Los sistemas fotovoltaicos aislados de la red eléctrica son aquellos que nos permiten tener suministro energético 100 % renovable para el desempeño de las actividades diarias comerciales o del hogar. Hoy nos centramos en una instalación situada en la Comunidad Valenciana con todos los elementos que la hacen ser totalmente autónoma. A continuación, analizaremos los criterios de diseño de esta y por qué se han seleccionado los mejores productos posibles para que el sistema se pueda desempeñar con todas las garantías.
La instalación está compuesta por un sistema fotovoltaico de 47 kWp conectados a los diferentes elementos que se encargarán de la transformación y gestión energética que demandarán los consumos y que pasamos a enumerar a continuación:
104 módulos fotovoltaicos de 450 W
Tres reguladores de carga del fabricante Victron del modelo Smart Solar 250/100
Un inversor de red Fronius Eco de 27 kW de salida en corriente alterna
Seis inversores cargadores Quattro 48/15.000 del fabricante Victron que permiten aportar a los consumos hasta 72 kW de potencia en corriente alterna
Seis acumuladores de Litio Ferrofosfato del fabricante BYD que otorgan al sistema una autonomía de 90 kWh
La lógica de funcionamiento del sistema es un AC/DC Coupling. A grandes rasgos, el Inversor de red Fronius abastece directamente a los consumos y en caso de que la producción sea mayor a la demanda pasará a través de los inversores/cargadores bidireccionales para almacenar el excedente en la batería.
Por otro lado, los reguladores de carga reducen el voltaje de corriente continua de los módulos fotovoltaicos al voltaje de la bancada de baterías para que estas carguen las mismas y que los consumos nocturnos queden abastecidos una vez descarguemos el acumulador y transformemos a corriente alterna a través de los inversores/cargadores.
Esquema del planteamiento AC/DC Coupling
Se ha contado con un total de 104 módulos fotovoltaicos de 450 W. Esto hace un total de 46.800 Wp que pueden generar una media diaria de 200 kWh de producción. Estos módulos estarán distribuidos de la siguiente manera.
36 de ellos estarán distribuidos en los tres reguladores de carga, en total 12 para cada uno de los reguladores
Los 68 restantes estarán conectados a el Inversor Fronius Eco de 27 kW de potencia de salida en corriente alterna
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Como hemos comentado cada regulador de carga tendrá conectados 12 módulos en 3 cadenas de 4 módulos en serie de modo que no superemos el voltaje máximo de funcionamiento que es de 250 Voltios en corriente continua.
Adicionalmente en el Fronius Eco 27 se han cableado un total de cuatro cadenas de 17 módulos en serie. Aunque se haya sobredimensionado a algo más de 30 kWp de potencia fotovoltaica esto no es un problema, de esta manera podremos sacar el máximo rendimiento del inversor de red y que así pueda entregar su potencia nominal durante más tiempo.
Para este proyecto, los seis acumuladores de BYD de 15.4 kWh cada uno de ellos, nos permitirán una autonomía del sistema de 90 kWh y permitirán corrientes de carga y descarga de hasta 1500 Amperios en corriente continua lo que equivale a unos 76.800 W. Esto hace que el sistema pueda abarcar los picos de demanda en el momento en que se produzcan y la carga rápida de las mismas a través de los inversores/cargadores Victron en el momento en que la producción sea superior al consumo del sistema.
La ficha técnica del acumulador nos indica entre otros la capacidad nominal de la misa e intensidades máximas de carga/descarga
Por último, los inversores/cargadores son el corazón de la instalación. Además de ser los encargados de gestionar la carga y descarga de la batería aportarán la potencia necesaria que demande el sistema durante días nublados o en periodo nocturno. Siendo la potencia nominal de salida de estos de hasta 72 kW en conjunto y hasta 12 kW por cada unidad.
Conjunto de inversores/cargadores para formar una red trifásica con dos unidades en paralelo por cada fase
Para que pueda asegurarse el suministro durante las 24 horas del día el sistema consta de un generador de apoyo que aportará la energía necesaria en caso de déficit energético cuando puedan salir varios días de baja irradiación o se haya producido un consumo excepcional durante algún momento. La potencia del generador debe ser como mínimo de la misma potencia que los inversores/cargadores. Por ese motivo se ha optado por un grupo electrógeno de 90 kVAs.
Al tratarse de un sistema de gran envergadura, es muy importante que la instalación esté monitorizada en todo momento de manera remota. Esto nos ayudará a entender su funcionamiento, programar funcionalidades en base a las pautas de consumo anuales y detectar advertencias o fallos en el sistema en tiempo real para poder solucionarlos lo antes posible. Para ello, el sistema está dotado de una centralita llamada Cerbo Gx que envía todo los datos en tiempo real a la plataforma de monitorización de Victron VRM.
Adicionalmente, al ser un sistema con acumuladores de litio de gran capacidad siempre es recomendado realizar el conexionado de los polos de la batería de manera limpia haciendo uso de sendos embarrados de cobre. Uno para las conexiones del polo positivo y otro para las conexiones del polo negativo. Este embarrado debe ser capaz de soportar todo el flujo de amperios en corriente continua del sistema.
Respecto a los elementos de protección en el lado de Corriente Continua es muy recomendable hacer uso de fusibles de corte rápido para cada uno de los polos positivos de la conexión entre el tramos de baterías a inversor/cargador. Esto permitirá el corte del circuito en caso de sobrecarga antes de que se pueda producir cualquier tipo de daño en la electrónica de los equipos.
Detalle del embarrado para la conexión de las baterías junto con los fusibles de corte rápido para el polo positivo
Para el lado de corriente alterna, al tratarse de un sistema trifásico, será necesario hacer uso de un diferencial y magnetotérmico tetrapolar de la corriente correspondiente a la máxima salida que puedan aportarnos los inversores/cargadores. Adicionalmente, también deberemos proteger la liena de salilda del inversor de red Fronius siguiendo el mismo criterio.
Por último, respecto al conexionado de Tierras. Se recomienda hacer uso de dos tierras independientes. La primera de ellas será exclusiva para el campo fotovoltaico en la que conectaremos el marco de aluminio de los mismos y la estructura sobre la que se encuentren anclados. La segunda de ellas se empleará para proteger la línea de corriente alterna de todo el sistema. Adicionalmente, se conectarán en paralelo los chasis del resto de equipos y el embarrado de corriente continua para las baterías del que hemos hablado anteriormente.
Los sistemas aislados de gran envergadura pueden ser algo complejos de configurar y es muy importante controlar al detalle cada parámetro para que el sistema funcione correctamente.
Entre los parámetros más importantes a configurar encontraríamos.
Voltajes de absorción y flotación de las baterías: Al ir conectadas a los inversores cargadores, en estos últimos deberemos configurar los valores de voltaje de absorción y flotación ciñéndonos a lo que nos indique el fabricante de las baterías. Una configuración errónea puede suponer daños y una reducción de la vida útil de las mismas.
Intensidad de carga de las baterías: Debemos evitar que las baterías carguen por encima de su intensidad máxima de carga/descarga. Un valor recomendado para acumuladores de litio es un amperaje o potencia de un 70% en relación con su capacidad nominal.
Modulación por frecuencia: Es el método por el cual el inversor de red dejará de producir una vez las baterías lleguen al 100% y el consumo del sistema sea bajo. Los inversores/cargadores deberán incrementar la frecuencia hasta unos 52 Hz y de esta manera reducir la potencia de producción del sistema.
Relé de arranque de grupo electrógeno: Las condiciones de activación automática del grupo electrógeno más comunes son cuando la batería alcance una profundidad de descarga próxima a agotarse y/o cuando los consumos demanden más potencia la que puedan asumir los inversores/cargadores.
| Nombre | José Ortiz |
|---|---|
| Empresa | BET SOLAR |
| Cargo | Responsable de Desarrollo de Negocio |
| Biografía | |
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