DATOS DE LA INSTALACIÓN PROPUESTA

UBICACIÓN: Zaragoza. Orientación: SUR TENSIÓN: 230 VcaAPLICACIÓN: Casa : 1 cocina, 3 dormitorios, 1 Baño, 1 Comedor y 1 entrada.HABITABILIDAD: Diario.USUARIOS: 3 personas adultas.TENSIÓN DE FUNCIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN: 24VDÍAS DE AUTONOMÍA: 5

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS RECEPTORES

ILUMINACIÓN: lámparas de bajo consumo de 8 (en dormitorios y entrada) y 25 W (en cocina, baño y dos en salón) a 230 V ca.DVD: 75 W a 230 V.TELEVISIÓN: 150 W a 230 V.FRIGORÍFICO: 300 W a 230 V. LAVADORA: 350 W a 230 V.

TIEMPO DE USO

Cocina 3 horas/día Dormitorios 1 hora/díaILUMINACIÓN Baño 2 hora/día Salón-Comedor 4horas/día Entrada 1hora/día

DVD: 2horas/díaTELEVISIÓN: 4horas/díaFRIGORÍFICO: 4horas/día LAVADORA: 1hora/día

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS ELEMENTOS:

Días de autonomía previstos: 5 díasAngulo de inclinación paneles: óptimoProfundidad de descarga en las baterías 70% -Buscar baterías y paneles solares de un determinado fabricante y escoger la que mejor se adapte a la instalación

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PREVISIÓN DE CONSUMO

Dormitorio (1) 8W 1h 8Wh Entrada (1) 8W 1h 8Wh Cocina (1) 25W 3h 75Wh Baño (1) 25W 2h 50Wh Salón (2) 25W 4h 100Wh 241Wh

DVD 75W 2h 150Wh TV 150W 4h 600Wh Frigo 300W 4h 1200Wh Lavadora 350W 1h 350Wh 2300Wh

POTENCIA TOTAL DE CARGA: Consumo CA (ILUMINACIÓN): 8+8+25+25+25= 91W Consumo CA(ELECTRODOMÉSTICOS): 75+150+300 +350= 875 W Consumo total: 91+875=966W

ENERGÍA TOTAL (CONSUMO DIARIO TOTAL): Et= ECA= 241+2300= 2461 Wh/día RENDIMIENTO (SE TOMAN POR DEFECTO LOS VALORES EXPUESTOS ABAJO):

kA coeficiente de autodescarga diaria del acumulador 0,005

kB coeficiente de pérdidas por rendimiento en el acumulador 0,05

kC coeficiente de pérdidas en el inversor CC/CA. 0,1

Kv coeficiente de pérdidas varias de la instalación 0,15

PD Profundidad máxima de descarga del acumulador 70%

N nº de días de autonomía que soportará el acumulador 3

R = (1 – kB – kC – kV) • (1 – kA • N/PD) R = (1 – 0,05 – 0,1 – 0,15) • (1 – 0,005 • 5/0,7)= 0,7 · 0,97= 0,679 (rendimiento del 67,9%) ENERGÍA TOTAL DIARIA (TENIENDO EN CUENTA EL RENDIMIENTO) E = ET / R = 2641 Wh / 0,679 = 3889,54 Wh/día

CÁLCULO BATERÍAS

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CAPACIDAD DE LAS BATERÍAS (Capacidad que necesito acumular en las baterías para que si está 5 días sin funcionar permita alimentar el consumo de la instalación)

𝐶U = 𝐸·𝑁 / VNS = 3889,54·5 / 24 = 815 Ah

Se ha elegido modelo de baterías: Monoblock Whisper Power GEL 12V/225Ah C20

http://supermercadosolar.es/360-batería-monoblock-whisper-power-gel-12v180ah-c20.html

Por lo que, si a capacidad de la batería es de 225Ah y su poder de descarga es PD=70: Cútil= 180·0,70 = 158Ah Nº Baterias = CU/Cútil= 815/158= 5,2 baterias ~ 6 baterias

También podría calcularse así, si se considera el rendimiento Ctotal = CU/PD·KT= 815/0,7·0,9= 1293 Ah Nº Baterias= Ctotal/Cbateria =1293/225=5,74 baterias ~ 6 baterias

La tensión de funcionamiento de la instalación son 24 Voltios y las baterías son de 12 voltios, por lo que habría que conectar dos en serie para obtener 158Ah/24Voltios de Carga útil. Y 6 grupos de estos en paralelo para obtener una Carga útil mayor de 815Ah/24V. Se utiliza conexión en cargas cruzadas para una carga y descarga similar en todas las baterías.

CÁLCULO PANELES

Estimaciones de Radiación Solar Mensual para Zaragoza Capital.

Ubicación: 41°38'54" North, 0°52'59" West,Altitud: 223 m a.s.l.Ángulo de inclinación óptimo : 37 grados Déficit anual de irradiación debido a sombreado (horizontal): 0,0 % Base de datos de radiación solar utilizado: PVGIS-CMSAF

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Se usara el ángulo de inclinación optimo (37º), y el mes mas desfavorable. En este caso Diciembre con 3180 Wh/m2/día.

HORAS SOL PICO: HSP= 3810/1000= 3,18 horas (Equivale a concentrar toda la radiación recibida en un día en el equivalente en horas del nivel máximo de radiación que son 1000W/m2.) ENERGÍA GENERADA EN PANELES (RENDIMIENTO DE PANELES 90%) Ep = E/ 𝜂p = 3889,24/ 0,9 = 4321,3 Wh POTENCIA NOMINAL(CONSIDERANDO LAS HSP PEORES): PN = Ep / HSP 𝜂p = 4321,3/ 3,18·0,9 = 1510 W Se ha elegido modelo de Placas Solares policristalinas LLGCP 260W/24V

http://supermercadosolar.es/837-módulo-solar-placas-solares-policristalinas-llgcp-260w24v.html

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Por lo que, si la potencia nominal de los paneles es de 260Wp , el número total de estos será:

Nº Paneles = PN/PPanel= 1510/260= 5,8 paneles ~ 6 paneles

La tensión nominal de los paneles es 24V, por lo que habrá que conectar 6 de estos en paralelo.

CÁLCULO REGULADOR Para determinar las características eléctricas del regulador deberemos conocer la intensidad de pico del campo FV (paneles) y la intensidad de consumo de las cargas conectadas a la salida del regulador.

Por lo que, si la intensidad de pico del panel es de 8,55A y se instalan 6 paneles, la intensidad de entrada será:

Ientrada= Ip · Nº paneles = 8,55·6 = 51,3A

Y del mismo modo, si la potencia que demanda la instalación es 91W de iluminación y 875W de electrodomésticos, siendo la total será 966W, la intensidad de salida del regulador será:

Isalida= 1,25·Pconsumo/ VNS = 1,25· 966/24 = 50,3A

Se ha elegido modelo de REGULADOR: Regulador MPPT-60 A Morningstar

https://autosolar.es/regulador-de-carga/regulador-mppt-60-a-morningstar_precio#enlarge

Soporta 12V/24V/ 48 V y su intensidad de entrada y salida es de 60A, mayor que los 50A calculados. Además de cubrir los 1510W de potencia nominal de los paneles, soporta hasta 1600W. La de 45A es de esperar que no cubra las necesidades de la instalación. CALCULO INVERSOR

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El inversor se escogerá en función de la potencia que pida en su salida la instalación (consumo). En esta instalación es P= 966W.También hay que tener en cuenta el rendimiento del inversor (Kc), siendo esta Kc=0,1. Es decir, tiene un rendimiento del 90%, por lo que la potencia a tener en cuenta será: Pi = Pconsumo /𝜂 = 966/ 0,9 = 1073 W

La intensidad del IGA para proteger la instalación seria: IIGA = Pinv / V = 1073/230 = 4,66A

Se ha elegido el Inversor Solar Onda Senoidal Pura 24v /220Vca 1500w. Es de onda senoidal pura, Aunque podría hacer sido de onda senoidal modificada al no ser una estación generadora para reventa de electricidad, entiendo que no afectaría al funcionamiento de la instalación.

CÁLCULO CONDUCTORES

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Esta instalación, aún no existiendo reglamentación eléctrica específica, debe ajustarse al marco regulatorio establecido por el REBT y sus Instrucciones Técnicas Complementarias. El procedimiento de cálculo de la sección del cableado utilizado en los circuitos es similar al de una instalación eléctrica convencional, siendo el criterio de partida la caída de tensión máxima admisible en cada circuito y la corriente máxima admisible en función de las condiciones de instalación. Así, tal y como exige la la ITC-BT 40 ("Instalaciones generadoras de Baja Tensión"), pto. 5, "los cables de conexión deberán estar dimensionados para una intensidad no inferior al 125% de la máxima intensidad del generador y la caída de tensión entre el generador y el punto de interconexión a la Red de Distribución Pública o a la instalación interior, no será superior al 1,5%, para la intensidad nominal". En una instalación autónoma, se puede entender que contamos con varios generadores de baja tensión: el subsistema generador (paneles)y el subsistema acumulador (baterías) y el posible inversor cc/ca. Así, podemos utilizar las siguientes caídas de tensión en Instalaciones autónomas.

Circuito Caía de Tensión Panel-regulador 1,5% Regulador-batería 0,5%

Batería-inversor 1% Circuito continua 1,5%

Circuito alterna 1,5%

Para ello se emplean las fórmulas siguientes:

Sección panel-regulador (distancia: 6m)

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Caída de tensión: 1,5% de 24V= 0,36V Potencia: 6paneles·260W= 1560W

S= 2·6·1560/44·0,36·24=49mm2→50mm2

La intensidad máxima admisible para un cable de cobre con aislamiento XLPE en tubo empotrado de 50mm2 es de 167A . Para esta instalación la mayor intensidad será la de los 6 paneles funcionando con la Ipico y aumentando en un 125%, o sea 1,25·6·8,55=64,125A, que es menor que la IMA por lo que la sección de 50mm2 es correcta.

En esta sección se usaría un limitador de tensión debido a que los paneles están expuestos al exterior en soportes metalicos, y es recomendable proteger la instalación contra tormentas, etc.Y un seccionador fusible rápido para CC de 70A de corte para proteger esa sección contra sobre-intensidades, no siendo necesario un diferencial debido que en CC no es peligroso para el cuerpo humano hasta los 100mA.

Sección regulador-batería (distancia: 1,5m) Caída de tensión: 0,5% de 24= 0,12V Potencia: la que produzcan los paneles como máximo, 1560W

S= 2·1,5·1560/44·0,12·24=37mm2→50mm2

La intensidad máxima admisible para un cable de cobre con aislamiento XLPE en tubo empotrado de 50mm2 es de 167A . Para esta instalación la mayor intensidad será la misma que la de los paneles anteriores, o sea 1,25·6·8,55=64,125A, que es menor que la IMA por lo que la sección de 50mm2 es correcta.

En esta sección se usaría un seccionador fusible rápido para CC de 70A de corte para proteger esa sección contra sobre-intensidades, no siendo necesario un diferencial debido que en CC no es peligroso para el cuerpo humano hasta los 100mA.

Sección batería-inversor (distancia: 2m) Caída de tensión: 1% de 24V= 0,24V

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Potencia: la que consume la instalación, 966W

S= 2·2·966/44·0,24·24=15,24mm2→16mm2

La intensidad máxima admisible para un cable de cobre con aislamiento XLPE en tubo empotrado de 16mm2 es de 87A . Para esta instalación la mayor intensidad será sobredimensionando en un 125%, o sea 1,25·966/24=50,3A, que es menor que la IMA por lo que la sección de 16mm2 es correcta.

En esta sección se usaría un seccionador fusible rápido para CC de 50A de corte para proteger esa sección contra sobre-intensidades, no siendo necesario un diferencial debido que en CC no es peligroso para el cuerpo humano hasta los 100mA.

Sección inversor-cuadro general de la instalación (distancia: 1m) Caída de tensión: 1,5%230= 3,45V Potencia: la prevista de consumo, 966W

S= 2·1·966/44·3.45·230= 0,05mm2→1,5mm2

La intensidad máxima admisible para un cable de cobre con aislamiento XLPE en tubo empotrado es de 20A . Para esta instalación la mayor intensidad será 966/230=4,2A, que es menor que la IMA por lo que la sección de 1,5mm2 es correcta.

En esta sección se usaría un IGA (interruptor general automatico) para CA de 6A para proteger esa sección contra sobre-intensidades, siendo necesario un diferencial con sensibilidad de 30mA.

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