Dimensionamiento de Sistemas Solares Fotovoltaicos On-Grid
Ejemplo On grid
Metodología general Energía a suplir (Factura de servicio eléctrico)
Datos meteorológicos del lugar (Seleccionar las HSP promedio)
Definir un PR
Calcular la potencia en módulos FV (Selección del módulo/Calculo del número de paneles
Metodología general Calculo de la potencia del inversor
Selección del inversor
Comparación entre producción y consumo de energía
Energía a suplir.
Costo de energía que consumimos R
PR
C D
T G CU: Costo de cada kWh
CU: Costo unitario de cada kWh
Costo de energía que consumimos R
PR
C D
T G CU: Costo de cada kWh
G (Generación): Es el costo de compra de energía por parte del comercializador. La energía es producida mediante la utilización de diferentes fuentes primarias. En Colombia son principalmente:
Hidráulica: Agua Térmica: gas, diésel, carbón Renovables no convencionales: solar, eólica y Biomasa
Costo de energía que consumimos R
PR
C D
T G CU: Costo de cada kWh
T (Transmisión): es el costo de transportar energía a altos niveles de tensión (mayores a 230 mil voltios o 230 kV) desde los sitios donde se genera hasta la entrada a las regiones o ciudades.
Costo de energía que consumimos R
PR
C D
T G CU: Costo de cada kWh
D (Distribución): es el costo de transportar energía a niveles de tensión entre 115 kV y 13,2 kV, desde los sitios de entrada a las regiones o ciudades hasta el domicilio del cliente final.
Costo de energía que consumimos R
PR
C D
T G CU: Costo de cada kWh
C (Comercialización): Es el costo de atender a los clientes relacionados con los procesos de lectura de medidores, facturación y reparto del recibo, y todo lo relacionado con el servicio y/o atención al cliente en las oficinas comerciales y en la línea de atención al cliente, entre otros.
Costo de energía que consumimos R
PR
C D
T G CU: Costo de cada kWh
PR (Pérdidas): corresponde a las pérdidas de la energía que se originan por el paso de la energía por la red (técnicas) o por las pérdidas no técnicas existentes, que se originan por el robo de energía debido a las manipulaciones fraudulentas. También al costo de los programas para reducir las pérdidas técnicas y no técnicas.
Costo de energía que consumimos R
PR
C D
T G CU: Costo de cada kWh
R (Restricciones): son los costos asociados a las generaciones de seguridad que son despachadas fuera de mérito y que son necesarias para mantener la continuidad del servicio cuando se presentan problemas al transportar la energía (falta de infraestructura de transmisión, situaciones de orden público, atentados contra la infraestructura que dañan la red).
Tipo de exportaciones Exportaciones tipo 1: Son las que no superan el consumo 80 unidades de Se consumió al final del mes 100 unidades de energía (ej: 100 kWh/mes) energía Se le entregó o inyectó a la red 80 unidades de energía (ej: 80 kWh/mes)
100 Unidades de energía
Tipo de exportaciones Exportaciones tipo 2: Son los excedentes que superan el consumo. Al final del mes se consumió 100 unidades de energía Al final del mes se entregó a la red 120 unidades de energía
100 unidades tipo 1
20 unidades tipo 2
Tipo de exportaciones Los excedentes que sean menores o iguales a su importación serán permutados por su importación de energía eléctrica de la red en el periodo de facturación. Por estos excedentes, el comercializador cobrará al AGPE por cada kWh el costo de comercialización que corresponde al componente Cvm,i,j, de la Resolución 119 de 2007 ó aquella que la modifique o sustituya. Los excedentes que sobrepasen su importación de energía eléctrica de la red en el periodo de facturación, se liquidarán al precio horario de bolsa de energía correspondiente
Energía a suplir Evolución del consumo
kWh 1300 1200 800 700 600 300 150 00 Ene
Feb
Mar
Abr
May
Mes
Jun
Jul
Ago
Sep
Prom
Mes Consumo kWh/mes Enero 850 Febrero 770 Marzo 710 Abril 600 Mayo 630 Junio 780 Julio 680 Agosto 740 Septiembre 710 Promedio 719
Datos meteorológicos del lugar
Coordenadas (7,1312 / -73,1144)
NASA: https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/
Datos meteorológicos del lugar Mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Promedio
HSP/día 5,3 5,6 5 5 5 5,1 5,8 5,9 5,2 4,8 4,6 4,8 5,2
Definir un PR Performance ratio = 0,8 El siguiente paso es hallar la potencia en paneles solares, se hará en base a la siguiente ecuación
Pp=
𝐸𝑑 𝐻𝑆𝑃∗𝑃𝑅
Calcular la potencia en módulos FV Donde: Pp (Potencia en paneles); Ed (Energía diaria); HSP (Horas de Sol Pico); PR (Performance Ratio)
Pp=
𝐸𝑑 𝐻𝑆𝑃∗𝑃𝑅
La energía diaria se calcula dividiendo el consumo mensual, entre 30 días de la siguiente forma:
Ed=
719 30
= 23,96𝑘𝑊ℎ/𝑑í𝑎
Calcular la potencia en módulos FV Finalmente, se introducen los datos anteriormente hallados en la ecuación de potencia en paneles
Pp=
𝐸𝑑 𝐻𝑆𝑃∗𝑃𝑅
23,96 = 5,76𝑘𝑊𝑝 (5760𝑊𝑝) Pp= 5,2 ∗ 0,8
Calcular la potencia en módulos FV
Calcular la potencia en módulos FV Jinko 330 Wp Pmp 330 Vmp 37,8 Imp 8,74 Voc 46,9 Isc 9,14
Calcular la potencia en módulos FV
Np=
Pp
5760 =17,45 (18)𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜𝑠 𝐹𝑉 = Pm 330
Selección del inversor
Tipos de inversores
Microinversor YC1000-3 Una sola unidad conecta hasta cuatro módulos fotovoltaicos
Salida de CA de 1130 W
Salida trifásica verdadera (fase balanceada y fase monitoreada)
120Y/208V o 277Y/480V
Comunicación y monitoreo inalámbrico ZigBee
Se pueden conectar hasta 32 módulos solares (60 o 72 celdas) en un interruptor tripolar de 15 A
Selección del inversor
Selección del inversor
Selección del inversor
18 Módulos FV
N Microinversor
R S T
Microinversor
P(Total) = 18Modulos X 330Wp/Modulo = 5940 Wp (5,94kWp)
Comparación entre producción y consumo de energía Mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Total/año
Radiación solar horizontal [kWh/m2-dia] 5,30 5,60 5,00 5,00 5,00 5,10 5,80 5,90 5,20 4,80 4,60 4,80 5,18
[Días/mes] 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 365
Potencial instalada Performance [kWp] Ratio
5,94
0,8
Generación de energía [kWh/día] 25,1856 26,6112 23,76 23,76 23,76 24,2352 27,5616 28,0368 24,7104 22,8096 21,8592 22,8096 747,9945
[kWh/mes] 780,7536 745,1136 736,56 712,8 736,56 727,056 854,4096 869,1408 741,312 707,0976 655,776 707,0976 8973,6768
Comparación entre producción y consumo de energía Consumo de energía [kWh/mes] Enero 850,00 Febrero 770,00 Marzo 710,00 Abril 600,00 Mayo 630,00 Junio 780,00 Julio 680,00 Agosto 740,00 Septiembre 710,00 Octubre 719,00 Noviembre 719,00 Diciembre 719,00 Total 8627,00
Generación de energía [kWh/día] 25,1856 26,6112 23,76 23,76 23,76 24,2352 27,5616 28,0368 24,7104 22,8096 21,8592 22,8096 747,9945
[kWh/mes] 780,7536 745,1136 736,56 712,8 736,56 727,056 854,4096 869,1408 741,312 707,0976 655,776 707,0976 8973,6768
Comparación entre producción y consumo de energía Ahorro Ahorro de energía anual
104,02%
Consumo y Generción FV 950,00
850,00
854,4096
850,00 770,00 736,56
750,00 780,7536
kWh
650,00
869,1408
780,00
712,8
736,56
719,00 680,00
745,1136
710,00
600,00
630,00
710,00
727,056
741,312
707,0976 655,776
450,00 350,00
Mes Consumo de energía [kWh/mes]
719,00
740,00
550,00
250,00
719,00
Generación de energía
707,0976
Comparación entre producción y consumo de energía Mes
Ahorro mensual
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre
92% 97% 104% 119% 117% 93% 126% 117% 104% 98% 91% 98%
126%
130% 119%
120% 110% 100% 90% 80% 70%
117%
117%
104%
104% 92%
97%
93%
98%
98% 91%
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