4. Ejemplo: Diseño de una instalación fotovoltaica aislada de red

Descripción: A continuación se plantea un ejercicio de desarrollo, sobre una instalación aislada de red en un sitio determinado. Deberá indicar todos los pasos correspondiente para la obtención de las preguntas.

Problema

Considere una cabaña en una zona sin acceso a la electricidad que tiene lo siguientes equipos de consumo que utiliza en promedio tal y cómo se indica a continuación:

• 5 lámparas LED de 36 W cada una que se alimentan con corriente directa a 24 V y que se utilizan 4 horas al día

• 1 nevera de 120 W que funciona con corriente directa a 24 V que se utiliza 5 horas al día

• 1 televisor de 200 W que se utiliza en promedio 3 horas al día. Utiliza corriente alterna.

• 1 computadora de 155 W que se utiliza 1 hora al día. Utiliza corriente alterna.

• 1 microondas de 450 W que se utiliza 0.5 horas al día y se alimenta con corriente alterna.

• Usos varios que consumen 300 W en corriente alterna y se utilizan 1.5 horas al día.

Esta cabaña se encuentra a muy pocos kilómetros de la entrada del Parque Nacional Volcán Irazú. En esta zona la temperatura máxima ronda los 20 ºC y la mínima los 5 ºC.

Se quiere diseñar una instalación fotovoltaica aislada con una autonomía de 3 días.

Complete lo que se le indique para realizar el diseño de la instalación aislada:

1. Con base en los datos suministrados anteriormente complete la siguiente tabla (12 puntos)

2. ¿Cuánta es la energía que deberá abastecer la instalación fotovoltaica en un día promedio? (1 punto)

3. ¿Cuánta es la energía total de consumo tomando en cuenta las pérdidas? Utilice una profundidad máxima de descarga de 75 %. Utilice los siguientes valores para encontrar las pérdidas (5 puntos).

4. Con base en los datos del IMN complete los datos de radiación de la siguiente tabla (6 puntos)

Mes	MJ/m2	Horas Solares Pico
Enero	20	5,56
Febrero	22	6,11
Marzo	23	6,39
Abril	21	5,83
Mayo	17	4,72
Junio	15	4,17
Julio	16	4,44
Agosto	17	4,72
Septiembre	16	4,44
Octubre	15	4,17
Noviembre	15	4,17
Diciembre	16	4,44
Total (promedio)	18	5

1. ¿Cuál es el peor mes para la instalación? Justifique ( 2 puntos)

2. ¿Cuánto debería ser la potencia máxima del campo? Justifique ( 2 puntos).

3. Se dispone de paneles Solar World SW 275 Mono, cuyas características se incluyen en las hojas de datos adjuntas. ¿Cuántos paneles fotovoltaicos se necesitarían? (2 puntos) INLCUIR HOJAS DE DATOS

4. La tensión de trabajo de la instalación será de 24 V. ¿Cuánto sería la capacidad de acumulación que deberían tener las baterías? (1 punto)

5. Suponga que el regulador de carga a utilizar permite un voltaje máximo de entrada de 150 V y que puede encontrar el punto de máxima potencia en un rango de 20 a 130 V.

1. ¿Cuánta corriente debería ser capaz de aceptar el regulador de carga para poder ser utilizado con la instalación aislada? (1 punto)

2. ¿Cuál es el número máximo de paneles que se pueden conectar en serie con el regulador? Justifique. (2 puntos)

3. Suponga que el regulador de corriente es capaz de aceptar la corriente máxima que entrega el conjunto fotovoltaico. Diseñe una configuración de paneles (cuántos en paralelo y cuántos en serie) de forma tal que el regulador pueda posicionarse en el punto de máxima potencia del conjunto de paneles y no se sobrepase la tensión máxima. Tome en cuenta la corrección debido a la temperatura. (4 puntos)

A continuación se muestra la declaración de hojas de datos para el modelo de panel fotovoltaico SW 275 Mono