Instalaciones solares fotovoltaicas

Aquí están las notas de estudio actualizadas:

Instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a la red

• Las instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a la red están introducidas y caracterizadas en la instrucción técnica ITC-BT-40.
• Hay 3 tipos: aisladas, asistidas e interconectadas.

Instalaciones solares fotovoltaicas aisladas

• No existe conexión eléctrica con la red de distribución.
• Puede ser compatible con otros generadores (aerogeneradores, grupos electrógenos, etc.)
• Tiene sistemas de acumulación de energía.
• Los sistemas de acumulación de energía suministran toda la energía consumida.

Instalaciones solares fotovoltaicas asistidas

• Alimentación en baja tensión
• Tiene suministro de la red de distribución.
• Puede ser compatible con otros generadores (aerogeneradores, grupos electrógenos, etc.)
• La energía debe estar disponible por la noche y los días de poca radiación
• Los generadores y lared no dan abasto al mismo tiempo.
• No funciona en paralelo con la alimentación de la red mediante un sistema de conmutación para evitar el acoplamiento simultáneo.

Instalaciones solares fotovoltaicas interconectadas

• Conectado a la red de distribución
• Funciona en paralelo con la red.
• El consumo va ligado al circuito interior que necesita ser alimentado
• Hay dos tipos: Con inyección de excedentes a la red y Con inyección cero.

Con inyección cero

• Hay un sistema que evita la inyección de energía en la red.
• Los datos se envían al gestor energético central
• El gestor energético actúa sobre la potencia del inversor para adaptarla al consumo.
• Se utiliza un sistema de gestión inteligente de la energía.
• Uso algoritmos de planificación inteligente para planificar y controlar la utilización de los equipos.

Con inyección de excedentes a la red

• La energía eléctrica producida por los módulos fotovoltaicos se utiliza para abastecer los consumos.
• Si no hay consumo, se inyecta la energía a la red si esta es inferior.
• El gestor energético configura el modo de funcionamiento deseado.

Instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a red tradicionales

• Transforma la radiación solar en energía eléctrica para ser vertida en su totalidad a la red.
• No dispone de instalación interior para autoconsumo.
• El objetivo es producir la máxima cantidad de energía anual.

Componentes de la instalación

• Generador fotovoltaico: transforma corriente continua
• Inversor conectado a la red: transforma la corriente continua en corriente alterna para ser conectada a la red, debe sincronizarse con las señales, se desconecta en caso de pérdida de tensión y evitar el "funcionamiento isla".
• Elementos de protección: seguridad para personas e instalación
• Elementos de medida: miden la energía vertida a la red con contadores.
• Centro de transformación: Eleva la tensión.
• Red eléctrica: Se inyecta energía de baja o alta tensión.

Clasificación de las instalaciones conectadas a la red tradicionales

• Instalaciones sobre fachadas en edificios o viviendas: Es difícil posicionarlos correctamente, se conectan en baja tensión.
• Instalaciones sobre tejados o cubiertas en edificios o viviendas: Usan estructuras fijas y se conectan en baja tensión.
• Huertos o plantas solares: Usan estructuras fijas o seguidores solares, se conectan en media tensión.

Instalaciones sobre suelo fijas

• La orientación e inclinación de los módulos fotovoltaicos se mantiene fija.
• En el hemisferio norte, los módulos fotovoltaicos deben estar orientados hacia el sur y con ángulo 0
• La expresión óptima es: B_opt = 3.7 + 0.69.

Instalaciones sobre suelo con seguidores solares

• Módulos fotovoltaicos cuya posición varia para aprovechar toda la radiación solar.
• Son seguidores de un eje horizontal orientados en un eje norte-sur.
• Son seguidores de un eje polar inclinados en un eje norte-sur.
• Seguidores de un eje acimutal con ángulo de inclunación constante con eje vertical.

Tipos de algoritmos

• Los sistemas automáticos de control y regulación de los seguidores solares tienen algoritmos que siguen la trayectoria del sol
  • Para luminosidad con sensores
  • Con programación astronómica

Instalaciones en Edificación: Integración Arquitectónica

• Cumplen con dos funciones
  • Energética
  • Arquitectónica
• Realiza funciones como revestimiento, de cerramiento o sombreado
• Elementos constructivos convencionales o elementos constituyentes de la composición arquitectónica.
• La función de revestimiento constituye parte de la envolvente
• La función de cerramiento asegura estanqueidad y aislamiento térmico.
• La función de sombreado protege de la sobrecarga térmica.
• La superposición implica una colocación paralela.

Documento básico HE5 del Código Técnico

• Ámbito de aplicación para edificios de nueva construcción o ya existentes
• Tabla 5.1 indica el tipo de edificación
• Tabla 5.2 indica el coeficiente climático
• Para hallar la potencia nominal eléctrica mínima, se calcula la expresión: P = C(0.002 * S - 5)
• El mínimo de la potencia pico el generador debe ser igual a la potencia nominal del inversor.
• En tabla 5.4 están descritas la disposición de los módulos fotovoltaicos.

El inversor de conexión a red

• El inversor se conecta directamente al generador
• Inyecta corriente alterna monofásica en la red
• Tiene calidad y debe sincronizarse
• Utiliza modulación de ancho de pulso (PWM)
• Sistema de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT)

Clasificación de los inversores de conexión a red

• Función al fase: monofásicos o trifásicos.
• Según el número de sistemas de seguimiento del punto de máxima potencia del generador fotovoltaico: solo o varios.
• Según el transformador: hay inversores sin transformador, inversores con transformador de salida de baja frecuencia, e inversores con transformador de alta frecuencia.

Características técnicas del inversor en instalaciones interconectadas

• Potencia nominal CA de salida (P_INVAC)
• Potencia máxima CA de salida
• Tensión nominal de salida (V_INVAC)
• Frecuencia nominal (f)
• Distorsión armónica (THD [%])
• Potencia nominal CC de entrada (P_INV,DC)
• Tensión máxima CC de entrada (V_INV,DC)
• Intensidad máxima CC de entrada (I_INV,DC)
• Rango de tensión de búsqueda del punto de máxima potencia (V_INV,M,MPP - V_INV,M,MPP)
• Eficiencia máxima (η)
• Rendimiento europeo (η_EUR)

Protecciones del inversor de la conexión a la red

• Sobretensiones en la entrada y salida, cortocircuitos y sobrecargas y contra corrientes diferenciales en la salida.
• Dispone de un sistema de desconexión automática
• Incorporan aislamiento galvánico con separacion galvánica entre generador he instalacion

Disposición del generador fotovoltaico

• Varias disposiciones según el sistema de inversor.
  • Un inversor por módulo fotovoltaico.
  • Un inversor para cada cadena o string.
  • Un inversor central para todo el generador fotovoltaico.
  • Generador fotovoltaico con varios inversores.
  • Un inversor central multitrácker

Tipos de inversores segun las instalaciones

• Un inversor para cada módulo: Cada módulo actúa con el inversor, por lo que son elevados los costes
• Un Inversor por cadena o string: Es de mediana potencia, donde cada cadena se conecta a un inversor
• Un inversor central para todo el generador: Sólo dispone de este inversor, por eso es más económico pero tiene menos potencia
• Un inversor central multi-tracker para todo el generador: Es como el anterior, utiliza un solo inversor

Generador fotovoltaico con varios inversores

• Se utiliza en instalaciones de elevada pontencia
• El generador está dividido en subcampos conectados a un único inversor

Protecciones

• El sistema de protecciones debe incluir
  • Un elemento de corte general
  • Interruptor automático diferencial
  • Interruptor automático de conexión-desconexión
  • Protecciones de conexiones
• La puesta o conexión a tierra es la unión eléctrica directa, sin fusibles y debe estar en contacto con la red eléctrica.

Condiciones de puesta a tierra

• No se alteran las condiciones de puesta a tierra de una empresa distribuidora.
• Disponer separación galvánica para las instalaciones generadoras

Interacciónes con la red eléctrica

• Se describe la problemática de interacciones solares fotovoltaicas en la red.
  • Sincronización con la red y calidad de la señal y el inversor
  • Suministración de la onda de tensión senoidal
  • Tasación de la distorsión Armónica

Seguridad personal, inyección de corriente continua y transferencia de defectos

• Requiere una separación galvánica
  • Sirve de aislamiento
  • Proporciona seguridad
  • Evita la inyeccion de corriente continua
  • Evita transferencias de red

Funcionamiento del modo isla

• Sistema de proteccion contra funcionamiento en modo isla si hay tension en la línea de distribución.

Anomalías en la red

• Si tensión o frecuencia no es la correcta
• el inversor interrumpe el funcionamiento para encontrar el rango admisible

Control de la energía reactiva

• El inversor inyecta energía
• La potencia suministrada debe ser próxima a la unidad y se inyecta energía reactiva

Equipos de tarificación

• Son los elementos para medir importaciones y exportaciones
  • Pueden ser unidireccionales o bidireccionales
• Actualmente, los contadores son analógicos y cambiados a digitales con la telegestión
• Los equipos pueden clasificarse en función del sentido del flujo de energía que son capaces de registrar.

Ventajas de la telegestión

• Lecturas de los consumos a distancia
• Control de la potencia contratada
• Facturación con lecturas reales
• Gestión remota con rapidez
• Identificación de averías
• Más información
• Información constante

Contadores Unidireccionales

• Contabilizan el flujo de energía en un único sentido.

Contadores Bidireccionales

• Contabilizan el flujo de energía en ambos sentidos.
• Clasifican en funciones de las características de la instalación en monofásicos y trifásicos.

Sistema de Telegestión

• Permite la transferencia automática de la información rápida.
• Ventajas son
  • Lecturas a distancia
  • Control de potencia contratada sin equipo
  • Facturacion con lectura reales y no estimadas
  • Rapidez a la gestion
  • Rapidez a la identificación de averías
  • Mas información con las curvas
  • Información constante de red

Componentes de la telegestión

• Componente principal de la infraestructura: contador inteligente.
  • El concentrador es un elemento intermedio entre contadores y sistemas centrales.

Análisis de instalaciones solares fotovoltaicas, incluyendo diferencias operativas, el rol del inversor y la importancia de la disposición del generador. Se explora la conexión a la red eléctrica y los equipos de tarificación. Diferenciación entre instalaciones interconectadas y asistidas.