Metodología Completa para el Diseño y Dimensionamiento de Instalaciones Fotovoltaicas

Dimensionamiento de la Instalación Fotovoltaica: Pasos Clave

El proceso de dimensionamiento de una instalación fotovoltaica (FV) requiere una metodología rigurosa para garantizar la eficiencia y la rentabilidad del sistema. Los pasos fundamentales incluyen:

1. Estudiar las necesidades del cliente.
2. Caracterizar y estudiar la curva de demanda energética del cliente.
3. Obtener la información precisa del recurso solar disponible.
4. Cálculo de la potencia óptima requerida.
5. Selección de los componentes FV (módulos, inversores, etc.).
6. Diseño detallado de la instalación eléctrica.
7. Elaboración del Informe/Proyecto Técnico y Presupuesto.

Curva de Demanda Energética del Cliente

Es fundamental calcular el consumo histórico, ya sea por años o por meses, dependiendo de los datos disponibles, para analizar los hábitos de consumo y predecir la demanda futura.

Información del Recurso Solar

Con ayuda de aplicaciones especializadas como PVGIS, PVSYST, SOLAREDGE o SUNEARTHTOOLS, podremos obtener información crucial para el diseño, incluyendo:

• La inclinación óptima a la que deben estar instalados los paneles solares.
• La irradiación global anual de la ubicación.
• La producción anual fotovoltaica (FV) estimada.
• Las pérdidas totales esperadas (en %).
• Las Horas Solares Pico (HSP).

Selección de los Componentes FV

La selección adecuada de los componentes es crucial para la optimización del sistema. Es necesario considerar la potencia nominal, el tipo de células, el tamaño, la eficiencia y la compatibilidad entre ellos. Además, es importante evaluar la calidad, la durabilidad y la garantía ofrecida por el fabricante.

Diseño de la Instalación Eléctrica

El diseño eléctrico debe cumplir estrictamente con la normativa vigente, como el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT). Los elementos clave incluyen:

• Diagrama Eléctrico: Un esquema que muestre todos los componentes de la instalación y su conexionado a la red eléctrica.
• Instalación del Cableado: Debe ejecutarse cumpliendo toda la normativa de la REBT.
• Panel de Control (CGP): El panel de control permite monitorizar y gestionar toda la instalación.
• Puesta en Marcha: Fase fundamental para verificar el correcto funcionamiento del sistema.

Dimensionamiento del Sistema de Almacenamiento

El dimensionamiento del sistema de almacenamiento (baterías) es crucial para garantizar la autonomía y el abastecimiento energético, especialmente en instalaciones aisladas o para maximizar el autoconsumo.

1. Capacidad de Almacenamiento: Cálculo de la energía a almacenar en función de la demanda y la autonomía requerida.
2. Tecnología de Baterías: Selección del tipo de batería más adecuado: plomo-ácido, ion-litio, flujo, etc.
3. Configuración del Banco: Diseño de la conexión de las baterías en serie y paralelo para obtener la tensión y capacidad deseada.
4. Gestión de la Carga: Implementación de un sistema de control y monitoreo para optimizar los ciclos de carga y descarga.
5. Espacio y Ventilación: Consideraciones sobre el espacio físico requerido y la ventilación adecuada del banco de baterías para garantizar la seguridad y vida útil.

Consideraciones de Mantenimiento y Seguridad

Para asegurar la longevidad y el rendimiento óptimo de la instalación, se deben seguir las siguientes pautas:

1. Inspección Regular: Realizar inspecciones periódicas de los componentes de la instalación fotovoltaica para detectar posibles deterioros o fallos y aplicar acciones de mantenimiento preventivo.
2. Limpieza de Paneles: Mantener los paneles solares limpios para optimizar la captación de la radiación solar y evitar pérdidas de rendimiento.
3. Seguridad Eléctrica: Garantizar el cumplimiento de las normativas eléctricas y de seguridad, incluyendo un adecuado etiquetado, puesta a tierra y protecciones.

Dispositivos de Maniobra y Seccionamiento

Estos dispositivos son esenciales para la seguridad del sistema y permiten aislar partes de la instalación para mantenimiento o en caso de fallo. Existen dos tipos principales:

• Seccionadores: Dispositivos diseñados para abrir o cerrar un circuito con carga nula o mínima. Son un sistema de seguridad fundamental durante el mantenimiento y evitan la formación de arcos eléctricos peligrosos.
• Interruptores Seccionadores: Combinan las capacidades de interrupción de carga de los interruptores con la capacidad de aislamiento de los seccionadores. Pueden abrir y cerrar circuitos bajo carga.

Protectores contra Sobretensiones (SPD)

Diseñados para proteger el sistema y los equipos contra daños causados por picos de tensión transitorios. Se requieren protecciones tanto para corriente continua (CC) como para corriente alterna (CA):

• Para Corriente Continua (CC): Protegen el circuito entre los paneles solares y el inversor.
• Para Corriente Alterna (CA): Aseguran la protección entre el inversor y la red eléctrica o las cargas conectadas.

Protectores contra Corrientes Inversas

Estos dispositivos, como los PIAS (Pequeños Interruptores Automáticos) y los Fusibles, son vitales para la protección del cableado y los módulos.

Los fusibles previenen el flujo de corriente en dirección opuesta (en caso de fallo de un módulo o string), se funden ante un exceso de corriente, evitando sobrecargas y cortocircuitos que podrían dañar el sistema.

Energía Producida y Pérdidas del Sistema FV

La producción real de energía se ve afectada por diversas pérdidas que deben ser consideradas en el dimensionamiento:

• Pérdidas debidas a la tolerancia de la potencia nominal de los módulos FV.
• Pérdidas debidas a la degradación de potencia a lo largo del tiempo.
• Pérdidas por mismatch (desajuste) entre módulos.
• Pérdidas por aumento de la temperatura de trabajo.
• Pérdidas por suciedad (polvo, nieve, etc.).
• Pérdidas angulares y espectrales.