LENNIN PIEIRO RIVERAIngeniero de Diseo B2BFebrero, 2014

2. Conceptos bsicos de electricidad1.1 Definiciones: Voltaje, Corriente, Resistencia, Potencia, etc.1.2 Leyes de Ohm y Kirchoff1.3 El Sistema Elctrico: Generacin, transmisin, distribucin.1.4 Ejercicios Prcticos3. Introduccin a Sistemas Fotovoltaicos (PV) 3.1 Energa Solar.3.2 La celda fotovoltaica.3.3 Tecnologas comunes y HIT.3.4 Especificacin tcnica de un Panel Solar.3.5 Prctica de Laboratorio.

4. Sistemas Fotovoltaicos conectados a red (On-Grid)4.1 Teora de Funcionamiento.4.2 Componentes principales del sistema.4.3 Estructuras.4.4 Especificacin tcnica de un inversor On-Grid.4.5 Microinversores.4.6 Granjas Solares.

5. Sistemas Fotovoltaicos aislados (Off-Grid)5.1 Teora de Funcionamiento.5.2 Componentes principales del sistema.5.3 Tipos de bateras.5.4 Clculo de un sistema Off-Grid.6. Buenas Prcticas en Instalaciones Fotovoltaicas.6.1 Requerimientos previos.6.2 Inspeccin, planos y cronograma.6.3 Elementos de proteccin.6.4 Normativa y medidas de seguridad.7. Proceso de Instalacin7.1 Practicas recomendadas.7.2 Ejemplos de instalacin.7.3 Comisionamiento.7.4 Monitoreo y mantenimiento.

1. Panasonic Ingeniera B2B1.1 Resea y organizacin.1.2 Lneas de trabajo.1.3 Casos de xito en sistemas de energa solar FV.

Innovation of Green LifestyleInnovation of

Green LifestyleGreen Innovation

in BusinessGreen Innovation

in Business

Ser la compaa nmero uno en invovacin verde en el mundo para el

2018

Ser la compaa nmero uno en invovacin verde en el mundo para el

2018

Mdulos fotovoltaicosMdulos fotovoltaicos

Sistemas de Aire Acondicionado VRFSistemas de Aire Acondicionado VRF

ENGINEERING B2B (10)

DevelopmentVRF(Alexander)

DevelopmentVRF/Solar(Victor )

Field & Inst.(Angelo)

DevelopmentSOLAR/SYSTEM

(New)

Develop., ColVRF/Solar (Carlos)

Field & Inst.(Oriel)

Field & Inst.(New)

Field & Inst. Col(Juan)

Field & Inst. Col(New)

3rd Party Procurement

(Vielka)

Engineering(Alexis Tejada)

Pan: 7Col: 3

DesignSolar/CCTV(Jaime)

Team Leader

Design.Mid Volt/Solar

(Santizo)Design., Col

VRF/Solar (Yenny)

Design, Col.Solar(Lenin)

Design, CASolar/VRF

(William)

DESIGN(6)Pan: 3Col: 2CR: 1

Design capability: 50 Projects per Month

HVAC/PV SOLUTION TEAMDonald Avila - Director

From August 1st, 2013

Capacity: 19.6 KWpType: On GridInverter: Two SMA SMC 8 KW(con Sunny Webbox)Module: HIT-200W (98 panels) Place: Montego Bay, Jamaica

Capacity: 50.4 KWpType: On GridInverters: 6 SMA Sunny Boy 3 KWand 9 of 4 KW (with Sunny Webbox)Module: HIT-200W (252 panels)Place: Guatemala City, Guatemala

Capacity: 9.2 KWpType: Off GridInverters & Regulators: OutbackPanel type: policrystaline MP6-230W (40 panels)Place: Bogota, Colombia

Capacity: 2.03 KWp (Granja de 625 KWp)Type: On GridInverters: SMA 3 KWModulo: Policristalino MP6-230W Lugar: Exuma, Bahamas

Capacidad: 113 KWpType: On GridInverter: Sunny Boy 7000US and SMC-6000Panel type: policrystaline MP6-230WPlace: Kingston, Jamaica

Capacity: 118 KWpType: On GridInverters : Sunny Boy 9000US and SMC-6000Panel type: policrystaline MP6-230W (516 panels)Place: Cali, Colombia

Capacity: 1,4 MWpType: On GridInverters : Power One PVI-27kWPanel type: policrystaline 250WPlace: Apopa, El Salvador.

Voltaje (V) = Corriente (I) x Resistencia (R)V = I x R

La intensidad de la corriente elctrica que circula por un conductor elctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo

Georg Ohm

V1

V2

Circuito Serie

It

V total = V1 + V2

R total = R1 + R2 + R3

It = Vtotal / Rtotal

Nota: La corriente que circula en un circuito en serie es la misma para todo el circuito.

Gustav Kirchoff

Primera Ley de Kirchoff:

La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de lascorrientes que salen del mismo.

I2 + I3 = I1 + I4 Circuito Paralelo

Gustav Kirchoff

Segunda Ley de Kirchoff:

En un circuito, la suma de todas las cadas de tensin es igual a la tensin totalsuministrada.

Conclusin:

1. En un circuito en serie, se suman los voltajes. La corriente es la misma.

2. En un circuito en paralelo, el voltaje del nodo es el mismo. Se suman las corrientes.

3. Potencia Elctrica: Velocidad en que se consume la energa. Se mide enJoule/segundo. Un (1) Joule/segundo = 1 Watt (Vatio)

En un sistema elctrico existen tres tipos de potencia:A. La potencia real (Watts)B. La potencia reactiva (Vars): debido a elementos inductivos y capacitivos.C. La potencia Aparente (Relacin entre los Watts y Vars)

Analoga: Jarra de Cerveza

Lquido:Potencia Real (Watt)

Espuma:Potencia Reactiva (Vars)

La potencia reactiva se considera un desperdicio que disminuye la eficiencia del sistema (resta espacio a la jarra).

Frmula:Potencia = Voltaje x corriente x factor de potenciaPotencia Trifsica: Voltaje x Corriente x fp x 1.732

Factor de potencia (f.p) = Cos del nguloEnerga = Potencia x tiempo

Ejercicios Prcticos:

1. Una fuente de energa de 120 Voltios est conectada a una casa cuya resistencia (carga) es de120 Omhios. Calcule cunto es la corriente que pasa por la carga.

2. Un generador elico tiene un voltaje de salida de 480 Voltios y una corriente de salida de 2 amperios.Considerando que el factor de potencia es 1, cunto es la potencia de este generador?

3. Un panel fotovoltaico Panasonic tiene un voltaje mximo de salida de 37.1 V. Cunto es su corriente mxima si su potencia de salida es de 245 Watts?

4. Un generador elctrico de 10 KW entrega una potencia de 9.8 KW en 5 horas a una casa. Cunto es la energa consumida por la casa?

En el siguiente arreglo serie / paralelo de panelessolares, determine.A1. Voltaje en el punto A

I

2. Corriente I (considerando que es un

circuito cerrado)3. Energa entregada a una carga en 10 horas (considere fp = 1)

El Sistema ElctricoGeneracin (Hidro, termo, PV, Elico, biomasa, geotrmico, etc)

Cargas- Industrias- Casas- Comercios(120V, 220V, 480V,400V, etc)

Transmisin (230, 134 KV)

Distribucin (13.4 KV, 34.5 KV)

Monitoreo y Control

Sistema MonofsicoSistema MonofsicoDos hilos (fase partida)

Trifsico en Delta

Trifsico Estrella AterrizadaTrifsico Delta Abierta

Trifsico High Leg

El Sistema Elctrico

La Energa Solar es la energa obtenida a partir de la radiacin electromagnticaproveniente del Sol.

Higher the figure, higher

the power generation capacity

Photoelectric effect of semiconductor:Light Electricity

Electron Hole

p-type semiconduct

or

p-n junctio

n

n-type semiconduct

or

Flow of electricity

CellCell

Incident light

ModuleModule

ArrayArray

Electric Energy

Light Energy

Conversion Efficiency

Solar Cell Performance

Solar Cell Performance

=

Minimum unit

Electricity generated when light strikes the solar cell

Constructed of several cells

Constructed of several modules

Solar power generating system

Array

Module

Cell

Types TechnologyCell

Efficiency

ModuleEfficienc

y

Silicon Semiconductorsolar cells

Crystaline

Hybrid(HIT) Single C-Si + A-Si

19 to 20%

16 to17.4%

Crystalline

Single Crystalline Si 14 to 16%12 to 14%

Poly Crystalline Si 13 to 15%12 to 14%

Thin Film

Amorphous

A-Si , A-SiGe ,A-SiC

6 to 10% 4 to 8%

CompoundSemiconductor solar cells

- CdS , CdTe , Cu2S

Others CuInSe2

Notas:

La corriente del Mdulo dependeDirectamente de la radiacin solar(Watts/m2).

La temperatura afecta el voltaje delmdulo.

NORTH

SOUTH

TARGET = 0 Degrees(+/- 10 Degrees)

Same as Latitude(+/- 10%)

SOUTH COMPASS

Equipos necesarios

LEVEL

Notas:- Una correcta

inclinacin y orientacin evitar prdidas adicionales del sistema.

- Si no se pueden conseguir la orientacin e inclinacin perfectas, simulaciones por software y pruebas de campo son requeridas para verificar generacin.

Diodos de Bypass

Los diodos de bypass proporcionanUn camino alterno para la corriente enCaso de falla de una o varias celdas.

Ejemplo:Para un panel de 245 Watts, que opera a40 grados centgrados, su potencia de salida ser:

Prdida por temp = (40-24)x0.465 = 6.98%Ptotal = 245 (245x0.0698) = 227.90 Watts

Eficiencia = Potencia / (Irradiancia x Area)

8 10 12 14 16 8 10 12 14 16 8 10 12 14 16

Fine Cloudy

Rainy

Time TimeTime

P

o

w

e

r

g

e

n

e

r

a

t

i

o

n

P

o

w

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g

e

n

e

r

a

t

i

o

n

P

o

w

e

r

g

e

n

e

r

a

t

i

o

n

Los inversores On-Grid estn diseados (por normas) para desconectarse cuando hay ausencia de red elctrica.

Notas:- Los inversores multi-

stringsirven para colocar paneles condiferente orientacin y/o para reducir el efecto de sombras parciales.

- Cada string tiene un seguidor del punto de mxima potencia independiente.

Inyeccin a media o alta tensin. Monitoreo a nivel de strings. Subestacin elctrica. Sistema de monitoreo remoto de control (SCADA Supervisory control and data acquisition). Cerca perimetral, seguridad (CCTV), estacin meteorolgica.

Arreglos de Paneles

Inversor On-GridTransformador amedia tensin Interruptor telecontrolado

GRID

Seal de control encaso de falla de string

Seal de control desdecentro de despacho

Subestacin

Los sistemas aislados (Off-Grid) se caracterizan por contar con almacenamiento energtico en bateras puesto que se asume que no se cuenta con otra fuente de energa diferente a la solar.

Requiere controlador de carga. Conexin de paneles en paralelo. entrada DC inversor tpica de 12/24/48V.

Panasonic Latin AmericaProyect:

INTELREDES 2K

Load Type:Person in charge: Jaime Chong

Panel Model: VBMS250AE02Maximum Voltage of Panel (V) 30,2 System Voltage (V) 24,0 Maximum Amp of Panel (A) 8,3 System Amp. (A) 10,44 Losses of Cable & Inverter (%) 0,15 Sys. Vol. inc. Flotation (V) 27,00

Solar day (hour) 4,5Sys. Amp. inc. Flotation (A) 9,28

Energy per Panel (Ah) 31,75Energy per Panel inc. Flot. (Ah) 35,51

Battery Capacity (Ah) 225,00Battery Flotation (V) 2,25Charge Controller (A) 60,00Days of Backups for Batteries 1,50

Item Load QTY Power Comsumption (W)Daily Usage

(h)Total Power Com. (W)

Total Watts-h

Current (A-h)

1 Carga fija 1 2000 4 2000 8000 264,902 0 0 0,003 0 0 0,004 0 0 0,005 0 0 0,006 0 0 0,007 0 0 0,00

2000 8000 264,90Real

Total # of panels: 7,46 8,00Battery Bank Qty (24V) 1,68 2,00Battery Qty (without backup) 4Total Battery Qty (backup included) 6Inverter Capacity: 2500Charge Controller Qty 1,38 2,00

Identificar potencia de carga W. Conocer las horas de uso h-dia. Radiacin solar del sitio. Determinar energa uso Wh-dia. Determinar corriente A-h. Conocer das de back-up Seleccionar equipos.

Verificar tipo de techo (subir). Confirmar ubicacin de vigas o carriolas. Confirmar tornillo del techo (tipo, diametro y largo). Verificar mtodo de impermeabilizacin. Verificar espacio disponible para colocar inversores. Confirmar (con multmetro) voltaje del sitio. Verificar unifilar elctrico con el cliente. Identificar mejor punto para interconexin. Luego de verificado los tableros de interconexin, confirmar capacidad en barras, alimentadores Y protecciones.

Verificar las mejores rutas para el cableado (y si hay espacio disponible en infraestructura). Confirmar punto de red para cableado de comunicacin (monitoreo)

Verificar que los planos de instalacin estn acorde a la realidad.

Establecer un cronograma de ejecucin de la instalacin.

Existen normas tcnicas para instalacin de sistemas elctricos:

NEC (NATIONAL ELECTRIC CODE) 2011 - 2014 TABLA 315-15(B) TABLA 250.22

NTC-2050 (NORMA TCNICA COLOMBIANA) TABLA 310-16 TABLA 250-94

Definen criterios para una adecuada instalacin, el correcto uso del cableado elctrico, puesta a tierra, ductos, protecciones, entre otros.

TABLA 315-15(B) Capacidad de corriente en conductores.

TABLA 315-15(B) Factor de correccin por temperatura.

TABLA 315-15(B) Factor de correccin por cantidad de conductores que llevan corriente.

Para aplicaciones fotovoltaicas, la capacidad de corriente del conductor se determina por el factor de 1.56 (no 1.25), segn NEC 690.8.

Motivo: Niveles de Irradiancia sobrepasan STC (1000W/mt2), pueden llegar a Valores de 1400 a 1600 (1250 W/mt2 es bastante comn). Nota: No aplica para DC, slo en caso de PV.

GROUNDING & BONDING

BONDING , PE, Protective Earth, System Ground: Es la tierra queconecta cualquier parte metlica de equipo a la barra principal de tierra.

TIERRA (Earth), Tierra Elctrica: Puesta de conexin a tierra.

Otros Trminos: Grounded Conductor: conductor puesto a tierra (conductor neutral) EGC: Equipment Grounding Conductor (bonding)Grounding Electrodo: Electrodo de puesta a tierra (malla) GEC: Grounding Electrode Conductor (conductor de electrodo de tierra)

Nota: en un inversor, las tierra del lado DC, AC y Bonding deben ser el mismo punto.

GROUNDING & BONDING (Tabla NEC 250.22)

CUNDO REQUIERE EL NEC QUE SE COLOQUEN FUSIBLES DE PROTECCIN DC EN LOS COMBINERS Y/O INVERTERS?

Respuesta: los fusibles DC instalados en Combiner Boxes tienen la funcin de proteger a los mdulos PV de corrientes inversas, en caso de que ocurra una falla. Si el mdulo tiene la capacidad de manejar esta corriente, no se necesita fusible.

Frmula: (Nmero de arreglos 1) X Isc x 1.25 > PV Series Fuse Rating

Clculo de dimetro de tuberas

Ejercicio:Cuntos cables mximo calibre 1/0 AWG se puedenInstalar dentro de una tubera de 2?

Respuesta: 4

RIEL

END CLAMP

MID CLAMP

L-Foot

Leg

Grounding Weblug

Rieles de 240 = 4

Rieles de 132 = 4

L-Foot = 20

End Clamp = 8

Mid Clamp = 28

Splice Bar

Grounding Weblug

NORTH

SOUTH

JAMAICA

TARGET = 0 Degrees(+/- 10 Degrees)

Same as Latitude(+/- 10%)

SOUTH COMPASS

Equipos necesarios

LEVEL

Notas:- Una correcta

inclinacin y orientacin evitar prdidas adicionales del sistema.

- Si no se pueden conseguir la orientacin e inclinacin perfectas, simulaciones por software y pruebas de campo son requeridas para verificar generacin.

Notes:- Minimun cable size for DC

should be #10 AWG (PV Wire).- Cable ampacity should be

checked in NEC 310.15

According to NEC 690.31 B:

Because PV Modules may operate at high temperatures and are installedin outdoor, exposed locations, the use of high temperature, wet rated conductors such as USE-2, THWN-2, or RHW-2 is advisable

Single conductor cables listed and labeled for use in PV Applications will be indentified as PV WIRE, PV CABLE, Photovoltaic wire or photovoltaic cable

MC4

MC3

TYCO

No se permite!!

Use the Right Tool!

No se permite!!

ConnectionDiagram

Use tornillos con arandela de caucho

Utilizeimpermeabilizante de buena calidad

Personal calificado debe realizar esta labor.

Realice prueba con agua a presin antes de colocar los paneles.

Approved!!

REJECTED

1. Limpieza de paneles contra polvo, suciedad, objetos, etc. Recomendable realizar limpieza con agua a presin, sin utilizar ningn tipo de detergente lquido. En caso de persistir la suciedad, puede usar un pao de microfibra para limpiar. Nunca camine encima de los paneles (Vidrio). Frecuencia: Depender del nivel de suciedad del sitio y poca del ao.

2. Verificacin de torque de en terminales de Combiner Box e Inversores: recomendado realizar dos veces al ao (cada 6 meses). Una terminal floja puede causar un punto de alta resistencia y calentamiento, lo cual en DC es un potencial riesgo de incendio. Para realizar ajuste de torque en inversor por favor apague el inversor.

3. Verificacin de historial de alarmas de los inversores: esto le ayudar a ir previendo alguna posible falla en el futuro (falla a tierra por causa de un string defectuoso por ejemplo). Frecuencia: Dos veces al mes. En caso tal de que una alarma grave se presente, la misma puede ser monitoreada a travs del sistema Aurora Vision.

4. Limpieza de inversores con inyector de aire (similar al utilizado en las mquinas de Telares). Frecuencia: diario.

5. Verificacin de posibles filtraciones de agua en elementos exteriores, por ejemplo, combinerboxes, tuberas, inversores, etc.Frecuencia: una vez al mes durante estacin lluviosa.