jueves, 13 de octubre de 2016

Respuestas a preguntas - 4º envio -

Fotografía de archivo Zugar, conexión a red

Respuesta a preguntas.

Saludos
     
No estaba previsto para la parte 4ª responder preguntas, pero puede que a otras personas que no hayan preguntado les sirvan también las aclaraciones de los puntos que han generado duda.
En cualquier caso la idea del Blog es transmitir información, validarla y mejorarla con los comentarios. No se trata de un Foro.



Fotografía de archivo Zugar, conexión a red

Pregunta 1 ( anónimo ).

Anónimo pregunta ¿ Que es el factor de relleno ?

Respuesta

Factor de relleno ( Fill Factor o FF ) es otra forma de proporcionar el dato de eficacia del modulo.
FF  sale de la división del área del rectángulo  de máxima potencia con lados  Imp  x  Vmp ( Pm del panel en Wp STC ) entre el área del rectángulo que forma el producto de  Isc  x  Vco denominada potencia teórica.
Es la relación entre dos superficies como puede observar en la gráfica del panel de 250 Wp de la marca ZNSHINE SOLAR que se muestra mas abajo.

Observese también que el producto Isc  x  Vco, realmente es potencia teórica, ya que nunca puede darse esa condición, un panel en circuito abierto no proporciona energía pues la corriente es cero y por el otro lado una Isc o intensidad de cortocircuito no proporciona energía útil ya que la tensión es cero.
Podemos definirlo como la relación  entre la potencia máxima ( Pm ) y la potencia teórica ( Pt ) y lo vemos en este cambio de variables en la formula para llegar al mismo sitio.

FF  =  Imp  x  Vmp   =      Pm 
          Isc  x  Voc            Pt

El FF ideal seria 1 pero en la realidad los valores oscilan entre 0,70 y 0,89.


Areas de Pmax y Pt , Fuente: diseño propio Guillermo FH
Características de un panel, Fuente: diseño propio Guillermo FH

Puede ver en la gráfica el área que ocupa cada potencia y la relación de tamaño entre ellas, el FF queda para este panel en 0,766.


Fotografía de archivo Zugar, conexión a red

Pregunta 2 ( Jose L.P. ).

Jose L.P. pregunta ¿ Que es el 0,034 en el calculo de temperatura de célula ?

Respuesta

La formula siguiente expuesta en la entrada denominada " Panel Fotovoltaico ( FV ) y temperatura "

Δtº  =  0,034  x  I  -  4

esta abreviada para hacerla mas rápida y dar una orientación de campo.
La formula original de la que parte es ...

Temperatura en la célula   =  T. ambiente  +  ( irradiancia en W/m2  x  ( TONC - 20 ) )
                                                                                                         800

El numero  0,034 ( al que se refiere la pregunta ) sale de la ultima parte de la formula ...

TONC - 20 )                   TONC como se vio en ese post adquiere valores de 45 ºC +- 2 ºC
       800                          ( realmente entre 43 y 49 ).

Para obtener el 0,034 se a empleado uno de los valores dentro del margen posible concretamente  47,2  así pues ...

47,2  -  20  =  27,2   y   27,2  /  800  =  0,034

No obstante este numero, el 0,034, podría estar entre 0,0287 para TONC 43 y 0,0362 para TONC 49, depende del dato del fabricante del panel.
El 800 del divisor corresponde a la irradiancia aplicada para realizar el ensayo de la condición TONC que ya vimos, 800 W/m2.

Como ejemplo para una temperatura ambiente de 35 ºC y una irradiancia de 1.000 W/m2

La primera formula, la de campo, nos arroja un resultado de 30 ºC mas sobre la temperatura ambiente es decir 65 ºC en célula.

La segunda formula, la de partida nos daría como resultado, ( hay que saber el valor del TONC del panel, elegimos el valor mas usual de 45 ºC con 0,03125 ) 31,25 ºC mas sobre la temperatura ambiente con un valor final sobre célula de 66,25ºC   

Evidentemente es mas precisa la segunda en todo el rango de radiación y temperatura.

Dicho de otra forma ...    

TONC - 20 )                  TONC es el valor que nos da el fabricante de temperatura en
       800                         Célula en las condiciones del ensayo, donde la temperatura                                                    ambiente es de 20 ºC. Si se le restan los 20 ºC del ambiente a la temperatura de la célula ( TONC ) obtenemos el incremento que ha habido. Por ejemplo si TONC es 45 ºC y restamos 20 ºC del ambiente vemos un incremento de 25 ºC.
Y como la temperatura de la célula esta estrechamente ligada a la temperatura ambiente y la radiación incidente, si dividimos los 25 ºC del incremento entre los 800 W/m2 aplicados en el ensayo obtenemos un numero que es incremento en ºC por cada W/m2 que incide sobre el panel.
Así ahora sabemos que nuestro panel subirá 0,03125 ºC por cada W/m2 de irradiancia que " " caiga " sobre el.
Por ultimo multiplicar este numero por los W/m2 en un momento determinado del día, aquel en que queremos conocer la temperatura de la célula, sumarlo a la temperatura ambiente, y ya.
¡¡ OJO !!  si calculamos esto es situación de cambios repentinos como una nube donde la irradiancia cambia bruscamente no sera valido debido a la inercia térmica del modulo.



Fotografía de archivo Zugar, instalación híbrida en repetidor

Pregunta 3 ( Miguel Angel Salado ).

Miguel Angel Salado pregunta. Su pregunta es algo mas larga en texto así que la reflejo directamente.

" porque si el consumo de la bomba en vatios 3 h.p. x 736 w/h.p. = 2208 watios es mayor que la potencia instalada 110 wp x 18 = 1980 wp.... conseguimos bombear agua "



Respuesta

Ciertamente parece una contradicción, si la bomba consume 2,2 Kw ( 3 HP ) como puede funcionar si solo le aplico 1,9 Kw.

Es sencillo la bomba consume el valor nominal de 2,2 Kw cuando esta en funcionando a 50 Hz, pero al igual de una bombilla de 100 w con regulación de intensidad luminosa que consume menos cuando se le pide menos intensidad ( aun siendo de 100 w ), con la bomba pasa lo mismo, aunque los principios electrónicos de regulación son completamente distintos.
Si la hacemos trabajar a una velocidad inferior simplemente gira mas despacio y consume menos, a 42 Hz por ejemplo es casi la mitad de consumo con respecto a 50 Hz.
Al diseñar el bombeo, como veremos en post siguiente, no siempre necesito la max potencia por diferentes motivos, como por ejemplo ...

--- Aun no necesitamos dar caudal pleno por que no se a terminado la plantación y                  tenemos una bomba de 5,5 HP trabajando a 3 HP.
--- En un surtidor de combustible puedo seleccionar frecuencia y con ello variar el caudal en     función de que este llenando el tanque de un coche o de un camión.
--- Necesito un alto rendimiento que se consigue, ojo no siempre es asi, en muchas               ocasiones dimensionando la bomba por encima y haciéndola trabajar a menos                   velocidad.

Es decir el consumo de la bomba esta ligado a su velocidad y al punto de trabajo en la curva de respuesta hidraulica de la nisma.
Por ultimo decir que los 2,2 Kw que mencionaba Miguel Angel es la P2 o potencia nominal de la bomba, el consumo real en condiciones de trabajo es mayor, depende del rendimiento en el punto de trabajo seleccionado y se denomina P1, que es con el que realmente trabajaremos ya que es el consumo eléctrico real de la bomba cuando realiza el trabajo que se le solicita.
Veremos de todas formas esto mucho mejor y con mas detalle en otro post.




Fotografía de archivo Zugar, bombeo solar Grundfos

Pregunta 4 ( Miguel Angel Salado ).

Miguel Angel Salado pregunta. Esta pregunta también es reflejada para mejor entendimiento.

" interesante articulo basado en la experiencia. Y que panel e inclinación aconsejas para un autoconsumo de 15oo vatios en la zona geográfica de Madrid. son eficientes ( relación precio / producción anual)los que llevan el inversor regulador incorporado, ó conectarlos todos ellos a un único inversor " 

Respuesta

Si la pregunta se refiriese a una conexión a red es fácil responder por que la misión final del conjunto fotovoltaico es generar ingresos y las premisas de diseño se dirigen en esa dirección.
Un panel policristalino y una inclinación veraniega serian adecuadas.

Pero la cosa cambia en un autoconsumo.


¿ En que momento del día tengo los máximos consumos a cubrir en mayor medida con el sol ?

¿ En que época del año tengo los máximos consumos a cubrir en mayor medida con el sol ?

Tanto el tipo de panel como la inclinación serian diferentes.


Si nuestro mayor consumo eléctrico se sitúa en épocas cálidas podría elegir indistintamente silicio policristal o monocristal ya que aunque el primero responde mejor a la temperatura tiene menos rendimiento de conversión, por el contrario el segundo responde peor a la temperatura pero tiene mayor rendimiento de conversión. El horario de los consumos podría inclinarme a uno u otro así como su orientación, consumos por la mañana monocristalino, consumos mediodía y tarde policristalino. 

Básicamente el rendimiento disminuye a razón de - 0,5 % / ºC en paneles de silicio monocristalino, algo menos en los policristalinos.
Por ejemplo un panel muy empleado es el de 250 Wp en condiciones STC.
Son los Wp que compramos y que pagamos a nuestro proveedor de paneles.
Si el panel esta a 58 ºC, es decir 33 ºC por encima de la condición STC ( 58 ºC Ta - 25 ºC STC = 33 ºC de diferencia por encima ) y multiplicamos por ese -0,5 % /ºC mencionado obtenemos
-16,5 % ( 33 ºC  x  -0,5 %  =  -0,165  x  100  =  -16,5 % ).
El mencionado panel que tiene una potencia de 250 Wp a 25 ºC resulta tener un 16,5 % menos de potencia a 58 ºC ( proporcionando 41,25 Wp menos ) quedándose en 208,75 Wp.
Esto puede suplirse poniendo mas paneles en la medida requerida para compensar.

Si nuestro mayor consumo eléctrico se sitúa en épocas frías elegiríamos panel monocristalino con inclinación invernal basada en la media de incidencia perpendicular para los meses a los que hay que dar cobertura de ahorro.


Se entiende que al ser una instalación de autoconsumo los mayores consumos eléctricos, indistintamente de la época del año, se sitúan en horas de sol, de lo contrario no habría autoconsumo ni seria autoconsumo.
Un mal llamado autoconsumo asistido con baterías si permite situar consumos fuera de las horas de sol, pero si estoy usando batería es evidente que no estoy autoconsumiendo en esos momentos. Con ello tendría un " autoconsumo hibrido " entre directo y aislado.

La relación precio / producción anual a la que hace mención la pregunta depende de lo mencionado, un autoconsumo para una familia que abandona el hogar de día por trabajo, colegios, compras u otros y no generan consumos eléctricos no seria rentable, sin embargo para una empresa que ejerce de día, y hay se sitúan los mayores consumos, es altamente rentable y su estudio seria personalizado en función de la tarifa eléctrica que tuviese, la inversión que desease realizar en autoconsumo y el reparto horario real del consumo. Sin estos datos no podrá usted calcular un autoconsumo eficiente, solo habrá hecho una instalación de autoconsumo o medio autoconsumo.
Piense que en un autoconsumo los paneles no siempre estarán orientados al sur en el caso de España.
Cualquier valor que pueda obtener estará basado en una media para una determinada franja de usuario / consumo y podría fácilmente no corresponder con su realidad. Solo un calculo personalizado puede responderle con el mejor criterio de elección, composición, disposición y ejecución.


Curva de autoconsumo con baterías  arriba y  directo abajo: Fuente SMA

















Para el tema de convertidor en panel o centralizado depende del criterio del instalador, emplazamiento de la instalación y espacio disponible para equipos eléctricos y protecciones asociadas al autoconsumo.
Yo personalmente prefiero inversor centralizado por que me permite un mejor control y mantenimiento de la instalación y optaría por la marca SMA que proporciona soluciones de calidad en aislada, autoconsumo, autoconsumo con baterías e híbridas solar - grupo electrógeno entre otras desde pequeñas potencias para uso didáctico y domestico a grandes potencias para uso industrial y aplicaciones especiales.

En cualquier caso es un producto muy interesante, el autoconsumo, para un sector nuevo del que esperan obtener muy altos beneficios muchas empresas antiguas y nuevas que nada han tenido que ver con el sector, son oportunistas e inversores, como ya pasara en la conexión a red que las empresas grandes de nueva constitución desaparecieron en cuanto la conexión a red dejo de ser la gallina de los huevos de oro.
Personalmente conozco personas que tienen empresas en sectores totalmente ajenos a la Energía Solar y han creado empresa, por supuesto con idea de temporalidad, para aprovechar este nuevo mercado. Empresas que con mas poder económico ( vienen de sectores mas lucrativos ) que las ya establecidas les afectan de forma negativa.

                                              G.F.H. ( 4 )