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Tarea 3.IE1117 Energía Solar Fotovoltaica
Xavier Martín Delgado A93629
27 de noviembre de 2015
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El presente documento es un diseño para una puesta en operación de un sistema
fotovoltaico a partir de un módulo fotovoltaico de 175 W marca SunModel de tipo
Mono cristalino. El inversor a emplear será el de la empresa SunnyBoy 3000 U según
expertos en el tema es de las marcas más usadas debido a sus excelentes características
técnicas y precios medios.
Como objetivo principal de dicha asignación se tiene el de “Dimensionar el arreglo del
generador fotovoltaico a partir de las especificaciones técnicas del inversor y el módulo
seleccionados.”
Primeramente comenzaremos a indicar las especificaciones técnicas tanto como para el
inversor como para el módulo fotovoltaico. Posteriormente se analizará la máxima
capacidad que posee el inversor tanto para tensión eléctrica como para corriente. Por lo
tanto el inversor dictará la cantidad de arreglos en string o en paralelo según el resultado
que se obtenga a partir de las corrientes de corto circuito ISC y la tensión de circuito
abierto VOC del módulo.
Entonces para el módulo fotovoltaico de 175 W de la compañía SunModel se tienen las
especificaciones del fabricante dictadas en el cuadro 1. Dichas características están
dadas para operaciones estándar bajo condiciones de pruebas ideales.
SW 175
Potencia Máxima
Pmáx
Tensión circuito
abierto Voc
Tensión punto de
potencia máxima
Vmpp
Corriente de
corto circuito Isc
Corriente punto
de potencia
máxima Impp
175 Wp
44,4 V
35,8 V
5,30 A
4,89 A
Cuadro 1. Especificaciones para SunModel SW 175.
SB 3000
Tensión de
entrada
600 V
máx Ucc
máx
Tensión de
entrada,
268 V a 480 V
rango MPP
UFV
Corriente
máx. de
12 A
entrada IFV
máx
Potencia
máx de
entrada PCC
3200 W
Cuadro 2. Datos de conexión del generador fotovoltaico para el inversor SB 3000.
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Mientras que para el inversor de tecnología fotovoltaica de marca Sunny Boy U3000 el
cuadro 2 muestra las especificaciones de interés para llevar a cabo el correcto diseño.
Una vez establecidos las características y especificaciones dadas por los fabricantes se
procede a realizar las configuraciones según las limitaciones que los equipos presenten.
a) Determinar la cantidad de módulos fotovoltaicos que se pueden conectar en serie
(string) al inversor. Mostrar memoria de cálculo. Considerar que en el sitio la
temperatura ambiente no será menor a 12°C.
Primeramente es necesario establecer el cálculo de la tensión de operación mediante la
siguiente ecuación:
𝑉𝑜𝑝𝑒 = 0.8𝑉𝑛𝑜𝑚
Donde:


Vope: Tensión de operación de circuito abierto del generador fotovoltaico en
corriente directa.
Vnom: Tensión nominal del inversor en corriente directa.
Como se conoce VOC se emplea un factor del 100 %.
Entonces se debe obtener la razón entre la tensión de operación y la tensión de circuito
abierto del generador fotovoltaico. De esta manera se obtiene la cantidad de módulos
que se deben conectar en cada serie o “string”. La ecuación que dicta la cantidad de
módulos con esta configuración está dada por:
𝑁𝑀𝑆 =
𝑉𝑜𝑝𝑒 600 𝑉
=
= 13 𝑚ó𝑑𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒
𝑉𝑂𝐶 44,4 𝑉
Está serie dará una corriente máxima igual a la ISC de un solo módulo debido a su tipo
de conexión.
b) Determinar la cantidad de strings que se pueden conectar en paralelo al inversor.
Mostrar memoria de cálculo.
Para un caso similar, se puede determinar la cantidad de módulos conectados en
paralelo, para esto se debe hacer la razón entre la corriente máxima de corto circuito del
inversor en corriente directa y la corriente máxima de cortocircuito de un módulo en
corriente directa. La ecuación que realiza esta operación está dada por:
𝑁𝑆 =
𝑉𝑆𝐶 𝑚á𝑥
12 𝐴
=
= 2 𝑚ó𝑑𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜
𝑉𝑆𝐶
5,30 𝐴
Esta configuración es en paralelo debido a que las corrientes de corto circuito de dos
módulos se suman para obtener una tensión de entrada al inversor de 10,6 A. El
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resultado anterior está por debajo del máximo que acepta el inversor a la entrada de 12
A en corriente directa.
c) Determinar la cantidad total de módulos fotovoltaicos que componen el arreglo.
Mostrar memoria de cálculo.
Para lograr la cantidad de módulos que se necesitan en total del arreglo se realiza el total
respectivo entre la cantidad de módulos en serie y en paralelo.
𝑁𝑀𝑇 = 𝑁𝑆 ∗ 𝑁𝑀𝑆 = 13 ∗ 2 = 26 𝑚ó𝑑𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠
Esto genera entonces una corriente total de 10,6 A para dos series de 13 módulos
conectados en paralelo. Sin embargo es necesario entonces analizar las potencias del
sistema. Tal como lo indica el siguiente inciso.
d) Calcular el porcentaje que representa la potencia obtenida en CD del generador
fotovoltaico sobre la capacidad del inversor.
Se debe calcular la potencia capaz de entregar la configuración del generador
fotovoltaico obtenido y a su vez compararlo directamente con la capacidad del inversor
la cual es de 3200 W.
Entonces la potencia obtenida por el generador fotovoltaico según la configuración
lograda está dada por:
𝑃𝑆 = (𝑉𝑀𝑃 𝑥𝑁𝑀𝑆 )𝑥𝐼𝑀𝑃
𝑃𝑆 = (35,8 𝑉𝑥13)𝑥4,89 𝐴
𝑃𝑆 = 2275,806 𝑊
Se trabaja con los valores nominales de tensión y corriente eléctrica, aquellos en el
punto máximo de operación de potencia en el módulo.
Para ver la potencia total de los módulos conectados es necesario tomar en cuenta la
conexión en paralelo de las series conectadas por lo tanto se obtiene que la potencia
total está determinada por:
𝑃𝑇 = 𝑃𝑆 𝑥𝑁𝑆 = 2275,806 𝑊 𝑥 2 = 4551,612 𝑊
Como se puede apreciar la potencia total es mayor a la máxima permitida por el
inversor SB 3000 por lo que el porcentaje entre ellas será mayor al cien por ciento. Para
contrarrestar esta potencia es necesario entonces escoger módulos de menor potencia
para poder acoplar al inversor deseado. O bien tener un inversor de mayor capacidad de
potencia. Esto no es lo ideal debido a que el costo es mayor. Sin embargo con disminuir
la potencia de cada módulo a 150Wp se cumplen entonces para el inversor SB 3000 de
SunnyBoy.
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Otra forma de ver esta configuración es haciendo la división entre potencias para ver
cuántos módulos en la configuración total se necesitan.
𝑁𝑀Á𝑋 =
𝑃𝑖𝑚á𝑥 3200 𝑊
=
= 18
𝑃𝑀𝑃
175 𝑊
Como se puede ver se necesitan en realidad menos módulos por lo que se puede
entonces ver cómo se comporta el porcentaje entre la potencia total de los módulos y la
potencia máxima aceptada o permitida por el inversor a la entrada de corriente directa.
En conclusión es necesaria en realidad menos cantidad de módulos en la configuración
para lograr una potencia menor a la permitida por el inversor; una recomendación sería
efectuar entonces los cálculos que permitan ver el costo de la inversión para así asegurar
la cantidad de módulos deseados. Además sobrepasar las condiciones permitidas por el
inversor pueden ser perjudiciales para el resto del sistema. Es primordial diseñar dentro
de los estándares a veces es mejor un inversor de mayor potencia en lugar de perder
capacidad por disminuir los paneles en el arreglo final o generador fotovoltaico
diseñado.