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Energ铆a Solar Fotovoltaica Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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Índice

1.- Tipologías de sistemas solares fotovoltaicos. 2.- Instalaciones Solares Fotovoltaicas Aisladas. 3.- Instalaciones Solares Fotovoltaicas conectadas a la red eléctrica. 4.- Ubicación y orientación de los componentes solares fotovoltaicos.

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Introducción ¿ Qué es la Energía Solar ? Es la energía que proviene de la radiación solar. Dicha radiación depende ... de la situación geográfica.

¿ Radiación solar es símil de calentar el sol ? Pues no. Ésto es debido a que hay días en los que no calienta el sol, pero sin embargo ... si hay radiación solar ya que en caso contrario no veríamos al salir al exterior.

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Introducción

Aplicaciones de la Energía Solar:

- Produción de electricidad

Energía Solar Fotovoltaica

- Produción de calor

Energía Solar Térmica

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Introducción ¿ En España se realizan muchas instalaciones con Energía Solar Fotovoltaica ? No.

¿ Y en el resto de Europa ?

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Introducción

¿ Será porque España no fabrica componentes que forman parte de las instalaciones solares, y por ello el coste de éstos es muy elevado ? No, debido a que España lidera el mercado de producción en Europa.

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Introducción

¿ Quizás España no esté en una zona de radiación apropiada ? No.

Radiación solar recibida sobre superficie ( w/m2 ) Dielectro Industrial S.A. - Formación

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Introducción Si en un principio, observamos que : - España tiene unas condiciones de radiación más favorables que otros países, - en materia de energía solar es un país exportador de tecnología - pero por el contrario se realizan menos instalaciones con Energía Solar.

¿ A qué será debido ? 1. Elevado coste económico de los componentes que forman las instalaciones solares. 2.- Desconocimiento generalizado de las ventajas que aporta esta energía.

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Introducción

¿ Cómo se puede mejorar la implantación de sistemas solares ?

1.- Ofreciendo subvenciones para realizar instalaciones solares.

2.- Obligando en algunos casos la implicación de esta energía según las aplicaciones.

3.- Fomentando la cultura de que en España la energía solar tiene un “hueco”.

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Tipolog铆as de Sistemas Solares Fotovoltaicos Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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Tipologías de los Sistemas Solares Fotovoltaicos.

Los sistemas solares fotovoltaicos se pueden clasificar según su tipo de aplicación. Así tenemos: - Sistemas aislados.

- Sistemas conectados a la red.

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Sistema solar fotovoltaico aislado.

Principio de aplicaci贸n:

Se utiliza para

Consumo el茅ctrico del usuario

Producci贸n fotovoltaica

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Sistema solar fotovoltaico aislado.

Clasificación: Los sistemas aislados se clasifican según el tipo de consumo.

- Electrificación rural centralizada. - Electrificación rural primaria. - Iluminación pública.

Tenemos

- Balizamientos. - Telecomunicaciones. - Sistemas de bombeo.

Consumo eléctrico del usuario

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Esquemas funcionales sistema aislado.

Consumos en Corriente Continua

Consumos en Corriente Alterna

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Sistema solar fotovoltaico conectado a la red.

Principio de aplicaci贸n:

Se utiliza para

Producci贸n fotovoltaica

Venta de electricidad Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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Esquema funcional sistema conectado a la red el茅ctrica.

Instalaci贸n Solar Fotovoltaica conectada a la red Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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Comparativa entre los Sistemas Solares Fotovoltaicos

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Comparativa según los elementos que necesitan instalar:

Elementos solares que precisan

Aislados

Módulos fotovoltaicos

Regulador fotovoltaico

Acumulador fotovoltaico

Inversor fotovoltaico

Según aplicación

Según aplicación

Según Aplicación

?

Se pueden descartar

Conectados a red

No

No

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Según las aplicaciones los Sistemas Solares Fotovoltaicos. Acondicionamiento de potencia ( ondulador ) No

Si

Si

Electrificación rural centralizada Sistemas Híbridos de generación eléctrica Apoyo a red

Electrificación rural primaria Iluminación pública Balizamientos Telecomunicaciones

Sistemas conectados a la red

Sistemas de bombeo

Acumulación No

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Instalaciones Solares Fotovoltaicas Aisladas Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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I.S.F. Subsistema de captación energética Los módulos solares fotovoltaicos están compuestos por células solares. En función del número de células que tenga un módulo solar, obtendremos: - Módulos de varios tamaños y con diferentes características eléctricas. Diferentes tipos de células fotovoltaicas:

Silicio monocristalino

Silicio policristalino

Silicio amorfo Dielectro Industrial S.A. - Formación

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I.S.F. Subsistema de captación energética Según la aplicación de los módulos solares fotovoltaicos se fabrican:

- Módulos encapsulados con marco.

- Módulos de película fina o translúcidos.

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Módulos solares fotovoltaicos.

Principales parámetros eléctricos de los módulos solares fotovoltaicos.

Icc: Corriente de Cortocircuito.

Icc

I

Punto de máxima Potencia Imax

Vca: Voltaje en Circuito Abierto. Imax: Intensidad máxima potencia.

Vca

Vmax: Voltaje máxima potencia. Punto de máxima Potencia = Vmax x Imax

Vmax

V

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Módulos solares fotovoltaicos. Principales parámetros eléctricos de los módulos solares fotovoltaicos. Corriente de Cortocircuito ( Icc): Se obtiene contocircuitando los terminales del panel (V=0) siendo necesario que éste reciba radiación solar. Voltaje en Circuito Abierto ( Vca): Se obtiene al dejar los terminales del panel en circuito abierto (I=0) Intensidad máxima ( Imax): Intensidad cuando la potencia es máxima. Voltaje máximo (Vmax): Tensión cuando la potencia también es máxima

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Módulos solares fotovoltaicos. Los módulos se pueden agrupar:

- En serie:

- En paralelo:

¿ Lo determina ? - En serie-paralelo ó paralelo-serie:

-Las necesidades del consumo. -El aprovechamiento de material en stock

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Módulos solares fotovoltaicos. Las conexiones a realizar entre los módulos solares ( serie, paralelo o mixto), viene determinado generalmente por: - La tensión y el consumo de los receptores.

Producción

Consumo Seriado

Tensión

Intensidad

Solución Paralelo

Tensión + Intensidad Dielectro Industrial S.A. - Formación

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Módulos solares fotovoltaicos. Conexionado serie: Se consigue un aumento de tensión a intensidad constante.

Tensión final =

Suma de tensiones de cada módulo Intensidad

Intensidad final =

Potencia final =

de un módulo Suma de potencias de cada módulo

+

-

Es necesario que todos los módulos tengas las mismas características eléctricas Dielectro Industrial S.A. - Formación

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Módulos solares fotovoltaicos. Conexionado paralelo: Se consigue un aumento de intensidad a voltaje constante.

Tensión final =

Tensión de un módulo

Intensidad final =

Potencia final =

Suma de las intensidades de los módulos Suma de potencias de cada módulo

+

-

Es necesario que todos los módulos tengas las mismas características eléctricas Dielectro Industrial S.A. - Formación

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Módulos solares fotovoltaicos. Conexionado serie – paralelo ó paralelo -serie: Se consigue un aumento de intensidad y del voltaje.

Tensión final = Suma de tensiones de los módulo en serie

Intensidad final = Suma de las intensidades de los módulos en paralelo

Potencia final = Suma de potencias de todos los módulo

Es necesario que todos los módulos tengas las mismas características eléctricas Dielectro Industrial S.A. - Formación

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M贸dulos solares fotovoltaicos. Conexionado serie - paralelo:

Grupo II

Grupo I

-

+

Conexionado serie entre grupos Grupo I y II: Formados cada uno por 2 m贸dulos en paralelo Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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M贸dulos solares fotovoltaicos. Conexionado paralelo - serie:

Grupo II

Grupo I

+

Conexionado paralelo entre grupos

-

Grupo I y II: Formados cada uno por 2 m贸dulos en serie Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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Acumuladores solares fotovoltaicos.

Características eléctricas de un acumulador:

- Profundidad de descarga.

- Voltaje del acumulador.

- Capacidad de un acumulador (Ah).

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Acumuladores solares fotovoltaicos.

Profundidad de descarga: Es el valor de Ah en % que se le quita al acumulador en una descarga. Por ejemplo, si una batería de 200 Ah fuese sometida a una descarga de 80 Ah, esto nos da como resultado una profundidad de descarga del 40% sobre la capacidad total de la batería.

Clasificación: - Descarga superficial: Descarga rutinaria entre un 10 – 15 % - Descarga profunda: Entre un 20 -25 % de descarga diaria.

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Acumuladores solares fotovoltaicos.

Voltaje del acumulador.

Es la tensión que proporciona el acumulador entre bornes de conexionado.

Según los tipos de fabricación, tenemos:

- Acumuladores de Plomo – Ácido : 2 - 6 - 12 y 24 v por elemento.

- Acumuladores de Niquel – Cadmio: 1,2 - 6

y 12v

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Acumuladores solares fotovoltaicos.

Capacidad de un acumulador ( Ah ).

Cantidad de electricidad que se puede obtener durante una descarga completa del acumulador plenamente cargado.

Depende de: - La tensi贸n del acumulador.

- La profundidad de descarga.

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Acumuladores solares fotovoltaicos.

Factores que afectan a la vida de los acumuladores:

- Temperatura de operaci贸n. - Profundidad de descarga. - Sobrecarga. - Mantenimiento. - Plena carga.

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Acumuladores solares fotovoltaicos. Tipos de acumuladores:

Tipo

Precio

Ciclado profundo

Mantenimiento

Plomo – Antimonio

Bajo

Bueno

Alto

Plomo – Calcio

Bajo

Pobre

Medio

Electrolito inmovilizado ( Gel )

Medio

Muy bueno

Bajo

Níquel - Cadmio

Alto

Bueno

Bajo

Plomo - ácido

Las más empleadas:

Descarga diaria entre 20 y 25 %

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Acumuladores solares fotovoltaicos. Los acumuladores solares se pueden agrupar:

- En serie:

- En paralelo:

驴Lo determina?

Las necesidades del consumo.

- En paralelo-serie:

Todos los acumuladores que forman el sistema de acumulaci贸n deben ser de la misma tensi贸n y capacidad. Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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Acumuladores solares fotovoltaicos. Acumuladores en serie: Es la configuración habitual y recomendada.

Nos proporciona: - Un aumento del voltaje final del conjunto. Vfinal = V1 + V2 + … - Una capacidad constante.

-

+ +

-

+

-

Ejemplo de configuración: Dielectro Industrial S.A. - Formación

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Acumuladores solares fotovoltaicos. Acumuladores en paralelo: Es una configuración no muy utilizada.

Nos proporciona: - Un aumento de la capacidad final del conjunto.

Cfinal = C1 + C2 +…

- Una tensión de la configuración constante.

-

+ +

-

+

-

Ejemplo de configuración: Dielectro Industrial S.A. - Formación

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Acumuladores solares fotovoltaicos. Acumuladores en paralelo - serie: Es una configuración que se emplea cuando se precisan elevados voltajes (48 v.) y capacidades. Nos proporciona: - Un aumento de la capacidad final del conjunto.

Cfinal = C1 + C2 +…

- Un aumento de la tensión de la configuración.

Vfinal = V1 + V2 +…

Ejemplo de configuración:

-

+

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Reguladores solares fotovoltaicos. Los reguladores solares se pueden clasificar en:

- Serie.

- Paralelo 贸 shunt

Actualmente los m谩s empleados son los reguladores serie.

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Reguladores solares fotovoltaicos. Regulación

Reguladores serie.

Consumo

Producción Acumulación

Diagrama de bloques de un regulador serie

Funcionamiento: Comprobación de tensiones

Según sus valores

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Reguladores solares fotovoltaicos. Regulador Fotovoltaico

Reguladores paralelo o shunt. Bloqueo

Elemento disipador

Funcionamiento: Comprobación de tensiones

Circuito de Control

Según sus valores

Acumulador

Diagrama de bloques de un regulador Shunt

Eran muy utilizados antes de que aparecieran los reguladores serie. Actualmente se pueden emplear en instalaciones de + 50 A, pero como también se pueden usar los serie, queda a elección del instalador. Dielectro Industrial S.A. - Formación

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Reguladores solares fotovoltaicos. Factores que determinar el dimensionado:

- El voltaje del sistema de generación.

- La intensidad máxima que puede circular entre generación y acumulación.

Método de cálculo: Intensidad mínima del regulador

=

Número de ramas de paneles conectadas en paralelo

x

Intensidad de máxima potencia de 1 módulo solar

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Onduladores solares fotovoltaicos.

Los onduladores o inversores para instalaciones aisladas est谩n muy extendidos. Ello es debido a que generalmente los consumos de las instalaciones son en Corriente Alterna.

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Onduladores solares fotovoltaicos. Datos a la hora de dimensionar un ondulador: -Tensiones: Tensi贸n nominal de salida. Rango de variaci贸n admisible de la tensi贸n de entrada.

-Consumos: Consumo en stand-by. Capacidad de sobrecarga.

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Onduladores solares fotovoltaicos. Datos a la hora de dimensionar un ondulador ( continuación ): -Calidad de la tensión de salida: Frecuencia. Distorsión armónica. Estabilidad de la tensión AC de salida. Protecciones ( tanto en el lado de CC como en el de CA ). -Rendimiento: Los inversores son menos eficientes cuando se utilizan a un porcentaje bajo de su capacidad. Por esta razón, no es conveniente sobredimensionarlos, debiendo ser elegidos con una potencia lo más cercana posible a la de la carga de consumo.

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Aplicaciones de Instalaciones Solares Fotovoltaicas Aisladas Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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Aplicaciones de un sistema solar fotovoltaico aislado.

Iluminaci贸n exterior. Sistemas de bombeo. Telecomunicaciones.

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Aplicaciones de un sistema solar fotovoltaico aislado.

Aplicaciones de navegaci贸n.

Alimentaci贸n a vivienda.

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Instalaciones Solares Fotovoltaicas Conectadas a la red el茅ctrica Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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Normativa de instalaciones conectadas a la red.

• Real Decreto Nº 2818/1998: Es obligación de las empresas de electricidad, comprar la electricidad producida por sistemas solares fotovoltaicos.

• Real Decreto 1663/2000 : La instalación cumplirá con las exigencias técnicas recogidas en el RD.

• Real Decreto 436/2004: La energía generada, medida por su correspondiente contador de salida, se venderá a la empresa distribuidora tal y como marca el RD.

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Exigencias técnicas que debe cumplir la instalación. La instalación, cumpliendo el Real Decreto 1663/2000, contará con los siguientes elementos: -Contador de entrada al sistema fotovoltaico: Cuyo objetivo será contabilizar el posible consumo de energía del generador fotovoltaico, que, en principio, deberá de ser nulo. - Contador de salida del sistema fotovoltaico, de forma que la energía eléctrica que el titular de la instalación facturará a la empresa distribuidora será la diferencia entre la energía eléctrica de salida menos la de entrada a la instalación fotovoltaica. - Interruptor general manual, que será un interruptor magnetotérmico con intensidad de cortocircuito superior a la indicada por la empresa distribuidora en el punto de conexión. - Interruptor automático diferencial, con el fin de proteger a las personas en el caso de derivación de algún elemento de la parte continua de la instalación.

Hoy en día hay contadores bidireccionales Dielectro Industrial S.A. - Formación

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Esquema funcional sistema conectado a la red el茅ctrica.

Instalaci贸n Solar Fotovoltaica conectada a la red Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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Módulos solares fotovoltaicos. En las instalaciones fotovoltaicas para conexión a red eléctrica, los módulos se agrupan en serie. ¿ Por qué los módulos se agrupan en serie y no en paralelo? Corriente continua

GENERADOR FOTOVOLTAICO

Corriente alterna

INVERSOR

Cuanto mayor sea la tensión generada

RED ELÉCTRICA

Menos pérdidas hay en la conversión Dielectro Industrial S.A. - Formación

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Onduladores solares fotovoltaicos. Este tipo de ondulador está diseñado para esta aplicación. Tipo de ondulador a emplear:

Conexión en trifásica

Generación

-Un ondulador trifásico - 2 ó + onduladores monofásicos / fase

Si ¿Potencia Pico mayor de 5 Kw? No Conexión en monofásica Dielectro Industrial S.A. - Formación

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Onduladores solares fotovoltaicos.

Datos a la hora de dimensionar un ondulador: Tensión de red ( monofásico ó trifásico ). Rendimiento. Potencia nominal de salida. Rango de tensión de salida. Rango de tensión de entrada. Rango de frecuencia de trabajo. Distorsión armónica. Autoconsumo ( en operación / por la noche ). Factor de potencia.

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Ubicaci贸n y orientaci贸n de los elementos solares fotovoltaicos. Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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Los módulos solares fotovoltaicos. Orientación de los módulos solares fotovoltaicos: – Será siempre Sur en el Hemisferio Norte.

Inclinaciones de los módulos ( respecto a la horizontal ): – Para instalaciones con consumos constantes o similares a lo largo del año: Latitud + 15º – Instalaciones de uso invernal: Latitud + 20º. – En instalaciones que se utilicen preferentemente en verano: Latitud - 10º.

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Los m贸dulos solares fotovoltaicos. Posibilidades de instalaci贸n de los paneles fotovoltaicos: 1. A ras de suelo 2. En m谩stil 3. En pared 4. En tejado

4

3

2

1

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Seguidor solar.

Rendimiento de una instalaci贸n solar fotovoltaica Con seguidor

Sin seguidor

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Los módulos solares fotovoltaicos. Distancias entre filas de módulos: Cuando los módulos solares se disponen en varias filas, se debe calcular la distancia entre éstas.

d = L x (( Sen Q / tg ho) + Cos Q)

ho = ( 90 – Latitud del lugar ) – 23,5º L Q

d

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Los acumuladores fotovoltaicos. Los acumuladores fotovoltaicos se deben instalar sobre bancadas, para impedir que éstas estén en contacto con el suelo.

Los reguladores y onduladores fotovoltaicos. Los reguladores se deben ubicar lo más cerca posible de los módulos solares. Los onduladores se deberían colocar en las proximidades de los acumuladores.

Nunca se deben colocar los reguladores y onduladores encima de los acumuladores, pues la emisión de gases que se producen en los procesos de carga y descarga, podrían ser corrosivos. Dielectro Industrial S.A. - Formación

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Departamento de Recursos Humanos - Formación.

Resumen

Energía Solar Fotovoltaica – Curso Avanzado Dielectro Industrial S.A. - Formación

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Resumen

Instalaci贸n solar fotovoltaica aislada: Formada por: - M贸dulos solares fotovoltaicos orientados al Sur. - Acumulador

( siempre que se requiera funcionamiento en horas de no radiaci贸n )

- Regulador

( siempre que existan acumuladores )

- Ondulador

( Si la instalaciones tiene consumos en C.A. )

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Resumen

Instalación solar fotovoltaica conectada a la red eléctrica: Formada por: - Módulos solares fotovoltaicos orientados al Sur. - Ondulador para conexión a red. No pueden llevar: - Acumuladores. - Regulador fotovoltaico

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Resumen

Inclinación de los módulos solares fotovoltaicos. Invierno: Latitud + 20º Todo el año: Latitud + 15º Verano: Latitud

- 10º

Sur

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Resumen

Conexionado de los m贸dulos solares fotovoltaicos:

Serie

Tensi贸n

Paralelo

Aumenta

Intensidad Potencia

Aumenta

Mixto

Aumenta

Aumenta

Aumenta

Aumenta

Aumenta

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Resumen

Interconexionado de los acumuladores solares :

Serie

Tensi贸n

Paralelo

Aumenta

Capacidad (Ah)

Paralelo - Serie

Aumenta Aumenta

Aumenta

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Resumen

Tipos de acumuladores solares fotovoltaicos :

Tensi贸n

Mantenimiento

Precio

2

Alto

Bajo

1,2

Bajo

Elevado

2

Bajo

Medio

Plomo-谩cido N铆quel-cadmio Gel

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Resumen

Tipos de reguladores solares fotovoltaicos :

Serie Paralelo

Utilizaci贸n

Elemento disipador

Intensidad

Cada vez m谩s

No

Menos de 50 A

Cada vez menos

Si

M谩s de 50 A

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ANEXO I Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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Anexo I 1.- Se precisa proyecto técnico de la instalación solar fotovoltaica cuando la potencia nominal del sistema supera los 10 Kw ( inclusive ). ITC-BT-04 2.- Para potencias inferiores, es suficiente con la presentación de una memoria técnica. 3.- Siempre será necesario el Boletín de la Instalación. 4.- A partir de 100 KvA, es preciso pedir autorización administrativa a la delegación de industria, de igual modo que no existe obligación por parte de la compañía de comprar la energía producida. Por ello, suele común que nos exijan entregar la tensión en Media. 5.- Cuando se cita la potencia de una instalación, siempre se hace referencia a la potencia nominal del inversor.

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Anexo I Lámparas electrónicas de bajo consumo de 18 w / 12 v. C.C.. Cable azul o negro

Módulo solar 12 v C.C.

Cable rojo o marrón

Regulador solar

Interruptor

12 v / … A

Protección Magnetotérmica y Diferencial

Bomba de agua de 12 v. C.C

Acumulador solar 2 v / elemento

Tensión generada: 12 v. C.C Tensión de consumo: 12 v. C.C.

Esquema eléctrico de sistema aislado a C.C. Dielectro Industrial S.A. - Formación

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Anexo I Lámparas electrónicas de bajo consumo de 230 v C.A.

Cable azul o negro

12 v C.C.

Protección Magnetotérmica y Diferencial

Tomas de corriente de 230 v C.A.

12 v / … A Cable azul ( neutro ) Verde/amarillo

Cable rojo o marrón

Módulo solar

Regulador solar

Cable negro ( fase )

Ondulador Alimentación: 12 v. C.C. Tensión de salida: 230 v. C.A. Potencia: …

Acumulador solar 2 v / elemento

Tensión generada: 12 v. C.C Tensión de consumo: 230 v. C.A.

Esquema eléctrico de sistema aislado a C.A. Dielectro Industrial S.A. - Formación

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Anexo I

Caja general de protección Generador fotovoltaico 2.940 Wp

Protecciones

Inversor

Protecciones

Protecciones

continua

2.500 w

alterna

Magnetotérmica y diferencial

Caja

Contador bidireccional

Fusibles

Instalación del usuario

seccionadora Instalación de puesta a tierra

Esquema Unifilar de conexión a red eléctrica Dielectro Industrial S.A. - Formación

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Anexo I

Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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Anexo I

Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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Anexo I

Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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Anexo I

Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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Departamento de Formaci贸n

Dielectro les agradece su disposici贸n y asistencia a la jornada impartida Dielectro Industrial S.A. - Formaci贸n

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EnergíaSolarFotovoltaica  

Dielectro Industrial S.A. - Formación -2007 - 1 4.-Ubicación y orientación de los componentes solares fotovoltaicos. 3.-Instalaciones Solare...

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