Diseño e instalación de sistemas fotovoltaicos

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Milo
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Diseño e instalación de sistemas fotovoltaicos

Mensaje #1 por Milo » Sab, 18 Nov 2017, 16:25

Una de las principales ventajas es que pueden ser fácilmente integrados en el edificio o las casas ya existentes. Los sistemas FV son modulares y se pueden instalar en cualquier lugar. Además, este tipo de sistemas no producen ruido, emisiones nocivas ni gases contaminantes, y lo más importante, la energía producida es gratuita. Los fabricantes disponen de modelos variados, que pueden ser instalados en diversos tipos de casas y edificios.

Diseño

La cantidad de electricidad que producen los paneles es aproximadamente proporcional a la intensidad y al ángulo de la luz que incide. Los paneles, por lo tanto, son posicionados para aprovechar al máximo la luz disponible dentro de las limitaciones de su colocación. La potencia máxima se obtiene cuando los paneles son capaces de realizar el seguimiento de los movimientos del Sol durante el día y a lo largo de las distintas estaciones del año. Este tipo de instalaciones (con seguidor) se montan en campo, usando un poste de acero sobre una base de hormigón. Los seguidores montados en el tejado son raros de encontrar porque pueden dar lugar a problemas estructurales.
La inclinación óptima para los sistemas FV varía con la latitud. En el hemisferio norte la orientación óptima de los módulos FV es hacia el sur, y lo contrario para el hemisferio sur. Tomemos el ejemplo del hemisferio norte. Si la orientación no es hacia el sur, pero es, por ejemplo, hacia el sureste o el suroeste, la producción de electricidad se reduce en unos pocos puntos porcentuales. El ángulo óptimo de inclinación, con respecto a la horizontal, es aproximadamente de 41º en el norte de Europa, 35º en Europa Central, y unos 32º en el sur de Europa. El ángulo de inclinación óptimo es mayor durante el invierno y menor durante el verano.

Como se muestra en la figura, los valores anuales acumulados de radiación solar varían entre 1000 kWh/m2 en el centro y norte de Europa (con la excepción del norte de Escandinavia) hasta aproximadamente 1.600 a 1800 kWh/m2 en el sur de Europa. La figura también proporciona una indicación de la cantidad anual de electricidad (kWh) producida por sistemas FV, por zona geográfica. Como se puede ver en dicha figura, un sistema FV de 1.000 Wp situado en el sur de Europa, por ejemplo, produce aproximadamente 1.250 kWh, mientras que un sistema similar en el norte de Europa produce aproximadamente 750 kWh.

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Producción eléctrica por regiones geográficas

Basándonos en los datos que nos proporciona la figura, podemos calcular el tamaño del sistema FV, dependiendo del tipo de células. La potencia instalada con células de silicio cristalino es de aproximadamente 100 Wp/m2 y de 50 Wp/m2 con células de película delgada. Si se requiere una instalación FV que produzca 875 kWh al año –igual al 25 % de la media de consumo anual de un hogar europeo (3500 kWh)- el tamaño de la instalación en Bélgica (1000 kWh/m2) debería ser de aproximadamente 1170 Wp, mientras que el tamaño de la instalación en Italia (1600 kWh/m2) sería aproximadamente de 730 Wp. Dependiendo del tipo de células, el tamaño requerido en Bélgica es aproximadamente de 11.7 m2 (silicio) y 23.4 m2 (película delgada); en Italia, el tamaño aproximado requerido es de 7.3 m2 (silicio) y 14.6 m2 (película delgada). Obviamente, la inversión requerida para una instalación FV con la misma producción de electricidad será más baja en Italia que en Bélgica.

Como se muestra en la figura, se usa un índice de rendimiento estándar del 75%. A lo largo de la ubicación geográfica, el rendimiento de la producción del sistema se ve también afectado por factores tales como:

Sombra: uno de los principales factores que afectan al diseño y al emplazamiento de un nuevo sistema FV es que esté libre de obstáculos que produzcan sombra en partes del sistema FV. Árboles, chimeneas y otros salientes, son obstáculos bien conocidos que pueden conducir a pérdidas por sombra en sistemas FV montados en el tejado.

o El problema es que las células FV con sombra actúan como unas resistencias muy grandes, disipando la electricidad generada por las restantes, sin sombra. Esto se observa a través de la alta temperatura (“hot spot”) en los módulos a la sombra en un sistema parcialmente sombreado. Frecuentemente, los ciclos de alta temperatura acortan la vida útil de la célula y el módulo. Actualmente, la mayoría de los fabricantes de módulos suministran sus productos con diodos de “bypass” para evitar que un módulo total o parcialmente en sombra disipe la energía generada en otros módulos de la cadena.

Condiciones estándar de prueba: el rendimiento de un sistema solar FV es evaluado por los fabricantes bajo condiciones estándar de prueba. Estas condiciones son fácilmente recreadas en fábrica y hacen posible comparaciones consistentes entre productos; sin embargo, necesitan ser modificadas para estimar la producción en condiciones de operación normales al aire libre.

Temperatura: la potencia de salida de los módulos se reduce cuando la temperatura del módulo se incrementa (0,5% por cada grado Celsius).

Desajustes de módulos y Pérdidas en el cableado: la máxima potencia de salida del conjunto total FV es siempre menor que la suma de las máximas potencias de salida de los módulos individualmente. La diferencia es el resultado de las ligeras diferencias entre los rendimientos de un módulo y el siguiente, y es conocido como “desajuste del módulo”. También se pierde potencia por la resistencia en los conductores del sistema.

Pérdidas en la conversión de corriente continua (DC) a corriente alterna (AC): la potencia generada en continua por el módulo solar deber ser convertida en la corriente alterna. Se pierde algo de potencia en el proceso de conversión, y hay también una pérdida adicional en los conductores que van desde los módulos del tejado hasta el inversor.


           
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Milo
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Re: Diseño e instalación de sistemas fotovoltaicos

Mensaje #2 por Milo » Sab, 18 Nov 2017, 16:36

Instalaciones residenciales

Los módulos fotovoltaicos pueden ser integrados en materiales para techar o montados en el suelo o sobre barras. Independientemente del montaje, la estructura debe ser estable y duradera, y ser capaz de soportar los módulos y resistir el viento, lluvia, granizo y otras condiciones exteriores.

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Integración en edificios

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En azotea (Holanda)

Las aplicaciones de los sistemas FV en el mundo de la construcción, así como en instalaciones en el suelo, son múltiples y cada una requiere un tipo específico de integración o estructura de soporte. Se ha desarrollado una amplia gama de productos para la instalación de módulos FV. Particularmente, en el mundo de la construcción, las estructuras de montaje y soporte son diseñadas de tal manera que el sistema FV esté totalmente integrado en el edificio y contribuya a su estética y valor arquitectónico. Hay disponibles estructuras de apoyo de sistemas FV para fachadas, techos inclinados, techos planos, y hay también “tejas FV”, que pueden utilizarse en sustitución de las tejas tradicionales.

A menudo, el sitio más adecuado para colocar un conjunto FV es el tejado de un edificio. El conjunto FV se puede montar por encima y en paralelo a la superficie del tejado y con una separación de varios centímetros para la refrigeración. En algunos casos, como en los techos planos, se monta una estructura separada en el tejado con un ángulo mas cercano al óptimo. Cuando se considera una instalación FV montada en el tejado, debe prestarse atención al revestimiento del tejado.

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FV en un tejado inclinado (UK)

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FV en fachada (Suecia)


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Re: Diseño e instalación de sistemas fotovoltaicos

Mensaje #3 por Milo » Sab, 18 Nov 2017, 16:38

Funcionamiento y mantenimiento

El funcionamiento y mantenimiento de un sistema FV es simple y no requiere un gran mantenimiento. Los sistemas FV no tienen partes móviles que puedan desgastarse, estropearse o que tengan que ser reemplazadas. El funcionamiento de los sistemas FV debe ser comprobado mediante la medida de la energía (kWh) producida por el sistema. Dependiendo de la cantidad de suciedad y polvo acumulada, los paneles solares deber ser limpiados anualmente (en la mayoría de los países europeos, la cantidad de precipitaciones anuales es suficiente para limpiar la suciedad y el polvo de los paneles solares). También se debe garantizar que el sistema FV se mantenga libre de sombra durante su vida útil; el crecimiento de árboles y la construcción de nuevas casas, por ejemplo, pueden dar lugar a que el sistema FV quede sombreado.

Las baterías de los sistemas FV sí requieren de un mantenimiento. Las baterías usadas en los sistemas FV son similares a las baterías de los coches, pero están diseñadas de modo diferente para permitir que la mayoría de su carga sea usada cada día. Las baterías diseñadas para proyectos FV plantean los mismos riesgos y demandan las mismas precauciones en el manejo y almacenamiento que las baterías de automóvil. No deben ser expuestas a un clima extremadamente frío y el fluido en baterías no selladas debe ser comprobado periódicamente.


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Re: Diseño e instalación de sistemas fotovoltaicos

Mensaje #4 por Milo » Sab, 18 Nov 2017, 16:43

Instalación en su casa o negocio

Instalar un sistema FV en su casa o negocio puede ser muy beneficioso. Antes de instalar un sistema FV, sin embargo, asegúrese de contactar con organizaciones en su región, que puedan proporcionarle infamación local relacionada con el uso de energía FV en casas y negocios. Este capítulo le dará algunas medidas para ayudarle a tener su sistema FV en marcha y funcionando.

1. Póngase en contacto con su proveedor eléctrico, con su agente de seguros y con un arquitecto o aparejador que le pueda asesorar.
A algunas proveedores eléctricos y a algunos agentes de seguros no les gusta que los clientes instalen sistemas de generación conectados con la red. Por lo tanto, es importante consultar a ambos para determinar si puede continuar. Su proveedor eléctrico también puede informarle acerca de la posibilidad de incentivos para los sistemas FV. También, pregunte sobre la posibilidad de vender electricidad a la red.
Algunas compañías de seguros y agentes, sin embargo, pueden estar poco dispuestos a asegurar su sistema FV. Si usted vive en una región donde haya normas que restrinjan el uso de los sistemas de energía solar, necesitará someter su sistema FV a planes de energía FV y a una junta de arquitectura. Si realiza la instalación sin la aprobación previa de la junta, se le puede pedir que retire su sistema recién instalado. Si llega a tener problemas con la junta de arquitectura, puede también considerar instalar tejados fotovoltaicos como alternativa. Los tejados fotovoltaicos se mimetizan con la estética de la casa y reducen las preocupaciones paisajísticas expresadas por las juntas de revisión.

2. La correcta instalación y el mantenimiento es esencial para maximizar el rendimiento energético de un pequeño sistema fotovoltaico (FV). Cuando se realiza la instalación de un sistema FV, hay muchos factores a considerar, incluyendo el emplazamiento, el tamaño del sistema, la seguridad eléctrica y así sucesivamente. Los sistemas fotovoltaicos son complejos. Un sistema diseñado inadecuadamente puede poner en peligro su casa o a los trabajadores. Los sistemas fotovoltaicos no deben ser tratados como un “hágalo usted mismo” que se pueden instalar en poco más de un fin de semana con un folleto de instrucciones. Al contrario, debe considerar la contratación de un experto para diseñar e instalar su sistema FV. Un profesional experimentado en energía FV también puede ayudarle a responder a las empresas locales de servicios públicos y contestar a las preguntas de los inspectores de construcción.

3. Consideraciones de diseño: Recuerde, la mayoría de los sistemas fotovoltaicos no tienen que satisfacer el 100% de las necesidades de energía de su hogar. Si sus recursos financieros son limitados, puede comenzar con pequeñas instalaciones, como instalar un sistema que proporcione el 10 o el 20% de sus necesidades energéticas anuales. Como el coste de los sistemas fotovoltaicos va en disminución y hay incentivos por parte del Estado y de las Comunidades, puede aumentar gradualmente el tamaño de su sistema FV para satisfacer un mayor porcentaje de su consumo de energía.
La mayoría de los fabricantes de sistemas FV en Europa son miembros de la European Photovoltaic Industry Association (www.epia.org). Esta página web enumera una serie de fabricantes en cada país, incluso los sitios web de estas compañías.



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