004 PANELES SOLARES INSTALACIONES ESPECIALES 1C2022

Universidad Rafael Landívar Facultad de Arquitectura y Diseño

Instalaciones Especiales 2022

PANELES SOLARES Mgtr. Arq. Luis Fernando Ruano Paz

1 CÁLCULO DE UNA INSTALACIÓN

SOLAR FOTOVOLTAICA

CONSUMO PROMEDIO DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN UNA VIVIENDA M GTR. ARQ. LUIS FERNANDO RUANO PAZ

1. Consumo promedio de energía eléctrica en una vivienda

POTENCIA ELÉCTRICA (WATTS)

HORAS DE CONSUMO DIARIO

LÁMPARA TUBO FLUORESCENTE 40 W

40

6

LÁMPARA TUBO FLUORESCENTE 32 W

32

6

LÁMPARA FLUORESCENTE COMPACTO 7 W

7

6

LÁMPARA FLUORESCENTE COMPACTO 11 W

11

6

LÁMPARA FLUORESCENTE COMPACTO 15 W

15

6

LÁMPARA DICRÓICA 20 W

23

3

FOCO INCANDESCENTE 25 W

25

4

FOCO INCANDESCENTE 40 W

40

4

FOCO INCANDESCENTE 60 W

60

5

FOCO INCANDESCENTE 75 W

75

5

FOCO INCANDESCENTE 100 W

100

5

ARTEFACTO ELÉCTRICO

PLANCHA ELÉCTRCA

CANTIDAD DE ARTEFACTOS

SUBTOTAL CONSUMO DIARIO

9

594

5

345

.

1,000

0.5

TV 14"

80

6

TV 20"

100

4

TV 29"

175

4

TV LED

85

4

TV LCD 23"

38

4

TV LCD 32"

156

4

TV LCD 42"

236

4

TV LCD 50" - 56"

322

4

TV PLASMA 42"

464

4

TV FLASMA 50" - 56"

474

4

VIDEOCONSOLA

150

4

DVD

20

4

RADIOGRABADORA

30

1

EQUIPO DE SONIDO

80

0.50

1

40

REFRIGERADORA

350

10

1

3,500 14,000

ESTUFA ELÉCTRICA

1

500

1

700

1

80

7,000

2

1

LAVADORA DE ROPA

500

1

1

500

SECADORA DE ROPA

2,500

1

1

2,500

HORNO MICROONDAS

1,100

0.25

1

275

LICUADORA

300

0.25

1

75

BATIDORA

200

0.25

OLLA ARROCERA

1,000

0.75

SANDWICHERA / WAFLERA

700

0.10

CAFETERA

800

0.25

1

200

HORNO TOSTADOR

950

0.25

1

237.50

TOSTADORA DE PAN

900

0.10

SECADORA DE CABELLO

1,200

0.10

LAVAVAJILLAS

1,000

1

ASPIRADORA

600

1

LUSTRADORA

300

1

1,500

0.50

1

750

COMPUTADORA

600

4

1

2,400

BOMBA DE AGUA CENTRÍFUGA 1/2 HP

373

2

BOMBA DE AGUA CENTRÍFUGA 3/4 HP

552

2

1

1,104

BOMBA DE AGUA CENTRÍGUGA 1 HP

746

2

CALENTADOR ELÉCTRICO

TOTAL CONSUMO DIARIO (WATTS)

27,800.50

1. Consumo promedio de energía eléctrica en una vivienda POTENCIA ELÉCTRICA (WATTS)

HORAS DE CONSUMO DIARIO

LÁMPARA TUBO FLUORESCENTE 40 W

40

6

LÁMPARA TUBO FLUORESCENTE 32 W

32

6

LÁMPARA FLUORESCENTE COMPACTO 7 W

7

6

LÁMPARA FLUORESCENTE COMPACTO 11 W

11

6

LÁMPARA FLUORESCENTE COMPACTO 15 W

15

6

LÁMPARA DICRÓICA 20 W

23

3

FOCO INCANDESCENTE 25 W

25

4

FOCO INCANDESCENTE 40 W

40

FOCO INCANDESCENTE 60 W FOCO INCANDESCENTE 75 W

ARTEFACTO ELÉCTRICO

FOCO INCANDESCENTE 100 W

CANTIDAD DE ARTEFACTOS

9

SUBTOTAL CONSUMO DIARIO

POTENCIA ELÉCTRICA (WATTS)

HORAS DE CONSUMO DIARIO

CANTIDAD DE ARTEFACTOS

DVD

20

4

1

80

RADIOGRABADORA

30

1

EQUIPO DE SONIDO

80

0.50

1

40

ARTEFACTO ELÉCTRICO

594

REFRIGERADORA

SUBTOTAL CONSUMO DIARIO

350

10

1

3,500

7,000

2

1

14,000

LAVADORA DE ROPA

500

1

1

500

SECADORA DE ROPA

2,500

1

1

2,500

4

HORNO MICROONDAS

1,100

0.25

1

275

60

5

LICUADORA

300

0.25

1

75

75

5

BATIDORA

200

0.25

1,000

0.75

ESTUFA ELÉCTRICA 5

345

.

100

5

1,000

0.5

SANDWICHERA / WAFLERA

700

0.10

TV 14"

80

6

CAFETERA

800

0.25

1

200

TV 20"

100

4

HORNO TOSTADOR

950

0.25

1

237.50

TV 29"

175

4

TOSTADORA DE PAN

900

0.10

TV LED

85

4

SECADORA DE CABELLO

1,200

0.10

TV LCD 23"

38

4

LAVAVAJILLAS

1,000

1

TV LCD 32"

156

4

ASPIRADORA

600

1

TV LCD 42"

236

4

LUSTRADORA

300

1

TV LCD 50" - 56"

322

4

CALENTADOR ELÉCTRICO

1,500

0.50

1

750

TV PLASMA 42"

464

4

COMPUTADORA

600

4

1

2,400

TV FLASMA 50" - 56"

474

4

BOMBA DE AGUA CENTRÍFUGA 1/2 HP

373

2

VIDEOCONSOLA

150

4

BOMBA DE AGUA CENTRÍFUGA 3/4 HP

552

2

1

1,104

BOMBA DE AGUA CENTRÍGUGA 1 HP

746

2

PLANCHA ELÉCTRCA

OLLA ARROCERA 1

1

500

700

TOTAL CONSUMO DIARIO (WATTS)

27,800.50

1. Consumo promedio de energía eléctrica en una vivienda ▪ Estimar los consumos para cada caso en concreto. Las columnas de horas de consumo diario así como la cantidad de artefactos, son valores variables dependiendo del tipo y tamaño de la vivienda.

▪ La cantidad de energía producida por los paneles fotovoltaicos, en general cubren solamente el 50% de la energía que demanda la vivienda; por lo que el 50% restante lo proveerá la empresa eléctrica.

▪ Para este caso: 27,800.50 watts x 50% = 13,900.25 watts h/día

2. Radiación solar disponible: Cómo saber la irradiación solar en cualquier parte del mundo usando la base de datos de la Nasa

La Nasa brinda la posibilidad de conocer los datos climáticos necesarios utilizando su base de datos y en cualquier parte del mundo, a través de la herramienta gratuita en línea POWER DATA ACCESS VIEWER. En particular, brinda valores de radiación en superficies horizontales e inclinadas.

2. Radiación solar disponible Paso 1: Conectarse a la base de datos de meteorología de superficie y energía solar de la NASA para una ubicación en particular, aquí: https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/ Seleccione el “Acceso solar de punto único de energía” para obtener datos para un punto específico en el mapa.

2. Radiación solar disponiblee

2. Radiación solar disponiblee

2. Radiación solar disponible Paso 2: 1. Elija la comunidad de usuarios: “Energía renovable”.

2. Elija un promedio temporal: ▪ Cada hora, diario, mensual, anual (para obtener la radiación promedio mensual para los años elegidos).

▪ Climatología (para obtener un promedio de datos mensuales y anuales en un período de 30 años).

Seleccione “climatología” si desea la insolación de datos para energía solar inclinada de los paneles.

2. Radiación solar disponiblee

1

2. Radiación solar disponiblee

2

2. Radiación solar disponible Paso 2: 3. Con el botón “apuntar”, seleccione una ubicación en el mapa. (Guatemala, ciudad zona 1). Proporciona la latitud y longitud del lugar.

4. Seleccionar extensión de tiempo (No se necesita fecha) 5. Seleccione los formatos de archivo de salida (CSV para la hoja de trabajo de Excel).

2. Radiación solar disponiblee

3

3

2. Radiación solar disponiblee

4

2. Radiación solar disponiblee

5

2. Radiación solar disponible Paso 2: 6. Seleccione los “parámetros para paneles fotovoltaicos inclinados” y haga doble click para visualizar los parámetros disponibles.

Deseleccionar todos los parámetros a excepción de Irradiancia solar para superficies inclinadas orientadas al Ecuador (conjunto de superficies).

2. Radiación solar disponiblee

6

2. Radiación solar disponiblee

Deseleccionar

Deseleccionar

2. Radiación solar disponiblee

6

2. Radiación solar disponible Paso 3: 7. Enviar y procesar Se obtendrá un enlace a los archivos CSV que se pueden abrir con Excel.

7

2. Radiación solar disponiblee

7

2. Radiación solar disponible En este archivo xlsx, se obtienen los valores de irradiancia promedio mensual y anual para los siguientes parámetros en kW-hr/m2/día: Seleccionar la fila remarcada en color verde, que corresponde al ángulo de latitud del lugar (14.4269⁰), o sea menos de 15 ⁰.

Escoger el mes que tenga menos irradiancia (y así se asegura que se cubre la demanda durante todo el año); que en este ejemplo corresponde al mes de octubre con un valor de 4.86 kW-hr/m2/día (Hora Solar Pico -HSP- ), que es el número de horas equivalente que tendría que brillar el sol a una intensidad de 1000 W/m2 para obtener la insolación total de un día.

2. Radiación solar disponible archivo xlsx

-BEGIN HEADERNASA/POWER CERES/MERRA2 Native Resolution Climatology Climatologies 30-year Meteorological and Solar Monthly & Annual Climatologies (January 1990 - December 2019) Location: Latitude 14.4269 Longitude -90.4753 Elevation from MERRA-2: Average for 0.5 x 0.625 degree lat/lon region = 1156.37 meters Value for missing model data cannot be computed or out of model availability range: -999 Parameter(s): SI_EF_TILTED_SURFACE_HORIZONTAL

SRB V3/CERES SYN1deg Solar Irradiance for Equator Facing Horizontal Surface (kW-hr/m^2/day)

> Irradiancia solar para superficies horizontales orientadas al Ecuador

SI_EF_TILTED_SURFACE_LAT_MINUS15

SRB V3/CERES SYN1deg Solar Irradiance for Equator Facing Latitude Minus 15 Tilt (kW-hr/m^2/day)

> Irradiancia solar para la latitud menos 15 inclinada hacia el Ecuador

SI_EF_TILTED_SURFACE_LATITUDE

SRB V3/CERES SYN1deg Solar Irradiance for Equator Facing Latitude Tilt (kW-hr/m^2/day)

SI_EF_TILTED_SURFACE_LAT_PLUS15

> Irradiancia solar para inclinación de latitud frente al Ecuador

SRB V3/CERES SYN1deg Solar Irradiance for Equator Facing Latitude Plus 15 Tilt (kW-hr/m^2/day)

> Irradiancia solar para la latitud más 15 inclinada hacia el Ecuador

SI_EF_TILTED_SURFACE_VERTICAL

SRB V3/CERES SYN1deg Solar Irradiance for Equator Facing Vertical Surface (kW-hr/m^2/day)

> Irradiancia solar para superficies verticales orientadas al Ecuador

SI_EF_TILTED_SURFACE_OPTIMAL

SRB V3/CERES SYN1deg Solar Irradiance Optimal (kW-hr/m^2/day)

> Irradiancia solar óptima

SI_EF_TILTED_SURFACE_OPTIMAL_ANG

SRB V3/CERES SYN1deg Solar Irradiance Optimal Angle (Degrees)

SI_EF_TILTED_SURFACE_OPTIMAL_ANG_ORT

> Ángulo óptimo de irradiancia solar

SRB V3/CERES SYN1deg Solar Irradiance Tilted Surface Orientation (N/S Orientation)

> Orientación de superficie inclinada de irradiancia solar (orientación N / S)

-END HEADER-

PARAMETER

JAN

FEB

MAR

APR

MAY

JUN

JUL

AUG

SEP

OCT

NOV

DEC

ANN

SI_EF_TILTED_SURFACE_HORIZONTAL

5.24

5.79

6.11

5.91

5.41

5.22

5.74

5.65

5.09

4.85

4.99

4.99

-999

SI_EF_TILTED_SURFACE_LAT_MINUS15

5.27

5.81

6.12

5.91

5.41

5.21

5.73

5.65

5.1

4.86

5.01

5.02

-999

SI_EF_TILTED_SURFACE_LATITUDE

5.98

6.28

6.28

5.8

5.17

4.92

5.42

5.47

5.1

5.05

5.53

5.78

-999

SI_EF_TILTED_SURFACE_LAT_PLUS15

6.41

6.45

6.13

5.4

4.68

4.4

4.85

5.03

4.87

5.03

5.8

6.27

-999

SI_EF_TILTED_SURFACE_VERTICAL

4.51

3.73

2.65

1.73

1.68

1.65

1.73

1.71

2.07

2.72

3.83

4.63

-999

SI_EF_TILTED_SURFACE_OPTIMAL

6.49

6.45

6.28

5.91

5.41

5.22

5.74

5.65

5.12

5.07

5.82

6.4

-999

SI_EF_TILTED_SURFACE_OPTIMAL_ANG

39.5

29

15.5

1.5

0

0

0

0

7.5

20.5

35

42.5

-999

S

S

S

S

N

N

N

N

S

S

S

S

SI_EF_TILTED_SURFACE_OPTIMAL_ANG_ORT

3. Escogencia del tipo de panel solar

3. Escogencia del tipo de panel solar Este dato viene dado en las características técnicas de los módulos elegidos según cada modelo y fabricante. Se pueden buscar y elegir en internet.

Material: silicio, cadmio, cobre, indio, galio y selenio

Buscar catálogo y especificaciones

3. Escogencia del tipo de panel solar Manuales > especificaciones

3. Escogencia del tipo de panel solar Paneles solares más eficientes 2021

3. Escogencia del tipo de panel solar Se muestra una tabla con las especificaciones técnicas de algunos paneles. Se pueden buscar y elegir otros en internet.

MARCA

BENQ

SHARP

ESPECIFICACIONES PANELES SOLARES

TIPO

SUNPOWER

POLICRISTALINO

POTENCIA (W)

DIMENSIONES (mm)

PESO (KG}

1559 x 1046 x 46

18.6

1654 x 989 x 40

18.2

CÉLULAS POR PANEL

320 325 330 260 265 270 250 255

GAMA

POLICRISTALINO

260

1640 x 992 x 40

20

60

270

MONOCRISTALINO

POLICRISTALINO

310

1958 x 990 x 50

45

556 x 630 x 35

4.5

90

1191 x 556 x 35

8.5

140

1480 x 680 x 35

14

195

1580 x 808 x 35

16

60

675 x 630 x 35

6

100

1015 x 675 x 35

9

150

1485 x 675 x 35

13

200

1320 x 992 x 35

16

36 o 72

36 o 72

4. Cálculo de paneles solares necesarios Los cálculos para establecer el número de módulos (paneles solares) en función de las condiciones de radiación más desfavorables se basan en el método de potencia, usando la siguiente fórmula:

No. DE PANELES = E HSP x Rt x Wp

4. Cálculo de paneles solares necesarios E = Consumo diario del edificio, en watts (se contempla solamente el 50% del consumo).

HSP = Horas solar pico del lugar donde estarán ubicados los paneles (latitud y longitud), en kW-hr/m2/día.

Rt = El rendimiento de trabajo tiene en cuenta pérdidas producidas por el posible ensuciamiento y/o deterioramiento de los paneles fotovoltaicos (normalmente 0.7 – 0.8).

Wp = Potencia del panel (seleccionar de especificaciones de tabla o internet), en watts.

4. Cálculo de paneles solares necesarios Sustituyendo valores en la fórmula:

No. DE PANELES = 13,900.25 w = 13.75 >> 14 paneles 4.86 kW-hr/m2/día x 0.8 x 260 w

Potencia fotovoltaica calculada = 14 paneles x 260 w/panel = 3,640 wp.

Cálculo de la cantidad de paneles solares fotovoltaicos por método de software: https://www.helioscope.com/ https://sourceforge.net/projects/solar-off-grid-system-designer/

2 CÁLCULO DE UNA INSTALACIÓN

SOLAR TÉRMICA

Calentadores solares Tanque Colectores de tubos al vacío

Calentadores solares

Colector plano

Buscar catálogo y especificaciones

Calentadores solares