UniKrannich: colóquio em Porto e Liboa / 4 e 5 de Dezembro

1. KRANNICH Autoconsumo con y sin baterias
SOLAR
Arturo Andrés Perales
Resp. Dpto técnico
a.andres@es.krannich-solar.com
Diciembre 2012

2. Autoconsumo con y sin baterias
• Instalaciones autoconsumo– Posibles aplicaciones
• El funcionamiento de una instalación fotovoltaica de
autoconsumo con baterias
• Los componentes específicos y sus características
• Los pasos de dimensionado de una instalación
aislada
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3. Autoconsumo sin baterias
Configuración 1: Autoconsumo instantáneo.
Con este nombre llamamos a instalaciones orientadas al consumo
instantáneo de nuestro generador FV puesto que lo que tratamos es
evitar que no existan excedentes es decir que no haya vertido a la red
precisamente porque no hay compensación económica (tarifa) o
trueque con la compañía de distribución (Balance de energías).
• Curva de generación encaja en curva de consumos
• Ideal con cargas constantes a lo largo del día H24/365
• Dimensionado con un criterio conservador
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4. Autoconsumo sin baterias
Consumo domético VS Micro Inversor FV
1,6
1,4
1,2
1
Consumo (khw)
0,8
Generación Micro inversor FV (kwh)
0,6
0,4
0,2
0
Horas del dia
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5. Autoconsumo sin baterias
SMA Sunny boy 240 -> Disponible
a partir de enero 2013
1ª configuración: Aurora Power one
MICRO-0.25-I
MICRO-0.3-I
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6. Autoconsumo sin baterias
Configuración 2: Autoconsumo instantáneo con activación de
consumos
En el caso de que la energía consumida sea menor a la producida,
podemos instalar elementos automáticos para que activen consumos
“libres de horario” como, por ejemplo, el lavavajillas, calefactores o el
aire acondicionado. En el mercado existen productos como el Solarlog
con enchufes IP o el Sunny Home Manager de SMA que permiten
aprovechar los excesos de energía durante el día. Por ejemplo, en la
gráfica anterior podíamos ver que alrededor de las 15:00h se producía
un exceso de energía, a través de este sistema podríamos automatizar
el encendido del lavavajillas para que el excedente no sea vertido a la
red. De esta manera, haríamos un consumo más eficiente de la
energía e inyectaríamos la mínima energía a la red.
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7. Autoconsumo sin baterias
Consumo doméstico VS Generación Micro Inversor FV
1,4
Traslado automático del
consumo del lavavajillas
1,2
1
Consumo (khw)
0,8
Kwh
Generación
0,6 Micro inversor
FV (kwh)
0,4
0,2
0
Horas del dia
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8. Autoconsumo sin baterias
2ª CONFIGURACIÓN:
SMA
SUNNY HOME
MANAGER
8

9. Autoconsumo sin baterias
2ª CONFIGURACIÓN:
SOLARLOG
+ RESTO DE
INVERSORES
9

10. Autoconsumo sin baterias
SOLARLOG 1000
10

11. Autoconsumo sin baterias
2ª CONFIGURACIÓN:
INVERSORES
SOLARMAX
11

12. Autoconsumo sin baterias
2ª CONFIGURACIÓN:
INVERSORES
KACO
12

13. Autoconsumo sin baterias
Configuración 3: Autoconsumo instantáneo con limitación de potencia
activa
También se puede instalar un sistema de reducción de potencia aunque con
esto no favoreceríamos un consumo eficiente de la energía.
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14. Autoconsumo sin baterias
Es la solución para las instalaciones fotovoltaicas de autoconsumo que se
POWER CONTROL diseñan con el objetivo de evitar la inyección a la red, modulando la
MODULE + generación fotovoltaica.
COMDEC GP
.
14

15. Autoconsumo sin baterias
Existe en versión monofásica y trifásica, con un las pinzas amperimétricas
COMDEC GP su instalación resulta muy fácil y un LED nos informa del estado de la
instalación. Es un dispositivo con microprocesador que evalúa de una forma
continua e instantánea la producción del sistema fotovoltaico y el consumo.
Su algoritmo activo optimiza el exceso de producción fotovoltaica
modulando la producción de los inversores que incorporan esta posibilidad.
La configuración estándar esta especialmente preparado para 0%, 30%,
60% y 100% de la producción fotovoltaica
Características
Entradas medición: 0 - 125 A Opcional: 150-800 A
Salidas gestión inversores: 4 5V
Salida desconexión FV: 10 A 230V Puede activar relé desconexión.
Protección: IP40 Uso interior
Alimentación: 9 V DC Con alimentador 230V incluido
Peso: 0,5 kg Con embalaje: 0,6 kg
Medidas: 70x88x58 mm En trifásico longitud 110mm
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16. Autoconsumo sin baterias
COMDEC GP
+ SOLARLOG PM
+RESTO DE
INVERSORES
+ +
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17. Autoconsumo sin baterias
SOLARLOG PM
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18. Autoconsumo sin baterias
Configuración 4: Autoconsumo con balance neto.
Instalaciones de autoconsumo con capacidad de verter a red los
excedentes los cuales están sujetos a trueque o transacción
económica con la compañía distribuidora que aplica lo que se ha dado
en llamar balance neto.
• Curva de generación se ajusta por exceso en curva de
consumos, suficiente para cubrir sobre-necesidades
• Generación de derechos de consumo diferido
• Útiles en entornos con cargas poco predecibles
• Pero mientras llega el balance neto también es viable
técnica y económicamente hacer instalaciones del tipo…
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19. Autoconsumo con baterias
Configuración 5: Autoconsumo con baterías.
Es decir, se podría instalar un sistema aislado con conexión a red. En este
caso, todo el flujo de energía pasaría a través de un inversor de uso aislado
dando prioridad al uso de la energía procedente de la instalación
fotovoltaica. En el caso de que la energía procedente de la fotovoltaica no
fuera suficiente, entonces el inversor haría de “bypass” entre la red y los
consumos
• Técnicamente sería una instalación basada en un generador FV que
utiliza tecnología de inversor de tipo híbrido y que trabaja en modo
conmutado con la red de distribución
• En definitiva como si fuera una instalación FV en aislada pero con algo
menos de complejidad
• Desde un punto de vista técnico estas instalaciones están
reglamentadas con el ICT-BT- 40. O sea que tenemos una tramitación
simple y de cara a industria fundamentalmente.
19

20. Autoconsumo con baterias
.
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21. Autoconsumo con baterias
Ejemplo (Autoconsumo con baterias):
SUMINISTRO ELÉCTRICO ININTERRUMPIDO A UN BAR-RESTAURANTE-
SALÓN DE EVENTOS, BASADO EN ENERGÍA SOLAR
Los consumos del establecimiento están fijados según proyecto técnico de
ampliación de red en 80 kW nominales, la red trifásica aislada está diseñada
para suministrar aproximadamente el 50% de dicho consumo nominal con una
producción anual cercana a los 60.000 kWh/año. Como fuente de suministro
eléctrico utilizamos un generador solar de 40kW y/ó un generador diesel de
80kW, el último funcionará cuando las baterías estén por debajo de un umbral
programable de porcentaje de carga (SOC%) ó cuando la potencia consumida
instantánea supere los 30 kW por más de 60 seg. El generador diesel alimentará
los consumos y simultáneamente cargará las baterías; mientras no funcione el
generador diesel, funcionará el generador solar y/ó las baterías atendiendo el
consumo de forma directa. En el caso de sobreproducción de electricidad
solar, ésta se acumulará en 2 bancos de baterías de 24 unidades cada uno, con
una potencia de acumulación total de 288kWh a consumir en 10h (capacidad
para 10h = 3000Ah en un sistema a 48 VDC).
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22. Autoconsumo con baterias
Componentes del sistema:
• 6 gestores inteligentes de red (Sunny Island 5048)
• 3 inversores solares trifásicos de conexión a red (2 uds.STP-15000 y 1
ud. STP-10000), un campo solar de 164 paneles de 245Wp cada uno
(REC245PE)
• 48 baterías (BAE 24 OPzS 3000), un generador diesel de 80kW
(HIMOINSA 80kW)
• Armario principal de distribución de corriente alterna (Multiclúster 12.3)
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23. Autoconsumo con baterias
CONSUMO (KW)
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24. Autoconsumo con baterias
GENERADORES
SOLARES &
SOC(%) BATERIAS
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25. Autoconsumo con baterias
SOC(%) BATERIAS
&
GENERADOR
DIESEL
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26. Autoconsumo con baterias
26

27. Autoconsumo con baterias
POWERROUTER
• Conexión a red, instalación
aislada y completo gestor de
cargas automático
• Alimentación ininterrumpida
(UPS) y almacenamiento de
energía producida (Backup)
• Conectar y generar
• Software de supervisión
integrado
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28. Autoconsumo con baterias
POWERROUTER
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29. Autoconsumo con baterias
Las baterías para aplicaciones solares, a diferencia que las de automoción,
LAS BATERIAS están diseñadas para suministrar corrientes, más constantes durante
largos periodos de tiempo y tienen mayores capacidades. Son baterías
de "ciclo profundo" fabricadas para aplicaciones fotovoltaicas se diseñan
para descargas de hasta un 80% de su capacidad, sin dañarse.
Las de una batería solar tienen una mayor cantidad de material activo por
unidad de volumen, para alargar la vida útil de las mismas.
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30. Autoconsumo con baterias
PARÁMETROS BÁSICOS definen una batería solar:
- Su capacidad para almacenar energía. (Ah)
- La profundidad de descarga que puede soportar, sin dañarse, en forma
repetitiva. (%)
- La vida útil de la unidad, vale decir, el máximo número de ciclos de carga
descarga.
- El máximo de corriente que puede entregar a una carga fija, en forma
continua, durante un determinado número de horas de descarga. (A)
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31. Autoconsumo con baterias
Nº DE CICLOS
OPZS (BAE)
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32. Autoconsumo con baterias
TECNOLOGÍA LIFELINE AGM GEL ÁCIDO
Rango de Tensión 6 voltios & 12 voltios 6 voltios & 12 voltios 6 voltios & 12 voltios
TIPOS DE
Ángulo de montaje Cualquier posición / dirección Hasta 180... Sólo de pie
BATERÍAS:
Rango de temperatura -40...C hasta +72...C -20..C hasta +50...C -10..C hasta +50...C
MONOBLOCK Tiempo de almacenamiento sin 2 años aprox. 90% de carga 8 meses aprox. 35% de carga
2 años aprox. 85% de carga residual
recarga (con la batería llena) residual residual
Indicación de carga peligrosa No es carga peligrosa (se
No es carga peligrosa Carga peligrosa
Para el transporte puede transportar en avión)
Ciclos de carga / descarga con una
Aprox. 950-1000 Aprox. 550-600 Aprox. 350-400
descarga del 50%
Descarga máxima (profundidad de
100% (10,5V) Aprox. 75% Aprox. 55-60%
descarga)
Ventilación NO necesaria Ventilación necesaria Ventilación necesaria
Fuga de líquidos cuando se daña NO Fuga de gel, peligro de abrasión Fuga de ácido, peligro de abrasión
Durabilidad (vida útil) 15-20 años 10-20 años 10-15 años
6%/semana a 25°C
1,1%/semana , a 25°C (4 meses para una descarga total).
Autodescarga Inferior al 3 %
Precio Alto Medio Bajo
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33. Autoconsumo con baterias
TIPOS DE TIPOS DE IDENTIFICACÍON
BATERÍAS: Tipo Descripción Norma
ESTACIONARIAS Ortsfeste Panzerplatten Standard DIN 40736-1 (Elem.)
OPzS Batería Estacionaria con placa positiva tubular, abierta con electrolito líquido. DIN 40736-3 (Block)
Ortsfeste Panzerplatten Verschlossen DIN 40744 (Block)
OPzV Batería estacionaria con placa positiva tubular, sellada con electrolito en gel. DIN 40742-1(Elem.)
Ortsfeste Gitterplatten DIN 40737-3 (Block)
OGi Batería estacionaria con placa positiva plana, abierta con electrolito líquido. DIN 40736-1 (Elem.)
Ortsfeste Gitterplatten, Verschlossen
OGiV Batería estacionaria con placa positiva plana, sellada con electrolito en gel.
DIN 40737-3
Panzerplatten Standard DIN EN 60 254-2
PzS Batería para tracción/ferrocarril con placa positiva tubular, abierta con electrolito líquido. IEC 60 254-2, series L
Panzerplatten Verschlossen DIN EN 60 254-2
PzV Batería para tracción/ferrocarril con placa positiva tubular, sellada con electrolito en gel. IEC 60 254-2, series L
Photovoltaik Standard DIN 40736-1 (Elem.)
PVS Batería Estacionaria con placa positiva tubular, abierta con electrolito líquido. DIN 40736-3 (Block)
Photovoltaik Verschlossen DIN 40744 (Block)
PVV Batería Estacionaria con placa positiva tubular, sellada con electrolito en gel. DIN 40742-1(Elem.)
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34. Autoconsumo con baterias
TIPOS DE PROPIEDADES SEGÚN ELECTROLITO
BATERÍAS: Propiedades Abierta Sellada
ESTACIONARIAS
Descripción VLA: Vented Lead Acid VRLA: Valve Regulated Lead Acid
Electrolito Acido liquido con separadores microporosos. Electrolito gelificado con acido silícico.
Rellenado de agua Con aleación baja en Antimonio (Sb) cada 3-5 años. No necesario.
Con aleación baja en Antimonio (Sb),
Intensidad de carga 10 mA a 20 mA cada 100 Ah (C10)
15 mA to 50 mA cada 100 Ah (C10)
Producción de gas 7 ml/h cada 100 Ah/C10 1 ml/h cada 100 Ah/C10
Aleación placa Aleación baja en Sb Aleación Pb-Ca
Se puede estimar que las baterías VLA “viven” 2-3 años más que las VRLA en condiciones de placa
Vida
equivalente.
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35. TIPOS DE
BATERÍAS:
ESTACIONARIAS
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36. Autodescarga
Definición:
Es la pérdida de capacidad obtenida dejando el acumulador en reposo, es
decir, sin carga durante un tiempo dado.
La autodescarga aumentará:
- Con el envejecimiento natural del acumulador.
- Errores de manipulación (Descarga demasiado profunda con inversión de
las polaridades, recarga del revés…)
- Seguido de un fallo de mantenimiento (añadido de ácido sulfúrico en lugar
de agua desmineralizada o destilada).
- Con el añadido de agua no desmineralizada o no destilada.
- Con la temperatura.
- El agregado de antimonio incrementa la autodescarga de las baterías
solares
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37. Autoconsumo con baterias
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38. Autoconsumo con baterias
CONEXIONADO
DE BATERÍAS
PARA SISTEMAS
DE 12 Y 24 V
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39. Gracias por su atención!
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