Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red.1. Introduccin. Un sistema fotovoltaico para conexin a la red est constituida bsicamente por un generador fotovoltaico y un inversor que convierte la corriente continua del generador en corriente altera con la tensin y la frecuencia (230 V monofsica, 400 V trifsica, 50 Hz) requeridas por las compaas elctricas. Adems debe incluir las protecciones elctricas correspondientes. Toda la energa elctrica producida se enva a la red de distribucin elctrica donde es comprada por las compaas distribuidoras de electricidad. La energa necesaria para el consumo se tiene que extraer de la red comprndola a la compaa distribuidora de electricidad. Es necesario disponer de un sistema de medida de energa elctrica que contabilice la energa que sale y la energa que entra. El usuario compra la energa elctrica que consume a la compaa distribuidora al precio establecido y adems es propietario de un sistema generador de electricidad que puede facturar los kWh a un precio superior. En Espaa no est permitida la combinacin de generacin autnoma y conexin a la red de un sistema fotovoltaico. En un futuro se prev esta posibilidad. Un usuario que instalase un generador fotovoltaico en su tejado podra consumir la energa que produjese vendiendo el sobrante a la red. Esto inducira al ahorro de energa por parte del usuario, puesta cuanto menos consumiese ms dispondra para vender. Por otro lado, en los meses de verano, durante las horas punta de consumo elctrico, favorecera el autoconsumo y disminuira considerablemente la demanda de energa a travs de la red elctrica. El requisito imprescindible para instalar un sistema fotovoltaico conectado a la red es disponer de un espacio en un edificio, nave industrial, o en cualquier otro lugar libre de sombras para ubicar el generador fotovoltaico. En funcin del lugar de instalacin del generador fotovoltaico se pueden distinguir tres tipos de sistemas conectados a la red elctrica: Tejados de viviendas: Se utiliza la superficie de un tejado para instalar sobre ella los mdulos fotovoltaicos del generador. Son sistemas sencillos de instalar por su concepcin modular y el peso de los mdulos no suele suponer una carga excesiva para cualquiera de los tejados existentes. Por sus caractersticas y la actual reglamentacin en Espaa, se prev que esta sea la aplicacin ms extendida en los prximos aos. Plantas de generacin: Son aplicaciones de carcter industrial que pueden instalarse en zonas rurales no aprovechadas para otros usos o sobrepuestas en grandes cubiertas de reas urbanas (naves industriales, aparcamientos, zomas comerciarles, reas deportivas).

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En este tipo de sistemas para aumentar la capacidad de produccin se pueden utilizar sistemas de seguimiento solar. Integracin en edificios: Son aplicaciones donde se sustituyen elementos arquitectnicos convencionales por nuevos elementos arquitectnicos que incluyen el elemento fotovoltaico, y que por lo tanto son generadores d energa, aunque es prioritario el nivel de integracin del elemento fotovoltaico en la estructura del edificio. A veces es necesario sacrificar parte del rendimiento energtico por mantener la esttica del edificio. La integracin de sistemas fotovoltaicos en edificios, con aportaciones energticas en las horas punta, contribuye a reducir la produccin diurna de energa por medios convencionales. Ejemplos de aplicaciones de integracin en edificios son: recubrimiento de fachadas, muros cortina, parasoles en fachada, prgolas, lucernarios en cubiertas, lamas en ventanas, tejas Para mejorar la integracin del elemento fotovoltaico en los edificios es necesario tenerlo en cuenta desde el inicio de su diseo, de esta manera se mejora el aspecto exterior y el coste del edificio al poder sustituir elementos convencionales por los elementos fotovoltaicos. 2. Proyecto de un sistema fotovoltaico conectado a la red. Las condiciones tcnicas que se proponen en los siguientes apartados para el diseo de instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red estn basadas en las elaboradas por el IDAE en el pliego de condiciones tcnicas de instalaciones conectadas a la red que se incluye en la convocatoria de ayudas del Plan de Fomento de las Energas Renovables. El primer paso de un proyecto de un sistema fotovoltaico conectado a la red es determinar la potencia mxima o de pico del generador fotovoltaico. La potencia de pico del generador fotovoltaico se calcula a partir de: El cumplimento de la exigencia bsica HE 5, denominada Contribucin fotovoltaica mnima de energa elctrica fijada por el Cdigo Tcnico de la Edificacin (CTE). La superficie disponible para la instalacin del generador fotovoltaico.

La segunda opcin estar condicionada por la inversin econmica mxima que se quiera hacer, teniendo en cuenta que el coste kWp est entorna en torno los 4000/kWp, y por la compaa elctrica que tiene que absorber la produccin de electricidad del generador y que tiene que conceder el permiso de conexin a la red.

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Una vez calculada la potencia del generador fotovoltaico, y en funcin de ella, se calcula la potencia del inversor. La potencia nominal del inversor, o la suma de las potencias nominales de los inversores en aquellos casos en que se instalen varios, es la potencia nominal del sistema fotovoltaico y tiene la consideracin de potencia instalada en todo lo referido al REBT. 2.1.Potencia de pico del generador por cumplimiento de la HE 5 del CTE. El CTE que es el marco normativo por el que se regulan las exigencias bsicas de calidad que deben cumplir los edificios y sus instalaciones en Espaa, prescribe un conjunto de exigencias bsicas de ahorro de la energa (artculo 15). En concreto, en la exigencia bsica HE 5, denominada Contribucin fotovoltaica mnima de energa elctrica se establece que en los edificios que as se establezca en este CTE se incorporarn sistemas de captacin y transformacin de energa solar en energa elctrica por procedimientos fotovoltaicos para uso propio o suministro a la red. Los valores derivados de esta exigencia bsica tendrn la consideracin de mnimos, sin perjuicio de valores ms estrictos que puedan ser establecidos por las administraciones competentes y que contribuyan a la sostenibilidad, atendiendo a las caractersticas propias de su localizacin y mbito territorial. mbito de aplicacin. Los edificios de los usos indicados en la tabla incorporarn sistemas de captacin y transformacin de energa solar por procedimientos fotovoltaicos cuando superen los lmites de aplicacin establecidos en dicha tabla.

La potencia elctrica mnima determinada en aplicacin de esta exigencia bsica se puede disminuir o suprimirse justificadamente, si se cubre la produccin elctrica estimada mediante el aprovechamiento de otras fuentes de energas renovables o si el emplazamiento no cuenta con suficiente acceso al sol por barreras insalvables y no se puedan aplicar soluciones alternativas o cuando existan lmites en la rehabilitacin de edificios, por la normativa urbanstica aplicable o por proteccin histrico artstica.

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Determinacin de la potencia a instalar. La potencia de pico a instalar se calcular mediante la siguiente frmula: [2.1] Pmax= C (A x S + B)

En cualquier caso, la potencia pico mnima a instalar ser de 6,25 kWp. El inversor tendr una potencia mnima de 5 kW. La superficie S a considerar para el caso de edificios ejecutados dentro de un mismo recinto ser: a) en el caso que se destinen a un mismo uso, la suma de la superficie de todos los edificios del recinto. b) en el caso de distintos usos, de los establecidos en la tabla 1.1, dentro de un mismo edificio o recinto, se aplicarn a las superficies construidas correspondientes, la expresin 2.1 aunque stas sean inferiores al lmite de aplicacin indicado en la tabla 1.1. La potencia pico mnima a instalar ser la suma de las potencias picos de cada uso, siempre que resulten positivas. Para que sea obligatoria esta exigencia, la potencia resultante debe ser superior a 6,25 kWp.

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Las zonas climticas se han definido teniendo en cuenta el valor medio diario de la irradiacin global anual sobre superficie horizontal, Gdm(0). Una relacin detallada de localidades de cada zona climtica se puede consultar en el Documento Bsico de Ahorro de Energa HE5, del CTE aprobado por el R.D.314/2006, de 17 de marzo. 2.2. Potencia de pico del generador por superficie disponible. Si se dispone de una superficie, por ejemplo un tejado o una azotea, la potencia del generador estar limitada por la cantidad mxima de dicha superficie que pueda ocupar el generador fotovoltaico. La tabla muestra la ocupacin superficial de los mdulos de un generador fotovoltaico, en funcin de la tecnologa utilizada en su construccin. Tecnologa del mdulo Monocristalina Policristalina Capa fina. Superficie ocupada (m2/kW) 6a9 7 a 10 15 a 20

Dividiendo la superficie disponible para instalar el generador por la superficie ocupada por metro cuadrado segn el tipo de tecnologa, se obtiene un rango de valores de potencia mxima. Sobre el rango de potencia obtenido se tiene que ajustar el valor de la potencia real a partir de las dimensiones proporcionadas por el fabricante del mdulo fotovoltaico elegido y su disposicin sobre la superficie de instalacin.

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2.3. Orientacin e inclinacin y sombras. La orientacin e inclinacin del generador fotovoltaico y las posibles sombras sobre el mismo sern tales que las prdidas sean inferiores a los lmites establecidos en la tabla. Se consideran tres tipos de instalacin para los mdulos y diferentes porcentajes de prdidas para cada caso: General: Mdulos instalados con la nica funcin de generar energa. Integracin arquitectnica: Cuando los mdulos fotovoltaicos cumplen una doble funcin, energtica y arquitectnica (revestimiento, cerramiento o sombreado) y, adems, sustituyen a elementos constructivos convencionales: - Revestimiento. Los mdulos constituyen parte de la envolvente de una construccin arquitectnica. - Cerramiento. Los mdulos constituyen el tejado o la fachada de la construccin, debiendo garantizar la debida estanqueidad y aislamiento trmico. - Sombreado. Los mdulos protegen a la construccin arquitectnica de la sobrecarga trmica causada por los rayos solares, proporcionando sombras en el tejado o en la fachada del mismo. Superposicin de mdulos: colocacin de los mdulos paralelos a la envolvente del edificio sin la doble funcionalidad definida en el apartado de integracin arquitectnica. No se aceptarn, dentro del concepto de superposicin mdulos horizontales. En todos los casos se han de cumplir tres condiciones: prdidas por orientacin e inclinacin, prdidas por sombreado y prdidas totales inferiores a los lmites estipulados respecto a los valores ptimos. Tipos de instalacin de los mdulos General Superposicin Integracin arquitectnica Orientacin inclinacin (OI) 10 % 20% 40% e Sombras (S) 10% 15% 20% Total (OI+S) 15% 30% 50%

Prdidas por orientacin e inclinacin diferentes de las ptimas. El clculo de estas prdidas determina si la orientacin e inclinacin de un generador fotovoltaico, que por diferentes razones no puede adoptar los valores ptimos, est dentro de unos lmites que hacen razonablemente rentable el generador. Si se parte del dato del ngulo de acimut () del generador fotovoltaico y se calculan los lmites de inclinacin aceptables de acuerdo a las prdidas mximas respecto a la inclinacin ptima fijadas en la tabla anterior. Para ello se utiliza el diagrama siguiente que es vlido para una latitud de 41.

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En dicho diagrama, los ejes radiales representan todos los posibles ngulos de acimut () del generador, desde la orientacin Sur (0) hasta la Norte (180), pasando por los valores negativos de orientacin Este y los valores positivos de orientaciones Oeste. Las elipses concntricas representan todas las posibles inclinaciones (), desde la horizontal (0) hasta la vertical (90). Para determinar las inclinaciones lmite, sobre la lnea o eje radial que coincide con el ngulo de acimut () se buscan las intersecciones con los bordes del rea que indica las prdias mximas admisibles por orientacin e inclinacin segn sea el tipo de instalacin de los mdulos (segn la tabla anterior): General. Prdidas mximas del 10%. Corresponde con el borde externo de la regin de rendimiento del 90-95%. Superposicin. Prdidas mximas del 30%. Corresponde con el borde exterior de la regin de rendimiento del 80-90%. Integracin arquitectnica. Prdidas mximas del 40%. Corresponde conel borde exterior de la regin de rendimiento del 60-70%.

Dichas intersecciones corresponde con los valores lmites de inclinacin. Si no hay intersecciones, las prdidas son superiores a las permitidas y la instalacin estar fuera de los lmites admitidos. Si la latitud del lugar es diferente de 41, los valores obtenidos se corrigen utilizando las siguientes expresiones: Inclinacin mxima: max=max=41-(41-) Inclinacin mnima: min=min=41-(41-); con un mnimo de 0 max=41 Inclinacin mxima para la latitud 41. max Inclinacin mxima para la latitud . min=41 Inclinacin mnima para la latitud 41. Inclinacin mnima para la latitud . min7 de 20

Cuando el resultado de la inclinacin obtenida est muy cerca del lmite establecido se puede comprobar con las expresiones: Para 15