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Diseo y construccin de un parque fotovoltaico de 2 MW en Albesa
El presente proyecto tiene por objeto llevar a cabo el diseo y construccin de un parque fotovoltaico de 2 MW de potencia nominal en Albesa (Lleida), formado por 20 instalaciones fotovoltaicas independientes de 100 kW de potencia nominal, proporcionando una potencia fotovoltaica pico total de 2,261 MWp. La finalidad del parque fotovoltaico es generar el mximo de energa elctrica con el objetivo de inyectarla a la red elctrica y maximizar el beneficio econmico por su venta, regulado en el Real Decreto 436/2004 en la que se establece las condiciones de explotacin para los productores de energa elctrica en rgimen especial. Adems se mejorar el sistema elctrico de distribucin, descentralizndose su generacin y disminuyendo las prdidas de transporte, y permitir la reduccin de los gases de efecto invernadero. Los paneles fotovoltaicos se ubicarn en seguidores solares a doble eje, optimizando la radiacin incidente recibida, siguiendo la posicin del sol durante el da manteniendo los paneles perpendiculares a ste. La energa que generan los paneles es en corriente continua y se deber transformar a corriente alterna a travs de un inversor y se pueda inyectar a la red de distribucin. La conexin a la red elctrica se deber efectuar en media tensin, mientras que la generacin se realizar en baja, por este motivo ser necesario la construccin de un centro de transformacin que permita esta conversin. En el proyecto se disearn todos los elementos necesarios para la puesta en funcionamiento del parque fotovoltaico que abarca la configuracin fotovoltaica, la instalacin elctrica, la cimentacin de seguidores y la construccin de las edificaciones necesarias para su correcto funcionamiento Por ltimo, se realizar un estudio ambiental y econmico-social, que garanticen la viabilidad econmica y la sostenibilidad del proyecto.
Oscar Rubio Sols
RESUMEN ___________________________________________________1 SUMARIO ____________________________________________________3 1. 2. GLOSARIO _______________________________________________7 INTRODUCCIN _________________________________________11
2.1. Objetivo del proyecto ...................................................................................11 2.2. Alcance.........................................................................................................11 2.3. Antecedentes ...............................................................................................11
DESCRIPCIN DEL PARQUE FOTOVOLTAICO ________________15
3.1. Descripcin general .....................................................................................15
3.1.1. 3.1.2. 3.2.1. 3.2.2. 3.2.3. 3.2.4. 3.2.5. 3.2.6. 3.2.7. 3.2.8. Emplazamiento ............................................................................................... 15 Caractersticas generales ............................................................................... 16 Efecto fotovoltaico .......................................................................................... 17 Descripcin general de un generador de 100 kW .......................................... 17 Mdulos fotovoltaicos ..................................................................................... 19 Seguidor solar................................................................................................. 20 Inversor........................................................................................................... 23 Instalacin elctrica ........................................................................................ 24 Sistema de medicin y facturacin ................................................................. 26 Sistema de monitorizacin.............................................................................. 26
3.2. Descripcin del generador fotovoltaico........................................................17
3.2.9. Instalaciones de seguridad y vigilancia........................................................... 27 3.2.10. Ficha tcnica de la instalacin ........................................................................ 28
3.3. Caseta de instalaciones ...............................................................................28
3.3.1. 3.3.2. 3.3.3. 3.3.4. 3.3.5. 3.3.6. 3.3.7. 3.4.1. 3.4.2. 3.4.3. Tipologa ......................................................................................................... 28 Estructura ....................................................................................................... 29 Cimentacin.................................................................................................... 29 Cerramientos y revestimientos ....................................................................... 29 Pavimentos ..................................................................................................... 30 Cerramientos y divisorias practicables ........................................................... 30 Instalaciones................................................................................................... 30 Lindes de la parcela........................................................................................ 31 Adecuacin del terreno................................................................................... 31 Canalizaciones................................................................................................ 32
3.4. Obra civil.......................................................................................................31
3.4.4. 3.5.1. 3.5.2. 3.5.3. 3.5.4. 3.5.5. 3.5.6. 3.5.7. 3.5.8. 3.6.1. 3.6.2. 3.6.3. 3.6.4. 3.6.5. 3.6.6. 3.6.7. 3.6.8. 3.6.9. 3.7.1. 3.7.2. 3.7.3.
Cimentacin del seguidor ................................................................................33 Descripcin del sistema...................................................................................34 Instalaciones de enlace ...................................................................................34 Cuadro principal (CGBT) .................................................................................36 Correccin del factor de potencia ....................................................................37 Lneas a cuadros secundarios.........................................................................38 Cuadros secundarios.......................................................................................38 Instalacin interior............................................................................................40 Instalacin de puesta a tierra...........................................................................41 Descripcin del sistema...................................................................................44 Diseo de secciones de cableado seccin continua .......................................45 Diseo de secciones de cableado seccin alterna..........................................47 Tubos protectores............................................................................................49 Protecciones elctricas en continua ................................................................49 Protecciones elctricas en alterna...................................................................51 Contador de energa........................................................................................54 Pararrayos .......................................................................................................56 Instalacin de puesta a tierra...........................................................................56 Punto de conexin ...........................................................................................58 Centro de transformacin ................................................................................58 Lnea de evacuacin........................................................................................62
3.5. Instalacin elctrica de baja tensin............................................................ 34
3.6. Instalacin elctrica de generacin ............................................................. 44
3.7. Conexin a la red elctrica .......................................................................... 58
DIMENSIONADO DE LA INSTALACIN _______________________65
4.1. Diseo del generador fotovoltaico ............................................................... 65
4.1.1. 4.1.2. 4.2.1. 4.2.2. 4.2.3. 4.2.4. 4.2.5. 4.2.6. 4.2.7. Dimensionado del sistema generador .............................................................65 Configuracin y dimensionado del inversor/convertidor ..................................65 Radiacin estimada en el emplazamiento Ga(0)..............................................69 Radiacin sobre el plano del generador Ga(opt)...........................................70 Prdidas por desorientacin del generador.....................................................70 Prdidas por sombreados................................................................................71 Clculo de la energa generada.......................................................................75 Rendimiento global de la instalacin ...............................................................77 Balance energtico ..........................................................................................79
4.2. Estudio energtico ....................................................................................... 69
JUSTIFICACIN DE LA SOLUCIN ADOPTADA _______________81
5.1. Emplazamiento ............................................................................................ 81
5.2. Conexin con la compaa elctrica ............................................................82 5.3. Seguidores ...................................................................................................83 5.4. Ubicacin de inversores...............................................................................83
ANLISIS ECONMICO ___________________________________85
6.1. Presupuesto .................................................................................................85 6.2. Rentabilidad del proyecto.............................................................................86
LEGISLACIN Y NORMATIVA DE APLICACIN________________89
CONCLUSIONES _____________________________________________95 AGRADECIMIENTOS __________________________________________97 BIBLIOGRAFA_______________________________________________99
Referencias bibliogrficas .....................................................................................99 Bibliografa complementaria ................................................................................101
ANEXO A: CLCULOS ANEXO B: ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL ANEXO C: SEGURIDAD CONTRA INCENDIOS
ANEXO D: PLIEGO DE CONDICIONES ANEXO E: ESTUDIO DE SEGURIDAD Y SALUD ANEXO F: PLANOS
Accin: Toda causa o agente actuante capaz de generar estados tensionales o deformaciones tanto en las estructuras como en el terreno. Accin accidental: accin con una pequea probabilidad de ocurrencia, generalmente de corta duracin y con efectos importantes. Accin permanente: Accin cuya variacin en magnitud con el tiempo es despreciable, o cuya variacin es montona hasta que se alcance un determinado valor lmite. Accin variable: Accin cuya variacin en el tiempo no es montona ni despreciable respecto al valor medio. Armadura de tendel: Armadura de acero prefabricada para su colocacin en los tendeles. Carga: Fuerza, debida a la gravedad, que acta sobre un edificio y que interesa a su estructura. Carga de nieve: Carga producida por la nieve. Clula solar o fotovoltaica: dispositivo que transforma la radiacin solar en energa elctrica. Coeficiente de seguridad: Relacin entre el valor caracterstico de una determinada propiedad o magnitud y el valor de clculo requerido en estudio de un determinado problema. Combinacin de acciones: Conjunto de acciones utilizadas para la comprobacin de los requisitos estructurales. Elementos de sombreado: mdulos fotovoltaicos que protegen a la construccin arquitectnica de la sobrecarga trmica causada por los rayos solares, proporcionando sombras en el tejado o en la fachada del mismo. Estados lmite: Aquellos estados o situaciones de la estructura, o de partes de la misma, que de alcanzarse y excederse ponen a la estructura fuera de uso por incumplimiento de las condiciones tensionales o funcionales lmite preestablecidas. Estados lmite de servicio: Situaciones que suponen que una obra, estructura o elemento, deja de cumplir los requisitos de calidad (por razones funcionales, estticas, de durabilidad, etc.) establecidos en el proyecto, aunque ello no implique la ruina o puesta
fuera de servicio de modo inmediato. Estados lmite ltimo: Situaciones que suponen la puesta fuera de servicio, de una determinada obra, estructura o elemento, como consecuencia de rotura, hundimiento, prdida de estabilidad o cualquier otra forma de fallo. Fbrica: Conjunto trabado de piezas asentadas con mortero. Fbrica armada: Fbrica en la que se colocan barras o mallas, generalmente de acero, embebidas en mortero u hormign, de modo que todos los materiales trabajen en conjunto. Flecha relativa: Descenso mximo de vano respecto al extremo de la pieza que lo tenga menor, dividida por la luz del tramo. En el caso de voladizos se considerara como luz el doble del vuelo. Fuente de corriente: sistema de funcionamiento del inversor, mediante el cual se produce una inyeccin de corriente alterna a la red de distribucin de la compaa elctrica. Funcionamiento en isla o modo aislado: cuando el inversor sigue funcionando e inyectando energa a la red an cuando en sta no hay tensin. Generador fotovoltaico: asociacin en paralelo de ramas fotovoltaicas. Hormign de relleno: Hormign con la consistencia y el tamao del rido adecuados para rellenar cmaras o huecos de la fbrica. Instalacin solar fotovoltaica: aquella que dispone de mdulos fotovoltaicos para la conversin directa de la radiacin solar en energa elctrica, sin ningn paso intermedio. Interruptor: dispositivo de seguridad y maniobra. Irradiacin solar: energa incidente por unidad de superficie sobre un plano dado, obtenida por integracin de la irradiancia durante un intervalo de tiempo dado, normalmente 2 una hora o un da. Se mide en kWh/m . Irradiancia solar: potencia radiante incidente por unidad de superficie sobre un plano dado. Se expresa en kW/m . Mdulo o panel fotovoltaico: conjunto de clulas solares directamente interconectadas y encapsuladas como nico bloque, entre materiales que las protegen de los efectos de la intemperie. Mortero: Mezcla de conglomerantes inorgnicos, ridos y agua, y, en su caso, adiciones y aditivos. Perdidas por inclinacin: cantidad de irradiacin solar no aprovechada por el sistema
generador a consecuencia de no tener la inclinacin ptima. Perdidas por orientacin: cantidad de irradiacin solar no aprovechada por el sistema generador a consecuencia de no tener la orientacin ptima. Perdidas por sombras: cantidad de irradiacin solar no aprovechada por el sistema generador a consecuencia de la existencia de sombras sobre el mismo en algn momento del da. Peso propio: Carga producida por la gravedad en la masa de los elementos constructivos. Pieza de fbrica: Componente conformado, para utilizarse en la construccin de fbricas. Piezas macizas, perforadas, aligeradas o huecas: Designacin de las piezas de fbrica, segn el porcentaje, tamao y orientacin de sus huecos. Potencia de la instalacin fotovoltaica o potencia nominal: suma de la potencia nominal de los inversores (la especificada por el fabricante) que intervienen en las tres fases de la instalacin en condiciones nominales de funcionamiento. Potencia nominal del generador: suma de las potencias mximas de los mdulos fotovoltaicos. Radiacin Solar Global media diaria anual: energa procedente del sol que llega a una determinada superficie (global), tomando el valor anual como suma de valores medios diarios. Radiacin solar: energa procedente del sol en forma de ondas electromagnticas. Rama fotovoltaica: subconjunto de mdulos interconectados en serie o en asociaciones serie-paralelo, con voltaje igual a la tensin nominal del generador. Resistencia a compresin de la fbrica: Resistencia a compresin sin tener en cuenta los efectos de las coacciones de sustentacin, esbeltez o excentricidad de cargas. Resistencia a compresin de piezas de fbrica: Resistencia media a compresin Resistencia a compresin del mortero: Resistencia media a compresin de probetas de mortero ensayadas tras 28 das de curado Resistencia a corte de la fbrica: Resistencia de la fbrica sometida a esfuerzo cortante. Resistencia a flexin de la fbrica: Resistencia de la fbrica a flexin pura. Resistencia caracterstica a compresin de piezas de fbrica: Resistencia a compresin correspondiente al fractil 5 % de la resistencia.
Resistencia caracterstica de la fbrica: el valor correspondiente al fractil 5 % de todas las mediciones efectuadas de la fbrica. Resistencia del anclaje por adherencia: La resistencia de la adherencia por unidad de superficie entre la armadura y el hormign o el mortero, cuando la armadura est sometida a esfuerzo de traccin o compresin. Resistencia normalizada a compresin de piezas de fbrica: Resistencia a compresin de las piezas de fbrica por asimilacin a la resistencia a compresin de una pieza equivalente secada al aire, de 100 mm de ancho X 100 mm de alto. Resistencia normalizada a compresin, fb: Resistencia a compresin de las piezas para fbricas, que se especifica como tal en el proyecto, y que sirve de referencia para deducir el resto de caractersticas mecnicas y resistentes que intervienen en el clculo de la seccin total bruta. Sobrecarga de uso: Peso de todo lo que puede gravitar sobre el edificio por razn de su uso. Tabla: Cara superior o inferior de una pieza de fbrica colocada en posicin. Tendel: Junta de mortero entre las tablas de las piezas de fbrica. Valor caracterstico: Es el principal valor representativo de una variable. Valor de clculo: Valor obtenido de multiplicar el valor representativo por el coeficiente parcial de seguridad.
2.1. Objetivo del proyecto
El objetivo del presente proyecto es la construccin de las instalaciones necesarias para el desarrollo y funcionamiento de un parque fotovoltaico segn las necesidades requeridas y conforme a la normativa vigente, formado por 20 instalaciones independientes de 100 kW. Las parcelas se encuentran ubicadas en el municipio de Albesa (Lleida), concretamente en el polgono nmero 503, parcelas n 1, 2, 3 y 39. La actividad o uso al que se destinan las instalaciones que nos ocupan, es la produccin y posterior venta a la compaa distribuidora de energa elctrica a partir del aprovechamiento de la energa solar.
El alcance del presente proyecto es el diseo y construccin de una instalacin fotovoltaica de 2 MW ubicada en la localidad de Albesa (Lleida). En primer lugar, se realizar una introduccin a la energa solar fotovoltaica, creando las bases necesarias para el clculo y configuracin de cada uno de los 20 generadores fotovoltaicos que se encuentran en la central. En segundo lugar, se realizar la descripcin del parque fotovoltaico, incluyndose el clculo y diseo de la obra civil necesaria para su correcto funcionamiento. Por ltimo, se realizarn una serie de estudios, tanto econmicos como ambientales, que garanticen la viabilidad econmica y la sostenibilidad del proyecto.
2.3. Antecedentes
Un sistema fotovoltaico de conexin a red (SFCR) aprovecha la energa del sol para transformarla en energa elctrica que cede a la red convencional para que pueda ser
consumida por cualquier usuario conectado a ella. La Ley 54/1997, de 27 de Noviembre, del Sector Elctrico estableci los principios para el desarrollo de un nuevo modelo de produccin de la energa elctrica basados en la libre competencia, la mejora de la eficiencia energtica, la reduccin del consumo y la proteccin del medioambiente (reduccin de gases de efecto invernadero). Para ello establece el rgimen especial de produccin de energa elctrica, como rgimen diferenciado del ordinario, en el que se englobaran las instalaciones abastecidas por recursos o fuentes de energa renovables, residuos y cogeneracin. Es a partir de la publicacin del Real Decreto 2818/1998, de 23 de Diciembre, que en Espaa se permite que cualquier interesado pueda convertirse en productor de electricidad a partir de recursos o fuentes de energa renovables (el Sol), residuos y cogeneracin, ya que desarrolla reglamentariamente el rgimen especial establecido en la Ley 54/1997, en lo relativo a los requisitos y procedimientos para acogerse al rgimen especial, a los procedimientos de inscripcin en el Registro correspondiente, a las condiciones de entrega de energa y al rgimen econmico. Posteriormente el Real Decreto 1663/2000, de 29 de Septiembre, establece las condiciones administrativas y tcnicas bsicas de conexin a red de baja tensin de las instalaciones solares fotovoltaicas, teniendo en cuenta sus especiales caractersticas y con la finalidad de establecer una regulacin especfica que permita el desarrollo de esa actividad. Por ltimo, para dar garantas y estabilidad al desarrollo de la produccin de energa elctrica en rgimen especial, y en especial a la energa solar fotovoltaica, el Real Decreto 436/2004, de 12 de Marzo, establece la metodologa para la actualizacin y sistematizacin del rgimen jurdico y econmico de la actividad de produccin de energa en rgimen especial. Es en este Real Decreto en su Artculo 1, apartado b), se seala claramente que su finalidad es la de establecer: un rgimen econmico duradero para las instalaciones acogidas al rgimen especial. La durabilidad del rgimen retributivo se asegura en el: Artculo 33. Tarifas, primas e incentivos para instalaciones de la categora b), grupo b.1: energa solar. Instalaciones de energa solar fotovoltaica del subgrupo b.1.1 de de no ms de 100 kW de potencia instalada:
Tarifa: 575 por ciento durante los primeros 25 aos desde su puesta en marcha y 460 por ciento a partir de entonces. El porcentaje se refiere a la tarifa elctrica media o de referencia, regulada en el R.D. 1432/2002, de 27 de diciembre, y que anualmente se incrementa de acuerdo al IPC energtico. Actualmente, segn se establece en el RD 1556/2005, el ltimo incremento ha sido 4,48% de la tarifa elctrica media, por lo tanto, la prima por kWh generado por energa solar fotovoltaica asciende a 0,44038 euros. De esta forma el desarrollo sostenible puede verse impulsado desde las iniciativas particulares que aprovechando la fuerza del sol pueden contribuir a una produccin de energa de manera ms limpia. Ahora, el ciudadano, la comunidad de vecinos, las empresas u otras entidades que lo deseen podrn disponer de su instalacin solar conectada a la red. No hay que olvidar la buena imagen corporativa que conlleva este tipo de iniciativas en una sociedad cada vez ms sensibilizada con el medioambiente.
3. Descripcin del parque fotovoltaico
3.1.1. Emplazamiento
La instalacin objeto de este estudio, estar ubicada en cuatro solares contiguos situado en la provincia de Lleida, comarca de Noguera, y concretamente en el municipio de Albesa, en los parajes de Cam de Menarguens y Sifon. La superficie total de las cuatro parcelas alcanza los 134.374 m2, con un permetro total de aproximadamente unos 1.968 m. La relacin de superficies de cada una de las parcelas se detalla a continuacin en la Tabla 3.1: Parcela 00001 00002 00003 00039 TOTAL Superficie 63.412 m2 14.491 m2 29.371 m2 27.100 m2 134.374 m2
Tabla. 3.1 Relacin de superficies
Las coordenadas UTM de dichos puntos son (Tabla 3.2): Parcela 00001 00002 00003 00039 Coordenada X 307.235 307.361 307.640 307.429 Coordenada Y 4.624.536 4.624.408 4.624.431 4.624.401
Tabla. 3.2 Coordenadas UTM de las parcelas
Se trata de solares con uso del suelo rstico, en una zona en la que se practica la agricultura. En concreto, las actividades que ocupan las parcelas, son principalmente, la agricultura de labor o labrado de regado. Dichas parcelas poseen una serie de caractersticas que las hacen apropiadas para la ubicacin de una instalacin solar fotovoltaica conectada a red:
Radiacin solar bastante elevada y muy presente a lo largo del ao. Terrenos rsticos y poco aprovechados en la actualidad. Terrenos relativamente llanos, libres de sombras y orientados al Sur. Accesibilidad del rea. Existencia cercana de una lnea elctrica de evacuacin. Zona de sensibilidad ambiental BAJA.
3.1.2. Caractersticas generales
El Parque Fotovoltaico estar integrado por un conjunto de veinte (20) generadores PV independientes, cada uno de 100kW de potencia nominal, lo que le confiere al Parque una potencia total de 2MW nominal, y 2,261 MWp de potencia fotovoltaica pico. Las distintas instalaciones individuales constitutivas de la huerta solar quedarn identificadas por las siguientes denominaciones de la Tabla 3.3: Huerta PV-001 PV-002 PV-003 PV-004 PV-005 PV-006 PV-007 PV-008 PV-009 PV-010 Potencia 100 kW 100 kW 100 kW 100 kW 100 kW 100 kW 100 kW 100 kW 100 kW 100 kW Huerta PV-011 PV-012 PV-013 PV-014 PV-015 PV-016 PV-017 PV-018 PV-019 PV-020 Potencia 100 kW 100 kW 100 kW 100 kW 100 kW 100 kW 100 kW 100 kW 100 kW 100 kW
Tabla. 3.3 Instalaciones individuales de la huerta solar
El conjunto de generacin fotovoltaica viene representado por las siguientes cifras: 20 Generadores PV-XXX de 100kW. 13.300 Mdulos fotovoltaicos, repartidos en veinte grupos de 665. 100 Inversores de conexin a red SOLARMAX 20C 100 Seguidores solares de 20 kW
Instalacin elctrica en baja y media tensin Infraestructuras y servicios comunes.
3.2. Descripcin del generador fotovoltaico
3.2.1. Efecto fotovoltaico
El fundamento de la energa solar fotovoltaica es el denominado efecto fotovoltaico, fenmeno descrito por Becquerel en el ao 1839. El efecto se produce en materiales semiconductores, como por ejemplo el Silicio, que tienen la particularidad de presentar un comportamiento diferente respecto a la electricidad (flujo de cargas) dependiendo de si son o no excitados por una fuente energtica externa. En el caso particular, el Sol acta como fuente energtica externa, y cuando un fotn (partcula de luz radiante) impacta contra un electrn del material semiconductor, le proporciona a ste la energa necesaria para liberarse y desplazarse dentro del material, pasando a ser un material conductor. Si estas cargas libres son aprovechadas, se pueden utilizar para generar un trabajo til. Para ello desde 1954 se han desarrollado clulas solares con un diseo que optimiza el rea de captacin solar y el aprovechamiento de la energa elctrica fotovoltaica disponible. El desarrollo de las clulas se complementa con el desarrollo de mdulos fotovoltaicos que se obtienen de la interconexin serie-paralelo de clulas solares, de manera que se obtienen reas de captacin con mayor potencia de generacin y mayor facilidad de instalacin. A partir de los mdulos fotovoltaicos, y su interconexin serie-paralelo, se conforman los actuales generadores fotovoltaicos, con un rango de potencias totalmente flexible y adaptado a cada circunstancia.
3.2.2. Descripcin general de un generador de 100 kW
El Parque Fotovoltaico Albesa de 2 MW de potencia nominal conectado a red est formado por 20 instalaciones independientes de 100kW de potencia nominal, que responden al esquema de la Figura 3.1. Cada generador fotovoltaico, formado por una serie de mdulos conectados entre s, se encarga de transformar la energa del sol en energa elctrica. Sin embargo, esta energa, en forma de corriente continua, debe ser transformada por el inversor en corriente alterna para acoplarse a la red convencional.
Generador PV 100kW Red Elctrica LAMT 20kV
Inversor Solarmax 20C
Contador de energa Centro Transformacin
Fig. 3.1 - Diagrama bsico del generador
Los mdulos fotovoltaicos generan una corriente continua proporcional a la radiacin solar que incide sobre ellos. Esta corriente se conduce al inversor, que utilizando la tecnologa electrnica de potencia, la convierte en corriente alterna en baja tensin, con unos parmetros elctricos tcnicos y de calidad (tensin, frecuencia, armnicos) similares e incluso superiores a los de la red elctrica. La conexin del conjunto de instalaciones se realiza en baja tensin a una estacin transformadora de FECSA-ENDESA, que elevar la tensin hasta 25 kV. El centro de transformacin se ubicar en un terreno cedido por la propiedad de la parcela n 0001. El coste de la construccin del centro de transformacin ser asumido por el promotor del proyecto. La energa generada por cada una de las instalaciones individuales que conforman el parque, ser medida por su correspondiente contador, y se vender a la empresa distribuidora tal y como marca el Real Decreto 436/2004 del 12 de Marzo. Dado que en la instalacin se emplean varios inversores, cada uno con su generador fotovoltaico de forma independiente, esto le confiere al parque fotovoltaico una gran modularidad, por lo que facilita las futuras ampliaciones, as como las operaciones de mantenimiento.
3.2.3. Mdulos fotovoltaicos
Para la realizacin de este proyecto se propone la utilizacin del mdulo SCHOTT ASE165-GT-FT/MC, fabricado con clulas de silicio policristalino de elevado rendimiento.
Caractersticas fsicas del mdulo ASE-165-GT-FT/MC Dimensiones (mm) Altura del marco (mm) Peso (kg) Nmero de clulas en serie Nmero de clulas en paralelo 1620 x 810 50 14,0 72 1
Tabla. 3.4 Caractersticas fsicas del mdulo fotovoltaico.
Caractersticas elctricas del mdulo ASE-165-GT-FT/MC Potencia pico @STC (Wp) Corriente de cortocircuito Isc (A) Corriente de mxima potencia Imp (A) Tensin de circuito abierto Voc (V) Tensin de mxima potencia Vmp (V) 170 5,25 4,71 44,0 36,0
STC: Standard Test Conditions: I=1000W/m2, AM=1.5, Module temp=25C Tabla. 3.5 Caractersticas elctricas del mdulo fotovoltaico.
De acuerdo con la solucin propuesta, el generador solar estar conformado por veinte instalaciones individuales de 107,1 kWp, lo que representa un total de 2.142 kWp. Cada una de estas instalaciones estar formada por cinco seguidores solares. La energa producida por los paneles fotovoltaicos de cada seguidor se conducir a un inversor, ubicado en la columna de stos. Cada uno de estos seguidores se alimentar por 7 ramas (strings) de 18 paneles conectados en serie. Por lo tanto, cada instalacin de 100 kW nominales est compuesta de cinco inversores de 20kW (21,42 kWp), con lo que se alcanza una potencia de conexin a red de 100 kW por instalacin.
Caractersticas de la instalacin Nmero de paneles en cada seguidor Potencia pico de cada seguidor (kWp) Nmero de seguidores en cada instalacin PVXXX Nmero de paneles en cada instalacin PV-XXX Potencia pico de cada instalacin PV-XXX (kWp)
Tabla. 3.6 Caractersticas de la instalacin.
126 21,42 5 630 107,1
Caractersticas elctricas de cada string Corriente de cortocircuito Isc (ADC) Corriente de mxima potencia Imp (ADC) Tensin de circuito abierto Voc (VDC) Tensin de mxima potencia Vmp (VDC) Nmero de mdulos en serie
Tabla. 3.7 Caractersticas elctricas de cada string.
5,25 4,71 792 648 18
Caractersticas elctricas del conjunto de paneles que conforman cada seguidor (21,42 kWp) Corriente de cortocircuito Isc (ADC) Corriente de mxima potencia Imp (ADC) Tensin de circuito abierto Voc (VDC) Tensin de mxima potencia Vmp (VDC) Nmero de mdulos en serie Nmero de ramas en paralelo
Tabla. 3.8 Caractersticas elctricas de cada seguidor.
36,75 32,97 792 648 18 7
3.2.4. Seguidor solar
La orientacin del generador fotovoltaico ser variable, ya que mediante los seguidores solares se sigue la trayectoria del sol. De este modo, se maximiza la energa solar incidente sobre el generador a lo largo del ao para la localidad en la que se ubica el parque. El seguidor solar orienta los paneles fotovoltaicos de forma que la radiacin solar directa es en todo momento perpendicular a la superficie de los mismos, obtenindose as la mxima
produccin elctrica posible, pudiendo aumentar la fotovoltaica hasta un 40%.
produccin de una instalacin
Los seguidores solares se utilizan para mejorar la produccin de los paneles fotovoltaicos captando la mxima radiacin de energa solar durante el mayor tiempo posible, a travs de sistemas que siguen la trayectoria del sol. Caractersticas En este caso se utilizarn 5 seguidores solares ADES 7F16M para cada una de las instalaciones de 107,1 kWp. Como caractersticas principales destacan: Seguidor solar a dos ejes. Paneles fotovoltaicos a diferente nivel a dos vertientes que permiten una mejor ventilacin y un menor coeficiente de resistencia al viento. Columna autoventilada si el inversor se alojase en su interior. Posicin de proteccin nocturna y ante fuertes vientos.
Caractersticas fsicas del seguidor Configuracin rea Ancho/Alto parrilla de mdulos Dimetro/Altura de la columna ngulo de inclinacin regulable Barrido azimutal mximo Seguimiento Seguimiento solar azimutal Inclinacin segundo eje Cilindros hidrulicos comandados por la centralita 7 FILAS-16 176 m2 16,4 m / 12,4 m 1,4-1,2 m / 2,87 m Entre 5 y 50 280 Automatizado, precisin 2
Tabla. 3.9 Caractersticas fsicas del seguidor.
Caractersticas mecnicas del seguidor Rfagas de viento Peso de la estructura N de dientes de la corona / pin Dimensin de cimentacin / hormign HASTA 30 m/s en posicin de trabajo 5.200 kg 125/14 6,6 x 6,6 x 0,7 m / 30 m2
Tabla. 3.10 Caractersticas mecnicas del seguidor.
Estructura del seguidor El diseo y clculo de los perfiles metlicos que conforman el seguidor se realiza en base a las consideraciones de la normativa EA-95 Estructuras de Acero en edificacin, segn mtodos elsticos y anelsticos. Todos los elementos estructurales del seguidor se realizan de acero galvanizado en caliente con un recubrimiento mnimo de 80 micras, para garantizar larga vida a la intemperie. La estructura metlica del seguidor est formada por los siguientes elementos: Soportes de paneles. Se instalan una serie de soportes equidistantes a lo largo de las filas porta-paneles, donde se colocarn los paneles fotovoltaicos. Filas porta-paneles. Consisten en tubos calibrados donde se ubicarn los soportes de paneles. Se unirn con los dos bastidores articulados a travs de bridas intermedias. Bastidores articulados. Los bastidores articulados son dos vigas armadas de seccin variable a dos vertientes, articuladas en su punto medio mediante un buln que se fija a las placas extremas de los brazos de soporte. En el alma inferior existe una segunda articulacin, descentrada, que conecta con el extremo libre de los cilindros hidrulicos. Brazo de soporte. El brazo de soporte es un elemento estructural en diedro, en cuya parte central inferior existe una brida circular horizontal empernada al aro dentado interior del rodamiento de orientacin azimutal. Columna. La columna es un componente esttico de forma tronco-cnica, cuya base inferior se atornilla a la virola de la cimentacin.
Cimentacin La estructura del seguidor se ancla al terreno mediante cimentacin, que transmite los esfuerzos estructurales al terreno y proporciona la estabilidad necesaria a la mquina frente a acciones horizontales. La cimentacin se realizar a travs de una zapata cuadrada, flexible, de tipo superficial y de hormign armado con parrilla de barras de acero corrugado. El anclaje del seguidor a las zapatas se realizar mediante una virola de acero cilndrica y una serie de barras corrugadas radiales que minimizan el riesgo de fisuracin de la zapata.
3.2.5. Inversor
El inversor tiene un rango de tensiones de entrada (DC) amplio, sin embargo, para alcanzar el punto ptimo de funcionamiento del mismo se emplear la configuracin descrita con anterioridad. Los mdulos SCHOTT ASE-165-GT-FT/MC generan 36 VDC de tensin nominal, lo que proporciona una tensin nominal del generador fotovoltaico de 648,0 VDC. Cada inversor ser alimentado por un total de 126 paneles fotovoltaicos. El inversor Solar Max 20C automticamente controla el arranque y la parada. Incorpora un sistema avanzado de seguimiento de la potencia mxima (MPPT) para maximizar la energa obtenida de los paneles fotovoltaicos. Para minimizar las prdidas durante el proceso de inversin, utiliza tecnologa de conmutacin mediante transistores bipolares de puerta aislada (IGBTs). Se pueden paralelizar mltiples inversores para instalaciones de ms potencia. Diseado para las instalaciones fotovoltaicas europeas, el inversor Solar Max cumple con todos los requisitos CE y ha sido certificado por TV Rheinland. Las principales caractersticas son las siguientes: Controles mediante procesador digital de seal (DSP) con autodiagnsticos y panel LCD para visualizar el estado operativo. El inversor posee desconectadores y seccionadores. Deteccin de fallos de sobretensin, infratensin y proteccin de frecuencia provocando la parada del inversor. Proteccin anti-isla que previene la generacin de energa en caso de corte de energa. El usuario puede definir los puntos de potencia en funcin de los paneles, as como los periodos de tiempo para personalizar las secuencias de arranque y parada.
Software grfico para comunicacin y control en tiempo real.
Caractersticas fsicas del inversor SOLARMAX 20C Anchura (cm) Altura (cm) Espesor (cm) Peso (kg) 57 117 57 250
Tabla. 3.11 Caractersticas fsicas del inversor.
Caractersticas elctricas del inversor SOLARMAX 20C Potencia alterna de salida Potencia nominal DC Tensin nominal AC Frecuencia nominal Factor de potencia Mxima corriente de lnea Distorsin corriente AC Mxima tensin circuito abierto Rango de seguimiento de potencia (PPT) Mxima corriente de entrada DC Eficiencia pico Euro eficiencia Prdidas en reposo
Tabla. 3.12 Caractersticas elctricas del inversor.
20 kW AC 24 kW DC 400V AC trifsico 50Hz >0,95 38 A AC <3% THD a potencia nominal 900V DC 430 a 800V DC 48 A DC 96% (incluye transformador) 94,8% (incluye transformador) 7W
3.2.6. Instalacin elctrica
La instalacin elctrica se llevar a cabo segn la normativa vigente, y en todo momento su diseo tiene en cuenta el disminuir las prdidas de generacin al mnimo recomendable. Se instalarn todos los elementos de seccionamiento y proteccin indicados en el RD1663/2000. Comprende la instalacin en baja tensin de la interconexin de las ramas de mdulos fotovoltaicos, la interconexin de los grupos con los cuadros de strings, y de ah a
inversores. Se realizar la acometida trifsica en baja tensin desde el inversor hasta la caseta de contadores, y desde contadores hasta el Centro de Transformacin. Todo conducido a travs de canalizaciones adecuadas a cada disposicin. El sistema elctrico contar con los siguientes elementos de proteccin que dividirn el generador PV-XXX en diversas reas, con lo se maximiza la vida til del generador, y la continuidad de la produccin. 1. Interruptor general manual, interruptor magnetotrmico con intensidad de cortocircuito superior a la indicada por la empresa distribuidora en el punto de conexin. Este interruptor ser accesible a la empresa distribuidora en todo momento, con objeto de poder realizar la desconexin manual. Interruptor automtico diferencial, como proteccin contra derivaciones en la parte de alterna de la instalacin. Interruptor automtico de interconexin controlado por software, controlador permanente de aislamiento, aislamiento galvnico y proteccin frente a funcionamiento en isla, incluidas en el inversor. Este interruptor estar controlado por un vigilante de la tensin y la frecuencia de la red elctrica. Los umbrales permitidos son:
En frecuencia: 49 - 51 Hz En tensin: 0,85Um 1,1Um
Tambin el inversor contiene un interruptor del lado de continua, que protege de los posibles contactos indirectos y es un sustituto de fusibles o varistores. 4. Aislamiento clase II en todos los componentes: mdulos, cableado, cajas de conexin, etc. Varistores entre positivo y tierra y negativo y tierra para el generador fotovoltaico, contra sobretensiones inducidas por descargas atmosfricas (incluido en inversor). Fusible en cada polo del generador fotovoltaico, con funcin seccionadora.
Con objeto de optimizar la eficiencia energtica y garantizar la absoluta seguridad del personal, se tendrn en cuenta los siguientes puntos adicionales: 1. Todos los equipos situados a la intemperie tendrn un grado de proteccin mnimo IP65 y los de interior IP32. Todos los conductores sern de cobre, y su seccin ser la suficiente para asegurar que las prdidas de tensin en cables y cajas de conexin sean inferiores a las indicadas tanto por el Reglamento Electrotcnico para Baja
Tensin como por la compaa elctrica que opere en la zona. 3. Todos los cables sern adecuados para uso en intemperie, al aire o enterrado, de acuerdo con la norma UNE 21123. Se adoptar cable unipolar bajo tubo enterrado en zanja, cumpliendo con la norma UNE 21123, con doble aislamiento XLPE unipolares. 4. Los marcos de los mdulos y las estructuras soporte se conectarn a la tierra siguiendo la normativa vigente en este tipo de instalaciones; es decir, sin alterar las condiciones de puesta a tierra de la red de la empresa distribuidora.
3.2.7. Sistema de medicin y facturacin
Segn lo expuesto en el RD1663/2000, se instalar un contador de salida homologado por la empresa elctrica distribuidora. Este contador digital bidireccional tendr la capacidad de medir en ambos sentidos, con lo que realizar las funciones de dos contadores. Contador de entrada. Este contador es una exigencia del Real Decreto y su objetivo es contabilizar el posible consumo de energa del generador fotovoltaico (autoconsumo), que, en principio, debe ser prcticamente nulo. Contador de salida. La energa elctrica que el titular del generador PV-XXX facturar a la empresa distribuidora, ser la diferencia entre la energa elctrica de salida, menos la energa elctrica de entrada a la instalacin fotovoltaica.
3.2.8. Sistema de monitorizacin
Cada generador fotovoltaico PV-XXX llevar incorporado dos sistemas de monitorizacin y telegestin. El sistema base, ser aquel incorporado en el inversor SOLARMAX, y que permitir gestionar y monitorizar la operacin del generador in situ. Estar conformado por un sistema de adquisicin de datos y registro, que junto con la posibilidad de enlace con los dispositivos i-checker que opcionalmente se instalarn en los cuadros de agrupacin de strings, facilitar las labores de mantenimiento preventivo, correctivo y predictivo de cada generador. Este sistema base podr ser consultado siempre mediante la interfaz estndar del inversor. El segundo sistema, denominado, sistema global, ser el que permita al propietario una
monitorizacin global de la instalacin va internet. Este sistema estar compuesto por un mdulo de adquisicin de datos (MAD), sensores de temperatura y radiacin, un sistema de emisin de datos y el software de gestin central. El mdulo MAD se comunicar con el contador digital bidireccional homologado, y registrar la informacin real de energa producida por la instalacin. Esta informacin junto con la obtenida del resto de entradas de informacin, permitir: o o o Gestionar la facturacin de electricidad. Seguimiento de la instalacin en tiempo real. Controlar y visualizar los parmetros bsicos del generador (energa, potencia, radiacin, temperaturas) diarios, mensuales y anuales. Gestionar el mantenimiento de la instalacin, para garantizar los niveles de productividad. Notificacin de fallos a distancia.
3.2.9. Instalaciones de seguridad y vigilancia
El Parque Fotovoltaico contar con un conjunto de elementos que integran el sistema de seguridad y vigilancia. Seguridad pasiva: se prev el cierre perimetral del Parque, mediante reja metlica galvanizada de 2 metros de altura, y puerta abatible de dos hojas en el acceso a la parcela. Las disposiciones finales del cierre estarn supeditadas al informe administrativo de la autoridad competente en la materia, pero siempre se tendr en cuenta la integracin con el entorno sin menoscabar la proteccin frente a actos vandlicos. Seguridad activa: se instalar un sistema de proteccin perimetral con barreras microondas, integrado a un sistema de circuito cerrado de televigilancia (CCTV) e iluminacin zonal. Todo el sistema monitorizado a travs de un control central local (cuarto tcnico) y remoto va satlite. Adicionalmente el Plan de Actuaciones de Seguridad previsto, contempla la vigilancia por personal de seguridad de manera aleatoria. As como tambin se prev actividad diaria en un turno de trabajo para labores de vigilancia, mantenimiento y limpieza, lo que garantiza la observacin constante del parque.
Ficha tcnica de la instalacin
Potencia nominal de la instalacin Nmero de inversores Conexin a la red Potencia del generador fotovoltaico Nmero total de mdulos
2 MW 100 (20kW c/u)
Trifsica Monofsica
2.142 kWp 12.600 x SCHOTT ASE-165-GT-FT/MC
3.3. Caseta de instalaciones
Se construir una caseta de instalaciones donde se ubicar el centro de control del parque fotovoltaico: sistema de facturacin, sistema de monitorizacin, vigilancia y control de seguidores. En la caseta se ubicar el centro de transformacin, as como los cuadros elctricos y protecciones de la instalacin elctrica, tanto la de generacin como la de consumo. Su ubicacin en relacin a la parcela se realizar en el sur de sta, cercana al acceso principal del parque y a la lnea area de alta tensin que lo cruza.
3.3.1. Tipologa
La tipologa de la caseta de instalaciones ser rectangular con dimensiones de 18 m x 8 m y orientada al sur. La cubierta ser inclinada a dos aguas y construida de teja cermica. La caseta constar de una sala general, sala de instalaciones, vestuarios, comedor, aseos, sala de contadores y sala del centro de transformacin. La sala principal se destinar para el uso del personal de seguridad y de mantenimiento. La relacin de superficies se puede observar en el plano correspondiente.
Segn las caractersticas de carga y de uso de la construccin, la estructura escogida ser a travs de muros de carga formados por bloques de hormign prefabricados y armados con acero B-500-S. En los muros de carga se apoyar la cubierta formada por un forjado unidireccional inclinado donde se colocarn las tejas cermicas.
3.3.3. Cimentacin
La cimentacin se realizar a travs de zapatas corridas dispuestas bajo los muros de carga. El hormign ser HA-250 con TMA 20 mm y la resistencia del acero corrugado ser 5100 Kg/cm2.
3.3.4. Cerramientos y revestimientos
El cerramiento exterior se realizar por bloques de hormign de 40x20x20 cm tipo Split, fabricados por Calibloc. Se dispondrn hileras de bloques de hormign de dos colores proporcionando un acabado original y permitiendo una mejor integracin con el territorio. El cerramiento del centro de transformacin estar formado por dos capas: una exterior, anteriormente descrita, y otra interior compuesta por la propia del edificio prefabricado PF303 de Ormazabal. El cerramiento de la sala de transformacin cumplir con las caractersticas generales especificadas en la Norma NI 50.40.04 "Edificios prefabricados de hormign para Centros de Transformacin de Superficie" y el Reglamento sobre centrales elctricas, subestaciones y centros de transformacin. La capa interior del edificio constar de una envolvente prefabricada de hormign monobloque. Los paneles que forman la envolvente estn compuestos por hormign armado vibrado, estando las armaduras del hormign unidas entre si y al colector de tierras, segn la RU1303. Las divisiones interiores se realizarn tambin con bloques de hormign calizo acabados con pintura plstica. Los paramentos verticales del interior de los aseos se rebozarn con mortero para posteriormente alicatar con gres de 1 calidad en piezas 20x20 cm. En los aseos se instalar un falso techo vinlico registrable de 60x60 cm.
3.3.5. Pavimentos
Se realizar sub-base de gravas compactadas de 15 cm de espesor y solera de hormign H-175 de 15 cm. de espesor con malla electro soldada de acero AEH-500 de 15x15 cm.
3.3.6. Cerramientos y divisorias practicables
La puerta de acceso a la sala general es metlica de 2 hojas abatibles formada por premarcos, bastidores, cercos y tapajuntas metlicos de chapa galvanizada y espuma de poliuretano interior para pintar, con tratamiento antioxidante La entrada al centro de transformacin se realiza a travs de una puerta en su parte frontal, que da acceso a la zona de aparamenta, en las que se encuentran las celdas de media tensin y elementos de control del centro. El transformador cuenta con una puerta propia para permitir su extraccin del centro o acceso para su mantenimiento. Las puertas y rejillas presentan una resistencia de 10 k respecto a la tierra de la envolvente. La puerta de los aseos es metlica de hoja abatible formada por premarcos, bastidores, cercos y tapajuntas metlicos de chapa galvanizada y espuma de poliuretano interior para pintar con tratamiento antioxidante previo. La caseta tiene iluminacin por ventanas abatibles y por otras ventanas metlicas de rejillas de que proporcionan la ventilacin necesaria.
3.3.7. Instalaciones
La caseta ir dotada de un sistema de fontanera y desage, iluminacin y sistema de proteccin contra incendios. Para la dotacin de agua fra se propone un sistema de produccin de agua por condensacin para una produccin mnima de 100 l/da. Para el sistema de drenaje o saneamiento se propone la instalacin de una fosa sptica aislada, donde se acumularn los productos de desecho.
3.4. Obra civil
La obra civil comprende varios aspectos, entre los que destacan, el acondicionamiento del terreno para la instalacin de los seguidores, la elaboracin de las cimentaciones de las estructuras, as como la realizacin de zanjas para las acometidas elctricas de cada uno de los generadores PV-XXX. Por otra parte se contemplar todos los movimientos de tierras necesarias, para la ubicacin y construccin de la caseta de instalaciones.
3.4.1. Lindes de la parcela
La parcela 1 linda con el vial por el norte, oeste y sur, mientras que lo hace con otras dos parcelas (una de ellas pertenecientes al parque) por el este. Las parcelas 2 y 39 limitan por el sur con el vial existente, por el este y oeste por parcelas pertenecientes al parque, mientras que por el norte lo hace con terrenos externos a la instalacin. La parcela 3 limita con parcelas externas al parque tanto por el norte, este y sur. El acceso al parque se realizar a travs de la parcela 1, mediante el Cam de Menarguens.
3.4.2. Adecuacin del terreno
A partir del plano topogrfico de la parcela existente, y evitando el mayor nmero de desplazamientos de tierras, se ha propuesto la disposicin del perfil principal para evitar la existencia de sombras entre seguidores. Una vez colocado el perfil principal se retocar el resto de la topografa para que la misma sea homognea en cuanto a perfiles. En los planos adjuntos puede observarse el perfil topogrfico y explanacin propuesta. En la explanacin propuesta se ha respetado la escorrenta natural de la parcela, con sus vertientes y cauces naturales antes de la actuacin propuesta.
3.4.3. Canalizaciones
Tipologa Se dispondrn de zanjas segn planos para el discurso de los cables tanto de continua como de alterna con especial cuidado de no mezclar tierras. Las canalizaciones estarn constituidas por tubos plsticos, dispuestos sobre lecho de arena y debidamente enterrados en zanja. Las caractersticas de estos tubos sern las establecidas en la NI 52.95.03. En cada uno de los tubos se instalar un solo circuito, evitndose en todo lo posible los cambios de direccin de stos. En los puntos donde stos se produzcan, se dispondrn preferentemente de calas de tiro y excepcionalmente arquetas ciegas, para facilitar su manipulacin. Las zanjas tendrn una anchura mnima de 0,35 m, para la colocacin de los tubos, aumentando la anchura en funcin del nmero de tubos a instalar. En el fondo de la zanja y en toda la extensin se colocar una solera de limpieza de 0,05 m de espesor de arena, sobre la que se depositarn los tubos dispuestos por planos. A continuacin se colocar otra capa de arena con un espesor de 0,10 m por encima de los tubos y envolvindolos completamente. Por ltimo, se realizar el relleno de la zanja, dejando libre el firme y el espesor del pavimento. Para este rellenado se utilizar tierra procedente de la excavacin o zahorras y arena. A continuacin se colocar una capa de tierra vegetal, permitiendo la plantacin de rboles y arbustos. Cruzamientos En los casos en los que existan cruce, los tubos podrn ir colocados en uno, dos o tres planos. La profundidad de la zanja depender del nmero de tubos, pero ser la suficiente para que los situados en el plano superior queden a una profundidad mnima de 0,70 m, tomada desde la rasante del terreno a la parte inferior del tubo La distancia mnima entre un cable de baja tensin y otros cables de energa elctrica ser 0,25 m con cables de alta tensin y de 0,10 m con cables de baja tensin, siendo la distancia del punto de cruce a los empalmes superior a 1 m. La separacin mnima entre los cables de energa elctrica y los de telecomunicaciones ser de 0,20 m, siendo la distancia del punto de cruce a los empalmes superior a 1 m.
Proximidades Los cables de baja tensin de baja tensin podrn instalarse paralelamente a otros de baja o alta tensin manteniendo entre ellos una distancia mnima de 0,10 m con los de baja tensin y de 0,25 m con los de alta.
3.4.4. Cimentacin del seguidor
Informe geotcnico Geotcnicamente, el terreno es de grano fino, plasticidad baja y desde el punto de vista de resistencia, se puede catalogar entre medio-denso y denso. El terreno se trata de limos arcillosos de color marrn-anaranjado de clase ML CL segn clasificacin de U.S.C.S. El ensayo normal de penetracin segn la Norma UNE 7308:74 es de N15 = 15 golpes. El ensayo de resistencia a compresin simple segn la Norma UNE 7402:77 es de qu = 1,5 kg/m2. Cimentacin La cimentacin se realizar a travs de una zapata cuadrada, rgida, de tipo superficial y de hormign armado con parrilla de barras de acero corrugado. Las dimensiones en planta de la zapata se obtienen del clculo geotcnico (comprobacin de presiones y asientos del terreno), mientras que el canto se obtiene del clculo estructural (dimensionado de la zapata como elemento de hormign armado). Se emplear un hormign HA-25/P/20/IIa, fabricado con rido rodado de 20 mm de tamao mximo, y un armado del tipo B-500-S y se dispondr una capa de 10 cm de hormign de limpieza HM-10, creando una superficie plana y horizontal de apoyo de la zapata. Las zapatas son cuadradas con unas dimensiones 415 x 415 x 70 cm con un recubrimiento de 7 cm. Se dispondr de armado superior e inferior ambas direcciones con barras corrugadas de acero B-500-S de dimetro 12. La unin del seguidor a las zapatas se realizar mediante una placa de anclaje de acero y de pernos a 90 repartidos a lo largo de la placa de anclaje. Las dimensiones de la placa de anclaje son 1650 x 1650 x 25 mm, realizado con acero A42. La placa de anclaje dispondr de rigidizadores aumentando la resistencia de sta.
Se dispondrn 10 pernos de dimetro 30 y de 50 cm de longitud, con una disposicin de la patilla a 90, que permite un correcto anclaje con la zapata.
3.5. Instalacin elctrica de baja tensin
Existirn dos instalaciones elctricas independientes: la de generacin y la de consumo. La instalacin elctrica de generacin comprende desde el cableado de los paneles fotovoltaicos hasta el centro de transformacin, para su posterior venta a la compaa elctrica. La instalacin elctrica de consumo comprende desde el centro de transformacin hasta los puntos de consumo (inversores, electrodomsticos, ordenadores, etc.).
3.5.1. Descripcin del sistema
El parque fotovoltaico dispondr de un suministro de red trifsico a 400 V, tres fases, cuatro conductores, neutro conectado a tierra, 50 Hz. La potencia instalada ser de 168 kW. La contratacin se realizar en la modalidad de baja tensin. La instalacin constar de un cuadro general que alimentar los consumos de la instalacin y de dos cuadros secundarios: el cuadro de seguidores y el cuadro de iluminacin exterior. Cada instalacin fotovoltaica PV-XXX dispondr de un cuadro secundario que alimentar los cinco seguidores del grupo.
3.5.2. Instalaciones de enlace
Cajas generales de proteccin Las cajas sern del tipo establecido por la Empresa Suministradora con sus normas particulares. Sern precintables y respondern a las caractersticas elctricas constructivas sealadas en la norma UNESA 1403B. En su interior se instalarn cortacircuitos fusibles en todos los conductores de fase o polares, con poder de corte al menos igual a la corriente de cortocircuito posible en el punto de su instalacin. Dispondrn, adems de un borne de conexin para el conductor neutro y otro para la puesta a tierra de la caja.
Las cajas generales de proteccin se instalarn en montaje de superficie en un punto de trfico general con fcil y permanente acceso.
Caractersticas elctricas Intensidad nominal Tensin nominal Tensin de aislamiento Poder de corte Grado de proteccin 315 A 400 < 1000 V 20 kA IP 307
Tabla. 3.13 Caractersticas elctricas de la C.G.P.
Lneas repartidoras Al tratarse de un suministro a un solo abonado las lneas repartidoras y derivacin individual pasan a ser una misma lnea que adopta las funciones de derivacin individual. Las protecciones situadas en el interior de las cajas generales de proteccin, enlazarn directamente con los correspondientes conjuntos de proteccin y medida donde estarn situados los contadores del abonado y los dispositivos privados de control y proteccin. Las lindas de enlace estarn constituidas por conductores de cobre con aislante de polietileno reticulado (PRC) para 1.000 V de servicio, segn designacin UNE RV 0,6/1 kV, canalizados sobre bandejas metlicas provistas de tapa registrables IP.4X9 (Clasificacin M1 segn UNE 23-727-90). Conjunto de proteccin y medida Los contadores de corriente se colocan junto a la caja general de proteccin, empotrando todo el conjunto en la obra de fbrica de la cerca que delimita la propiedad y se montarn en cajas de doble aislamiento y precintables por la compaa suministradora. La colocacin de los contadores, segn la Instruccin MI BT 015, se realizar a una altura mnima de 0,5 metros del suelo y a una mxima de 1,8 metros. Las dimensiones de este recinto sern las fijadas en la norma UNE 410-6. Los diferentes elementos que constituyen cada una de las diversas unidades quedaran ubicados en el interior recubiertos de doble aislante precintables, segn RU 1410 B.
Caractersticas elctricas Intensidad nominal Tensin nominal Tensin de aislamiento Poder de corte Grado de proteccin
Tabla. 3.14 Caractersticas elctricas I.C.P.
160 A 400 < 1000 V 20 kA IP 307
3.5.3. Cuadro principal (CGBT)
Las caractersticas constructivas sern las sealadas en las Instrucciones Tcnicas Complementarias (Cuadros elctricos de distribucin). Los cuadros y sus componentes estarn construidos de acuerdo con las normas y recomendaciones UNE-EN-60439.1 y CE-439.1. Todos los materiales de plstico respondern al requisito de autoextinguibilidad, segn la norma CEI-695.2.1. La estructura del cuadro ser metlica y de concepcin modular ampliable. La puerta frontal ser transparente y estar provista de una cerradura con llave. Se cuidar que exista una adecuada ventilacin del interior de los cuadros disponiendo ventanas laterales con forma de celosa que permitan la entrada de aire pero que impidan el acceso de cuerpos extraos. Se dimensionar el cuadro en espacio y elementos bsicos para ampliar su capacidad en un 30% de la inicialmente prevista. El grado de proteccin ser de IP/437. Elementos de maniobra y proteccin Todas las salidas estarn constituidas por interruptores automticos de baja tensin que debern cumplir las condiciones fijadas en las Instrucciones Tcnicas (Interruptores automticos compactos), equipados con rels magnetotrmicos regulables o unidades de control electrnicos con los correspondientes captadores. Las salidas correspondientes al suministro preferente estarn dotadas de telecontrol. Poder de corte: 25 kA. Estos interruptores incorporarn, generalmente, una proteccin diferencial regulable en sensibilidad y tiempo, de acuerdo con las caractersticas que se seala en la citada Especificacin Tcnica.
Todos los elementos cumplirn la normativa general CEI-497 i UNE 60.947.
Tabla. 3.15 Caractersticas elctricas C.G.B.T.
<630 A 400 < 1000 V < 25 kA IP 437
3.5.4. Correccin del factor de potencia
Se colocarn bateras automticas de condensadores para compensar el factor de potencia de la instalacin, en las salidas de BT del CGBT utilizando una compensacin global, para beneficiarnos de las siguientes ventajas: Suprimir las penalizaciones por un consumo excesivo de energa reactiva. Ajustar la potencia aparente a la necesidad real de la instalacin. Descargar el centro de transformacin (potencia disponible en kW). Se utilizar una compensacin variable ya que se trata de una instalacin donde la demanda de reactiva no es fija, suministrado la potencia segn las necesidades de la instalacin. Las bateras de condensadores se dimensionaran para obtener un factor de potencia de 0,95 con la finalidad de evitar el pago en concepto de energa reactiva y obtener, si es necesario, una bonificacin sobre los trminos de energa y potencia para este concepto. Las bateras de condensadores estarn constituidas por unidades completas con contactores de control y condensadores, probados en fbrica y listas para ser conectadas en la red. La unidad base estar compuesta por un regulador (varmetro) que mantiene el factor de potencia en un valor determinado, conectando o desconectando condensadores unitarios denominados escalones. Esta unidad base ya constituye, por si sola, una batera automtica de pequea potencia.
Caractersticas elctricas Potencia nominal Tensin nominal Clase de aislante Frecuencia Temperatura de trabajo 20 kVAr 400 V 0,6 kV 50 Hz -5 a +45 C
Tabla. 3.16 Caractersticas elctricas batera de condensadores.
3.5.5. Lneas a cuadros secundarios
Son las lneas de enlace entre el cuadro principal (CGBT) y los cuadros secundarios de zona. Los conductores utilizados para estas lindas son de cobre con aislante de polietileno reticulado, no propagador de incendios y sin emisin de humos ni gases txicos ni corrosivos, y correspondrn a la designacin RDt 0,6/1 kV. Se canalizarn sobre bandejas de acero galvanizadas en caliente con tapa registrable. Las lindas para la alimentacin a cuadros de gran potencia estarn constituidas por canalizaciones elctricas de barras de las caractersticas sealadas para las lneas principales. Para el clculo de la seccin de estas lneas se deber considerar una cada de tensin mxima de 1 %.
3.5.6. Cuadros secundarios En cada zona se situar un cuadro de control y proteccin para los circuitos elctricos de su influencia. Las caractersticas constructivas de estos cuadros sern las observadas en las Instrucciones complementarias (Cuadros elctricos de distribucin). Se dimensionarn los cuadros en un espacio y elementos bsicos para ampliar su capacidad en un 30 % de la inicialmente prevista. El grado de proteccin ser de IP.437. Los cuadros y sus componentes sern proyectados, construidos y conexionados de
acuerdo con las siguientes normas y recomendaciones. UNE-EN 60439.1 CEI 439.1 Caractersticas elctricas Intensidad nominal Tensin nominal Tensin de aislamiento Poder de corte Grado de proteccin <630 A 400 < 1000 V < 25 kA IP 437
Tabla. 3.17 Caractersticas elctricas Cuadros Secundarios
Elementos de maniobra y proteccin El interruptor general ser del tipo automtico compacto, que deber cumplir con las condiciones fijadas en el Reglamento Electrotcnico de Baja Tensin con rels magnetotrmicos regulables. Poder de corte mnimo: 6 kA. El interruptor general ser del tipo manual en carga, en caja moldada aislante, de corte plenamente aparente, con indicacin de sin tensin slo cuando todos los contactos estn efectivamente abiertos y separados por una distancia conveniente. Todas las salidas estarn constituidas por interruptores automticos magnetotrmicos modulares para control y proteccin de circuitos contra sobrecargas y cortocircuitos, de las caractersticas siguientes: Caractersticas elctricas Calibres Tensin nominal Frecuencia Poder de corte 5 a 125 A 400 50 Hz Mnimo 25 kA
Tabla. 3.18 Caractersticas elctricas magnetotrmicos
Todas las salidas estarn protegidas contra defectos de aislamiento mediante interruptores diferenciales de las siguientes caractersticas:
Caractersticas elctricas Calibres Tensin nominal Sensibilidad iluminacin y tomas corriente Sensibilidad maquinaria Mnimo 40 A 230-400 V 30 mA 300 mA
Tabla. 3.19 Caractersticas elctricas diferenciales
3.5.7. Instalacin interior Cables Se realizar con conductores de cobre con aislante de polietileno reticulado de XLPE, no propagador de incendios y sin emisin de humos ni gases txicos y corrosivos para 1.000 V en servicio y con UNE RDT 0,6/ 1 kV. Tubos Ejecucin superficie: Sern de acero galvanizado blindado roscado. Ejecucin encastada: Sern de PVC doble capa grado de proteccin 7. Bandejas Sern de acero galvanizados en caliente con tapa registrable. Cajas Superficie: Sern metlicas plastificadas, de grado de proteccin IP.55. Encastada: Sern de baquelita, con gran resistencia dielctrica dotada de racods. Como norma general todas las cajas debern estar marcadas con los nmeros de circuitos de distribucin. Para la colocacin de los conductores se seguir lo especificado en la Instruccin MI BT.018. Los dimetros interiores nominales mnimos para los tubos protectores en funcin del nmero, clase y seccin de los conductores que deben alojar, segn el sistema de instalacin y clase de tubo sern los fijados en la MI.BT.019. Las cajas de derivaciones estarn dotadas de elementos de ajuste para la entrada de
tubos. Las dimensiones de estas cajas sern tales que permitan alojar holgadamente todos los conductores que deben contener. Su profundidad, equivaldr, como mnimo, al dimetro del tubo mayor ms un 50% del mismo, con un mnimo de 40 mm para su profundidad y 80 mm para el dimetro o costado inferior. Cuando se deseen hacer estancas las entradas de los tubos en las cajas de conexin, debern utilizarse prensaestopas adecuados. En ningn caso se permitir la unin de conductores, como empalmes o derivaciones simples, retorcimientos entre si de los conductores, si no que deber realizarse siempre utilizndose bornes de conexin montados individualmente o constituyendo bloque o regletas de conexin, permitindose tambin el uso de bridas de conexin. Las lneas sobre bandejas que discurran por el interior de suelos tcnicos o de alcantarillado registrables estarn constituidas por conductores de cobre con aislante polietileno reticulado para 1.000 V de servicio, designacin RV 0,6/1 kV.
3.5.8. Instalacin de puesta a tierra Objeto de la puesta a tierra El objetivo de la puesta a tierra es limitar la tensin respecto a tierra que puede aparecer en las masas metlicas por un defecto de aislante (tensin de contacto); y asegurar el funcionamiento de las protecciones. Los valores que consideren admisibles para el cuerpo humano son: Locales hmedos: 24 V Locales secos: 50 V La puesta a tierra consiste en una unin metlica directa entre determinados elementos de una instalacin y un electrodo o grupo de electrodos enterrados en el suelo. En esta conexin se consigue que no existan diferencias de potencial peligrosas en el conjunto de instalaciones, edificio y superficie prxima al terreno. La puesta a tierra permite el paso a tierra de los corrientes de falta o de descargas de origen atmosfrico. Para garantizar la seguridad de las personas en caso de corriente de defecto, se establecen los siguientes valores Edificio: 15 Partes de la instalacin de puesta a tierra Terreno: Absorbe las descargas
Tomas de tierra: Elementos de unin entre terreno y circuito. Estn formados por electrodos colocados en el terreno que se unen, mediante una lnea de enlace con tierra, en los puntos de puesta a tierra (situados normalmente en pericones). Lnea principal de tierra: Une los puntos de puesta a tierra con las derivaciones necesarias para la puesta a tierra de todas las masas. Derivaciones de las lneas principales de tierra: Uniones entre la lnea principal de tierra y los conductores de proteccin. Conductores de proteccin: Unin entre las derivaciones de la lnea principal de tierra y las masas, con la finalidad de proteger contra los contactos indirectos. Segn la instruccin MI.BT.023 y las Normas Tecnolgicas de la edificacin NTE IEP/73 se ha dotado al conjunto de los edificios de una puesta a tierra, formada por cable de cobre de 35 mm de seccin con una resistencia a 22C inferior a 0,524 Ohm/km formando un anillo cerrado que integre a todo el complejo. A este anillo debern conectarse electrodos de acero recubierto de cobre de 2 metros de longitud, y dimetro mnimo de 19 mm clavados verticalmente en el terreno, soldados al cable conductor mediante soldadura aluminotrmica tipo Cadwell, (el clavado de la pica se efectuar mediante golpes cortos y no muy fuertes de manera que se garantice una penetracin sin rupturas). El cable conductor se colocar en una zanja a una profundidad de 0,80 metros a partir de la ltima solera transitable. Se dispondrn puentes de prueba para la independencia de los circuitos de tierra que se deseen medir sin tener influencia de los restantes. A la toma de tierra establecida se conectar todo el sistema de tubos metlicos accesibles, destinados a la conduccin, distribucin y desaguas de agua o gas del edificio, toda masa metlica importante existente en la zona de la instalacin y las masas metlicas accesibles de los aparatos receptores, debindose cumplir lo que se expone en la especificacin tcnica que acompaa a este proyecto. Para la conexin de los dispositivos del circuito de puesta a tierra ser necesario disponer de bornes o elementos de conexin que garanticen una unin perfecta, teniendo en cuenta que los esfuerzos dinmicos y trmicos en caso de cortocircuitos son muy elevados Los conductores que constituyen las lneas de enlace con tierra, las lneas principales de tierra y sus derivaciones, sern de cobre o de otro metal de alto punto de fusin y de su
seccin no podr ser menor en ningn caso de 16 mm de seccin, para las lneas de enlace con tierra, si son de cobre. Los conductores desnudos enterrados en la tierra se considerarn que forman parte del electrodo de puesta a tierra. Si en una instalacin existen tomas de tierra independientes se mantendr entre los conductores de tierra una separacin y aislante apropiado a las tensiones susceptibles de aparecer entre estos conductores en caso de falta. El recorrido de los conductores ser el ms corto posible y sin haber cambios bruscos de direccin. No estarn sometidos a esfuerzos mecnicos protegidos contra la corrosin y el desgaste mecnico. Los circuitos de puesta a tierra formarn una lnea elctrica continua en la que no se pueden incluir ni masa ni elementos metlicos, cualquiera que sean stos. Las conexiones a masa y a elementos metlicos se efectuaran por derivaciones del circuito principal. Estos conductores tendrn un contacto elctrico, tanto con las partes metlicas y masas como con el electrodo. A estos efectos se dispondrn que las conexiones de los conductores se efecten con mucho cuidado, por medio de piezas de empalme adecuadas, asegurando una buena superficie de contacto de forma que la conexin sea efectiva, por medio de tornillos, elementos de compresin, roblones o soldaduras de alto punto de fusin. Se prohben el uso de soldaduras de bajo punto de fusin, tales como: Estao, plata, etc. La puesta a tierra de los elementos que constituyen la instalacin elctrica partir del cuadro general que, a su vez, estarn unidos a la red principal de puesta a tierra existente en el edificio. De acuerdo con la Instruccin MI.BT.017, los conductores de proteccin sern independientes por circuito, debern ser de las siguientes caractersticas: Para las secciones de fase iguales o menores de 16 mm el conductor de proteccin ser de la misma seccin que los conductores activos. Para las secciones comprendidas entre 16 y 35 mm el conductor de proteccin ser de 16 mm. Para secciones de fase superiores a 35 mm hasta 120 mm2 el conductor de proteccin ser la mitad del activo. Se optado para acotar las secciones mnimas de la tabla V, ya que el caso de defecto
franco los dispositivos de corte actuaran antes de que los conductores de proteccin experimenten un incremento superior a 100 C. Los conductores de proteccin sern canalizados preferentemente recubiertos en comn con los activos y en cualquier caso su trazado ser en paralelo a stos y presentar las mismas caractersticas de aislante.
3.6. Instalacin elctrica de generacin
3.6.1. Descripcin del sistema
La potencia mxima de generacin del parque prevista ser de 2.000 kW, formado por 20 instalaciones de una potencia de 100 kW. El generador fotovoltaico, a travs de la radiacin solar, produce una variacin de tensin en corriente continua. El inversor es el encargado de transformar la corriente continua en alterna a una tensin de 400 V. La ubicacin de los inversores ser en el tronco del seguidor, disminuyndose el cableado en continua. La energa generada por cada inversor que conforma una instalacin PV-XXX, se une en un nico cable por instalacin. El criterio de dimensionamiento de cada parte del sistema elctrico ser diferente debido a que el voltaje variar segn la configuracin de los mdulos fotovoltaicos En el dimensionado del cableado en el generador fotovoltaico deben tenerse en cuenta tres criterios esenciales. Por una parte el cumplimiento de los lmites fijados por la tensin nominal del cableado, asegurar que no se sobrepasa la intensidad de corriente mxima admisible de los cables segn la disposicin de los mismos en la instalacin, y la minimizacin de las prdidas en las lneas. Tensin nominal La tensin de operacin de los generadores fotovoltaicos normalmente no sobrepasar la tensin nominal de los cables estndar, tensiones que se sitan entre los 300 y 1.000V. Para grandes sistemas fotovoltaicos, con series de gran nmero de mdulos, deber comprobarse que la tensin de circuito abierto a -10C no sobrepase la tensin nominal del cableado para evitar posibles fallos y daos en la instalacin elctrica [15]. Reduccin de prdidas en el cableado El criterio fundamental en el diseo de las secciones del cableado es el de reducir lo
mximo posible las prdidas resistivas en los cables, lo que se traduce en evitar prdidas de energa generada en forma de calor (efecto Joule). Segn el Pliego de Condiciones Tcnicas del IDAE, las prdidas para cualquier condicin de trabajo del cableado en la seccin de continua, no debe sobrepasar el 1,5%, y para la parte en alterna el 2% [12]. Segn el Reglamento Electrotcnico de Baja Tensin REBT en su ITC-BT-40 las prdidas en el cableado entre el generador y el punto de conexin a la red no deben sobrepasar el 1,5% [20]. Por ser esta ltima la ms restrictiva, ser ste el criterio a utilizar. Como ya se ha mencionado el generador fotovoltaico generalmente operar a lo largo del ao en torno al 80% de su potencia nominal debido a que las condiciones meteorolgicas reales difieren notablemente de las condiciones de prueba de los mdulos. Por lo tanto la corriente de operacin ser generalmente inferior a la corriente nominal en condiciones estndar (STC). Por lo que una intensidad igual a la mitad de la corriente nominal del generador, implicar una reduccin de las prdidas por efecto Joule (P=I2xR) hasta alcanzar un 64% de las prdidas nominales. Por lo tanto el diseo considerando las condiciones nominales de operacin implicar un porcentaje de prdidas menor que el esperado. Corriente mxima admisible La seccin del cable debe ser finalmente verificada en funcin de la intensidad de corriente mxima de servicio que circular por el cable. La corriente mxima que puede circular por un mdulo, o por una rama (agrupacin de mdulos conectados en serie) se corresponde a la corriente de cortocircuito. De acuerdo con la norma europea IEC 60364-7-712, el cable de cada rama debe ser capaz de transportar 1,25 de la corriente de cortocircuito del generador. Segn el REBT en su ITC-BT-40 la seccin del cable debe admitir el 125% de la corriente del generador [20]. La corriente mxima admisible por los cables est influenciada por la temperatura ambiente, el agrupamiento de los cables y las conducciones utilizadas. Para la determinacin de las corrientes admisibles reales de la instalacin, los valores tericos de corriente mxima debern ser corregidos con los correspondientes factores de correccin asociados a cada uno de los parmetros anteriores. Estos factores vienen indicados en el REBT, especficamente ITC-BT-07.
3.6.2. Diseo de secciones de cableado seccin continua Se utilizar cable de cobre flexible, con doble aislamiento de polietileno reticulado (XLPE) y PVC, de distintas secciones para la parte de continua (CC). Los cables podrn ser de uno o
ms conductores y de tensin asignada no inferior a 0,6/1 kV. El dimensionado depender de la energa a transportar y de la distancia a recorrer por la corriente elctrica. Para el clculo de la seccin mnima de conductores emplearemos el criterio de la cada de tensin mxima admisible. La ecuacin [Ec.4.22] permite calcular la seccin (Sdc) mnima requerida para no superar la cada de tensin V=1,5%, que se producir en una lnea con corriente continua:
2 Ldc Idc 2 Ldc Idc 2 = V (%) U MPP V (%) Pdc
[Ec. 4.22]
Lac es la longitud del tramo en estudio Idc es la corriente mxima de la rama que en este caso sera la corriente de cortocircuito (Icc) UMPP es la tensin de mxima potencia en condiciones nominales Pdc es la potencia nominal de la rama fotovoltaica en condiciones STC es la conductividad elctrica del cobre es 56m/(xmm2) En el diseo se debe considerar que esa cada de tensin mxima se corresponde a la total desde los mdulos fotovoltaicos hasta el inversor, por lo que si existen varios tramos, cada uno puede tener una cada de tensin distinta pero la suma de las prdidas en cada uno de ellos no debe superar esa cada de tensin definida. De esta forma se obtienen las distintas dimensiones de los cableados en funcin de las distancias que tengamos en cada caso. La seccin mnima calculada se deber luego ajustar al valor nominal superior existente en el mercado y que cumpla con lo expuesto en el REBT. Una vez optimizada la seccin del cable en cada uno de los tramos de manera de minimizar las prdidas por efecto Joule, se debe comprobar que la seccin seleccionada admite la correspondiente intensidad de corriente mxima del generador en cada tramo. Tal y como sugiere el REBT en su ITC-BT-40 [20]: Los cables de conexin debern estar dimensionados para una intensidad no inferior al 125 % de la mxima intensidad del generador y la cada de tensin entre el generador y el punto de interconexin a la Red de Distribucin Pblica o a la instalacin interior, no ser superior al 1,5 %, para la intensidad nominal. Por lo tanto dado que la mxima intensidad del generador fotovoltaico ser la corriente de
cortocircuito bajo condiciones estndar (STC), los tramos de cableado debern disearse para soportar una intensidad [Ec. 4.23]:
Im ax = 1,25 IccPV
[Ec. 4.23]
Y la seccin transversal del cable ser aquella cuya intensidad mxima admisible Iz sea mayor o igual a la Imax calculada [Ec. 4.24]:
Im ax Iz
[Ec. 4.24]
Por tratarse de instalaciones clasificables como redes subterrneas de distribucin en baja tensin, la intensidad mxima admisible (Iz) para la seccin seleccionada se obtendr de las tablas de la Norma UNE 20.435 y el REBT en su ITC-BT-07. Esta intensidad deber ser corregida de acuerdo a la temperatura de operacin y las condiciones de instalacin. Por ltimo sealar que para una eficaz proteccin de tierra y cortocircuito, es recomendable usar cables unipolares aislados para los positivos y negativos de la instalacin, ms si se usasen cables multipolares, el conductor de proteccin no deber estar sujeto a ninguna tensin. Y en el caso de locales con posibilidad alta de ocurrencia de descargas atmosfricas, los cables debern poseer blindajes de proteccin.
3.6.3. Diseo de secciones de cableado seccin alterna De igual forma que en la seccin de corriente continua, se utilizar cable de cobre flexible, con doble aislamiento de polietileno reticulado (XLPE) y PVC, de distintas secciones para la parte de continua (CC). Los cables podrn ser de uno o ms conductores y de tensin asignada no inferior a 0,6/1 kV. El dimensionado en esta seccin depender igualmente de la energa a transportar y de la distancia a recorrer por la corriente elctrica. A fin de optimizar la seccin del cableado, emplearemos en su diseo el criterio de la cada de tensin mxima admisible. Las ecuaciones [Ec. 4.25, 4.26] permiten calcular la seccin (Sac) mnima requerida para no superar la cada de tensin V=1,5% relativa a la tensin nominal de la red, que se producir en el cableado de una instalacin en corriente alterna: Para una instalacin monofsica
2 Lac Inac cos V (%) Un
[Ec. 4.25]
Para una instalacin trifsica
3 Lac Inac cos V (%) Un
[Ec. 4.26]
Donde Lac es la longitud del tramo en estudio Inac es la corriente nominal en alterna del inversor Un es la tensin nominal de red es la conductividad elctrica del cobre es 56m/(xmm ) Cos es el factor de potencia que debe ser cercano a 1. Una vez optimizada la seccin del cable en cada uno de los tramos de manera de minimizar las prdidas por efecto Joule, se debe comprobar que la seccin seleccionada admite la correspondiente intensidad de corriente mxima del generador en cada tramo. Tal y como sugiere el REBT en su ITC-BT-40 [20]: Los cables de conexin debern estar dimensionados para una intensidad no inferior al 125 % de la mxima intensidad del generador y la cada de tensin entre el generador y el punto de interconexin a la Red de Distribucin Pblica o a la instalacin interior, no ser superior al 1,5 %, para la intensidad nominal. Por lo tanto dado que la mxima intensidad del generador fotovoltaico ser la relativa a la mxima potencia de salida del inversor, los tramos de cableado debern disearse para soportar una intensidad [Ec. 4.27]:
Im ax = 1,25 Inac
[Ec. 4.27]
Y la seccin transversal del cable ser aquella cuya intensidad mxima admisible Iz sea mayor o igual a la Imax calculada [Ec. 4.28]:
[Ec. 4.28]
Por tratarse de instalaciones clasificables como redes subterrneas de distribucin en baja tensin, la intensidad mxima admisible (Iz) para la seccin seleccionada se obtendr de las tablas de la Norma UNE 20.435 y el REBT en su ITC-BT-07. Esta intensidad deber ser corregida de acuerdo a la temperatura de operacin y las condiciones de instalacin. Un aspecto a tener en cuenta es la impedancia de la red hasta los terminales del inversor. sta no debe ser superior a 1,25 o la impedancia recomendada por el fabricante del inversor. La impedancia se obtiene a partir de la distancia entre los terminales del inversor y el punto de conexin de la red, y la seccin transversal del cable de interconexin.
3.6.4. Tubos protectores El cableado se ubicar en el interior de tubos protectores rgidos. Se distinguirn los tubos colocados en el seguidor, tanto en la parrilla de paneles como en la columna, los enterrados y los ubicados en la sala de contadores y en el centro de transformacin. Los tubos debern tener un dimetro tal que permitan un fcil alojamiento y extraccin de los cables, as como debern cumplir lo establecido en el ITC-BT-21. Tubos en canalizaciones empotradas El cableado de los seguidores, de la sala de contadores y del centro de transformacin ser en tubos rgidos en canalizaciones empotradas. Los tubos se fijarn a las paredes o techos por medio de bridas o abrazaderas protegidas contra la corrosin y slidamente sujetas. La distancia entre stas ser, como mximo, de 0,5 m. Se dispondrn de fijaciones de una y otra parte en los cambios de direccin, en los empalmes y en la proximidad inmediata de las entradas en cajas o aparatos. Se colocarn adaptndose a la superficie sobre la que se instalen, curvndose o usando los accesorios necesarios. Tubos en canalizaciones enterradas El cableado que une los inversores hasta los contadores transcurre en tubos rgidos en canalizaciones enterradas El trazado de las canalizaciones se realizar siguiendo lneas lo ms recto posible, disminuyendo, en lo posible, los cambios de direcciones.
3.6.5. Protecciones elctricas en continua Lo que sigue expone las protecciones empleadas en la seccin de continua de la instalacin, correspondientes desde generador fotovoltaico hasta los terminales de entrada del inversor. Contactos directos e indirectos El generador fotovoltaico se conectar en modo flotante, proporcionando niveles de proteccin adecuados frente a contactos directos e indirectos, siempre y cuando la resistencia de aislamiento de la parte de continua se mantenga por encima de unos niveles de seguridad y no ocurra un primer defecto a masas o a tierra. En este ltimo caso, se
genera una situacin de riesgo, que se soluciona mediante: Aislamiento de clase II en los mdulos fotovoltaicos, cables y cajas de conexin. Controlador permanente de aislamiento, integrado en el inversor, que detecte la aparicin de derivaciones a tierra. El inversor detendr su funcionamiento y se activar una alarma visual en el equipo. Los cables de las ramas del generador fotovoltaico normalmente son agrupados hasta la caja de conexin del generador, que usualmente se encuentra cercana al inversor de conexin a red. En el diseo de la proteccin individual de los cables de cada rama, hay que tener en cuenta que la corriente de cortocircuito es aproximadamente igual que la corriente nominal de la rama. Este hecho condiciona la utilizacin de fusibles o disyuntores que puedan utilizarse para proteger el cableado contra los cortocircuitos. Por lo tanto la proteccin contra cortocircuitos en el generador fotovoltaico, por fallas en el aislamiento o falla en la proteccin a tierra, se recomienda realizarla mediante el uso de sistemas de proteccin de corte automtico, sensible a las tensiones de contacto en corriente continua. Tal y como se mencion anteriormente el inversor contiene esa proteccin en su interior. Si la instalacin llegase a ser de grandes dimensiones habra que incluir ms de este tipo de protecciones repartida en las diversas ramas que conformen al generador, para protegerlo en toda su extensin. Sobrecargas Los fusibles son normalmente distribuidos por cada una de las ramas de los grandes sistemas fotovoltaicos para proteger la instalacin elctrica de sobrecargas. Adicionalmente entre el generador y el inversor debe instalarse un elemento de corte general bipolar para continua, que debe ser dimensionado para la tensin mxima de circuito abierto del generador a -10C, y para 125% de la corriente mxima del generador. En el caso que se dispongan fusibles por ramas, la seccin transversal del cableado de la rama puede entonces ser determinada a partir de la corriente lmite de no fusin del fusible de la rama. En este caso, la corriente admisible del cable (Iz) deber ser superior a la corriente nominal del elemento de proteccin (In) y a su vez, inferior al corriente lmite de fusin del mismo (Inf). A su vez, la Inf no podr ser superior a 1,15 veces la Iz. [Ec 4.29]
In Inf 1,15 Iz
[Ec. 4.29]
Adicionalmente, para evitar cortes imprevistos en la produccin energtica, la corriente nominal del fusible (In) vendr dada por la expresin [Ec.4.30]:
In 1,25 InRAMA
[Ec. 4.30]
De esta forma una vez que ocurra una sobrecarga en alguno de los conductores activos de la instalacin fotovoltaica, los fusibles debern de protegerlos. Cabe mencionar que el elemento de corte, tendr que ser capaz de conectar y desconectar el generador en carga, en buenas condiciones de seguridad. Sobretensiones Sobre el generador fotovoltaico se pueden producir sobretensiones de origen atmosfrico de cierta importancia. Por ello, se proteger la entrada de CC del inversor mediante dispositivos de proteccin de clase II (integrado en el inversor), vlido para la mayora de equipos conectados a la red, y a travs de varistores con vigilancia trmica.
3.6.6. Protecciones elctricas en alterna A continuacin se describen las protecciones a emplear en la seccin de alterna del generador, que se dispone a partir de los terminales de salida del inversor hasta el punto de conexin, cumpliendo con lo expuesto en cuanto a consideraciones tcnicas en el Real Decreto 1663/2000. Interruptor automtico magnetotrmico individuales El calibre del interruptor para proteccin de sobrecargas deber cumplir lo sealado en la norma EN 60269. I diseo de lnea I asignada a dispositivo de proteccin I admisible de lnea Adems segn lo sealado en el RD 1663/2000 el interruptor magnetotrmico deber tener una intensidad de cortocircuito superior a la indicada por la empresa distribuidora en el punto de conexin. Interruptor automtico magnetotrmico general De igual forma el calibre del interruptor para proteccin de sobrecargas deber cumplir lo sealado en la norma EN 60269.
I diseo de lnea I asignada a dispositivo de proteccin I admisible de lnea Por otra parte segn indicaciones de la empresa distribuidora en su documento IO-14-2 de Condiciones Tcnicas para la Interconexin de Instalaciones Fotovoltaicas de BT a la Red de BT de FECSA ENDESA, el magnetotrmico general estar ajustado como mximo al 130% de la potencia de la instalacin. Y segn lo sealado en el RD 1663/2000 el interruptor magnetotrmico deber tener una intensidad de cortocircuito superior a la indicada por la empresa distribuidora en el punto de conexin. Interruptor automtico diferencial Cumpliendo con lo establecido en el RD 1663/2000 y el documento IO-14-2, la instalacin contar con un interruptor automtico diferencial de 30 mA de sensibilidad en la parte CA, para proteger de derivaciones en este circuito. Con el fin de que acte por fallos a tierra, ser de un calibre superior a la del magnetotrmico de proteccin general. Adicionalmente hay que verificar que el interruptor diferencial posea una intensidad de cortocircuito superior a la indicada por la compaa distribuidora, de no ser as, habr que estudiar la selectividad entre el interruptor diferencial y los interruptores magnetotrmicos a fin de comprobar la seguridad de la proteccin. Se instalar un rel diferencial de calibre adecuado, 30 mA de sensibilidad y de clase A, que aseguran el disparo para el valor de corriente de fuga asignado en alterna, como en alterna con componente en continua. Interruptor general manual Segn RD 1663/2000 es necesario incluir un interruptor general manual para la compaa de calibre adecuado, con intensidad de cortocircuito superior a la sealada para el punto de conexin por la compaa distribuidora. Tendr un poder de corte contra cortocircuitos superior al sealado por la compaa elctrica en el punto de conexin a la red. Este interruptor, se ubicar en el cuadro de contadores de la instalacin fotovoltaica, ser accesible slo a la empresa distribuidora, con objeto de poder realizar la desconexin manual que permita la realizacin, de forma segura, de labores de mantenimiento en la red de la compaa elctrica. De esta forma el magnetotrmico actuar antes que el interruptor general manual para la compaa, salvo cortocircuitos de cierta importancia provenientes de la red de la compaa.
Proteccin de la calidad del suministro En la ITC-BT-40 se recogen algunas especificaciones relacionadas con la calidad de la energa inyectada a red en instalaciones generadoras, que se especifican con ms detalle en el RD 1663/2000. Interruptor automtico de la interconexin Realiza la desconexin-conexin automtica de la instalacin fotovoltaica en caso de prdida de tensin o frecuencia de la red, junto a un rel de enclavamiento. Los valores de actuacin para mxima y mnima frecuencia, mxima y mnima tensin sern, segn el R.D. 1663/2000, de: En frecuencia: 49 51 Hz En tensin: 0,85Um 1,1Um El rearme del sistema de conmutacin y, por tanto, de la conexin con la red de baja tensin de la instalacin fotovoltaica ser automtico, una vez restablecida la tensin de red por la empresa distribuidora. Podrn integrarse en el equipo inversor las funciones de proteccin de mxima y mnima tensin y de mxima y mnima frecuencia y en tal caso las maniobras automticas de desconexin-conexin sern realizadas por ste. ste sera el caso que nos ocupa, ya que el inversor SOLARMAX 20C, tiene estas protecciones incluidas. Las funciones sern realizadas mediante un contactor cuyo rearme ser automtico, una vez se restablezcan las condiciones normales de suministro de la red. El contactor, gobernado normalmente por el inversor, podr ser activado manualmente. El estado del contactor (on/off), deber sealizarse con claridad en el frontal del equipo, en un lugar destacado. Al no disponer el inversor seleccionado de interruptor on/off, esta labor la realizar el magnetotrmico accesible de la instalacin, que se instalar junto al inversor. En caso de que se utilicen protecciones para las interconexiones de mxima y mnima frecuencia y de mxima y mnima tensin incluidas en el inversor, el fabricante del mismo deber certificar: 1. Los valores de tara de tensin. 2. Los valores de tara de frecuencia. 3. El tipo y caractersticas de equipo utilizado internamente para la deteccin de fallos (modelo, marca, calibracin, etc.). 4. Que el inversor ha superado las pruebas correspondientes en cuanto a los lmites de establecidos de tensin y frecuencia. Mientras que, de acuerdo con la disposicin final segunda del presente Real Decreto, no se
hayan dictado las instrucciones tcnicas por las que se establece el procedimiento para realizar las mencionadas pruebas, se aceptarn a todos los efectos los procedimientos establecidos y los certificados realizados por los propios fabricantes de los equipos. En caso de que las funciones de proteccin sean realizadas por un programa de software de control de operaciones, los precintos fsicos sern sustituidos por certificaciones del fabricante del inversor, en las que se mencione explcitamente que dicho programa no es accesible para el usuario de la instalacin. Se adjuntan en el apartado de garantas y certificados todos estos documentos. Funcionamiento en isla El interruptor automtico de la interconexin integrado en el inversor SOLARMAX 20C impide este funcionamiento, peligroso para el personal de la Compaa Elctrica Distribuidora.
3.6.7. Contador de energa Cumplirn todo lo recogido en la ITC-BT-16, RD 1663/2000 y ORDEN FOM/1100/2002 de 8 de mayo de 2002, RPM Reglamento de Puntos de Medida. Adems con todo lo indicado en el IO-14-2 Pliego de Condiciones Tcnicas para la Interconexin de Instalaciones Fotovoltaicas de Baja Tensin a la Red de FECSA ENDESA de Octubre 2002. As: Se instalar un contador para cada una de las instalaciones PV-XXX bidireccional, ajustados a la normativa metrolgica vigente y su precisin deber ser como mnimo la correspondiente a la de clase de precisin 1, regulada por el Real Decreto 875/1984, de 28 de marzo. Se presentarn en las administraciones competentes, as como a la compaa distribuidora, los certificados de los protocolos de ensayos realizados a los contadores. Adems FECSA ENDESA verificar en su Laboratorio el funcionamiento del conjunto de medida, salvo que el mismo disponga de cdigo de barras para la compaa distribuidora. Local de contadores Los contadores se ubicarn en una sala destinada a se uso y a albergar las protecciones necesarias.
La sala cumplir las condiciones de proteccin contra incendios que establece la NBE-CPI96 y el documento Seguridad en caso de incendio del Cdigo Tcnico de la Edificacin para los locales de riesgo especial bajo y responder a las siguientes condiciones: Estar situado en planta baja y ser de fcil y libre acceso. No servir nunca de paso ni de acceso a otros locales. Estar construido con paredes de clase M0 y suelos clase M1, separado de otros locales que presenten riesgos de incendio o produzcan vapores corrosivos y no estar expuesto a vibraciones ni humedades. Dispondr de ventilacin e iluminacin suficiente para comprobar el buen funcionamiento de todos los componentes de la concentracin. Si la cota del suelo es inferior o igual a la de las zonas colindantes, se dispondrn sumideros de desage para que en el caso de avera, descuido o rotura de tuberas de agua, no puedan producirse inundaciones en el local. Las paredes donde deben fijarse la concentracin de contadores tendrn una resistencia no inferior a la del tabicn de medio pie de ladrillo hueco. El local tendr una altura mnima de 2,30 m y una anchura mnima en paredes ocupadas por contadores de 1,50 m. Sus dimensiones sern tales que las distancias desde la pared donde se instale la concentracin de contadores hasta el primer obstculo que tenga enfrente sean de 1,10 m. La distancia entre los laterales de dicha concentracin y sus paredes colindantes ser de 20 cm. La resistencia al fuego del local corresponder a lo establecido en la Norma NBECPI-96 para locales de riesgo especial bajo. La puerta de acceso abrir hacia el exterior y tendr una dimensin mnima de 0,70 x 2 m, su resistencia al fuego corresponder a lo establecido para puerta establecida para puertas de locales de riesgo especial bajo en la Norma NBE-CPI96 y estar equipada con la cerradura que tenga normalizada la empresa distribuidora. Dentro del local e inmediato a la entrada deber instalarse un equipo autnomo de alumbrado de emergencia, de autonoma no inferior a 1 hora y proporcionando un nivel mnimo de iluminacin de 5 lux. En el exterior del local y los prximo al puerta de entrada, deber existir un extintor mvil, de eficacia mnima 21B.
3.6.8. Pararrayos Se dispondr de un pararrayos con tecnologa CTS para evitar el impacto directo en la zona de proteccin y proteger a personas y a la instalacin. El conjunto de la instalacin se ha diseado para canalizar la energa del proceso anterior a la formacin del rayo desde el cabezal areo hasta la toma de tierra de continua.
3.6.9. Instalacin de puesta a tierra La puesta a tierra consiste en una unin metlica directa entre determinados elementos de una instalacin y un electrodo o grupo de electrodos enterrados en el suelo. En esta conexin se consigue que no existan diferencias de potencial peligrosas en el conjunto de instalaciones, edificio y superficie prxima al terreno. La puesta a tierra permite el paso a tierra de los corrientes de falta o de descargas de origen atmosfrico. Para garantizar la seguridad de las personas en caso de corriente de defecto, se establece 10 para este tipo de instalacin fotovoltaica. Segn RD 1663/2000, donde se fijan las condiciones tcnicas para la conexin de instalaciones fotovoltaicas a la red de BT, la puesta a tierra se realizar de forma que no altere la de la compaa elctrica distribuidora, con el fin de no transmitir defectos a la misma. Asimismo, las masas de cada una de las instalaciones fotovoltaicas PV-XXX estarn conectadas a una nica tierra independiente de la del neutro de la empresa distribuidora, de acuerdo con el Reglamento electrotcnico para baja tensin. Por ello, se realizar una nica toma de tierra a la que se conectar tanto la estructura soporte del seguidor, como el terminal de puesta a tierra del inversor teniendo en cuenta la distancia entre estos, con el fin de no crear diferencias de tensin peligrosas para las personas. Si la distancia desde el campo de paneles a la toma de tierra general fuera grande se pondra una toma de tierra adicional para las estructuras, prximas a ellas. Para la conexin de los dispositivos del circuito de puesta a tierra ser necesario disponer de bornes o elementos de conexin que garanticen una unin perfecta, teniendo en cuenta que los esfuerzos dinmicos y trmicos en caso de cortocircuitos son muy elevados Si en una instalacin existen tomas de tierra independientes se mantendr entre los conductores de tierra una separacin y aislante apropiado a las tensiones susceptibles de aparecer entre estos conductores en caso de falta.
De acuerdo con la Instruccin MI.BT.017, los conductores de proteccin sern independientes por circuito, debern ser de las siguientes caractersticas: Para las secciones de fase iguales o menores de 16 mm el conductor de proteccin ser de la misma seccin que los conductores activos. Para las secciones comprendidas entre 16 y 35 mm el conductor de proteccin ser de 16 mm. Para secciones de fase superiores a 35 mm hasta 120 mm2 el conductor de proteccin ser la mitad del activo.
Los conductores que constituyen las lneas de enlace con tierra, las lneas principales de tierra y sus derivaciones, sern de cobre o de otro metal de alto punto de fusin y de su seccin no podr ser menor en ningn caso de 16 mm de seccin, para las lneas de enlace con tierra, si son de cobre. Puesta a tierra en corriente continua En el lado de continua, los cables activos irn aislados de tierra (los varistores si no existen sobretensiones son una resistencia muy elevada que mantiene el aislamiento de tierra). Es decir irn en una configuracin flotante. Mientras que todas las masas asociadas al lado de continua irn puestas a tierra, incluidas las del pararrayos, los cuadros de continua y la valla metlica. De modo que el esquema de puesta a tierra es un sistema IT en continua. Este tipo de configuracin es segura por s misma en caso de un primer defecto de aislamiento. No obstante, si se produce un segundo de defecto se puede producir retorno de la corriente por tierra, siendo muy peligroso por electrocucin. Se disear el siguiente sistema de tierras para una resistencia de tierras no superior a 10 Ohm. Todas las masas de la instalacin de continua irn puestas a tierra mediante un cable de equipotencialidad de cobre de 50 mm2. Las masas de las estructuras irn unidas entre sus patas dos a dos tal como se especifica en los planos. Adems el cable equipotencial ir unido por dos sitios a cada fila de paneles transversales. Puesta a tierra en corriente alterna Las tierras del lado de continua y de alterna sern separadas e independientes, segn estipula el RD 1663/2000. Para la puesta a tierra del lado de alterna se dispondr un sistema TN-C, con los transformadores puestos a tierra, al igual que el resto de instalacin en alterna. As mismo se dispondrn el nmero de picas suficiente para conseguir una
resistencia de tierra no superior a 10 Ohm.
3.7. Conexin a la red elctrica
3.7.1. Punto de conexin
El punto de conexin otorgado por FECSA ENDESA S.A. para cada una de las instalaciones PV-XXX ser en baja tensin (400V). Un centro de transformacin, propiedad de la empresa distribuidora, elevar la tensin hasta 25 kV, pudindose as conectar a la lnea Albesa-Menargens. La construccin del centro de transformacin se ha debido al acuerdo contrado con FECSA-ENDESA. Por este motivo, el centro de transformacin se instalar, con sus protecciones, celdas de seccionamiento y medicin, en un terreno cedido por la propiedad, concretamente en la parcela n 1. El coste de la construccin del centro de transformacin y de los gastos asociados a ste, ser asumido por el promotor del proyecto. La concesin del punto de conexin por parte de la empresa Elctrica Distribuidora, se ha ajustado a las caractersticas de la red a la que se conectar la instalacin, por lo que de esta forma se podr asegurar la potencia mxima que a descargar y las condiciones de conexin.
3.7.2. Centro de transformacin
Para poder evacuar la potencia fotovoltaica total del Parque y obtener la mxima prima posible, es necesario por la normativa vigente, hacerlo en Baja Tensin, a la red de distribucin. Debido a que todos los generadores PV del Parque Fotovoltaico de Albesa, entregarn la energa en baja tensin (400VAC), pero la lnea de FECSA es en media tensin, se deber elevar la tensin hasta 25kV, segn las caractersticas del punto de conexin concedido por FECSA ENDESA S.A. La solucin adoptada, tras posterior pacto con la compaa distribuidora, es realizar la conexin en baja tensin (400V) de cada una de las instalaciones PV-XXX. La conexin de cada instalacin se realizar a 400V en un centro de transformacin propiedad de la empresa distribuidora. La construccin del centro de transformacin se ha debido al acuerdo contrado con FECSA-ENDESA. Por este motivo se instalar un centro de transformacin, con sus protecciones, celdas de seccionamiento y medicin, en un terreno
cedido por la propiedad, concretamente en la parcela n 1. La funcin del centro de transformacin propiedad de la compaa distribuidora es elevar la tensin de 400V hasta 25.000V, y as poder efectuar la conexin a la lnea Albesa-Menargens. El coste de la construccin del centro de transformacin y de los gastos asociados a ste, ser asumido por el promotor del proyecto. El centro de transformacin reunir las condiciones reglamentarias de acuerdo con lo que determina el Reglamento de condiciones tcnicas y garantas de seguridad en centrales elctricas, subestaciones y centros de transformacin, aprobado por RD 3275/1982 y las Instrucciones Tcnicas Complementarias que lo desarrollan. Las instalaciones de interconexin se disearn para evacuar la potencia mxima que se pueda generar. La potencia de transformacin de cada uno de los centros tendr que ser la necesaria para evacuar la potencia generada, por el conjunto de instalaciones fotovoltaicas que se conecten, en el momento de mxima produccin. El centro de transformacin a instalar tendr las caractersticas de la Tabla 3.20:
Tensin nominal Tensin ms elevada de red Tensin soportada I.T.R Tensin soportada F.I: Tipo de instalacin Tipo de centro Potencia nominal Potencia a inyectar Tipo de alimentacin
25 kV 24 kV 125 kV 50 kV Superficie Prefabricado 1.250 kVA cada trafo 1000 kW En punta
Tabla. 3.20 Caractersticas del centro de transformacin.
Edificio prefabricado de hormign El centro de transformacin se ubicar en un edificio prefabricado tipo PF-303 de ORMAZABAL con espacio para dos transformadores. El edificio prefabricado estar ubicado en el interior de la caseta de instalaciones. Cumplir con las caractersticas generales especificadas en la Norma NI 50.40.04 "Edificios prefabricados de hormign para Centros de Transformacin de Superficie" y el Reglamento sobre centrales elctricas, subestaciones y centros de transformacin. El edificio consta de una envolvente prefabricada de hormign monobloque. Las piezas
construidas en hormign ofrecen una resistencia caracterstica de 300 kg/cm. Adems, disponen de una armadura metlica, que permite la interconexin entre s y al colector de tierras. Esta unin se realiza mediante latiguillos de cobre, dando lugar a una superficie equipotencial que envuelve completamente al centro. El transformador va ubicado sobre una "Meseta de Transformador" diseada especficamente para distribuir el peso del mismo uniformemente sobre la placa base y recoger el volumen de lquido refrigerante del transformador ante un eventual derrame. Las puertas y rejillas presentan una resistencia de 10 k respecto a la tierra de la envolvente. El acabado se realiza con poliuretano, de color blanco en las paredes, y de color marrn en techos, puertas y rejillas. La entrada al centro de transformacin se realiza a travs de una puerta en su parte frontal, que da acceso a la zona de aparamenta, en las que se encuentran las celdas de media tensin, cuadros de baja tensin, contadores y elementos de control del centro. El transformador cuenta con una puerta propia para permitir su extraccin del centro o acceso para su mantenimiento. El conexionado con los cables provenientes de la instalacin se realizan a travs de unos agujeros semiperforados en las bases de los paneles laterales. La caseta donde se ubicar el centro de transformacin consta de un sistema de ventilacin, de proteccin contra incendios y de iluminacin. La caseta tiene iluminacin por ventanas abatibles de dimensiones (1,20 x0,50) y por otras ventanas metlicas de rejillas de 30 cm que adems ventilan por toda la superficie. Celdas de media tensin Las celdas CGM forman un sistema de equipos modulares de reducidas dimensiones para MT, con aislamiento y corte en gas, con una conexin totalmente apantallada, e insensible a las condiciones externas (polucin, salinidad, inundacin, etc.). Las celdas a utilizar sern con aislamiento y corte en SF6 y sern las que se indican a continuacin: Celda de remonte (Rmt). Celda de seccionamiento (Sec) Celda de proteccin general (Prot). Celda de medida (Med) redundante tipo 2.
Celda de proteccin de trafo 630 kVA (Tr). Transformadores de potencia Se instalarn dos transformadores trifsicos de las caractersticas expuestas en la Tabla 3.21:
N de trafos Potencia Tensin nominal Tensin ms elevada de red Tensin soportada I.T.R Tensin soportada F.I: Tensin primaria Tensin secundaria Tipo de aislamiento Normas
2 1.250 kVA cada trafo 25 kV 36 kV 125 kV 50 kV 25 kV 400 V Aceite mineral UNE 21.428 y UNE 60 076
Tabla. 3.21 Caractersticas de los transformadores trifsicos.
Interconexin celda-trafo La conexin elctrica entre la celda de alta y el transformador de potencia se realizar con cable unipolar seco de 240 mm2 de seccin y del tipo DHZ1, de tensin asignada del cable de 12/25. Los cables dispondrn en sus extremos de terminales enchufables rectos o acodados de conexin sencilla de 36 kV/200. Interconexin trafo-cuadro BT La conexin elctrica entre el trafo de potencia y el mdulo de acometida (AC) se realizar con cable unipolar de 240 mm2 de seccin, con conductor de cobre tipo RV y de 0,6/1 kV. El nmero de cables ser siempre de 6 para cada fase y 3 para el neutro. Estos cables dispondrn en sus extremos de terminales bimetlicos tipo TBI-M12/240 para cables aislados de B.T. en aluminio (punzonado profundo) tipo interior. Puesta a tierra (PaT) Las prescripciones que deben cumplir las instalaciones de puesta a tierra vienen reflejadas
perfectamente (tensin de paso y tensin de contacto) en el Apartado 1 "Prescripciones Generales de Seguridad" del MIE-RAT 13 (Reglamento sobre condiciones tcnicas y garantas de seguridad en centrales elctricas, subestaciones y centros de transformacin). Se debe distinguir entre la lnea de tierra de la PaT de Proteccin y la lnea de tierra de PaT de Servicio (neutro). En la PaT de proteccin: se debern conectar los siguientes elementos: Cuba de los transformadores Envolvente metlica del cuadro B.T. Celda de alta tensin (en dos puntos). Pantalla del cable DHZ1, extremos conexin transformador. En la PaT de Servicio (neutro): se le conectar la salida del neutro del cuadro de B.T. Las PaT de Proteccin y Servicio (neutro) se establecern separadas, salvo cuando el potencial absoluto del electrodo adquiera un potencial menor o igual a 1.000 V, en cuyo caso se establecen tierras unidas. Materiales de seguridad y primeros auxilios El centro de transformacin dispondr de los siguientes elementos de seguridad y de primeros auxilios. Banqueta aislante. Prtiga de seguridad. Guantes de goma para la correcta ejecucin de las maniobras. Alumbrado de seguridad. Placa de instrucciones para primeros auxilios.
3.7.3. Lnea de evacuacin
De acuerdo al punto de conexin concedido por la compaa elctrica distribuidora, se deber que construir una lnea de Media Tensin que interconecte el centro de transformacin con la lnea Albesa-Menargens. La red a la cual alimenta el Centro de Transformacin es del tipo area, con una tensin de 25 kV, nivel de aislamiento segn la MIE-RAT 12, y una frecuencia de 50 Hz La potencia de cortocircuito en el punto de conexin, segn los datos suministrados por la compaa
elctrica, es de 500 MVA, lo que equivale a una corriente de cortocircuito de 11,5 kA eficaces. La conexin desde el centro de transformacin hasta el punto de conexin se realizar en dos tramos, uno de ellos subterrneo y otro areo. El tramo subterrneo transcurrir desde el centro de transformacin hasta el exterior de la caseta, mientras que el areo desde ste al punto de conexin. Lnea area de Media Tensin La lnea area que se construir tendr una longitud de 49 m y estar formada por un circuito simple de tres conductores de aluminio-acero tipo LAMT-56, para tensin de 25 KV, encuadrndose, segn el artculo 2 del R.L.A.T. La distancia de los conductores al terreno cumplir lo establecido en el artculo 25 del apartado 1 del R.L.A.T., determinando la mnima distancia de los conductores en su posicin de mxima flecha a cualquier punto del terreno, siendo en nuestro caso de 9 m. Los conductores que contempla son de aluminio-acero galvanizado y de aluminio-acero aluminizado de 54.6 mm de seccin, segn norma UNE 21018, los cuales estn recogidos en las normas NI 54.63.01 y NI 54.63.02. Los apoyos de alineacin sern de hormign armado y vibrado o bien de chapa metlica segn las normas NI 52.04.01 y NI.52.10.10 respectivamente. Los apoyos de ngulo, anclaje y fin de lnea sern de perfiles metlicos segn la norma NI 52.10.01. Los apoyos estarn constituidos por una estructura metlica formada por perfiles de acero laminado, soldados o unidos con tornillos graneteados. Estarn construidos como mnimo con acero A-42b. Las crucetas a utilizar sern metlicas, segn las normas NI 52.30.22, NI.52.31.02 y NI.52.31.03. Su diseo responde a las exigencias de distancias entre conductores y accesorios en tensin a apoyos y elementos metlicos, tendentes a la proteccin de la avifauna. El aislamiento estar formado por cadenas de aisladores de tipo caperuza y vstago, de diferente constitucin, segn la clase de apoyo en que hayan de ser colocados. Para la justificacin del nivel de aislamiento, se tendr en cuenta el art. 24 del R.L.A.T. El aislamiento ser del tipo U 70-BS considerando un nivel de aislamiento 2. El aislamiento de conductores y herrajes proteger a las aves de descargas en tendidos elctricos y ayudar a que la duracin del sistema sea superior protegindola ante las agresiones externas (radiacin solar, lluvia, polvo, contaminacin, etc.)
Los materiales especficos para empalmes, conexiones y retenciones, vendrn definidos segn las normas NI.58.21.01, NI.58.04.00, NI.58.51.11 y NI.58.50.01. Los empalmes de los conductores se realizarn mediante piezas adecuadas a la naturaleza, composicin y seccin de los conductores. Los empalmes y conexiones no deben aumentar la resistencia elctrica del conductor. Los empalmes debern soportar sin rotura ni deslizamiento del cable el 90% de la carga de rotura del conductor. La conexin de conductores slo podrn realizarse en conductores sin tensin mecnica, o en las uniones de conductores realizadas en el bucle entre cadenas horizontales de un apoyo, pero en ste caso tendrn una resistencia al deslizamiento de al menos el 20% de la carga de rotura del conductor. Lnea subterrnea de Media Tensin La lnea subterrnea que se construir tendr una longitud de 10 m y ser del tipo HEPRZ 1 12/24 3x240 m2 AL. Se utilizarn conductores de aluminio compacto, de seccin circular, clase 2 UNE 21-022 y
2 una pantalla de formada por una corona de 16 mm formada por hilos de Cu. El aislamiento
ser a base de etileno propileno de alto mdulo (HEPR) recubierto de PVC, sin contenido de componentes clorados u otros contaminantes.
4. Dimensionado de la instalacin
4.1. Diseo del generador fotovoltaico
4.1.1. Dimensionado del sistema generador
El nmero de mdulos que se pueden instalar en el rea disponible, siempre teniendo como objetivo el maximizar la potencia pico, depende de los efectos de sombreado causado por los seguidores y el rea disponible de cada seguidor. En el plano de ubicacin de paneles se puede observar la disposicin final en las parcelas, as como las distancias mnimas entre seguidores permitiendo minimizar las prdidas por sombra. El nmero de paneles que se colocarn en cada seguidor son 126, colocados en 7 filas de 18 paneles.
4.1.2. Configuracin y dimensionado del inversor/convertidor
Las especificaciones tcnicas de los inversores proporcionan informacin a tomar en cuenta para el diseo e instalacin de los generadores fotovoltaicos. En base a la configuracin que se seleccione, y el tipo y caractersticas operativas de los mdulos, se determina el nmero, la potencia y el nivel de tensin de trabajo de los inversores. Determinacin de la potencia El nmero de inversores deriva de la potencia estimada para el sistema fotovoltaico y de la configuracin escogida. Como regla general, dado que los inversores poseen diversos niveles de potencia y que la potencia total del sistema fotovoltaico es determinada por el rea til disponible, se asume que la relacin entre la potencia del generador fotovoltaico y la potencia nominal del inversor estar comprendida dentro del siguiente intervalo de potencia, para cada una de los inversores:
0,7 xPpv < PinvDC < 1,2 xPPV 14000W < PinvDC < 24000W
En trminos generales, es favorable escoger un inversor con una potencia sensiblemente menor a la del generador fotovoltaico (Pinv < Ppv) dado que la eficiencia de los inversores es relativamente baja para las gamas de potencia operacionales inferiores al 10% de la
potencia nominal. Durante el ao, los valores de irradiancia son raramente superiores a los 850W/m2, lo que junto con las mayores temperaturas de operacin de los mdulos, el sombreado, as como las prdidas por desajustes de los mdulos y otras prdidas de la instalacin elctrica, evitan que en operacin normal se alcance la potencia pico nominal de los sistemas fotovoltaicos. De hecho segn la experiencia la potencia operacional de los sistemas fotovoltaicos suele ser prxima al 80% de la nominal. Al sub-dimensionar el inversor, se logra mantener niveles de eficiencia aceptables incluso para bajos niveles de irradiancia. Este sub-dimensionado puede implicar una sobrecarga del inversor puntualmente, por lo que se debe conocer claramente el funcionamiento del inversor en caso de sobrecarga, y configurar el generador fotovoltaico de manera de evitar esa posibilidad. Configuracin del generador El parmetro a tener en cuenta en el momento de definir la configuracin del generador fotovoltaico es la tensin de entrada al inversor. Todos los inversores de conexin a red poseen un rango operativo de tensiones de entrada que generalmente esta asociado al rango del algoritmo interno de seguimiento del punto de mxima potencia (MPP), as como un lmite mximo de tensin de entrada. La tensin del generador fotovoltaico viene dada por la sumatoria de las tensiones individuales de los mdulos conectados en serie en una rama. Ahora bien, dado que la tensin del mdulo fotovoltaico depende de la temperatura, en el diseo debemos considerar las situaciones operativas extremas, tanto en invierno como en verano. Por lo tanto, el intervalo de operacin del inversor (rango de seguimiento de MPP) debe ajustarse en funcin de la curva caracterstica del generador fotovoltaico para distintas temperaturas de operacin, y el punto de mxima potencia de cada una de estas curvas debe situarse en el rango de seguimiento. Adicionalmente siempre hay que considerar dentro del ajuste la tensin mxima admisible del inversor. Tensin de entrada Nmero mximo de mdulos en serie por rama El nmero mximo de mdulos en serie por rama viene condicionado por la situacin de la estacin fra. La tensin de los mdulos fotovoltaicos aumenta a medida que disminuye la temperatura, alcanzando como lmite mximo la tensin de circuito abierto, siempre y cuando exista una irradiancia solar considerable y adems el inversor haya abierto el circuito generador. Por seguridad los inversores no restablecern la continuidad en el circuito generador a menos que la tensin de circuito abierto disminuya bajo el lmite de tensin de entrada admisible, ya que de lo contrario podran ocasionarse daos en el
equipo. Para el clculo del nmero mximo de mdulos en serie, se establece como estndar para el diseo, una temperatura de clula de -10 C. El n mero mximo de mdulos en serie se obtendr de la expresin [Ec. 4.1]:
U max(inv) 900VDC = = 18,05 Uoc(10C ) 49,85VDC
[Ec. 4.1]
Donde Umax es la tensin mxima admisible en la entrada del inversor que segn los datos del fabricante es de 900VDC, y Uoc es la tensin de circuito abierto del mdulo fotovoltaico empleado en el generador evaluada a una temperatura de clula de -10 C. La tensin de circuito abierto del mdulo, normalmente no viene indicada para la temperatura de -10 C, ms s para las condiciones d e referencia estndar (STC) de 1000 W/m2 de irradiancia, A.M. 1,5 y temperatura de clula de 25 C. La expresin [Ec. 4.2]: permite calcular la tensin a la temperatura de -10 C a partir de la tensin de circuito abierto en las condiciones de referencia: [Ec. 4.2]
T U Uoc( 10C ) = 1 100
35 C 0,38% Uoc( STC ) = 1 44VDC = 49,85VDC 100
Si U se conoce como % por C. Si U viene dada en mV/ C por la expresin [Ec. 4.3]:
Uoc( 10C ) = Uoc( STC ) T U
En ambos casos T es la diferencia de temperatura de clula. Tensin de entrada Nmero mnimo de mdulos en serie por rama
[Ec. 4.3]
La tensin de los mdulos fotovoltaicos disminuye a medida que aumenta la temperatura de la clula, a tal punto que esta disminucin implica una reduccin igualmente importante de la potencia de salida del mdulo al aumentar la temperatura. Paradjicamente al existir mayor radiacin disponible, tambin la temperatura del ambiente y la de clula son mayores, por lo que a nivel de los mdulos la eficiencia de conversin de energa solar disminuye. Un sistema fotovoltaico tendr una tensin en sus terminales inferior a la tensin terica en sus condiciones de referencia (STC) debido a las elevadas temperaturas de operacin de la clula, temperaturas que suelen encontrarse entre los 50 C y 70 C. Si la tensin de operacin del generador disminuye debajo del lmite mnimo del rango de
seguimiento del punto de mxima potencia (MPP), podra implicar una reduccin del rendimiento global del generador, ya que simplemente el algoritmo del inversor no localizara el punto de mxima potencia dentro de su rango, y optara por desconectar al generador asumiendo que no hay suficiente produccin solar, con lo que se perderan horas de sol productivas. Para evitar la situacin anterior se debe calcular el nmero mnimo de mdulos conectados en serie por rama, y se asume una temperatura de operacin en verano de unos 70 C. El nmero mnimo viene dado por la expresin [Ec: 4.4]:
U MPP ( INV min) U MPP ( 70C )
430VDC = 11,79 36,48VDC
[Ec. 4.4]
UMPP(INVmin) se corresponde a la tensin mnima del algoritmo de seguimiento del punto de mxima potencia del inversor. Y UMPP(70C ) es la tensin de mxima potencia del mdulo fotovoltaico para una temperatura de clula de 70 C. Tal y como en el caso anterior, la tensin MPP del mdulo fotovoltaico viene referenciada a una condiciones estndar (STC), y por tanto se calcular la tensin a 70 C con la frmula [Ec:4.5.]: [Ec. 4.5]
T U 45 C 0,38 U MPP ( 70C ) = 1 + U MPP ( STC ) = 1 + 36VDC = 36,48VDC 100 100
En la que T representa el cambio en la temperatura de clula y tensin por C. U la tasa de cambio de
Siempre hay que considerar que la temperatura de clula en operacin depender de la ubicacin del mdulo, y ms directamente del grado de ventilacin, para cada condicin hay que evaluar si la temperatura mxima de la clula puede ser mayor o menor a la sealada. En base al nmero mximo (18) y mnimo (12) de mdulos conectados en serie, y el nmero total de paneles, se define para el generador un nmero de 18 mdulos en serie. Corriente de entrada Nmero de mdulos en paralelo o nmero de ramas Una vez definido el nmero de mdulos conectados en serie, y comprobada tericamente la operatividad de esa configuracin, se debe dimensionar el nmero de ramas del generador fotovoltaico. En este caso el lmite lo marca la corriente mxima admisible de entrada del inversor. El nmero mximo de mdulos conectados en paralelo o ramas ser el expresado en la [Ec. 4.6.]:
N RAMA =
I MAX ( INV ) In( RAMA )
48 ADC = 9,27 5,25 ADC
[Ec. 4.6]
En este caso IMAX(INV) es la corriente mxima admisible en la entrada del inversor. Y la In(RAMA) es la corriente nominal de cada rama. Dado que cada rama est conformada por mdulos conectados en serie, la corriente nominal de la rama ser igual a la corriente nominal del mdulo fotovoltaico. En este caso se podra hacer la correccin de temperaturas respectiva, pero dada la naturaleza del sistema, el incremento de temperaturas de una clula fotovoltaica implica una variacin considerable de su tensin, aunque no de su corriente. La corriente depende en mucho mayor grado de la radiacin solar incidente, por lo tanto se asumen despreciables las variaciones debidas a temperatura. En base al nmero mximo (7) de mdulos/ramas conectados en paralelo, la configuracin asumida para el nmero de paneles en serie y el nmero total de mdulos del generador, se define en 7 las ramas conectadas en paralelo. Por tanto cada uno de los generadores estar conformado por 126 mdulos, 7 ramas de 18 mdulos en serie.
4.2. Estudio energtico
4.2.1. Radiacin estimada en el emplazamiento Ga(0)
Los datos de radiacin mensual utilizados para la estimacin de la generacin energtica de la instalacin deben provenir de fuentes de datos fiables y preferentemente de estaciones meteorolgicas situadas en emplazamientos cercanos. Las referencias fiables ms utilizadas son: Instituto Nacional de Meteorologa. Organismo autonmico oficial, que en este caso seran: Meteocat Servei Meteorolgic de Catalunya ICAEN Atlas Solar de Catalunya
El generador fotovoltaico de este proyecto se ubica en la poblacin de Albesa. Dicha poblacin cuenta con una estacin meteorolgica, por lo tanto se utilizarn los datos de esta estacin. Por lo tanto para este caso concreto se utilizaron los datos de radiacin solar global media
diaria en plano horizontal, de la estacin de Albesa. Se ha utilizado como datos de radiacin solar global media diaria la media de los aos 2001, 2002 y 2003 obtenidos del Anuario Meteorolgico, publicado por el Meteocat.
4.2.2. Radiacin sobre el plano del generador Ga(opt)
En base a la radiacin estimada para el emplazamiento se deben corregir esos datos para el plano de inclinacin ptimo del generador. Para realizar la correccin de la radiacin existen varios mtodos, desde la aplicacin de un factor corrector tabulado para cada mes del ao y dependiente de la inclinacin y latitud, hasta expresiones matemticas que son funcin directa de la inclinacin ptima (opt). Esta ltima expresin se corresponde a la [Ec. 4.7.]:
Ga (opt ) =
Ga (0) 1 4,46 10 opt 1,19 10 4 opt 2
[Ec. 4.7]
Obviamente al tratar con ecuaciones matemticas, se crean algoritmos que permiten realizar simulaciones que incluyen ms variables, y que permiten obtener resultados ms aproximados a la realidad, siempre se tendr que buscar la solucin ms adecuada a cada caso.
4.2.3. Prdidas por desorientacin del generador
Dependiendo de la ubicacin del generador, y en especfico de la latitud del lugar en la que se instala, existe tanto una orientacin como una inclinacin ptima para la generacin anual de energa elctrica fotovoltaica. Asumiendo que la latitud en la que se instala el generador es la correspondiente a Albesa, 41,55, la inclinacin ptima (opt) sera de 32,4. La orientacin ptima para esta latitud sera la de Sur puro (180). Cualquier desviacin de esos dos parmetros ptimos implica una reduccin en el rendimiento que debe ser evaluada. Existen diversas formas de evaluar estas desviaciones del ptimo, desde programas que simulan el comportamiento anual y calculan las variaciones de rendimiento respecto al ptimo, hasta diversas frmulas que tratan de aproximarse al caso real de captacin solar. Una de las ecuaciones que se utiliza para evaluar los efectos de desorientacin, teniendo en cuenta el efecto de la lisura de los paneles y la suciedad, es la abordada por N. Martin
en su tess doctoral y sus resultados utilizados por E. Camao [5]. [Ec. 4.8].
Geffa ( , ) 2 = g1 ( opt ) + g 2 ( opt ) + g 3 Ga(opt )
[Ec. 4.8]
donde representa el ngulo de desviacin respecto al Sur, y su inclinacin respecto a la horizontal. Los coeficientes gi se obtienen de la [Ec. 4.9]:
gi = gi1 + gi 2 + gi3,
[Ec. 4.9]
Los valores de los coeficientes para superficies con un grado medio-alto de suciedad, que se caracteriza por una prdida de transparencia de un 4% en la direccin normal de la superficie se indican en la Tabla 4.1: Coeficientes
8x109 -4,27x10-7 -2,5x10-5
3,8x10-7 8,2x10-6 -1,034x10-4
-1,218x10-4 2,892x10-4 0,9314
Tabla. 4.1 Valores de los coeficientes para superficies con un grado medio-alto de suciedad.
En este caso en particular el generador fotovoltaico estar orientado al Sur (180) y adems se dispondrn de seguidores solares que minimizarn las prdidas por desorientacin. Por lo tanto, las prdidas por desorientacin sern nulas.
4.2.4. Prdidas por sombreados
En la mayora de los casos en las instalaciones pueden presentarse efectos de sombras sobre el generador fotovoltaico. Estas sombras pueden ser de tipo temporal, o de tipo permanente debido principalmente a la localizacin del generador o de la edificacin. Las sombras de tipo temporal se refieren principalmente a nieve, hojas, u otro tipo de suciedades. Para reducir los efectos reductores de este tipo de sombras el sistema de auto-limpieza del generador es esencial. Las sombras de tipo permanente como consecuencia de la localizacin del generador, comprende aquellos producidos por la envolvente de los seguidores contiguos, edificaciones cercanas y rboles. Lo ideal es evitar en lo mximo posible ese tipo de
sombras reubicando el generador fotovoltaico, tal y como se ha realizado en ste proyecto en el momento de distribuir el generador por la superficie de la parcela. Para evaluar la sombra que ocurre sobre el generador, es preciso proceder a un anlisis de sombras. Para ello se debe registrar lo ms preciso posible el medio circundante referido a un punto del generador, que normalmente es un punto geomtrico central.
Fig. 4.1- Diagrama bsico del estudio de sombras (Fuente: Energa Fotovoltaica. Manual sobre tecnologas, projecto e instalao [21])
El contorno de la sombra se obtendr basado en un plano del local y un mapa de trayectoria solar. Para realizar el registro, se debe determinar la distancia y las dimensiones de la proyeccin de los objetos que ocasionan la sombra. A partir de esta informacin se calcula para cada punto el ngulo de azimut y ngulo de elevacin. El ngulo de elevacin () es calculado a partir de la diferencia entre la altura del objeto que proyecta la sombra (h2) y la altura del sistema fotovoltaico (h1), y la distancia entre los dos, como se observa en la expresin [Ec. 4.10]
(h2 h1)
[Ec. 4.10]
El ngulo de azimut () se obtiene directamente por medicin en el emplazamiento o calculado a partir del plano de emplazamiento. Una vez obtenidos todos los puntos del contorno de sombras, se introducen en el diagrama de trayectoria solar acorde a la latitud del emplazamiento en estudio. El diagrama de trayectoria solar representa el recorrido del Sol a lo largo del ao, por lo tanto el diagrama puede dividirse en regiones con determinadas contribuciones a la irradiacin solar global anual. Por lo que si un obstculo cubre alguna de estas regiones,
esto supondr una determinada prdida de irradiacin, ya que es interceptada por el obstculo y no por el plano generador. La geometra de sombras en una planta de seguimiento, adems se han de contemplar los siguientes parmetros: La inclinacin del generador fotovoltaico, , (constante en un sistema azimutal y variable con el tiempo en un sistema a doble eje). Relacin de aspecto del seguidor, b: relacin entre la longitud, L, y la anchura, A, del campo generador b = L/A. Separacin entre los diferentes seguidores en las direcciones E-O [Ec. 4.11] y NS [Ec. 4.12]:
LEO = L NS =
LEO (real ) A L NS (real ) A
[Ec. 4.11]
[Ec. 4.12]
La planta se podra modelar por un grupo de 6 seguidores, ubicados en 2 hileras en sentido N-S. En esta planta tipo, pueden distinguirse tres situaciones de sombra, E-O o lateral, N-S o delantera y diagonal o cruzada, en funcin del seguidor que produce el bloqueo de radiacin. Para caracterizar numricamente el sombreado, se utiliza un factor, FSxx, calculado como la razn entre el rea del generador libre de sombra y el rea total (as, FSxx es la unidad en ausencia de sombra). Se supone que el factor de sombras resultante exclusivamente afecta a la componente directa de la radiacin efectiva incidente en el generador afectado. El clculo de los tres factores se obtiene mediante las ecuaciones [Ec. 4.13, 4.14, 4.15]:
FS EO = FS NS = FS D =
(1 LEO cos S ) (s LEO
sin S )
[Ec. 4.13]
(S LNS cos S ) (1 LNS sin S )
[Ec. 4.14]
[S (L
sin S + L NS cos S ) 1 (LEO cos S L NS sin S ) s
[Ec. 4.15]
s = s1 + s2 : longitud de sombra sobre el terreno. s: azimut solar. El estudio de sombras y la distancia ptima entre seguidores se ha realizado a travs del
software proporcionado por ADES, obtenindose la rosa anual de sombras (Fig. 4.2) y la distancia entre mquinas.
Fig. 4.2 Rosa anual de sombras del seguidor
A partir del estudio que genera el seguidor, se optimizar el porcentaje prdidas por sombras, si la distancia entre ejes de los seguidores es la siguiente: Eje W-E: 40 m Eje N-S: 30 m Las prdidas por sombreado entre seguidores, teniendo en cuenta las distancias mnimas entre ejes, obtenidas tras la simulacin anual se pueden observar en la Fig. 4.3.
Fig. 4.3 Prdidas anuales por sombreado
4.2.5. Clculo de la energa generada El clculo de la energa producida se realiza a partir de las ecuaciones [Ec. 4.13, 4.14, 4.15]: donde se obtiene la irradiacin recibida por un seguidor promedio. El clculo de la radiacin efectiva incidente en un seguidor se realiza mediante el siguiente procedimiento: Clculo de la irradiacin extraterreste en el plano horizontal mediante consideraciones geomtricas. Clculo de la irradiacin global diaria horizontal segn el mtodo de Aguiar (generacin de series estadsticas a partir de matrices de transicin de Markov) [2]. Descomposicin de la irradiacin global horizontal en sus componentes directa y difusa segn la correlacin propuesta por Collares y Pereira [7] Clculo de las diferentes componentes de la irradiancia horaria a partir de los valores previamente calculados, a travs de un generador emprico basado en la correlacin entre la radiacin difusa horaria y diaria, y la radiacin global horaria y diaria [11]. Clculo de la irradiancia horaria en sus diferentes componentes:
Directa: consideraciones geomtricas que tienen en cuenta el ngulo cenital del sol y el ngulo entre el vector normal al generador y el vector solar. Difusa: mediante el mtodo de Hay y Davies [11], que divide la contribucin de la radiacin segn su cercana al sol (circunsolar e isotrpica).
Albedo: se considera como radiacin difusa isotrpica, con un factor de reflexin igual a 0,2.
Clculo de las prdidas de transmitancia debidas al ngulo de incidencia (reflexin) y suciedad, mediante las frmulas propuestas por N. Martn [18]. Introduccin del efecto de sombreado como reduccin en la irradiancia efectiva directa. La aparicin de sombras se produce al amanecer y al atardecer (siempre que la separacin de seguidores no baje de un cierto umbral). Por lo tanto, el seguidor promedio amanece recibiendo un 30% y el 40% de la radiacin efectiva que a un seguidor aislado, pero en un tiempo breve queda libre de sombras hasta el atardecer. Bajo estas condiciones de radiacin y ubicacin de seguidores, las sombras mutuas suponen una reduccin del 4,5% de la energa AC producida, respecto a un seguidor aislado. El estudio de las prdidas y el clculo de la energa producida se ha realizado a travs de la herramienta informtica de simulacin fotovoltaica PVSYST versin 4 [9], desarrollada por la universidad de Ginebra. El programa realiza el clculo de la energa generada teniendo en cuenta las sombras generadas por los seguidores que variarn a lo largo del da, debido a que tambin variar su posicin. La simulacin nos presenta los siguientes resultados anuales: Performance Ratio (PR): 75,3 % Energa bruta producida: 1324 Mwh/ao (5 instalaciones de 100 kW)
A continuacin se presenta en la Tabla 4.2 los datos mensuales obtenidos, referentes a la produccin de energa.
Tabla. 4.2 Produccin de energa
En el anexo de clculos se observa la comprobacin de la energa generada y del rendimiento realizado basado en un estudio de Eduardo Lorenzo [16]
4.2.6. Rendimiento global de la instalacin Una vez la energa llega a la superficie de captacin de los paneles fotovoltaicos, sta tiene que llegar a la red elctrica para su disposicin a los consumidores. En el paso desde los mdulos fotovoltaicos hasta el punto de conexin a red se presentan un conjunto de prdidas que disminuyen la energa finalmente vendida a la red elctrica. La potencia que fluye a travs de un sistema fotovoltaico se describe en la Fig. 4.4, donde la irradiancia indicidente se representa por G, la potencia DC por PDC, y la potencia AC entregada por el inversor a la red por PAC. El sistema se caracteriza por P*MG y P*IMAX que representan, respectivamente, las potencias nominales del generador y del inversor. PAC se obtiene de sumar a PDC la prdida de potencia en el inversor, siendo esta relacin la eficiencia instantnea del inversor.
Fig. 4.4 Flujo de potencia a travs de un sistema fotovoltaico conectado a red. (Fuente: Retratos de la conversin directa a red (V). De la IAE a los inversores.[17])
El Performance Ratio, PR, se define como la relacin entre la energa anual AC entregada a la red, EAC, y la que entregara un sistema ideal (sin prdidas ni en el inversor ni en el generador, y con las clulas de este ltimo operando siempre a 25 C) que recibiese la misma radiacin solar. [Ec. 4.16]
E AC G A (I ) * PMG G*
[Ec. 4.16]
Donde, Ga(I) es la irradiacin anual incidente sobre la superficie del generador. G* es la irradiancia en condiciones estndar, G* = 1000 W/m2. La rentabilidad de la inversin se determina por el final yield, YF, [Ec 4.17] que indica la productividad energtica anual unitaria. Otros parmetros de inters son el array yield, YA, que caracteriza la productividad anual del generador [Ec 4.18] y el reference yield, YR, que indica la irradiancia anual recibida por el generador [Ec 4.19].
E AC * PMG E DC * PMG
[Ec. 4.17]
[Ec. 4.18]
G a (I ) * PMG
[Ec. 4.19]
Las tres productividades permiten diferenciar entre las capture losses, Lc, que son debidas exclusivamente al generador (temperatura de operacin de las clulas superior a 25 C, cadas de tensin en el cableado y en los diodos de proteccin, suciedad, sombreados
parciales, cobertura de nieve, dispersin de parmetros, voltaje de operacin diferente del correspondiente a la mxima potencia, espectro, ngulo de incidencia) y las system losses, Ls, que son debidas a las ineficiencias del inversor. Otra expresin del Performance Ratio se obtiene de [Ec 4.20]
YF YR
[Ec. 4.20]
Para el clculo del rendimiento global de la instalacin se debern tener en cuenta las prdidas que se efectuarn en el transporte de la energa hasta los contadores. Las prdidas de transporte en la parte de alterna sern del 1,5%. Una vez leda la energa generada por los contadores, se deber corregir teniendo en cuenta las prdidas de los transformadores y de la lnea de media tensin. Segn lo sealado por la empresa elctrica distribuidora, las prdidas de interconexin a red sern aquellas que van desde los contadores individuales de los generadores hasta el punto de entronque, englobando prdidas de los transformadores y la lnea de media tensin. El primer ao ser establecido un porcentaje terico para estas prdidas, que se distribuir proporcionalmente a cada uno de los generadores segn su nivel de participacin. Se prev un porcentaje de prdidas de 4%, ste porcentaje ser contrastado con el real obtenido el primer ao para hacer la correccin pertinente. En conjunto el rendimiento global de los generadores fotovoltaicos ser de 71,2 %.
4.2.7. Balance energtico El balance energtico representar el clculo de la produccin de energa anual esperada. Esta produccin energtica se corresponder a la suma de las producciones mensuales mximas tericas que son funcin de la irradiancia (Geffa), la potencia instalada (Pmp) y el rendimiento de la instalacin (PR). La estimacin de la energa generada por la instalacin fotovoltaica se obtiene a partir de la ecuacin [Ec. 4.21]:
Geffa ( , ) Pmp PR (kWh / da ) 1000
[Ec. 4.21]
La irradiancia (Geffa) es la radiacin efectiva que llega al plano del generador, considerando los efectos de inclinacin, orientacin y sombras.
La potencia instalada Pmp, se corresponde con la potencia pico instalada en el generador, y viene referida al dato suministrado por el fabricante del mdulo fotovoltaico para el modelo concretamente instalado. Es obtenida para unas condiciones de laboratorio estndar del mercado fotovoltaico (STC), de 1000W/m2 de irradiancia, 25C de temperatura de clula, y A.M.1, 5 de distribucin espectral. La energa facturada para la instalacin de 2 MW ser de 5007,9 MWh/ao. La prima de econmica para la instalacin de 2 MW ser de 2.117.225,8 /ao.
5. Justificacin de la solucin adoptada
5.1. Emplazamiento
La ubicacin de la instalacin se ha elegido porque Lleida es la provincia con ms radiacin solar, slo por debajo de Almera [8] Debido a que las parcelas se encuentran alejadas de ncleos de poblacin y en zonas de bajo inters ecolgico el impacto ambiental producido es bajo. La radiacin solar de Catalunya se observa en la Fig. 5.1, basado en el Atles de Radiaci Solar [10].
Fig. 5.1 Mapa de irradiacin global diaria, media anual (MJ/m2). (Fuente: Atles de Radiaci Solar)
5.2. Conexin con la compaa elctrica
Existen diversas alternativas para la conexin a la red elctrica de huertas solares de potencia superior a 100 kVA. Debido a que la cantidad de energa a inyectar en la red, la conexin se deber realizar en media tensin. A continuacin se describen cada una de las alternativas.
Alternativa 1 Diversas instalaciones de 100 kW Diferentes titulares Mismo emplazamiento Conexin CT propiedad ED Infraestructura comn Instalaciones en el mbito de aplicacin del RD 1663/2000 Instalaciones BAJA TENSIN de
Alternativa 2 Diversas instalaciones de 100 kW Diferentes titulares Mismo emplazamiento Conexin CT NO propiedad ED Infraestructura comn Instalaciones NO en el mbito de aplicacin de RD 1663/2000
La potencia ser la suma de las potencias totales que se vierten en la red de distribucin
Alternativa 3 Diversas instalaciones de 100 kW Diferentes titulares Mismo emplazamiento Conexin CT NO propiedad ED Infraestructura individual Instalaciones NO en el mbito de aplicacin de RD 1663/2000
La potencia ser la suma de las potencias totales que se vierten en cada transformador
La alternativa 1 se encuentra dentro del mbito de aplicacin del RD 1663/2000, considerndose una instalacin de Baja Tensin y por lo tanto la prima ser del 575% TMR. Como inconveniente se deber considerar el coste de la construccin del centro de transformacin. La alternativa 2 no se encuentra dentro del mbito de aplicacin del RD 1663/2000, suponiendo una alteracin de la prima, reducindose al 300% TMR. La alternativa 3 no se encuentra dentro del mbito de aplicacin del RD 1663/2000, y adems contradice el espritu del RD 436/2004 de compartir las infraestructuras de
conexin. El hecho de que cada instalacin de 100 kW vierta la energa a un centro de transformacin, implica un aumento de las prdidas y del coste econmico. Por lo tanto la solucin adoptada (alternativa 1) es aquella que nos permite recibir la mayor prima econmica con el menor coste energtico y econmico posible.
5.3. Seguidores
Se ha optado por el uso de seguidores solares debido a que permiten un mayor aprovechamiento de la radiacin solar. Un estudio realizado por M. A. Abella y F. Chenlo [1] asegura que la ganancia de energa AC obtenida por seguimiento solar representa un 43% ms que la obtenida por un sistema fijo inclinado un 30 al sur y un 59,8% ms respecto la horizontal en la provincia de Lleida. El seguidor solar orienta los paneles fotovoltaicos de forma que la radiacin solar directa es en todo momento perpendicular a la superficie de los mismos, obtenindose as la mxima produccin elctrica posible. El tipo de seguidores elegido permite la compatibilidad con otros usos, como pueden ser la ganadera y la agricultura. La altura de los seguidores dificulta los robos de paneles y los actos vandlicos que se puedan producir.
5.4. Ubicacin de inversores
Los inversores se ubicarn en el interior del tronco de los seguidores, debido fundamentalmente a los siguientes motivos. 1. Al colocarse el inversor en el interior del seguidor se reduce la distancia entre el generador fotovoltaico y el inversor. Esto provoca una reduccin del cableado en continua, disminuyendo as la peligrosidad de la instalacin. 2. Cada seguidor genera una tensin que puede variar ligeramente de uno a otros. Puesto que el inversor adapta sus parmetros de funcionamiento a la tensin recibida en cada momento, se optimizar su funcionamiento disponiendo uno en cada seguidor que se adaptar a su tensin.
12600 100
Concepto I. PANELES-INVERSOR
Mdulo fotovoltaico SCHOTT ASE 165 GT-FT MC 170 Wp Inversor Marca SOLARMAX C20 (Potencia nonimal 20kW)
Precio Uds.
750,01 12.951,15
Importe 10.645.190,60
9.450.075,60 1.295.115,00
II. SEGUIDORES
100 Estructura seguidor solar de 20 kW ADES 7F16 31.700,00
III. OBRA CIVIL
100 1 6000 1 Cimentacin de hormign del seguidor Caseta instalacines Vallado mts. + puertas Explanado terreno+camino central+drenajes 4.200,00 22.160,00 25,18 44.000,00
637.228,40
420.000,00 22.160,00 151.068,40 44.000,00
IV. INSTALACIN ELCTRICA
Suministro de cableado de cobre con doble aislamiento (XLPE+PVC) de seccin adecuada, desde mdulos fotovoltaicos (seccin continua) hasta punto de conexin a red elctrica (seccin alterna). Suministro de cuadros de distribucin de grupos de strings, cuadro de protecciones en continua incluyendo interruptor magnetotrmico. Cuadro de protecciones en alterna, incluyendo interruptor magnetotrmico general e interruptor automtico diferencial. Cuadro de interconexin normalizado, con contadores de energa de entrada y salida, o bidireccional (homologados y certificados por compaa), e interruptor general, todo segn especificaciones de la compaa distribuidora. Se incluye pequeo material de montaje, bandeja/canal portacable. Cableado de la instalacin de tierra, hasta pica o punto general de tierras de la edificacin. Centro de transformacin y edificio de contadores
1.184.800,00
V. INSTALACIONES VARIAS
1 1 1 Instalaciones varias Sistemas de Seguridad Sistema de monitorizacin 51.000,00 48.000,00 22.000,00
51.000,00 48.000,00 22.000,00
VI. INGENIERA
1 1 1 Proyecto Ejecutivo Direccin de Obra Plan de Seguridad y Salud 89.000,00 89.000,00 45.000,00
89.000,00 89.000,00 45.000,00
TOTAL 15.981.219
El presupuesto de la instalacin asciende a quince millones novecientos ochenta y uno mil doscientos diecinueve euros.
6.2. Rentabilidad del proyecto
La aprobacin del RD 436/2004 de 12 de marzo, por el que se establece la metodologa para la actualizacin y sistematizacin del rgimen jurdico y econmico de la actividad de produccin de energa elctrica, ha multiplicado el nmero de instalaciones de conexin a red. Segn el citado decreto la instalacin se encuadra en el Subgrupo b.1.1.: Instalaciones que nicamente utilizan como energa primaria la solar fotovoltaica [19] Actualmente, numerosos inversores se interesan en la energa fotovoltaica de conexin a red debido fundamentalmente a los siguientes aspectos establecidos en el RD 436/2004: Tarifa garantizada durante los primeros 25 aos desde la puesta en marcha de la instalacin y del 80% de la tarifa a partir de entonces.
La tarifa es del 575% de la tarifa media o de referencia. En el ao 2006 la prima fue de 0,44038 /kWh. La compaa elctrica est obligada a comprar la energa generada a travs de un contrato prorrogable cada 5 aos. La facturacin a la empresa distribuidora se realiza mensualmente y sta tiene la obligacin de realizar el pago dentro del perodo mximo de 30 das posteriores a la recepcin de la factura.
La rentabilidad del proyecto es muy alta en relacin al riesgo que representa la inversin y a los gastos de explotacin. Los gastos generales de explotacin son los siguientes: Servicio de gestin integral del parque. Pliza de seguros. Servicio de vigilancia. Arrendamiento del terreno. Gastos generales (agua, luz, limpieza, consumibles, etc.).
Se ha realizado un estudio de la rentabilidad del proyecto basado en 3 fuentes de financiacin diferentes con un horizonte de 25 aos. En la Tabla 6.1 se presentarn los resultados, la simulacin de cada una de las hiptesis se puede consultar en el anexo A.
Alternativa 1: Financiacin por Fondos propios
Valor total de la instalacin Prstamo Desembolso inversin IPC APLICADO Deduccin por inversin (10%) Prstamo Plazo Intereses PAY-BACK (aos) Rentabilidad a 25 aos Valor total de la instalacin Prstamo Desembolso inversin IPC APLICADO Deduccin por inversin (10%) Prstamo Plazo Intereses TIR 25 aos sobre Fondos propios Rentabilidad a 25 aos Valor total instalacin Prstamo Valor Leasing IPC APLICADO Deduccin por inversin (10%) Prstamo Plazo Inters LEASING TIR 25 AOS Rentabilidad Proyecto a 25 aos 799.061 0 799.061 2% 79.906 0% 0 0% 7,6 7,8 % 799.061 559.343 239.718 2% 79.906 70 % 10 aos 4% 15,2 % 7,2 % 711.446 516.344 767.099 2% 0 4% 10 aos 4,5 % 35,5% 6,8%
Alternativa 2: Financiacin con Prstamo a 10 aos
Alternativa 3: Financiacin por Leasing a 10 aos y prstamo de 6
Tabla. 6.1 Resumen alternativas de financiacin
7. Legislacin y Normativa de aplicacin
En el proyecto presentado, tanto el diseo como los componentes utilizados cumplen las recomendaciones establecidas en la Normativa siguiente: Legislacin en obras de edificacin CTE, Cdigo Tcnico de la Edificacin. RD 314/2006, de 17 de marzo del 2006. Reglamento de Seguridad contra incendios en los establecimientos industriales. RD 2267/2004, de 3 de diciembre, del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio. BOE de 17 de diciembre de 2004. RC-03, Instruccin para la recepcin de cementos. RD 1797/2003, de 26 de diciembre, del Ministerio de la Presidencia. BOE de 16 de enero de 2004. NCSE-2002, Norma de Construccin Sismorresistente. RD 1476/2004, de 18 de junio. BOE de 11 de octubre de 2002. EHE-1998, Instruccin de Hormign Estructural. RD 2661/1998, de 11 de diciembre. BOE de 13 de enero de 1999. RITE, Reglamento de instalaciones trmicas en los edificios y sus instrucciones tcnicas complementarias (ITE). RD 1751/1998, de 31 de julio, del Ministerio de la Presidencia. BOE de 5 agosto de 1998. EF-96, Instruccin para el proyecto y la ejecucin de forjados unidireccionales de hormign armado o pretensado. BOE de 22 de enero de 1997 y correccin de errores del BOE de 27 de marzo de 1997. NBE-CPI-96, Norma Bsica de la Edificacin. Condiciones de proteccin contra incendios en los edificios. RD 2177/1996, de 4 de octubre, del Ministerio de Fomento. BOE de 29 de octubre de 1996. NBE-EA-95, Norma Bsica de la Edificacin, Estructuras de acero en edificacin. RD 1829/1995, de 10 de noviembre, del Ministerio de Obras Pblicas, Transportes y Medio Ambiente. BOE de 18 de enero de 1996. RD 1942/1993 de 5 de noviembre del Ministerio de Industria y Energa, por el que se establece el Reglamento de Instalaciones de Proteccin contra Incendios. BOE de 14 de diciembre de 1993. RB-90, Pliego de Condiciones Tcnicas generales para la recepcin de bloques de hormign en obras de construccin.
NBE-FL-90, Norma Bsica de la Edificacin sobre muros resistentes de fbrica de ladrillo. RD 12/1988 de 27 de enero, por el que se regula el control de calidad de la construccin. NBE-AE/1988, Norma Bsica de Edificacin, Acciones en la edificacin. RD 1370/1988, de 11 de noviembre. BOE nm. 276, de 17 de noviembre de 1988. NBE-CA-88, Norma Bsica de la Edificacin sobre condiciones acsticas en los edificios. RD 2115/82. NBE-CT-79, Norma Bsica de la Edificacin sobre condiciones trmicas de edificios. RD 2429/1979, de 6 de julio, de la Presidencia del Gobierno. BOE de 22 de octubre de 1979. Legislacin en instalaciones elctricas RD 842/2002 de 2 de Agosto, por el que se aprueba el Reglamento Electrotcnico para Baja Tensin e instrucciones tcnicas complementarias ITC BT 01 a 051. RD 1955/2000 de 1 de Diciembre, por el que se regulan las actividades de transporte, distribucin, comercializacin, suministro y procedimientos de autorizacin de instalaciones de energa elctrica. Ley 54/1997 de 27 de Noviembre del Sector Elctrico RD 400/1996 de 1 de marzo, por el que se dictan las disposiciones de aplicacin de la Directiva del Parlamento Europeo y del Consejo 94/9/CE, relativa a los aparatos y sistema de proteccin para uso en atmsferas potencialmente explosivas. Directiva 94/9/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de marzo de 1994, relativa a la aproximacin de las legislaciones de los Estados miembros sobre los aparatos y sistemas de proteccin para uso en atmsferas potencialmente explosivas. Orden de 16 de abril de 1991 por la que se modifica el punto 3.6 de la instruccin tcnica complementaria MIE-RAT 06 del Reglamento sobre condiciones tcnicas y garantas de seguridad en centrales elctricas subestaciones y centros de transformacin. BOE de 24 de abril de 1991. Orden de 6 de julio de 1984 de Instrucciones Tcnicas Complementarias del Reglamento sobre condiciones tcnicas y garantas de Seguridad en Centrales Elctricas, Subestaciones y centros de Transformacin.
Orden de 23 de julio de 1988 que por la que se actualizan las instrucciones tcnicas complementarias MIE-RAT del Reglamento sobre condiciones tcnicas y garantas de seguridad en centrales elctricas subestaciones y centros de transformacin. BOE de 5 de julio de 1988. Orden de 27 de noviembre de 1987 por la que se actualizan las instrucciones tcnicas complementarias MIE-RAT13 y MIE-RAT 14 del Reglamento sobre condiciones tcnicas y garantas de seguridad en centrales elctricas subestaciones y centros de transformacin. Orden de 18 de octubre de 1984 complementaria a la de 6 de julio que aprueba las instrucciones tcnicas complementarias el reglamento sobre condiciones tcnicas y garantas de seguridad en centrales elctricas subestaciones y centros de transformacin. RD 3272/1982 de 12 de noviembre, sobre condiciones tcnicas y Garantas de Seguridad en Centrales Elctricas, Subestaciones y Centros de Transformacin. BOE del 1 de diciembre de 1982. RD 3151/1968 de 28 de noviembre, por el que se aprueba el Reglamento Tcnico de Lneas de Alta Tensin. BOE del 27 de diciembre de 1968. Decreto 3151/1968, reglamentote Lneas Elctricas Areas de Alta Tensin. Legislacin en instalaciones fotovoltaicas RD 7/2006 de 23 de junio, por el que se adoptan medidas urgentes en el sector energtico. RD 809/2006 de 30 de junio, por el que se revisa la tarifa elctrica a partir del 1 de julio de 2006. Instruccin 5/2006 sobre la evacuacin de energa de instalaciones fotovoltaicas individuales compartiendo infraestructuras de interconexin (Parques Solares). RD 1454/2005 de 2 de diciembre, por el que se modifican determinadas disposiciones relativas al sector elctrico. RD 1556/2005 de 23 de diciembre, por el que se establece la tarifa elctrica para el 2006. BOE de 28 de diciembre de 2005 RD 436/2004 de 12 de Marzo sobre produccin de energa elctrica por recursos o fuentes de energas renovables, residuos y cogeneracin. RD 2351/2004 de 23 de diciembre, por el que se modifica el procedimiento de
resolucin de restricciones tcnicas y otras normas reglamentarias del mercado elctrico. RD 1802/2003. de 26 de diciembre, por el que se establece la tarifa elctrica para el 2004. BOE de 27 de enero de 2004. RD 385/2002 de 26 de abril, por el que se modifica el RD 2018/1997, por el que se aprueba el Reglamento de puntos de medida de los consumos y trnsitos de energa elctrica. RD 841/2002 de 2 de agosto, por el que se regulan las instalaciones de produccin de energa elctrica en rgimen especial, su incentivacin en la participacin en el mercado de produccin, determinadas obligaciones de informacin de sus previsiones de produccin, y la adquisicin por los comercializadores de su energa elctrica producida. BOE de 2 setiembre de 2002. Pliego de Condiciones Tcnicas del I.D.A.E. (PTC-C Rev.-Octubre 2002). RD 1433/2002 de 27 de diciembre, por el que se establecen los requisitos de medida en baja tensin de consumidores y centrales de produccin en el Rgimen Especial. BOE de 21 de diciembre de 2002. Resolucin de 31 de mayo de 2001, de la Direccin General de Poltica Energtica y Minas, por la que se establecen modelo de contrato tipo y modelo de factura para instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a la red de baja tensin. RD 1663/2000 de 29 de Septiembre sobre conexin de instalaciones fotovoltaicas a la red de baja tensin. RD 1955/2000 del 1 de diciembre, por el que se regulan las actividades de transporte, distribucin comercializacin, suministro y procedimientos de autorizacin de instalaciones de energa elctricas. RD 2818/1998 de 23 de diciembre, sobre produccin de energa elctrica por instalaciones abastecidas por recursos o fuentes de energa renovables, residuos y congeneracin. Ley 54/1997 de 27 de noviembre del Sector Elctrico, publicada en el BOE de 28 e noviembre de 1997. Modificado en cuanto a las referencias al Ministerio de Industria y Energa y al Ministro de Industria y Energa han de entenderse hechas al Ministerio de Industria, Turismo y Comercio y al Ministro de Industria , Turismo y Comercio respectivamente por el artculo 10 del RD 553/2004 de 17 de abril. RD 2018/1997 de 26 de diciembre, por el que se aprueba el Reglamento de puntos de medida de los consumos y trnsitos de energa elctrica.
RD 1788/1991 de 20 de diciembre, por el cual se derogan diferentes disposiciones en materia de normalizacin y homologacin, entre ellas, adapta las exigencias de seguridad de las clulas y mdulos fotovoltaicos. BOE de 24 de diciembre de 1991. IO-14-2 Condiciones tcnicas para la interconexin de instalaciones fotovoltaicas de BT a la red de BT de FECSA ENDESA. Especificaciones tcnicas especficas de la compaa elctrica distribuidora. Gua Vademcum para instalaciones de enlace. Tambin se seguir en todo lo posible otras normas como las UNE de la asociacin espaola de normalizacin y certificacin (AENOR), normas NTE del ministerio de obras pblicas y urbanismos, y otras de organismos internacionales como las CEN o ISO, como las siguientes:
UNE-EN 61215:1997 mdulos fotovoltaicos (FV) de silicio cristalino para aplicacin terrestre, calificacin del diseo y aprobacin de tipo. UNE-EN 61727:1996 sistemas fotovoltaicos (FV), caractersticas de la interfaz de conexin a la red elctrica. UNE-EN 60904-5:1996 dispositivos fotovoltaicos parte 5: determinacin de la temperatura de la clula equivalente (TCE) de dispositivos fotovoltaicos (FV) por el mtodo de la tensin de circuito abierto. UNE: UNE-EN 60891 :1994 procedimiento de correccin con la temperatura y la irradiancia de la caracterstica I-V de dispositivos fotovoltaicos de silicio UNE-EN 60904-1:1994 dispositivos fotovoltaicos parte 1: medida de la caracterstica I-V de los mdulos fotovoltaicos. UNE-EN 60904-2:1994 dispositivos fotovoltaicos parte 2: requisitos de clulas solares de referencia. UNE-EN 60904-3:1994 dispositivos fotovoltaicos parte 3: fundamentos de medida de dispositivos solares fotovoltaicos (FV) de uso terrestre con datos de irradiancia espectral de referencia.
Legislacin en seguridad y salud Ley 54/2003 de 12 de diciembre, de reforma del marco normativo de la prevencin de riesgos laborales. RD 486/1997 de 14 de abril, por el que se establecen las disposiciones mnimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo.
RD 1627/1997 de 24 de octubre, por el que se establecen las disposiciones mnimas de seguridad y salud en las obras de construccin. RD 1627/1996 por las que se establecen las Disposiciones mnimas de seguridad y de salud en las obras de construccin. Ley 31/1995 de 8 de noviembre sobre la prevencin de riesgos laborales. BOE de 10 de noviembre de 1995. RD 1403/1986 de 9 de mayo, por el que se establece la Sealizacin de seguridad en los centros y locales de trabajo. BOE de 8 de julio de 1986. Orden del 7 de Abril de 1970 por el que se establece la Ordenanza General de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Reglamento de Seguridad y Salud en el trabajo en la industria de la Construccin, del Ministerio de Trabajo. Legislacin medioambiental Decreto 143/2003, ley sobre la Intervencin Integral de la Administracin (LIIAA). Ley 1/2001, por el que se establece la evaluacin del Impacto Ambiental. RDL 9/2000, de 6 de Octubre, de modificacin del Real Decreto legislativo 1302/1986, de 28 de Junio, de Evaluacin de Impacto Ambiental. Ley 5/1999, de 8 de Abril, sobre evaluacin del impacto ambiental. Orden de 15 marzo de 1963, del Ministerio de Gobernacin, por el que se establecen las Instrucciones Complementarias para la aplicacin del Reglamento de actividades molestas, insalubres, nocivas y peligrosas. BOE de 2 de abril de 1963. RD 2414/1961 de 30 de noviembre de 1961, por el que se establece el Reglamento de actividades molestas, insalubre, nocivas y peligrosas. BOE de 7 de marzo de 1962.
Durante el desarrollo de este proyecto han analizado los aspectos tecnolgicos, medioambientales, econmicos y normativos de las instalaciones fotovoltaicas de conexin a red, especialmente el caso de las huertas solares. Las grandes instalaciones fotovoltaicas se deben proyectar optimizando la radiacin solar obtenida mediante sistemas de seguimiento solar, intentando no aumentar excesivamente la superficie de stas. Se deber realizar un exhaustivo anlisis de la radiacin solar de la parcela elegida y de las prdidas de generacin, simulando su comportamiento a lo largo del ao. En la obtencin del mximo rendimiento econmico se debern estudiar las diferentes alternativas de conexin a la red elctrica, debido a que variar tanto la retribucin econmica como las prdidas de generacin elctrica de un caso a otro. La creacin de polticas que favorecen la produccin de energa elctrica en rgimen especial, ha comportado un aumento espectacular de la potencia fotovoltaica instalada, permitiendo lograr un equilibrio entre la rentabilidad econmica y el beneficio social y ambiental.
La realizacin de este proyecto de final de carrera no habra sido posible sin la ayuda y colaboracin desinteresada de todas aquellas personas que de una forma u otra han participado. Mi ms sincero agradecimiento a Pere Alavedra, tutor de este proyecto, por toda su dedicacin a lo largo de la elaboracin del proyecto, y en general a todo el departamento de ingeniera de la construccin. Este proyecto tampoco habra sido posible sin la colaboracin y apoyo de todo el equipo de SOLTECH ENERGIA, S.L.; gracias por poner a mi alcance todos los medios tcnicos necesarios y facilitarme tanto el trabajo. Quisiera agradecer especialmente a la direccin por darme la oportunidad de realizar este proyecto y al equipo tcnico por su orientacin y paciencia a lo largo de este proyecto. Para finalizar, agradecer a toda la gente que me rodea y que han estado apoyndome y dndome nimos en todo momento durante la elaboracin de este proyecto.
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www.schott.com www.solarmax.com www.solarweb.net www.soltechenergia.com
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