mes de Abril por lo que dimensionar respecto del peor mes tendraacute un
serio impacto en los meses de mayor radiacioacuten solar dado que no es un sistema
fotovoltaico aislado o remoto utilizaremos el promedio y la red eleacutecfrica convencional
tendraacute que dar maacutes energiacutea en los meses de mitad de antildeo
El objetivo es que la energiacutea eleacutecfrica generada por el Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red confribuya con la potencia total requerida por la demanda y el
excedente acumulado en el Sistema de Respaldo pueda cubrir la demanda cuando los
paneles ya no generen De la Tabla 4-1 vemos que en promedio al antildeo los paneles dejariacutean
de generar todos los diacuteas al culminar las 18 horas entonces de la figura 3-4 se calcula que
el exceso diario que deberaacute generar del Sistema Fotovoltaico seraacute de 8830 kWh para
cumplir con el 100 del requerimiento
De acuerdo a la Tabla 4-1 y la figura 3-4 los excesos d i^ o s generados por un kit
SFU-5000 p ^ a la demanda del Cenfro de Disfribucioacuten son cero quiere decir que toda la
energiacutea generada es 100 consumida Para llegar a un exceso promedio mensual de 8830
kWh se requieren de 8 unidades SFU-5000 en pocas palabras 40 kWp de potencia pico La
siguiente tabla 4-2 nos muestra los excesos calculados con un sistema bifaacutesico de 40 kWp
26
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
- il IumlUJ1Hraquo
AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
Hraquo lUU-W
Pitt AK firaquo
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raquoiD Uuml W W Hh gt trade m i
itfim U fO trtd laquo^ w raquo i uuml il ran)
Iw itradefasuditlmll
N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
H ora E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 5 0 k W h 2 5 3 k W h 3 r o k W h 3 r o k W h 3 0 0 k W h 3 r o k W h
7 2 6 6 k W h 2 7 9 k W h 3 0 2 k W h 3 3 0 k W h 4 2 8 k W h 5 1 4 k W h
8 - 0 6 8 k W h - 0 7 7 k W h - 0 8 2 k W h - 0 7 5 k W h 1 0 8 k W h 2 9 1 k W h
9 - 6 8 5 k W h - 7 2 0 k W h - 7 ^ k W h - 7 7 9 k W h - 5 1 1 k W h - 2 2 6 k W h
1 0 - 1 3 9 8 k W h - 1 4 5 7 k W h - 1 5 2 9 k W h - 1 5 7 4 k W h - 1 2 3 1 k W h - 8 5 7 k W h
1 1 - 1 6 ^ k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 1 k W h - 1 9 2 6 k W h - 1 5 3 1 k W h - 1 0 9 3 k W h
1 2 - 1 7 5 8 k W h - 1 8 4 3 k W h - 1 9 4 8 k W h - 2 0 2 1 k W h - 1 6 0 5 k W h - 1 1 4 1 k W h
1 3 - 1 6 8 6 k W h - 1 7 6 6 k W h - 1 8 6 5 k W h F - 1 9 3 3 k W h - 1 5 3 0 k W h - 1 0 8 2 k W h
1 4 - 1 5 M k W h - 1 5 6 9 k W h - 1 6 4 7 k W h - 1 6 9 8 k W h - 1 3 4 0 k W h - 9 4 7 k W h
1 5 - 8 4 6 k W h - 8 8 8 k W h - 9 3 6 k W h - 9 6 1 k W h - 6 7 3 k W h - 3 6 5 k W h
1 6 - 6 8 6 k W h - 7 0 1 k W h - 7 1 5 k W h - 7 1 4 k W h - 5 1 0 k W h - 3 0 1 k W h
1 7 4 0 8 k W h 4 1 6 k W h 4 3 2 k W h 4 5 6 k W h 5 7 4 k W h 6 ^ k W h
1 8 1 1 1 3 k W h 1 1 3 7 k W h 1 1 6 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia r io -1 0 3 1 9 k W h -1 0 7 8 5 k W h - 1 1 3 ^ k W h -1 1 6 r o k W h -8 9 3 1 k W h -ro 1 2 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b re D ic ie m b re
6 3 M k W h 3 M k W h 300 k W h 2 54 k W h 253 k W h 243 k W h
7 516 k W h 4 83 k W h 4 3 0 k W h 355 k W h 301 k W h 262 k W h
8 302 k W h 259 k W h 191 k W h 1 0 7 4 k W h -0 0 2 k W h -0 6 9 k W h
9 -2 0 3 k W h -2 5 5 k W h -3 3 7 k W h -4 9 3 k W h -5 8 9 k W h -6 8 3 k W h
10 -8 2 3 k W h -8 8 2 k W h -9 7 4 k W h -1 1 6 3 k W h -1 2 7 5 k W h -1 3 93 k W h
11 -1 0 5 2 k W h -1 1 1 4 k W h -1 2 1 4 k W h -1 4 2 5 k W h -1 5 4 7 k W h -1 6 8 1 k W h
12 -1 0 9 7 k W h -1 1 6 0 k W h -1 2 6 2 k W h -1 4 8 3 k W h -1 6 r a k W h -1 7 4 9 k W h
13 -1 0 4 0 k W h -1 1 0 2 k W h -1 2 0 3 k W h -1 4 1 8 k W h -1 5 42 k W h -1 6 78 k W h
14 -9 1 1 k W h -9 7 1 k W h -1 0 6 5 k W h -1 2 6 1 k W h -1 3 7 6 k W h -1 4 9 8 k W h
15 -3 3 9 k W h -3 9 2 k W h -4 7 7 k W h -6 4 2 k W h -7 4 3 k W h -8 4 4 k W h
16 -2 8 7 k W h -3 3 2 k W h -4 0 4 k W h -5 3 1 k W h -6 1 2 k W h -6 8 7 k W h
17 687 k W h 652 k W h 595 k W h 509 k W h 450 k W h 4 04 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1180 k W h 1162 k W h 1126 k W h i 1107 k W h
f e d e n t e d ia rio -5 7 5 2 k W h -6 2 0 8 k W h -6 9 3 6 k W h -M 1 5 k W h -9 2 9 6 k W h -10 2 8 2 k W h
Tabla 4-2 Excesos d i^ o s para un sistema de 40 kWp en la Provincia de Cantildeete
27
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
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AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
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Pitt AK firaquo
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itfim U fO trtd laquo^ w raquo i uuml il ran)
Iw itradefasuditlmll
N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector fodusteial
En la Tabla 4-2 los valores negativos representan las horas en que el sistema
fotovoltaico genera maacutes energiacutea eleacutecfrica que la que consume la red los valores positivos
representan las horas en que el sistema fotovoltaico genera menos energiacutea que la que
consume la red Vemos que con el sistema fotovoltaico de 40 kWp todos los diacuteas se tiene
un excedente de energiacutea acumulado hay meses que el excedente diario es menor que 8830
k ^ por lo que la red tendraacute que apoyar con la generacioacuten de electricidad De acuerdo al
planteamiento descrito previamente en esta etapa tenemos que aportar el- 333 de la
solucioacuten asiacute que elegimos 3 unidades de SFU-5000 lo cual hace una potencia total de 15
kWp en configuracioacuten frifaacutesica [12] la tabla 4-3 nos muestia los respectivos excedentes
H o ra E n e ro F e b re ro M a rz o A b ril M a y o Ju n io
6 2 8 1 k W h 2 8 2 k W h 3 0 0 k W h 3 W k W h bull 3 0 0 k W h - 3 0 O - k W h
7 5 2 5 k W h 5 3 0 k W h 5 3 8 k W h 5 4 9 k W h 5 8 6 k W h 6 1 8 k W h
8 4 7 5 k W h 4 7 1 k W h 4 6 9 k W h 4 7 2 k W h 5 4 0 k W h 6 0 9 k W h
9 1 4 9 k W h 1 3 6 k W h 1 2 1 k W h 1 1 4 k W h 2 1 5 k W h 3 2 1 k W h
1 0 - 3 0 5 k W h - 3 2 8 k W h - 3 5 5 k W h - 3 7 1 k W h - 2 4 3 k W h - 1 0 3 k W h
11 - 4 1 4 k W h - 4 4 3 k W h - 4 7 9 k W h - 5 0 3 k W h - 3 5 5 k W h - 1 9 1 k W h
1 2 - - 4 0 9 - k W h - 4 4 1 k W h - - 4 8 1 k W h - 5 0 8 k W h - 3 5 2 k W h - 1 7 8 k W h
1 3 - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 4 9 k W h - 4 7 5 k W h - 3 2 4 k W h - 1 5 6 k W h
1 4 - 3 5 8 k W h - 3 8 2 k W h - 4 1 2 k W h - 4 3 1 k W h - 2 9 6 k W h - 1 4 9 k W h
1 5 0 5 8 k W h 0 4 2 k W h 0 2 4 k W h 0 1 5 k W h 1 2 3 k W h 2 3 8 k W h
1 6 - 0 7 0 k W h - 0 7 5 k W h - 0 8 1 k W h - 0 8 0 k W h - 0 M k W h 0 7 5 k W h
1 7 7 3 4 k W h 7 3 7 k W h 7 4 3 k W h 7 5 2 k W h 7 9 7 k W h 8 3 8 k W h
1 8 1 1 8 6 k W h 1 1 9 5 k W h 1 2 0 6 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h 1 2 3 0 k W h
E x e d e n te d ia rio f -1 9 3 9 k W h j -2 0 8 2 k W h -2 2 5 6 k W h -2 3 6 8 k W h -1 5 7 4 k W h -7 7 6 k W h
H o ra Ju lio A g o s to S e tie m b re O c tu b re N o v ie m b r e D ic ie m b re
6 300 k W h 300 k W h 300 k W h 283 k W h 282 k W h 279 k W h
7 619 k W h 606 k W h 586 k W h 558 k W h 538 k W h 523 k W h
8 613 k W h 597 k W h 572 k W h 528 k W h 4 9 9 k W h 4 7 4 k W h
9 330 k W h 311 k W h 280 k W h 221 k W h 185 k W h 150 k W h
10 -0 90 k W h -1 1 2 k W h -1 4 7 k W h -2 17 k W h -259 k W h -3 0 3 k W h
11 -1 7 6 k W h -1 9 9 k W h -2 3 6 k W h -3 1 6 k W h -3 6 2 k W h -4 1 2 k W h
12 -1 6 1 k W h -1 8 5 k W h -2 2 3 k W h -3 0 6 k W h -3 5 4 k W h -4 0 6 k W h
13 -1 4 0 k W h - 1 6 3 k W h -2 0 1 k W h -2 8 2 k W h -3 28 k W h -3 7 9 k W h
14 -1 3 5 k W h -1 5 8 k W h -1 9 3 k W b -2 6 7 k W h -3 1 0 k W h bull -3 5 6 k W h
15 248 k W h 228 k W h 196 k W h 134 k W h 096 k W h 059 k W h
16 080 k W h 063 k W h 03 6 k W h -012 k W h -0 4 2 k W h -0 70 k W h
17 839 k W h 8 26 k W h 804 k W h 772 k W h 750 k W h 733 k W h
18 1230 k W h 1230 k W h 1211 k W h 1205 k W h 1191 k W h 1184 k W h
E x e d e n te d ia rio -7 0 2 k W h -8 1 7 k W h -1 0 M k W h -1 3 M k W h -1 6 5 5 k W h -1 9 2 6 k W h
Tabla 4-3 Excesos d i^ o s para un sistema de 15 kWp en Cantildeete
28
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
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(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
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OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red p ^ a el Sector Indusfrial
El exceso maacuteximo generado es de 2368 kWh que para ser almacenado en un banco
de 48 Vdc deberaacute tener una capacidad miacutenima de carga de 494 Ah (energiacutea en Watts-
hor^Voltaje nominal en Vdc) esta deberiacutea de ser un 30 de la profundidad de descarga
(PD) la capacidad del banco de bateriacuteas seraacute de 1500 Ah a 48 Vdc y un reacutegimen de
descarga de CIO Para enfregar la potencia maacutexima exigida en el estudio de c^gas del
capiacutetulo anterior se propone un InversorCargador de 12kW con confinacioacuten frifaacutesica de
enfrada 48 Vdc y 230 Vac de salida
412 Interconexioacuten y Distribucioacuten del Sistema
Despueacutes de haber dimensionado el sistema nos quedaraacute un esquema como el que
presento a continuacioacuten en la figura 4-2
Consuma No Asegurado
Unidad de Backup
In v e r s o r C a r g a d o r O F F
G r i d Igrave x 4 k V A
A r r e g l o s o la r d e
In v e r s o r O N G i rdKKIacutegt
3i5kVA
B a n c o d e B a t t i ias
1500 A I ) a 48 V d c
C o n s u m o
A s i ig li r a d o
Figura 4-2 Esquema del Sistema Fotovoltaico de 15 kWp
29
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
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laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
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laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
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Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
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Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
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Ograve ^ C to Igrave
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Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
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AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
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Pitt AK firaquo
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I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
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OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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54
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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14 Caacuteceres M Pinto E Vera L Busso A Cadena C Modelo Matemaacutetico para Simular
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World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
15 Rauacutel Gonzaacuteles G Humberto R Jimenez G y Javier Lagunas M Sistemas
Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de m Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red prnu el Sector Industeial
Los equipos que no son aptos prnu colocarlos a la intemperie se deberaacuten colocar en
una casa de foerza tal que pueda tener ventilacioacuten buen espacio enfre los equipos
temperatura consolada y que no ingrese la lluvia A continuacioacuten se propone en la figura
4-3 una posible distribucioacuten en un espacio a consfiuir en el Centro de Disfiibucioacuten Backus
-C ^ e te
F i n a 4-3 Vista de Plante de la disteibucioacuten de equipos en la casa de foerza
Los inversores conectados a red eacutesten confinados prnu poder frabantilde en toacute n ic o
de forma sincronizada [13] asiacute como tambieacuten los inversorescargadores Tal como dice el
capiacutetulo 3 del presente estudio la energiacutea eleacutectrica confratada por el Cenfro de Disfiibucioacuten
es bifaacutesica a 230 Vac con configuracioacuten delta (A) pero la configuracioacuten de los
InversoresCargadores es trifaacutesica esfiella (Y) Para esto se plantea utilizar un
transformador deltaesfiella y luego recesar a esfielladelta Lo que sucede es que la
coraacuteguracioacuten de una empresa del sector industrial siempre es 380 Vac trifaacutesico esfiella (Y)
asiacute que esta seraacute m a excepcioacuten a la regla Prnu maacutes detalle estaacute la figura 4-4 que muesfia
el plano unifilar disentildeado para la solucioacuten
30
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
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GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
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39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
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ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
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3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
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OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Figura 4-4 Diagrama Unifilar del Sistema Fotovoltaico conectado a Red con Respaldo
Disentildeo de un Sistem
a Fol ovoltaico Conectado a la R
ed para el Sector Industrial
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
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AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
w ih i V n uuml r laquoi ufi -iagravet nu -U t h h t s i n
uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
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Pitt AK firaquo
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Iw itradefasuditlmll
N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
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OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusftial
El Tablero de Transferencia automaacutetica a utiliza estagrave dado por un juego de ITM
(Interruptor Termo m ategravetico) releacutes bomeras y fesibles de tal forma que permitan hacer
las conmutaciones en los momentos que la red convencional sea interrumpida y enfte a
energizar la liacutenea el sistema de respaldo Para maacutes detalle estaacute la figura 4-5 que muestra el
esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
iacute3 Iacutefiteiacutecone t te s rcri lsquofiacutettampKii o iacutesblwic es tentailt5 ldtoltcanclt -ie eacuteSQQfe a taticro te scirtrs-y-T gtiexclrsquoM OiacuteT o fjtlvo d3 inwsons fr XTW bulltOOO-ltC Ay o laquoavo te wnvc 13 rtaiacuteuacutee 3 lsquo amplaquoA ac centildeircopy pogt-j raquo cenante
r w Puniacuteas JiSniA iquestrcuitoacute lie laquo r i rsquo copy1 en in ^ iexcld a de Tm 4Qiexcl3e^ Ads
f1pound dir lsquolaquofta a irtfrew WU Iacute3 rod s=ttto
feivy te tafv te s i veKt4 P-Qiexcley -Je lafieilaquo de i iacute iacuteKV Sefc- te tetterograve M COTVOK12 Sbte os tokivo de Cdnt c55 ROWy te tOtiOiacutelaquo dO corlaquo3i
F i^ ra 4-5 Esquema del tablero de ftansferencia automaacutetica
42 CALCULO DE LA PRODUCCIOacuteN DE ENERGIacuteA IWECTADA
Para el caacutelculo he utilizado la data obtenida mediante el uso del software NSol
usado en la indusftia fotovoltaica para los caacutelculos de energiacutea producida por sistemas
fotovoltaicos el cual puede ser adquirido por cualquier persona interesada en
www_nsolpvcom
32
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
33
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
ticirciumlicircfr Mi i l Mi
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AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
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uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
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Iw itradefasuditlmll
N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
15 Rauacutel Gonzaacuteles G Humberto R Jimenez G y Javier Lagunas M Sistemas
Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
Este pro^ama indica los caacutelculos con la conversioacuten de los datos de insolacioacuten desde
la horizontal (a la que corcesponden los datos de los laboratorios internacionales) a ofios
aacutengulos de mclinacioacuten y azimut con que se desee instalar los paneles
En foncioacuten del periodo de actualizacioacuten de los sistemas y de la latitud geo^aacutefica
con el pro^ama se puede estimar la mclinacioacuten oacuteptima de los paneles para recibir la mayor
radiacioacuten posible en los meses maacutes desfavorables aquellos en los que la relacioacuten
consumoradiacioacuten solm sea la mayor Esto se consigue generalmente aumentando el
aacutengulo de inclinacioacuten de la esfiuctura del panel enfie 50 y 15o maacutes que la latifod
(dependiendo de la latifod del lugar) Al emplear la inclinacioacuten oacuteptima se puede determinar
el campo solar miacutenimo que puede suminisfiar el consumo requerido y de esta forma se
aprovecha al maacuteximo la energiacutea solar la potencia uacutetil mensual se mantiene maacutes uniforme y
las necesidades de almacenamiento se reducen
Posteriormente se realiza una simulacioacuten del comportamiento diario del sistema
teniendo en cuenta la temperatura y el voltaje de fiabajo del moacutedulo solar la eficiencia de
carga de las bateriacuteas y las peacuterdidas (iacutetem 213 del presente informe) del sistemajunto con
ofias condiciones definidas por el cliente como autonomiacutea de la bateriacutea factor de
correccioacuten por polvo o suciedad en el moacutedulo para determina- un conjunto posible de
soluciones
Finalmente se utiliza un acercamiento probabiliacutestico para gaan tiza que el sistema
operaraacute de forma confiable aun cuando la radiacioacuten en el peor mes se reduzca
si^ificativamente por debajo del promedio Cualquier sistema que falle bajo estas
condiciones es rechazado automaacuteticamente
Considerando una orientacioacuten Norte (Acimut 0o) y con una inclinacioacuten de 15o
(donde se tiene mejor promedio anual de radiacioacuten) ademaacutes de las referencias para el
caacutelculo mosfiadas a continuacioacuten en la tabla 4-4 se tienen los datos de In-adiacioacuten Solar
posteriormente en la tabla 4-5
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
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Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
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uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
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Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Srte BACKUS - CD C ^ E T CCfy C ^ E T C
R egoacutestate LM AC o ^ ^ P ^ U
Lat -131Long -763
Elevation 36Comments U Lowell PERSA type H
Tabla 4-4 Consideraciones del lugar de instalacioacuten
ASM UT 0 Tilt Arccedille 15degInsolation Data
Month Horn Clearness TiltFactor Aray AvgTempJan 519 047 093 483 25Feb 519 048 096 496 25Mar 514 05 099 511 25Apr 497 054 104 518 25May 392 048 108 423 25Jm 297 039 107 319 25Jul 292 038 107 311 25
Aug 317 037 104 329 25Sep 356 037 101 358 25Oct 425 04 098 415 25Nov 475 043 095 449 25Dec 522 047 093 484 25
Tabla 4-5 Datos de iexclradiacioacuten calculados por NSOL utilizando la Base de Datos de U
Lowell
Doacutende
Month Mes del afto
Horiz iexclradiancia Solar en (k ^ ^ m 2diacutea) medida en el plano horizontal
C le^ess Relacioacuten enfre la iexclradiancia solar medida en la superficie de la tie ra y
la Irradiada Exfraterasfre
TiltFactor Relacioacuten enfre la iexclradiancia Solar medida en el plano inclinado y la
iexclradiancia Solar medida en el plano horizontal
34
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
ucirciAcirciwrJouumlmaaucirc
M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
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AnttJCiaumlpHflimlm p pqm nnu ltti jugravepEumlacircniumlTlacirch
(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
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uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
ita HT LLill-J-NI MK
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Iw itradefasuditlmll
N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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14 Caacuteceres M Pinto E Vera L Busso A Cadena C Modelo Matemaacutetico para Simular
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World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
15 Rauacutel Gonzaacuteles G Humberto R Jimenez G y Javier Lagunas M Sistemas
Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Array Irradiancia Solar en (kWMm^diacutea) medida en el plano inclinado
AvgTemp Temperatura Promedio Mensual en degC
La produccioacuten de energiacutea eleacutecfrica mensual acumulada enfregada a la red se obtiene
la siguiente tabla 4-6
Grid System Wo^mtionMonto Modde Aray System ^werter System
Oiacuteitjpt de O u ^ t Losses EffimDCday Dtas k^iD C ran k^^-ACran
Jan 913 31 1910 10 95 1815Feb 934 28 1765 10 95 1677Mar 959 31 2007 10 95 1906Apr 968 30 1960 10 95 1862May 796 31 1666 10 95 1582Jm 606 30 1227 10 95 1166
592 31 1239 10 95 1177Aug 626 31 1310 10 95 1244Sep 680 30 1377 10 95 1308Oct 786 31 1645 10 95 1562Nov 849 30 1719 10 95 1633Dec 914 31 1913 10 95 1817
Aduccioacuten Total Anual (^^^-AC) 18751Tabla 4-6 Resultados de Energiacutea eleacutecfrica inyectada a la red por el NSOL
Doacutende
Module Oufout Energiacutea eleacutectrica (Wh) por diacutea promedio del mes en corriente continua
que el panel solar enfrega al arceglo fotovoltaico despueacutes de aplicarle
las variaciones de voltaje y corriente por temperatura
Array Oufout Energiacutea eleacutecfrica (Wh) por mes en corriente continua que el arceglo
fotovoltaico enfrega al inversor de conexioacuten a red despueacutes de tener
peacuterdidas por cableado sombras suciedad tolerancias y dispersioacuten de
valores nominales enfre todos los paneles del arreglo aproximadamente
10
Sistem Losses Perdida que el arceglo fotovoltaico tiene hasta llegar al inversor de
conexioacuten a red
35
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
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DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
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uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
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Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industiial
Inverter Eff Eficiencia del inversor de conexioacuten a red
System Outyut Energiacutea Eleacutecfiica aproximada por mes en corriente Alterna que el
Sistema Fotovoltaico entrega a la red
43 D^UM ENTACIOacuteN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR
431 Panel Fotovoltaico (modelo STP200-18fagraveb-l)
BSUNTECHS o l a r p o w e r i n g a g r e e n f u t u r e
210 Watt Maximum Power POLY-CRYSTALLINE SOLAR PANEL
F e a t u r e s
High conversion efficiency based on leading innovative
photovoltaic technologies High reliability with guwanteed +A3 power output tolerance
ensuring return on inves^ent
- Attractive appearance Withstands high wind-pressure andsnow load and extreme
temperature variations
Easyto install
Q u a l i t y a n d S a f e t y
25-year power o u ^ u t transferable warranty with PICC insurance
laquo Rigorous quality control orating the hghest in te ^tio ra l standards
M012000 (Quality Management Syttem) and ISO 1400V2004
(Enwronmental M a n ^ e m w t S^tem ) certified factories
mantfactunng world class products
UL listings U U 703 cULus Class C fire rating c on fo^ity to CE
R e c o m m e n d e d A p p l i c a t i o n s
laquo On-grld utility systems
On-grid commercial systems
h Off-grid ground mounted systems
S T P 2 0 0 - 1 0 U b - l
STPZ10- 18Ub 1 S TP E JO 18Ub 1
-reg-Ceuro
Switchs techno im vemenouml to
B S F s ^ c tw e ^ an reft tivecoaimg to
^ panel provide molaquolaquo field powe foo^raquoiadvaw^ ^1 anditraumlrion jxoce s irnprovlaquo low Ina^nce rformanlte
U n tq ^ lt ^ g n on amp a in a ^ and rigid laquowinnKtten pwents frame laquoiquestforming or b e tagrave n g due tofr^a r^w e a tfilaquora raacute othertous
bottagravei oatntaacute ntildeosfand bilans 2MS Marof
tfwVkar
36
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
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1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
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39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
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OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
SSUNTECHSolar powering a green future
E l e c t r i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
S T P 2 0 0 - 18 U b - lSTP210 18Ub 1 STfrsquo190 18Ub 1
Charxtertetics CTP21^WUbgtf CTP2^18UM STP1W-18Wb-1
Open - CircultNtoltage (Voc) 336V 334V 33V
Optimum Operating Voltage (Vmp 264V 262V 26V
Stott- Ctfcuit Current (Iscl 833A 812A 789A
Optimum Operating Current (Imp) 795A 763A 731A
Maximum Power al STC (Pmax) 2tOVp 200Wp l90Wp
Gyrating Temperatur -4(fCto+8SldquoC -laquoft to +85ldquoC ^ 0 9C to -f8SdegC
MaximumSystem Voltage 6WVDC 600VDC
Maximum Series Fuse iteting 20AMf^ 20AMPSIgrave 20AMPS
PowerTolerance plusmn 3 ^ iquest3 iquest3
STC rtrradi^^ Module temperature 25lt Af
M e c h a n i c a l C h a r a c t e r i s t i c s
SolarCell Poly-^^^lira 156x156mm (6inch)
NoofCelb 5416x91
Dimensions 1482x^2x35mm(58-3x39lx14inch)
Weight 16JBkgC370lbs)
FrontGlass 32 mm (013inch) tempered glass
Frara A n to i^ aluminum alloy
Junction Box P65 rated
AIW (12AWG1 asymmetrical lengths (-) 1200mm Output Cabltt (472inchl and (+) 800mm (315inch) MC Mug
Type IV laquoconnectors
T e m p e r a t u r e C o e f f i c i e n t s
Nominal Operating Cell Temperature (NAumlTJ 4SCplusmn2degC
Temperature Coefficiernof Pmax -(047plusmna05)V C
Temperature Coefficient ofVoc bulllt034 plusmn001) V C
Temperature e ff ic ien t of lsc (0ltraquo5plusmn001)C
Temperature Dependence of lsc Voc Pmax
i -i -
Nmdash
n sKVlaquoV
r
37
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
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Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
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OnflMi nAKampjri
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M m cn t r i iquesthingt pound raquo MfiA
JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
BUIS-raquo
3111 n MIH raquo
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(Tit I Ufr 1 jIWMfrLraquo f i l lW HIMteMidtonrerttal laquoigraveutUOi Um omni m Insta nfby
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I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
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^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
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I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
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OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
REFERENCIA
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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14 Caacuteceres M Pinto E Vera L Busso A Cadena C Modelo Matemaacutetico para Simular
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World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
15 Rauacutel Gonzaacuteles G Humberto R Jimenez G y Javier Lagunas M Sistemas
Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
4321nversor de Conexioacuten a Red (modelo SMC 5000A)
SUNNY MINI CENTRALPequentildeos pero potentes
tn iexclftvwiMlaquo Sunny Mini Cw lm l 5 0 0 0 y AOCXJA ut dolmguw W vraquolo d o l tu ixcepdonnl araquo iw tdim rt ln y e 1 JM LPOi-damo ltinr j c cn It m j laquotoctrioa piiLjkodo ivq mDMttltnnUC-l y iiufale lu diftnta Lh)potooclt difraquohib3laquo pnnimn ol u i t m f f l ailo IWJatdnd a tj f raquo trade w foki-dtokoSon k lio tlaquo (Ofrfcporo iexclmtaiK i laquo l |4quenaraquo laquo gt trade p m iluklbnafMl g W lJ fH ll f (Oils ltW IriogunKJiit Su rstvHo (flit rego dc juminio fund-dim pi laquoin y laquo1 COfl-prslwda J h trade ds rflliigmodin OpdC^Ci dphnAdl k rimpwiIU(1 0 laquo k i c o p laquo raquo d fHtdii rJ irtcUiso traquo )o olvigt kKnprii)Li U i ambtaikilrt la w pwKion gahinteapern i rruJlpt peihrdatfei do P M laquoKin lo i Sunny Mini C f | W FMflden raquo 1 emplenrilaquo rbdquo D L i 1 cifcih nukirmo CWWJ cn mN iJuloraquo dg capo firraquo
P o l c n t e
gt Sistema de refrigeracioacuten de alia eficiencia OptiCrol
Segurogt Separacioacuten galvaacutenica
gt Sercionador de potencia deCC integrado HSS
ir iJI j ^Kvgt Vlt
gt Servicio SMAcirc laquon lodo el mundo y linea de atencioacuten al dientoAmpiacuteia pOgrem-a de garantioacute dfflSMA
OacuteOOOA
38
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
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Ograve ^ C to Igrave
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M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
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Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
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ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
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Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Dalos teacutecnicosS U N N Y MINI CENTRAL 4 6 0 0 A 5 0 0 0 A 6000A
S M C J G O D A S M C 5 0 0 0 A S M C 6 O T 0 A
ir r f ra d a |C a n5 ^ 0 W 5 7 5 0 W 6 3 0 0 W
t F ^ n r i w d i i X 6 0 0 V oacuteOOV 6 W VE an g c da w jjeacute j i k i o t ^ b c q V f f t 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 6 V - 4 8 0 V 2 4 Oacute V - 4 8 0 VC gn w i g mugrave dfc vUUnJu 2 6 A 2 6 A 2 6 ANuraquotO (Ifl ti iMfr 1 1
1 1Nj w igrave 4 laquo dg iquestlniyj (fi pgruM | 4 4 4
t o l d a [CAI bull P Euml EcircFirJfrH -rj rriTWTrsquoTj iexclM CA 4 ^ 0 W 5 0 M W ^ o wrgtj|fir u laquo d u m p d CA 5 W 0 W 55ltXraquoW 6 W 0 Wt^ in r h i m4i d t WIgraveHgt 2 6 A 2 6 AIg-igraveiiampr Ili fu n d il C A HTP ^ V - 2 laquo V 1 W V - 2 laquo V ^ V - 2 laquo V i aelig V - Icirc ^ V 220V -240V 180V -2Oacute 0VPraquoCpoundkl li riri d CA ld ugrave _t OtACg-tiAeDIgrave t Torcer icirc 5 0 Hz A W H i igrave 4 5 H z 5 Ograve H z 6 0 Igrave ^ i7 plusmn 4 5 H 2 iexcl S 0 H z ^ H z plusmn 4 ^ t ePmXraquo lilaquo piAtradelaquo |eacute f i T i 1
d e CA An4gtrti-rg m d t a i D raquo laquo c r tj ib i iw f bull IgraveTOW^^CO ^Cagravelaquoffirjwnia ri AgrcLmicnJlD-GtgtCgpM d araquo 4 1 O laquo
laquo g p n 4 5 2 e s i t 0 5 2 H l f u r i l m n d e pipi-laquo-laquo IacuteSoteelaquo^ t u a tsA iU iiit-i- H M rri ACCI bull bull
bull I n a lo h u i i ed t i i SugraveijitsilaquoJ jCAJ bull
AfcXkHtLEqUGfl oacute r fcilaquoM O hirllaquo] laquoMlaquoyenleraquoillaquo7tigraven d i id 1WA giid 9 -tg d j
Saparat-dr ju 1 -jraquov o m ( k A raquo p w d t iquest OnlaquoiujOfs lancha laquo pilo i far-ebl v m 4 6 8 6 1 3 2 4 2 4 4 8 0 1 3 2 4 2 4 6 8 6 1 3 2 4 2
la iigc i da p r e v i n oacute M fwplusmnraquo
6 2 k g- 2 5 deg C + 6 0 ^ C 1
6 2 kg- ^ oC bdquo + 6 0 degC
6 3 kg- 2 5 C + 6 0 WC
f u LiugravePr | im 11M n l u p in i Iacute 4 2 dB(A] iquest 4 2 dB(A) J S 4 2 d ^ A lCorturK EOlaquolwiifciD Aa m gt jiiw h j (fen d tril rKKturw lt 7 W 0 2 5 W lt 7 W W 5 W 1 lt 7 W 0 2 5 W
tfo n ^ rm o d o i db J l Jw ^IlK B M C B i
Ograve ^ C to Igrave
Tbp^ampfljc f ra m fo ^ ^ o i de kjtigrave ligraveK M naa
fran d o fm ^ k f de|wei blaquo w laquo 13
Shltfia d fili C tU Cool CccediliCw-illaquoga d igravemiiA b-n [gktEacutentigrave bull diams bull eacute eacute
M C P M i J Igrave j f c J diams ) j laquo j 3 3
GcmWoacuten J CA- bum niKDtki bull bull bull
M k raquo H i U S S a i a 3 3 3 3 3 3OasnrdEacuteS 5 iA jlaquo I O ugraveAj igrave -3 raquo j CaiTIgraveicoidui j obteniauanni n a n iM A AElig w uuumlCOO uuml w n LMAgrave lbi 4U iAraquoti M n H m tlH L C t9 A
bull i ^ v f v w f c i dm M 3 tirjtfsj art j id l in h i m i n uuml a in d laquo i Uhl K J o c iacute j a t r o t i iacute raquo AIpoJ 2 0 0 4
Cawtv tJL ifaiimEacuteraquom L Uuml
raquo
1 1 1 p _ l rM ^ 5 Z P M X t h
diamsH H U
39
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
tonata EacuteEacuteMta f r o n t
OnflMi nAKampjri
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-S0i J laquo u n LU D m laquo I |u 4 laquo gt laquo W Lm u n n i 0 iK
DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
IfattiifftiEacuterccedilfflftip raquo ^F^utfgwIiAHlUHritad _ laquott _
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uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
uuml iJ I -4 M V jri-HP JM-MiriL3i Bv turn m puh w laquo jn w
-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
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itfim U fO trtd laquo^ w raquo i uuml il ran)
Iw itradefasuditlmll
N Hilf W ItaIgraveIgraveIgraveH iflaquo laquoM ta
I h fituumlugrave v luuml IIW raquo U tir H fttfS C MMifflfffiraquohire______________________ ____ fH U toi-g t
ttcB ndi hrietartVAlaquoMlaquoligravepp
OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
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Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
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Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
433 InversorCargador (modelo fflM4000-48)
Technical sheets
Xtenderseriestfsdri 9 V M 1 IumlTHJtOC-13 m u c H t i v a raquo raquo flHIcirc9raquoQ PHUumlAumlT4 UH laquo H u n ireg raquo i r a i raquo laquoitatatai m w j tjn c tafcifUCfei aPiiCL-Ucircl 3 IumlC-PJKamnit tore atap W w laquo W iumlta m 3W wI g t i j iuml f i i v U IumlV raquobullHT H W U ut 11 H H MW n i v a ihIcirc M i w l pem- 3 i f iuml I1OgraveWA u m iumlSucircm Boon 1UUumlVraquo fWft W M
4 ap U n raquo raquo iexcl f i 1 UlfirsquoA m m WIumlW a w JUcircBM Iuml3 W laquoUOumliA aoM HW IumlUuml
rsquo iexcln IHM 4 M Htafi UHM icircfflffl UH I0raquoW 1AumlW lynpi u m
R to iumlr-uil-Steiuml Xmn IttWA w m iiumlW icircflfcy JD00W H W W l laquo P M O T raquo laquo UpkAnAociM
LpUftWlud ditaiumloi H jndb I t a raquo raquo
KMA flA IA laquoh m IMI laquoA
ConuitCnucircFI iumlttiJ-PTIcirch 13H M P Lu Uvtfli i fia iMbrsquoflf i|K9Pt f i n i t a llfcW ta laquo l i i W laquo u m i ju t a m
OAEligPUIWtAgraveip S fe tM -juumlu jijrtat 4 n m u n M i (Ih m reg
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OnflMi nAKampjri
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JW irjif ikinrrtltar wlh 1 frw rrtaflfllpnp uuml H fen iuml t t - i t f - laquo ftm rt ntalHl
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DMKWM tailraquolaquo at|iJ=WBH 1 MAM ta r u r t p l A l b f V iItiH M n f jg i uumlftjt AJfdUumlCta laquom AiilM tlK ieJdBAf W M ta H rh l iA lf laquorifAfcirtfigravetgrH PWM1
r laquoWrfawvIjKJEZLanKTui iffti EHHW-Haiiiifrioflitigrave frwn kampMjuuml nh SGCUJa BCE-oii^ W p u r t 1
JoifiiptlllilftaH bulllsquo41 f bull V Fiwk 4EgraveS mHutny-OLip t lU t l in
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Bf i i x n j igrave 3 QlK uuml h h bt a iwra 11 iumliumlJk
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uf Ufeir lfctm i1 Jill W --bull H tafr Db ii Hi m raquo
I l h r iH d r i i Igrave - t raquo c r JtM rtmd-l i U v a lIraquo A M to V O S bull raquoh o iM finM M
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-3laquolt12Acirc|9 _ _ _____________________________________________________
^igravelDtwttY Wrwtigraveia lTVOilr v -l im Shjautu i icirc u ^ p j itMMMi ftusapH h h s m fthnfrii
3 M kwbM iik m Ii HA FJTr tpcMduita Iftawnj A
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OpmimstcwaftnaoiACi ai EiHUMraquo IcircUumlHUuml amp taAUcirclfMB boumltaltataHiilValtliiru
Iu m i _
40
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
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DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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54
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
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World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
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Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
434 Banco de Bateriacuteas
EverExceed ampigravep o w e r y o u r applications
AGM OPzVRange
T t c l in it agrave l F e m u r
Q Valve regulaled Lead Acid (VRLA) designFully tank formed plates
Q Never needs addition of water ^ Spill-proof and leak-proof Q Operates at a low inicmalpressure Q For use in vertical or horizontal jwsiHon Q Each cell hits a low pressure safety
release venttrg systemQ Flame Retardant material casing
UL 34 V-0 a 8S 6334 FVO Standards)
A p p lic a tio n s
3 Telecommunications Q Emergency Lighting q Navigation
3 UPSsystem 3 Swrtchgear
3 Cellular Radio 3 Control Systems
3 Standoy Power Supply 1 3 Photovoltaic Solar
1 N o t r a n s p o r t r e s t r i c t i o n sI H P laquo reg
o S u r f a c e tra ns p o rt C la s s if ie d a s n o h -h a z a r d o u s m a te ria l a s re la te d to D O T - C F R T i i l e a s p a r t s 1 7 1 -1 8 9
ra M a n n e t r a n s a d C la s s if ie d a s u n shy
h a z a r d o u s m a te ria l a s p e r I M D G a m e n d m e n t 2 7
A ir t r a n s p in C o m p lie s w ltn l A T A i I C A O S p e c ia l p ro v is io n A 6 7
aW tS m
41
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
REFERENCIA
[1]h ^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROC^URE2
0elecfricidad202009pdf (Consultado el 301111)
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[4]
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1994
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Paacuteg 116 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
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Paacuteg 117 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
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54
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
[12] h^VeswikipediaorgwikiSistema frifC3Alsico (Consultado el 301111)
[13] h^filessmadedE7418NetzSMC-UES084110pdf (Consultado el 301111)
14 Caacuteceres M Pinto E Vera L Busso A Cadena C Modelo Matemaacutetico para Simular
la Interaccioacuten entre un Sistema de Generacioacuten Fotovoltaica y la Red de Baja Tensioacuten
World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
15 Rauacutel Gonzaacuteles G Humberto R Jimenez G y Javier Lagunas M Sistemas
Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conertado a la Red para el Sector Indusfrial
A GW O P zV Range Cycle Life vs Depth of Discharge Based o n (E C 896-2
toooo
9000
6000
50Q0Iacute
3000
1200
sœi100
20 30 40 60 80 100 Depth o f D ischarge(D O D )
3500 c y c le s to S ^ A O o ouml 550C So o v e r 30 DoD
TYPICAL CYCLIC PERFORM ANCE
C A P A C ITY W ITHDRAW N C YC LES
100 1200
80 1500
50 3500
40 4300
30 5500
20 6000
B A K E R Y CYCLING ABILITYThe EverExceedrsquos AGM O PzV Range Battery excels in cycling applications EverExceeds AG M O PzV Range batshyteries are capable of charge t discharge cycles deshypending on the depth of discharge
R e la tio n c u rv e s of s e rv ic e life a n d a m b ie n t te m p e ra tu re
Relation curvas ol service life and ambient temperature
42
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
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REFERENCIA
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la Interaccioacuten entre un Sistema de Generacioacuten Fotovoltaica y la Red de Baja Tensioacuten
World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
15 Rauacutel Gonzaacuteles G Humberto R Jimenez G y Javier Lagunas M Sistemas
Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
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CAPIacuteTUL0 5
ESTUDIO ECONOacuteMICO
51 ^C A N C E S DEL ESTODIO ECONOacuteMICO
El presente estudio ofrece una visioacuten de los gastos que conlleva la implementacioacuten y
operacioacuten de un Sistema Fotovoltaico para una empresa del sector indusfrial que requiere
autogener^ su propia energiacutea y sobretodo que la energiacutea sea no contaminante
Para este proyecto se va a particularfrar el caso con respecto a una empresa del
rubro cervecero tal como se ha mencionado a lo largo del presente documento
Cabe sentildealm que las cfras ofrecidas en las siguientes secciones del presente
capiacutetulo no reflejan los costos exactos de la implementacioacuten del sistema sin embargo siacute
ofrecen una idea de la magnitud de los gastos necesarios
La utilidad de presentar estas cifras bajo las condiciones expuestas estaacute en el
anaacutelisis que se puede obtener observando las relaciones enfre los rubros que conforman los
costos y los ingresos que se generan por la implementacioacuten del Sistema Fotovoltaico Estas
43
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
REFERENCIA
[1]h ^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROC^URE2
0elecfricidad202009pdf (Consultado el 301111)
[2]h^www2osinerggobpeATarifasElectricidadPliegosTarifariosUsuarioFinalasgxId=15
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[3] httpeswikipediaor^wikiSector elC3A9ctrico_en el PerC3BA (Consultado
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[4]
h^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROCH^E2
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[5] htowwwtopsunkrenglishproductsubO 1 htm (Consultado el 301111)
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[7] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 116 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
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[9] htoenergycaedsengumledu (Consultado el 301111)
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[11] h^eswikipediaorampwikiMediciC3B3n neta (Consultado el 301111)
54
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
[12] h^VeswikipediaorgwikiSistema frifC3Alsico (Consultado el 301111)
[13] h^filessmadedE7418NetzSMC-UES084110pdf (Consultado el 301111)
14 Caacuteceres M Pinto E Vera L Busso A Cadena C Modelo Matemaacutetico para Simular
la Interaccioacuten entre un Sistema de Generacioacuten Fotovoltaica y la Red de Baja Tensioacuten
World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
15 Rauacutel Gonzaacuteles G Humberto R Jimenez G y Javier Lagunas M Sistemas
Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industaial
relaciones como se veraacute en este capiacutetulo resultan en una sifoacioacuten econoacutemicamente
favorable para la empresa que desco lleacute el sistema planteado en este caso para la empresa
del rubro cervecero
52 ALTERNATIVAS DE EQUIPOS COMERCIALES
En los capiacutetulos ^teriores descollam os un Sistema Fotovoltaico conectado a la
Red pma un espacio determinado y un perfil de cargas establecido Dentao de este
desarrollo se ha indicado que caracteriacutesticas teacutecnicas deben cumplir los componentes del
sistema Sin embargo no se ha mdicado hasta el momento que a lte^ tivas comerciales
responden a las necesidades planteadas por el sistema disentildeado
Dentao de los fabricantes de equipos que puedan cubrir este tipo de sistemas
tenemos YINGLI SOLAR TRINA Q CELLS entae otaos con respecto a los paneles
solares FRONIUS XANTREX El^RSSO N STUDER OUTBACK y VICTRON
ENERGY entre otaos con respecto a los inversores de cone^oacuten a red e inversores
cegadores EVEREXCEED EXIDE TROJAN entae otros con respecto a los bancos de
bateriacuteas Los equipos brindados por estas marcas son aptos para implemento en esta
propuesta
53 COSTOS ESTIMADOS DE INVERSIOacuteN
Esta seccioacuten presenta los puntos en los que esnecesrno invertir para implementar el
Sistema Fotovoltaico e indica cuales son los maacutes importantes
La inversioacuten inicial para el sistema fotovoltaico que se propone se centaa en la
importacioacuten de los equipos tales como paneles solmes inversores de conexioacuten a red
inversorescargadores y banco de bateriacuteas Cabe sentildealm que no se consideraraacute al detalle
44
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
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Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
REFERENCIA
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[6] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
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Paacuteg 116 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
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[8] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 117 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[9] htoenergycaedsengumledu (Consultado el 301111)
[10] httpinfranet2minemgobpewebcafaePdfsCNEPDF Seccioacuten 50-106 (Consultado
el 301111)
[11] h^eswikipediaorampwikiMediciC3B3n neta (Consultado el 301111)
54
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
[12] h^VeswikipediaorgwikiSistema frifC3Alsico (Consultado el 301111)
[13] h^filessmadedE7418NetzSMC-UES084110pdf (Consultado el 301111)
14 Caacuteceres M Pinto E Vera L Busso A Cadena C Modelo Matemaacutetico para Simular
la Interaccioacuten entre un Sistema de Generacioacuten Fotovoltaica y la Red de Baja Tensioacuten
World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
15 Rauacutel Gonzaacuteles G Humberto R Jimenez G y Javier Lagunas M Sistemas
Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
pmu este estudio costos como el de ingenieriacutea ejecucioacuten supervisioacuten y capacitacioacuten
debido a que esto compete a la empresa que realice dichos ntildeabajos solo se veraacuten en forma general
En esta seccioacuten soacutelo se considerad costos de implementacioacuten es decir el
equipamiento del sistema en siacute tales como equipos estructuras kit de cables y accesorios
de instalacioacuten
A continuacioacuten se tiene un resumen de los costos de inversioacuten aproximados (soacutelo
equipamiento) datos obtenidos por un mismo proveedor del rubro fotovoltaico en el Peruacute
Desercioacuten CaridadPiecwUnfc
(USD)Sub (USD)
P^lFotovoteo 200Wp 18Vdc 75 24000 1800000Irneisor de Corean a Red 5000W 230Vac 60Hz cont^^rrador irorcfistoo 3 250000 750000
IraereorCa^dor 4000W 48Vdcpound30Vac rorcfistoo 60Hz 3 220000 660000Barco de Bateas 24 celdas Tito^res 1500AhAGM OPzV 1500 2Vdc 1 1382400 1382400
para p^fes fotovoteo Fegraverro ^^^rado enCaamprte ratactonde 15o Para 75 p^tes sobres de 200W 1 300000 300000
Totora de ^^^rercto T^stoo ftreaker^^too 25A ieby 16A Coactares ^fctoos A^fcadorde redes 60Hz) 1 150000 150000
K1 de cabtos y accesoroacutes de ^^toctoa Cabto Sobr Gabretes de paso Corcctores etc 1 183696 183696TOT^Sm IGV USD 5226096
Todos tos costos soniefererc^s
Tabla 5-1 Costos por el equipamiento para el Sistema Fotovoltaico conectado a la Red con
Respaldo de 15 kW (smIGV)
54 ANALISIS DE RENTABILIDAD
El anaacutelisis de rentabilidad se puede definir como el resultado econoacutemico (sea
positivo o negativo) del estado de ganancias y peacuterdidas que toda empresa debe hacer antes
de realizar un proyecto
Para este caso en particular este estudio debe tener un resultado que se basa en la
siguiente pregunta iquestCuaacutento es lo que voy a dejar de pagar mensualmente en energiacutea
eleacutecntildeica denfro de mi empresa entonces es ahiacute en donde enntildea a jugar el factor AHORRO
45
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
46
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
REFERENCIA
[1]h ^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROC^URE2
0elecfricidad202009pdf (Consultado el 301111)
[2]h^www2osinerggobpeATarifasElectricidadPliegosTarifariosUsuarioFinalasgxId=15
0000 (Consultado el 301111)
[3] httpeswikipediaor^wikiSector elC3A9ctrico_en el PerC3BA (Consultado
el 301111)
[4]
h^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROCH^E2
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[5] htowwwtopsunkrenglishproductsubO 1 htm (Consultado el 301111)
[6] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Pag 101 Instituto de Enerva Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[7] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 116 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[8] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 117 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
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54
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
[12] h^VeswikipediaorgwikiSistema frifC3Alsico (Consultado el 301111)
[13] h^filessmadedE7418NetzSMC-UES084110pdf (Consultado el 301111)
14 Caacuteceres M Pinto E Vera L Busso A Cadena C Modelo Matemaacutetico para Simular
la Interaccioacuten entre un Sistema de Generacioacuten Fotovoltaica y la Red de Baja Tensioacuten
World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
15 Rauacutel Gonzaacuteles G Humberto R Jimenez G y Javier Lagunas M Sistemas
Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
ya que uno de los problemas de toda com peta es el costo por energiacutea sobre todo si crece
enfie un 6 a 9 por antildeo [2]
El anaacutelisis de rentabilidad en este proyecto depende mucho del costo que se tiene
actualmente en energiacutea eleacutecfiica dentro de la empresa o en tal caso el costo que se tendiacutea
si seguimos dependiendo de la red convencional en su totalidad No podemos precisa la
cantidad exacta que una empresa de esta naturaleza podriacutea gastar en energiacutea pero por la
experiencia podemos comparar las tarifas eleacutecfiicas enfre la convencional que crece al pasar
de los ^ o s y la tarifa solar que se mantiene fija cuando uno hace la inversioacuten inicial en el
Sistema Fotovoltaico
Para hacer el anaacutelisis comparativo de las tarifas y de coacutemo la tarifa solar por kWh
consumido es cada vez maacutes econoacutemicacon los antildeos en relacioacuten a la tarifa convencional
debemos ver el costo total de la implementacioacuten que se muesfia en la tabla 5-2
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 5226096CI - Costo de mstalactoacuten (10 CE) 522610MG - Margen de ragravelidad de la Conntildeatista (20) 1149741
T O T ^ (USD) sin IGV 6898447Costo por Wp (USDWp) 460
Tabla 5-2 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldordquo
Tambieacuten veamos la tabla 5-3 que muesfra el costo del sistema fotovoltaico
conectado a la red sin sistema de respaldo
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Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
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AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
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Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
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CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
REFERENCIA
[1]h ^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROC^URE2
0elecfricidad202009pdf (Consultado el 301111)
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0000 (Consultado el 301111)
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el 301111)
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h^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROCH^E2
0elecfricidad202009pdf (Consultado el 301111)
[5] htowwwtopsunkrenglishproductsubO 1 htm (Consultado el 301111)
[6] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Pag 101 Instituto de Enerva Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[7] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 116 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[8] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 117 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[9] htoenergycaedsengumledu (Consultado el 301111)
[10] httpinfranet2minemgobpewebcafaePdfsCNEPDF Seccioacuten 50-106 (Consultado
el 301111)
[11] h^eswikipediaorampwikiMediciC3B3n neta (Consultado el 301111)
54
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
[12] h^VeswikipediaorgwikiSistema frifC3Alsico (Consultado el 301111)
[13] h^filessmadedE7418NetzSMC-UES084110pdf (Consultado el 301111)
14 Caacuteceres M Pinto E Vera L Busso A Cadena C Modelo Matemaacutetico para Simular
la Interaccioacuten entre un Sistema de Generacioacuten Fotovoltaica y la Red de Baja Tensioacuten
World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
15 Rauacutel Gonzaacuteles G Humberto R Jimenez G y Javier Lagunas M Sistemas
Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de lui Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Industrial
DESCRIPCIOacuteN Precio (USD)CE - Costo de e q ^ o s (sm IGV) 3033696CI - Costo de inst^acioacuten(10 CE) 303370MG- M ^-^n de ^ id ad de la Contratista (20) 667413
TOTAL (USD) sin IGV 4004479Costo por Wp (USDWp) 267
Tabla 5-3 Costo total del proyecto ldquoSistema Fotovoltaico Conectado a la Red sin
Respaldordquo
Para calcula la tarifa solar en ambos escenarios con y sin Respaldo debemos
utiliza el anaacutelisis del COSTO DEL CICLO DE VIDA UTIL (CCVU) con un periodo de 30
antildeos tiempo de vida estaacutendrn- de los paneles solares y una tasa de descuento del 3 anual
(Tasa de inversioacuten del 7 menos tasa de inflacioacuten general del 4) En la tabla 5-4 se
muesfra el anaacutelisis del CCVU para el Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con
Respaldo donde se incluyen costos iniciales operativos y de reposicioacuten
47
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indushial
AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
48
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
REFERENCIA
[1]h ^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROC^URE2
0elecfricidad202009pdf (Consultado el 301111)
[2]h^www2osinerggobpeATarifasElectricidadPliegosTarifariosUsuarioFinalasgxId=15
0000 (Consultado el 301111)
[3] httpeswikipediaor^wikiSector elC3A9ctrico_en el PerC3BA (Consultado
el 301111)
[4]
h^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROCH^E2
0elecfricidad202009pdf (Consultado el 301111)
[5] htowwwtopsunkrenglishproductsubO 1 htm (Consultado el 301111)
[6] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Pag 101 Instituto de Enerva Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[7] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 116 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[8] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 117 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[9] htoenergycaedsengumledu (Consultado el 301111)
[10] httpinfranet2minemgobpewebcafaePdfsCNEPDF Seccioacuten 50-106 (Consultado
el 301111)
[11] h^eswikipediaorampwikiMediciC3B3n neta (Consultado el 301111)
54
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
[12] h^VeswikipediaorgwikiSistema frifC3Alsico (Consultado el 301111)
[13] h^filessmadedE7418NetzSMC-UES084110pdf (Consultado el 301111)
14 Caacuteceres M Pinto E Vera L Busso A Cadena C Modelo Matemaacutetico para Simular
la Interaccioacuten entre un Sistema de Generacioacuten Fotovoltaica y la Red de Baja Tensioacuten
World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
15 Rauacutel Gonzaacuteles G Humberto R Jimenez G y Javier Lagunas M Sistemas
Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
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AN^USIS DEL COSTO DEL aCLO DE VIDA r aacute L ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis C ^ e te Antildeo de raaacutelisis 2011T a ^ BT5BA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 3094
Sistema 15 kW
ItemValor actual d eu n antildeo
Vator actual un iib^aelig en X
miacuteos
canttagravead en dolares
Factorde valor actual
M ra to d e valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten 6898447 X i 689IM47
Operacioacuten y mratenimiento - Mano de obra 30 Kraquo X lUS 19laquo)04
- Inspeccioacuten anual X 000
- Seguro- ^ r o s
X 0(raquo
Costos de ^ e ^ iacute a
- C o ^ u s tib le de gOTerador
Reparaciones y reposicioacutenInversor 20 6000 X 0554 332205
B m co de Bateriacuteas 15 13824 X 0M2 s m i o
X l W OWl
Valor residual
- 2(Po de original 30 13789 X 041 568414
COSTO TOTAL DEL CICLO DE UacuteTIL 2745553
E ^ G Iacute A G ^E R A D A A ^ A ^ ^ T E ( k W h ) 18751(X)
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 30ANtildeOS (kWh) 562530(raquo
P ^ I O DE T A m S O ^ ( cen t USS k m ) 1377
V a l o n s ^ m x i i m d o s
Tabla 5 ^ ^ aacute lis is del Costo del Ciclo de Vifo Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red con Respaldo
Si revisamos la tarifa BT5b incluyendo los portes por elechificacioacuten rural y
alumbrado puacuteblico que le incrementan al recibo actualmente bordea los USD 0127kWh esta tarifa tendraacute un incremento real entre el del 5 al 6 anual En un inicio la tarifa solar
estaraacute por encima de la tarifa convencional hasta el antildeo dos (2) donde la tarifa
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
REFERENCIA
[1]h ^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROC^URE2
0elecfricidad202009pdf (Consultado el 301111)
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0000 (Consultado el 301111)
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el 301111)
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[5] htowwwtopsunkrenglishproductsubO 1 htm (Consultado el 301111)
[6] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Pag 101 Instituto de Enerva Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[7] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 116 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[8] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 117 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[9] htoenergycaedsengumledu (Consultado el 301111)
[10] httpinfranet2minemgobpewebcafaePdfsCNEPDF Seccioacuten 50-106 (Consultado
el 301111)
[11] h^eswikipediaorampwikiMediciC3B3n neta (Consultado el 301111)
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
[12] h^VeswikipediaorgwikiSistema frifC3Alsico (Consultado el 301111)
[13] h^filessmadedE7418NetzSMC-UES084110pdf (Consultado el 301111)
14 Caacuteceres M Pinto E Vera L Busso A Cadena C Modelo Matemaacutetico para Simular
la Interaccioacuten entre un Sistema de Generacioacuten Fotovoltaica y la Red de Baja Tensioacuten
World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
15 Rauacutel Gonzaacuteles G Humberto R Jimenez G y Javier Lagunas M Sistemas
Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
55
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
convencional pasa a la tarifa solar En la tabla 5-5 se muesfra el mismo Anaacutelisis al Sistema
Fotovoltaico conectado a la Red sin Respaldo
ANAacuteLISIS DEL COSTO DEL CICLO DE OTIL ( C C ^
Ciudad del anaacutelisis Ornete A ntildeo de anaacutelisis m
Tarifa BTSBA ntildeos de ciclo de vida uacutetil 30 Tasa de inflacioacuten general 4Tasa de invereioacuten 70
Tasa de descuento 30raquouacute
S istera 15 kW
ItemValoractual de un antildeo
Valoractual unifo^ffi en X
aflos
cantidad en dolares
Factor de valor actual
M onto de valor actual
Capital para equipo e instalacioacuten Iacute 0 ^ 7 9 X i 4 ^ 4 7 9
Operacioacuten y ^n ten im ien to
- Mm o de obra r 30 10000 X 1960 19S304
- Inspeccioacuten anual X OW
- Seguro
- Otros
X 000
Costos de energiacutea gt C o raacuteustib le de generador
Reparaciones y reposicioacutenInvereor 20 600000 X 05541 3 3 ^ 0 5
X 1IM) 0WX TIMI 0W
Valor residual
- 20 deorigmal 30 8008 X 0 A S 32ltraquo58
c o s t o t o t a l d e l c ic l o d e ^ d a uacute t il 4 2 0 U 3 0
^ ^ G Iacute A A E R A D A A ^ A I M ^ T E fc W h ) 18751W
^ ^ G Iacute A ^ ^ ^ D A ^ 3 0 A Ntilde O S frW h ) 562530W
P ^ I O D E ^ T A ^ A ( c e n t kW h) 747
Tabla 5-5 Anaacutelisis del Costo del Ciclo de Vida Uacutetil para un Sistema Fotovoltaico
Conectado a la Red sin Respaldo
49
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
REFERENCIA
[1]h ^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROC^URE2
0elecfricidad202009pdf (Consultado el 301111)
[2]h^www2osinerggobpeATarifasElectricidadPliegosTarifariosUsuarioFinalasgxId=15
0000 (Consultado el 301111)
[3] httpeswikipediaor^wikiSector elC3A9ctrico_en el PerC3BA (Consultado
el 301111)
[4]
h^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROCH^E2
0elecfricidad202009pdf (Consultado el 301111)
[5] htowwwtopsunkrenglishproductsubO 1 htm (Consultado el 301111)
[6] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Pag 101 Instituto de Enerva Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[7] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 116 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[8] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 117 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[9] htoenergycaedsengumledu (Consultado el 301111)
[10] httpinfranet2minemgobpewebcafaePdfsCNEPDF Seccioacuten 50-106 (Consultado
el 301111)
[11] h^eswikipediaorampwikiMediciC3B3n neta (Consultado el 301111)
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Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
[12] h^VeswikipediaorgwikiSistema frifC3Alsico (Consultado el 301111)
[13] h^filessmadedE7418NetzSMC-UES084110pdf (Consultado el 301111)
14 Caacuteceres M Pinto E Vera L Busso A Cadena C Modelo Matemaacutetico para Simular
la Interaccioacuten entre un Sistema de Generacioacuten Fotovoltaica y la Red de Baja Tensioacuten
World Congress and Exhibition Engineering 2010 -A S^D E S 2010
15 Rauacutel Gonzaacuteles G Humberto R Jimenez G y Javier Lagunas M Sistemas
Fotovoltaicos Conectados a Red Boletiacuten IEE Octubre 2010
16 Dawd L ^m g Si^fredo Gonzalez Gaty M Galbraith and William E Boyson
Performance Model fo r Grid - Connected Photovoltaic Inverters Sandia National
Laboratories Report Albuquerque New Mexico Setiembre 2007
17 Chris Deline and Bill Marion from National Renewable Energy Laboratory Jennifer
Granata and Sigifredo Gonzalez from Sandia National Laboratories A Performance and
Economic Analysis o f Distributed Power Electronics in Photovoltaic Systems Technical
Report NRELTP-5200-50003 Enero 2011
18 Studer Innotec SA Anti - Blackout system fo r ^ i d connected solar installations
Application Note 003 Suiza Enero 2010
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Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este escenario nos dariacutea la posibilidad que desde el primer diacutea ya se esteacute borrando en la
tarifa eleacutecfrica Lamentablemente para generar este escenario se deberiacutea infroducir la
legislacioacuten que permita la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica disfribuida
50
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfiial
CAPIacuteTUL0 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
51
Diseno de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
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Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
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REFERENCIA
[1]h ^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROC^URE2
0elecfricidad202009pdf (Consultado el 301111)
[2]h^www2osinerggobpeATarifasElectricidadPliegosTarifariosUsuarioFinalasgxId=15
0000 (Consultado el 301111)
[3] httpeswikipediaor^wikiSector elC3A9ctrico_en el PerC3BA (Consultado
el 301111)
[4]
h^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROCH^E2
0elecfricidad202009pdf (Consultado el 301111)
[5] htowwwtopsunkrenglishproductsubO 1 htm (Consultado el 301111)
[6] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Pag 101 Instituto de Enerva Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[7] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 116 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[8] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 117 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[9] htoenergycaedsengumledu (Consultado el 301111)
[10] httpinfranet2minemgobpewebcafaePdfsCNEPDF Seccioacuten 50-106 (Consultado
el 301111)
[11] h^eswikipediaorampwikiMediciC3B3n neta (Consultado el 301111)
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[12] h^VeswikipediaorgwikiSistema frifC3Alsico (Consultado el 301111)
[13] h^filessmadedE7418NetzSMC-UES084110pdf (Consultado el 301111)
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
Durante el desmrollo del fiabajo se han presentado diferentes conceptos y
caracteriacutesticas de nuevas tecnologiacuteas hacieacutendose necesario el contar con la base teoacuterica
para poder realizar el disentildeo del sistema fotovoltaico
Pma poder aprovechar maacutes energiacutea eleacutecfiica del sistema fotovoltaico debemos tener
en cuenta el escoger un panel solar con bajas peacuterdidas por temperatura dimensionar
correctamente el cableado tener inversores de muy bajo autoconsumo y altamente
eficientes con esto deberiacuteamos ganar enfie 1 y 2 lo cual es bastante
Para la implementacioacuten de los componentes del sistema fotovoltaico al sistema
eleacutecfiico de la empresa del sector indusfiial necesitamos tener al personal adecuado para no
causar dantildeo a la infraesfiuctura eleacutecfiica del usuario final
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Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
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Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
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REFERENCIA
[1]h ^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROC^URE2
0elecfricidad202009pdf (Consultado el 301111)
[2]h^www2osinerggobpeATarifasElectricidadPliegosTarifariosUsuarioFinalasgxId=15
0000 (Consultado el 301111)
[3] httpeswikipediaor^wikiSector elC3A9ctrico_en el PerC3BA (Consultado
el 301111)
[4]
h^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROCH^E2
0elecfricidad202009pdf (Consultado el 301111)
[5] htowwwtopsunkrenglishproductsubO 1 htm (Consultado el 301111)
[6] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Pag 101 Instituto de Enerva Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[7] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 116 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[8] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 117 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[9] htoenergycaedsengumledu (Consultado el 301111)
[10] httpinfranet2minemgobpewebcafaePdfsCNEPDF Seccioacuten 50-106 (Consultado
el 301111)
[11] h^eswikipediaorampwikiMediciC3B3n neta (Consultado el 301111)
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[12] h^VeswikipediaorgwikiSistema frifC3Alsico (Consultado el 301111)
[13] h^filessmadedE7418NetzSMC-UES084110pdf (Consultado el 301111)
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Este sistema ha implementado un banco de bateriacuteas que puede tener de 10 a 14 antildeos
de uacutetil dando beneficios ecoloacutegicos y econoacutemicos en la renovacioacuten de dicho brnco
El alcance del disentildeo del Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red con Respaldo
que se presenta no considera en los costos la implementacioacuten de los fransformadores delta
- esfrella y esfrella - delta esto solo se ha aplicado en este caso que el lugar de aplicacioacuten
tiene un sistema que no es muy comuacuten en la indusfria
Hay que tener en cuenta que dependemos del precio de los componentes y de la
ingenieriacutea aplicada por cada empresa
En este frabajo se deja enfrever que estos sistemas pueden convertirse en negocios
financieros donde no se venden paneles solmes si no la energiacutea verde a un mejor precio
que la energiacutea eleacutecfrica convencional
62 RECOMENDACIONES
Se debe siempre tener contacto con la empresa que se encargoacute del estudio de cmgas
ella podraacute acompantildear en todo momento las decisiones respecto de la ingenieriacutea eleacutectrica
aplicada en el disentildeo y ejecucioacuten
Al ser el sistema modular uno puede diluir la inversioacuten en varias etapas para cada
antildeo y compromete poco presupuesto ademaacutes de k experimentando la tecnologiacutea y sus
beneficios
Al parecer el escenrno de generacioacuten disfribuida debe ya implementarse en nuesfro
paiacutes no solo genera frabajo para el sector de las energiacuteas renovables si no que nos permite
pagar menos por la energiacutea eleacutectrica
La energiacutea que se proporciona es considerada energiacutea verde en el mundo y estos
proyectos pueden venderse a los bonos de carbono del mercado regulado o voluntario
52
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Proyectos como el propuesto en el presente informe deben ser ejecutados con
personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
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REFERENCIA
[1]h ^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROC^URE2
0elecfricidad202009pdf (Consultado el 301111)
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0000 (Consultado el 301111)
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el 301111)
[4]
h^ wwwminemgobpeminemarchivosfiacuteleElecfricidadpublicacionesBROCH^E2
0elecfricidad202009pdf (Consultado el 301111)
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[6] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
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1994
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1994
[8] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 117 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[9] htoenergycaedsengumledu (Consultado el 301111)
[10] httpinfranet2minemgobpewebcafaePdfsCNEPDF Seccioacuten 50-106 (Consultado
el 301111)
[11] h^eswikipediaorampwikiMediciC3B3n neta (Consultado el 301111)
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[12] h^VeswikipediaorgwikiSistema frifC3Alsico (Consultado el 301111)
[13] h^filessmadedE7418NetzSMC-UES084110pdf (Consultado el 301111)
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personal calificado 100 en la materia ya que ellos utili^raacuten protocolos adecuados en la ejecucioacuten
53
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
REFERENCIA
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0000 (Consultado el 301111)
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el 301111)
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[6] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
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1994
[7] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 116 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[8] Eduardo Lorenzo ELECTRICIDAD SOLAR Ingenieriacutea de los Sistemas Fotovoltaicos
Paacuteg 117 Instituto de Energiacutea Solar Universidad Politeacutecnica de Madrid PROGENSA
1994
[9] htoenergycaedsengumledu (Consultado el 301111)
[10] httpinfranet2minemgobpewebcafaePdfsCNEPDF Seccioacuten 50-106 (Consultado
el 301111)
[11] h^eswikipediaorampwikiMediciC3B3n neta (Consultado el 301111)
54
Disentildeo de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red para el Sector Indusfrial
[12] h^VeswikipediaorgwikiSistema frifC3Alsico (Consultado el 301111)
[13] h^filessmadedE7418NetzSMC-UES084110pdf (Consultado el 301111)
14 Caacuteceres M Pinto E Vera L Busso A Cadena C Modelo Matemaacutetico para Simular
la Interaccioacuten entre un Sistema de Generacioacuten Fotovoltaica y la Red de Baja Tensioacuten
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15 Rauacutel Gonzaacuteles G Humberto R Jimenez G y Javier Lagunas M Sistemas
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