2.- La ubicación de los paneles se hace sobre la cubierta. Previendo los fuertes vientos que sobre todo en invierno van a soportar las estructuras de amarre y teniendo en cuenta que a la hora de anclar estas a la cubierta debe prevalecer siempre su estanqueidad para evitar posibles problemas de humedades, optamos por el vertido sobre la misma de una cama de hormigón pobre de 10 cm de espesor, considerando así que la base que este hormigón ofrece es suficiente para que el anclaje de los paneles a la misma mediante tornillos de acero reforzado no produzca microfisuras que más tarde deriven en los problemas de humedades antes mencionados.

3.- En referencia de nuevo a la colocación de los paneles, mencionar también que la estructura soporte que los mantenga será en nuestro caso de acero inoxidable, y que para evitar la acumulación de nieve sobre los mismos que en invierno se podría dar, elevaremos esta a una altura no menor de 30 cm en su parte más baja.

4.- Buscando siempre un rendimiento óptimo del sistema, nos decantamos por orientar los paneles hacia el Sur, ya que esta es la zona de mejor aprovechamiento de irradiancia solar. Del mismo modo y tras estudiar las posibles soluciones de inclinación, optamos por situar los paneles con un ángulo de 30 grados sobre la horizontal, ya que este es el ángulo que mejor aprovecha la irradiancia en verano.

5.- La ubicación de las baterías se hará en un cuarto especialmente diseñado a tal fin, situado en planta primera, con unas dimensiones cómodas tanto para su ubicación como para su posible manipulación por el personal destinado al mantenimiento de la instalación y dotado de rejillas de ventilación, a fin de garantizar la no existencia de riesgos humanos debido al gaseo de las mismas o posibilidad de explosión por cortocircuito.

6.- Las conexiones, el cableado del sistema, su correcto dimensionado a fin de garantizar caídas de tensión inferiores al 3 %, la existencia de interruptores y fusibles para proteger los equipos y al personal así como la existencia de condiciones que garanticen un buen aislamiento térmico del refugio para evitar un alto índice de humedad y excesos de temperatura serán verificados antes de dar por concluida la instalación del equipo.

Planos.

Es recomendable abrir los planos en una ventana nueva, pues de otro modo podrían surgir problemas de compatibilidad. Para ello sitúe el puntero del ratón sobre el hipervínculo de abajo y cuando este se transforme en una mano haga click con el botón derecho. Aparecerá un menú desplegable. Seleccione "Abrir en ventana nueva". 

Una vez vistos cierre directamente la ventana y continúe visualizando el resto del trabajo en la ventana primera, pues el hipervínculo que en la página de planos existe no funciona en todos los sistemas. Si cerrando la página de planos se le preguntara; "Guardar los cambios", elija la opción NO.

(Para una mayor comodidad, los planos están en un archivo distinto, seleccione "Abrir en ventana nueva" para poder verlos).

Dimensionado y cálculos.

Primeramente hay que decir que un correcto dimensionado es fundamental, no solamente para que la instalación funcione correctamente, sino para que la vida de esta sea larga, que es el objetivo principal.

Esta pequeña edificación se supone lo suficientemente alejada de una red eléctrica, y con unas necesidades energéticas tan pequeñas, que no resultaría económicamente rentable para propietario llevar hasta la ubicación del refugio una línea eléctrica.

Cabe decir que esta situación es una de las más típicas en la cual, el recurrir a un sistema de energía fotovoltaica como único medio de abastecimiento de energía es una solución más que aceptable tanto en el aspecto económico como en el medioambiental.

Dicho todo lo anterior, comenzaremos aquí a dimensionar todos los elementos singulares de los que consta una instalación de este tipo:

Lo primero que nos tenemos que plantear al abordar el dimensionado de esta instalación consiste en saber que demanda energética debemos satisfacer.

Para este refugio consideramos suficiente los siguientes recursos:

                                           Potencia

           - 8 Puntos de luz: 20 W/punto

           - Frigorífico: 50 W

           - Usos varios: radio, cargador de móvil.. 20 W

 

Ahora hay que saber el tiempo medio diario que va a demandar energía cada uno de los consumos; esto se soluciona haciendo una simple estimación que deberá ser tanto más exacta cuanto mayor sea la optimización del sistema requerida.

En nuestro caso, y por dar un cierto grado de realismo al trabajo, nos hemos basado en datos estadísticos de diversa bibliografía:

  Tiempo/día

- Puntos de luz: 2 h

- Frigorífico 10 h

- Usos varios 2 h

Con estos datos ya estamos en condiciones de conocer las necesidades energéticas del refugio:

                                           Consumos

                                         - Puntos de luz: 20W x 8 ptos x 2h 320 Wh

                                         - Frigorífico: 50W x 10h 500 Wh

                                         - Usos varios: 20W x 2h 40 Wh

En este punto del ejercicio hay que plantearse que consumos son en corriente continua y cuales en alterna. Como ya sabemos, los paneles nos proporcionan corriente continua y para aquellos aparatos que la consuman en alterna sólo tenemos dos posibles soluciones:

1ª) Elegir aparatos que sólo consuman corriente continua.

2ª) Colocar un inversor en la instalación para abastecer aquellos aparatos que funcionan con alterna.

Esto requiere un estudio económico de ambas soluciones, sin embargo nosotros nos hemos decantado por la 2ª solución por considerar que en un lugar así es muy necesario el teléfono móvil para posibles emergencias, y los cargadores de estos teléfonos vienen preparados para corriente alterna.

Sabiendo esto, necesitamos conocer el rendimiento del inversor ya que los consumos que tengan que ser convertidos se verán afectados por este rendimiento. El rendimiento medio de los inversores está entre 0,8 y 0,9. Hemos optado por un rendimiento medio de 0,85.

Los aparatos que se alimentan en alterna son el frigorífico y aquellos que hemos denominado como "usos varios"

Pues con esto, ya estamos en condiciones de hallar el total del consumo requerido que será el siguiente:

                                         - Puntos de luz:...................................... 320 Wh

                                         - Frigorífico: 500 W/h / 0,85 = ..............588 Wh

                                         - Usos varios: 40 W/h / 0,85 = ...............47 Wh

                                                                     TOTAL @ 950 Wh

Para ello nos hemos basado en las ecuaciones que exponemos a continuación sacadas de una publicación de la empresa CENSOLAR:

E=E_T/R

Donde:

E: Energía que se necesita diariamente, teniendo en cuenta las diferentes pérdidas que existen.

E_T: Energía diaria total teórica.

R: Factor global de rendimiento de la instalación que vale:

R=1 - [(1 - k_b - k_c - k_v) k_a N / p_d ]- k_b - k_c - k_v

Siendo:

k_b: Coeficiente de perdidas por rendimiento en el acumulador.

k_a: Coeficiente de autodescarga.

k_c: Coeficientes de perdidas en el inversor.

k_v: Coeficiente que agrupa otras perdidas (rendimiento global de toda la red de consumo, perdidas por efecto Joule... etc.).

p_d: Profundidad máxima de descarga admisible.

En nuestro caso hemos tomado los siguientes valores:

E_T = 950 Wh; calculado anteriormente.

k_b = 0,025; valor usual en instalaciones normales.

k_a = 0,005; coeficiente para baterías estacionarias de plomo.

k_c = 0; ya calculado para aquellos aparatos que precisan C.A.

k_v = 0,15; valor medio razonable según estudios.

p_d = 0.60; profundidad de descarga admisible en baterías de plomo

Con todos estos datos ya estamos en disposición de hallar R, y con R hallamos E:

R = 0,80

E = 1187 Wh

Una vez calculada la energía real E que necesitamos diariamente, se halla ahora el valor de la capacidad útil C_u que debe tener la batería:

C_u = EN

Donde N representa el número de días de autonomía que debe tener la batería. En nuestro caso, hemos supuesto que el sistema sólamente será usado fines de semana en verano por lo que hemos considerado suficiente tomar el valor de N = 3.

Con esto, tenemos que C_u = 3560 Wh; para expresar C_u en amperios-hora tan solo hay que dividir C_u por la tensión nominal de la batería. En principio, y por la pequeña dimensión de nuestra instalación hemos optado por baterías de 12 V. Por tanto C_u = 296 Ah.

La capacidad nominal C asignada por el fabricante será:

C = C_u / P_d

Por tanto C = 493 Ah

Para el dimensionado de los paneles partimos del valor E previamente hallado. Sin embargo, ya sabemos que entre los paneles y las baterías está situado un regulador que disipa la energía para evitar sobrecargas o corta el suministro para evitar sobredescargas, por lo que la cantidad diaria E_p que deben producir los paneles debe ser siempre superior a E.

Por termino medio consideramos que un 10% de la energía que produzcan los paneles va a ser disipada en el regulador y no se convertirá en energía útil.

Por tanto puede ser aceptable tomar un rendimiento del 90%.

E_p = E / 0,9

E_p = 1320 Wh

El número de paneles N a colocar viene dado por la siguiente ecuación:

N = E_p / 0,9 P H.S.P.

Donde:

P: Potencia nominal de cada panel dada por el fabricante

H.S.P.: Horas de Sol Pico. Este concepto se entiende más fácilmente si se expresa como "horas de sol a una intensidad de 1000 W/m²".

Como ya habíamos dicho, la ocupación del refugio será por el verano y el mes más desfavorable desde abril a septiembre es precisamente septiembre donde la radiación diaria interceptada por una superficie inclinada con orientación sur es de 17944 KJ / m². Este dato lo hemos obtenido del libro "Energías Renovables" editado por Paraninfo, autor: Mario Ortega Rodríguez.

Para expresar esto en H.S.P tenemos que:

17944 KJ = 17,94 MJ

3,6 MJ = 1 KW h

Por tanto 17944 KJ = 4,98 KW h, que equivale a 4,98 H.S.P.

Con este dato y suponiendo una potencia nominal de cada panel de 110 W, obtenemos N:

N = 2,67. Este resultado significa que tendríamos que colocar 3 paneles, aunque casi medio panel nos sobraría. Para intentar ajustar un poco más el cálculo supondremos que la potencia nominal de cada panel a colocar sea de 100 W.

Con este nuevo dato obtenemos un nuevo N = 2,94.

Este resultado más cercano a 3 supone una instalación mejor dimensionada y más económica.

Por tanto el número de paneles N = 3

El criterio para el dimensionado del regulador simplemente consiste en elegir un regulador de una intensidad nominal tal que al voltaje de la instalación permita el paso de la potencia suministrada por los paneles.

En nuestro caso tenemos 3 paneles x 100 W/panel = 300 W

Tensión de trabajo = 12 V

Intensidad nominal del regulador > 300/12 = 25 A

Las intensidades normalizadas para reguladores van de 10 en 10 amperios por tanto escogeremos un regulador de I_N = 30 A

Al igual que para el regulador, el dimensionado del inversor se basa en la potencia que va a ser demandada de el en corriente alterna.

Así tenemos que, según el estudio hecho inicialmente la potencia en alterna demandada será suma de la energía demandada del frigorífico ( 50 W ) más la de usos varios ( 20 W ); con esto tenemos una potencia total que pasará por el inversor de 70 W.

En este caso, los inversores comerciales de pequeña capacidad van de 250 en 250 W con lo cual el inversor estará ampliamente sobredimensionado.

Hemos elegido los distintos elementos de la marca comercial ISOFOTÓN. Estos elementos para instalaciones fotovoltaicas así como sus características y precios se encuentran en los catálogos de la empresa Soluciones Energéticas S.A, C/ Batalla del Salado, 2. Teléfonos: 91-5392700, 91-5306743. Fax: 91-5306743 28045. Madrid.

A continuación exponemos los elementos elegidos para nuestra instalación:

- Baterías: 5 Baterías monoblock de 105 Ah; 12 V

Referencia: TT-95

Dimensiones: 175x353x190 mm.

Precio:18.552 ptas.

Coste:................................................................92.760 ptas.

- Paneles: 3 Paneles solares monocristalinos de 100 W

Paneles de 36x2 células; 5,72 A; 17,4 V

Referencia: I-100

Dimensiones: 1310x651x34 mm

Precio: 134990 ptas.

Coste:..............................................................404.970 ptas.

- Regulador: Regulador digital; bitensión automático; 30 A; 12 V

Referencia: DSS

Dimensiones: ultraplano (22mm)

Precio/Coste.....................................................15.500 ptas.

- Inversor: Inversor de 250 W; onda senoidal modificada; 12 V

Caja en acero inoxidable y aluminio anodizado

Referencia: SM250

Dimensiones: 250x220x80 mm

Precio/Coste......................................................45.760 ptas.

Con estos datos ya podríamos hacernos una idea de los costes básicos de una instalación fotovoltaica.

Evidentemente, para dar el costo total de la instalación, hay que tener en cuenta los cables, apliques, luminarias, mano de obra, interruptores, cajas de conexiones, elementos de protección... etc, en definitiva, todos aquellos elementos comunes con una instalación eléctrica convencional que por no entrar dentro de los elementos particulares de una instalación fotovoltaica, no los reflejamos aquí.

Todos estos elementos comunes se calcularían igual que para una instalación eléctrica convencional lo cual no entra dentro de los objetivos de este trabajo.

Ir a Inicio.