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M3 Sistemas Fotovoltaicos Aislados

Diploma de E. U. Energía Solar Fotovoltaica

Características principales

El Módulo 3 trata de las instalaciones solares fotovoltaicas aisladas de la red de suministro. En las diversas unidades de este módulo se desarrollan los siguientes contenidos:

    · Elementos y topologías de los sistemas solares fotovoltaicos aislados de la red de suministro eléctrico.

    · Reguladores de carga PWM y MPPT, baterías e inversores fotovoltaicos para instalaciones aisladas.

    · Diseño de sistemas fotovoltaicos aislados conectados en el bus de continua, incluyendo la selección de módulos fotovoltaicos, configuración del campo solar, regulador de carga, inversor, cableado, protecciones, etc.

    · Diseño de sistemas fotovoltaicos aislados conectados en el bus de alterna, incluyendo el análisis de los rendimientos energéticos en los componentes de la instalación para diversas condiciones de funcionamiento.

    · Estudio del peor mes de diseño de una instalación fotovoltaica aislada a partir de la radiación solar en la ubicación de la instalación y de la demanda energética de los receptores.

    · Bombeo fotovoltaico.

Este módulo se evalúa mediante un examen que incluye 25 preguntas que el alumno encontrará al desarrollar el proyecto de una instalación fotovoltaica aislada de 5 kW y 48 V para una instalación de interés turístico. El alumno dispondrá de una plantilla en Word para desarrollar el proyecto y podrá aprovechar los ficheros Excel que se le han suministrado en los ejemplos desarrollados en este módulo 3. La nota obtenida aparecerá en el certificado de aprovechamiento de cada alumno.

Instalación fotovoltaica aislada de 564 Wpk, para la electrificación rural de una vivienda a 24 VDC/220 VAC. Las estructuras de soporte de los módulos fotovoltaicos son de madera para una mejor integración arquitectónica del conjunto (Proyecto Solsones en la Comarca de La Solsona, Lérida – Cortesía de Atersa)

Unidad 3.1 Aplicaciones aisladas de la energía fotovoltaica.

    · Introducción.

    · Tipos básicos de instalaciones fotovoltaicas aisladas.

    · Instalaciones fotovoltaicas aisladas con bus DC.

    · Instalaciones fotovoltaicas aisladas con bus AC.

    · Diseño de instalaciones fotovoltaicas aisladas.

Unidad 3.2 Componentes de los sistemas fotovoltaicos aislados.

    · Introducción.

    · Acumuladores electroquímicos.

    · Reguladores de carga.

    · Inversores.

    · Inversores/cargadores.

    · Diseño de la instalación.

Unidad 3.3 Diseño de una electrificación rural a 12 V.

    · Introducción.

    · Estudio de consumos en el sistema.

    · Selección del inversor de salida senoidal.

    · Diseño del campo solar.

    · Selección de la batería.

    · Selección del regulador de carga PWM.

    · Selección del regulador de carga MPPT.

    · Cálculo de las secciones de cable con regulador PWM.
    · Cableado receptores DC.· Cableado receptores AC.· Cableado del generador fotovoltaico, baterías y convertidores.· Esquema de la instalación y protecciones.
    · Análisis de pérdidas en el cableado con regulador MPPT.

    · Comparativa de pérdidas en el cableado.

    · Casos prácticos para estudio:
    · M3-U3_1 Instalación en Albacete con uso preferente en fines de semana de invierno.

    · Excel con diseño de la instalación.

Unidad 3.4 Proyecto de sistema solar fotovoltaico aislado de 900 W a 24 V (autotest).

    · Instalación fotovoltaica aislada de 12 V convertida a 24 V.

    · Estudio de energías en el sistema. Diseño del campo solar.

    · Cálculo de las secciones de cable:
    · Cargas DC.· Cargas AC.· Campo fotovoltaico.· Baterías.
    · Características de los componentes del sistema: Batería; regulador de carga PWM, e Inversor.

    · Diseño de la instalación con un regulador MPPT:
    · Instalación con el módulo A-75.· Instalación con el módulo EPV52 de a-Si.

    · Resumen de la instalación con regulador PWM y protecciones.

    · Excel con solución al diseño (en el siguiente módulo).

Unidad 3.5 Elección del peor mes de diseño de una electrificación aislada.

    · Determinación del peor mes de diseño.

    · Factores de pérdidas en la instalación.

    · Diseño con regulador PWM.

    · Diseño con regulador MPPT.

    · Corrientes en el circuito.

    · Diseño de la batería.

    · Casos prácticos para estudio:
    · M3-U5.1 Instalación a doble inclinación en Alicante.

    · Excel del estudio de la instalación.

Unidad 3.6 Diseño de una instalación fotovoltaica aislada a 48 V para una cueva de interés turístico. (Proyecto y examen).

    · Instalación aislada en Jalance.

    · Cálculo del campo fotovoltaico con datos del AVEN.

    · Cálculo del campo fotovoltaico con datos del FV-Expert.

    · Estudio de energías en el sistema.

    · Diseño de la batería.

    · Corrientes en el sistema y selección de convertidores.

    · Análisis de la recarga de la batería.

    · Diseño de la planta con un regulador MPPT.

    · Excel con solución al diseño (en el siguiente módulo).

Unidad 3.7 Bombeo fotovoltaico para el desarrollo de zonas rurales.

    · Introducción. Aplicaciones de los sistemas de bombeo fotovoltaico.

    · Componentes de un bombeo fotovoltaico.

    · Configuraciones de bombeos fotovoltaicos.

    · Tipos de bombas:
    · Bombas centrífugas.· Bombas volumétricas.· Selección de bombas.

    · Motores eléctricos para bombeo:
    · Motores de corriente continua DC.· Motores de corriente alterna AC.

    · El acoplamiento generador fotovoltaico-motor-bomba.
    · El acoplamiento directo.· Convertidores DC/DC.· Convertidores DC/AC o inversores.

    · Dimensionado de sistemas de bombeo fotovoltaico:
    · Necesidades de energía hidráulica.· Energía solar disponible.· Dimensionado del generador fotovoltaico.· Dimensionado del motor y de la bomba.· Irradiancia umbral de bombeo y configuración serie-paralelo del generador fotovoltaico.· Selección del sistema motor-bomba. Criterios generales.· Otras consideraciones.

    · Diseño de un bombeo fotovoltaico con 75 m4/día de ciclo hidráulico.

    · Estudio de un bombeo fotovoltaico con 860 m4/día de ciclo hidráulico.

Unidad 3.8 Electrificación aislada de un resort hotelero mediante bus AC e inversores/cargadores.

    · Introducción.

    · Potencia y energía de los consumidores:
    · Potencia consumida en el resort.· Energía consumida en el resort.

    · Evaluación del recurso fotovoltaico.

    · Diseño de la instalación:
    · Inversores-cargadores.· Baterías.· Tamaño del campo fotovoltaico.· Generador diésel.· Inversor fotovoltaico de conexión a red AC.· Cableado.· Protecciones.· Revisión crítica de las condiciones de diseño.

    · Balance energético en la instalación.

    · Planos:
    · Diagrama de bloques de la instalación.· Diagrama unifilar de la instalación.· Diagrama unifilar del campo fotovoltaico e inversores STP.· Diagrama unifilar de los inversores/cargadores y las baterías.

    · Anexos: referencias bibliográficas; descripción de la instalación a electrificar; datos generales y datos del resort.

    · Excel con solución al diseño.

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Instalaciones fotovoltaicas aisladas: caseta de vigilancia contraincendios (izquierda) y electrificación rural de una vivienda mediante sistema híbrido eólico-fotovoltaico (derecha)