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
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w
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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.