5. Dimensionamiento Island

1

SMA Solar Technology AG Be a solar expertDimensionamiento de sistemas FV en isla

SMA Solar Academy

> Sistemas fotovoltaicos

> On-Grid

> Off Grid> Off-Grid

> Autoconsumo

> Trasferencia de conocimiento

> Programa estructurado

> Tecnología de inversores

> Tecnología de comunicación

SMA Solar Technology AG

> Dimensionamiento

2

> Salida de emergencia

> Punto de reunión en caso de alarma de incendio

> Zona de sanitarios

Organización

Zona de sanitarios

> Zona para fumar

> Uso de teléfonos móviles

> Identificación de visitante

> Zona de restaurantes

SMA Solar Technology AG SMA Solar Technology AG

Organización

> Datos de contacto de la Solar Academy

> Teléfono: 0561-9522-4884

> E-Mail: [email protected]

> Zona de descargas:

> http://www.SMA.de/handout


p

3

1 Introducción

2 Componentes y funciones del sistema en isla

Contenidos

3 Dimensionamiento de los componenetes principales


1. Introducción


4

Para qué se necesitan sistemas FV en isla?

> La energía eléctrica por si sola no basta para uncrecimiento económico sostenible, pero es unacondición indispensable para el desarrollo social y

1. Introducción | 2. Componentes y funciones del sistema en isla | 3. Dimensionamiento de los componentes principales

económico de los pueblos

> La IEA* estima que 1500 millones de personas (22% de la población mundial) no tenían acceso al suministro eléctrico durante el 2008

> La IEA* estima que 2000 millones de personas nol d bl


tienen acceso al suministro de agua potable

Quelle: Alliance for Rural Electrification* International Energy Agency

Regiones aisladas de la red eléctrica



5

700.000 €700.000 €700.000 €

Sistemas FV en isla versus extensión de la red eléctrica

> La extensión de la red eléctrica no siempre es la mejor solución económica


200 000 €200 000 €

300.000 €300.000 €

400.000 €400.000 €

500.000 €500.000 €

600.000 €600.000 €

Costo

sde i

nvers

iónCo

stosd

e inv

ersión

Red eléctricaRed eléctrica3 kWp potencia instalada3 kWp potencia instalada5 kWp potencia instalada5 kWp potencia instalada12 kWp potencia instalada12 kWp potencia instalada30 kWp potencia instalada30 kWp potencia instalada

200 000 €

300.000 €

400.000 €

500.000 €

600.000 €

Costo

sde i

nvers

ión

Red eléctrica3 kWp potencia instalada5 kWp potencia instalada12 kWp potencia instalada30 kWp potencia instalada


0 €0 €

100.000 €100.000 €

200.000 €200.000 €

00 55 1010 1515 2020 2525 3030

Distancia desde el punto de conexiónDistancia desde el punto de conexión

0 €

100.000 €

200.000 €

0 5 10 15 20 25 30

Distancia desde el punto de conexiónFuente: Alliance for Rural Electrification

Conclusión

> Consumidores aislados de la red eléctrica (hoteles, fincas, lugares de recreo, etc.) pueder disponer de un servicio eléctrico confiable y económicamente accesible a través de un sistema FV en isla



6

Conclusión

> Áreas remotas (pueblos, talleres artesanales, hospitales, escuelas, ...) pueder disponer de un servicioeléctrico confiable y económicamente accesible a través de un sistema FV en isla



Sistemas FV con acoplamiento DC

> Conexión de generación y consumo a través de un bus de energía DCEjemplo 1: Bomba DC (sin batería)


Ejemplo 2: Solar Home System (con batería)

Batería

Bus de energía DCGeneración Consumo

SMA Solar Technology AG Generación Consumo

Controladorde

carga/descarga

Bus de energía DC Bus de energía DC

7

Sistemas FV con acoplamiento AC

> Conexión de generación y consumo a través de un bus de energía ACEjemplo 1: Sistemas FV conectados a la red eléctrica pública




> Conexión de generación y consumo a través de un bus de energía ACEjemplo 1: Sistemas FV conectados a la red eléctrica pública


Generador FV

Inversor FV


Consumidor

Bus de energía AC

8


> Conexión de generación y consumo a través de un bus de energía ACEjemplo 2: Mini red AC con un sistema FV en isla de SMA




> Conexión de generación y consumo a través de un bus de energía ACEjemplo 2: Mini red AC con un sistema FV en isla de SMA


Generador FVBatería


Bus de energía ACConsumidor

Inversor FVInversor para batería

9


> Solución profesional> Confiable, robusto, modular y de fácil ampliación> Decentral, autónomo y flexible


Decentral, autónomo y flexible

Generador FVBatería


Consumidor

Inversor FVInversor para batería

Bus de energía AC

Ejemplo: Escuela Kooki

> Africa, Uganda, Kooki*> 500 escolares> Cargas:


Cargas: 30 Lámparas 36W x 3 h/día20 PC 200W x 6 h/día1 Bomba 2368W x 2 h/día1 Refrigerador 120W x 12 h/día

> U Red= 230/400V, f Red= 50Hz, P Max = 5,5 kW/13 Min


> No se preveé una ampliación futura> Fuentes de energía disponibles:

> Generador FV (80%)> Generador Diesel (20%) * 0°28’08’’N, 31°53’05’’ O

10

Edificio de la escuela Kooki



M thAir Relative

Daily solar di ti

Atmospheric Wi d d

Earth Heating Cooling

Radiación solar

> Para el dimensionamiento se parte del mes que dispone de la mínima irradiación promedio diaria del año


Monthtemperature humidity

radiation ‐horizontal

ppressure

Wind speed temperature

gdegree‐days

gdegree‐days

°C % kWh/m2/d kPa m/s °C °C‐d °C‐d

January 22.1 59.3% 5.57 88.2 3.3 22.7 0 375

February 22.8 57.2% 5.79 88.2 3.5 23.6 0 361

March 22.0 70.3% 5.53 88.2 3.5 22.9 0 376

April 21.1 79.1% 5.20 88.2 3.4 21.7 0 337

May 21.0 74.9% 5.00 88.4 3.3 21.2 0 343

June 21.5 62.7% 4.89 88.5 3.5 21.9 0 342

July 21.9 55.1% 4.91 88.5 3.3 22.7 0 362

A 22 1 59 6% 4 99 88 5 3 3 23 1 0 369


August 22.1 59.6% 4.99 88.5 3.3 23.1 0 369

September 21.4 70.9% 5.15 88.4 3.3 22.2 0 342

October 20.6 79.9% 4.80 88.3 3.3 21.3 0 333

November 20.5 79.1% 4.78 88.3 3.1 20.9 0 319

December 21.0 70.1% 5.18 88.3 3.0 21.2 0 345

Annual 21.5 68.2% 5.15 88.3 3.3 22.1 0 4204

Mes con el peor valor de irradiación

11

Inversor de bateríaMC-Box-6 MC-Box-12 MC-Box-36> Inversor monofásico especial para operar con batería

> Sistema trifásico 230/400 V / 50 Hz


SI 2224 SI 3324 SI 4248 SI 5048

X 6 X 12 X 36

SI 2012

3,6 5,0 7,0 8,4 50 100 kW3,8 300

SI 5048 SI 5048 SI 5048


2,7 4,2 5,4 6,5 39 78 kW2,9 234

2,0 3,3 4,2 5,0 30 60 kW2,2 180

Batería

> Batería especial para sistemas fotovoltaicos en isla> Batería sellada y con ciclado profundo> Bajo mantenimiento


Bajo mantenimiento> 1440 Ah / 24 V


5,03,8 11,01,2

12

> Protección para la batería> Corriente del inversor I SI2224 = 90A> Fusible tipo: NH 125A

Fusibles DC


Fusible tipo: NH 125A> Caja tipo: BatFuse B.03


Cables DC

> Especial para la batería> Cable tipo: 050165 NSGAFÖ-U 01x6



13

> Módulo SW 180> 60 celdas policristalinas> Conector MC Typ 4

Módulo FV


Conector MC Typ 4


5,03,8 11,01,2

Inversor FV

> Inversor monofásico especial para operar con generador FV> Sistema trifásico 230/400 V / 50 Hz



5,03,8 11,0Sunny Boy Sunny Boy TL Sunny Mini Central1,2

14

Sunny Design



Generador Diesel



15

Planificación de la instalación

> Dimensionamientoy selección de equipos> Definición de la cantidad de materiales > Material de reserva y reemplazo


Material de reserva y reemplazo> Transporte:

> Aduana> Tiempos de entrega> Clima, estado e las carreteras, etc. > Organización local

> Herramientas y equipos de medición> Víveres


> Capacitaciones locales

Instalación del generador FV

> Determinar orientación e inclinación del techo> Verificar el estado y capacidad de carga del

techo


> Considerar la seguridad en el trabajo> Leer y acatar manuales de instalación> Conectar marcos de los módulos a tierra> Revisar todas las conexiones eléctricas> Revisar que todo el cableado DC esté libre de

esfuerzos mecánicos> R i t d l bl d DC té lib d


> Revisar que todo el cableado DC esté libre de los efectos del viento y la humedad

> Revisar la polaridad> Revisar voltaje de circuito abierto

16

Instalación del inversor FV

> Acatar las normas técnicas locales para la instalación de inversores FV

> Leer y acatar manual de instalación de los


yinversores FV

> Lugar de instalación protegido y bien ventilado> Montaje en lugares no explosivos o inflamables> Trabajar con inversores sin voltaje DC ó AC> Minimizar caídas de voltaje en los conductores

DC y AC > Cada inversor necesita un magnetotérmico en


> Cada inversor necesita un magnetotérmico en el tablero de distribución FV

> Ajustar todos los inversores FV al modoOff-Grid

Instalación del tablero de distribución

> Acatar las normas técnicas locales para la instalación de tableros eléctricos

> Calcular los circuitos ramales y sus protecciones


y p> Considerar limitar la potencia de los circuitos

ramales a través de magnetotérmicos de menorcapacidad a la estándard

> Considerar protecciones a personas:> Puesta a tierra de superficies metálicas> Protecciones diferenciales

> Considerar protecciones para la batería:


> Considerar protecciones para la batería:> Separar cargas críticas de las no críticas> Relé de deslastre

> Considerar instalar medidor de energía eléctricapara vigilar y registrar el consumo

17

Instalación de la batería

> Acatar las normas técnicas locales para la instalación de baterías estacionarias> Leer y acatar manual de instalación de la batería> Utilizar solamente herramientas aisladas


Utilizar solamente herramientas aisladas


Instalación de la batería

> Cuarto de la batería debe estar protegido, limpio, seco y bien ventilado> Mantener tornillos y contactos de la batería limpios, secos y libres de corrosión> Considerar resistencia del piso al peso de la batería y al derrame del ácido sulfúrico


Considerar resistencia del piso al peso de la batería y al derrame del ácido sulfúrico


18

Instalación de los inversores de batería



Instalación del generador diesel

> Acatar las normas técnicas locales para la instalación de generadores de combustióninterna


> Leer y acatar manual de instalación del generador diesel

> Protecciones eléctricas contra sobrecorriente> Optimizar los tiempos y cargas de

funcionamiento del generador diesel> Garantizar el suministro y almacenamiento de

combustible


> Garantizar servicio, mantenimiento y reparaciones

19

Esquema eléctrico


* )


La calidad tiene sus ventajas...



20

La calidad tiene sus ventajas...



2. Componentes y funciones principales


21


AC 2 AC1


Batería Generador FV Generador eólico

Generador Diesel Sunny Island Sunny Boy Windy Boy Turbina Consumidor

Bus de energía AC

Sunny Island

> Conversión DC en AC para suplir energía con calidad de red a consumidores estándar

> Conversión AC en DC para cargar óptimamente y proteger a la


> Conversión AC en DC para cargar óptimamente y proteger a la batería de sobrecargas y sobredescargas

> Crea y regula automáticamente la red en isla

> Voltaje y frecuencia

> Potencia real y potencia reactiva

> Control de consumidores y generadores


Sunny Island

> Deslastre

> Control de Sunny Boy

> Arranque/paro de generadores de combustión interna

22

Familia Sunny Island: 230 V / 50 Hz

> Inversor bidireccional para baterías diseñado especialmente para la gestión profesional de sistemaseléctricos en isla

> Gestión de la batería



> Gestión de generadores

> Gestión de consumidores


FamiliaSI 2012/2224

FamiliaSI 3324/4248 Familia

SI 5048

Familia Sunny Island: 120 V / 60 Hz

> Inversor bidireccional para baterías diseñado especialmente para la gestión profesional de sistemaseléctricos en isla




> Gestión de generadores

> Gestión de consumidores

SMA Solar Technology AG SI 4548-US SI 5048-US SI 6048

23

Ejemplo de uso:

1. Sistema de respaldo


Red eléctrica públicaInversor de batería

Consumidor


> En operación normal la red eléctrica provee energía al consumidor y carga la batería> En operación anormal de la red el Sunny Island crea en 30 ms una red en isla> El tiempo de respaldo para el consumidor depende de la capacidad de la batería y del consumo

Batería

Ejemplo de uso:

Generador FV2. Sistema en isla


Inversor FV

Consumidor

Inversor de batería


> Sunny Island crea y controla la red en isla: Gestión de batería, generadores y consumidores> El inversor FV y el Sunny Island proveen de energía eléctrica a la red en isla (Acoplamiento AC)> Batería almacena energía eléctrica y provee un voltaje DC estable al Sunny Island> El tiempo de autonomía del sistema depende de la capacidad y del estado de la batería

Batería

24

Ejemplo de uso:

3. Sistema en isla con generador diesel Generador FV


Generador diesel

Inversor FV

Consumidor



> Sunny Island crea y controla la red en isla: Gestión de batería, generadores y consumidores> El inversor FV y el Sunny Island proveen de energía eléctrica a la red en isla (Acoplamiento AC)> Batería almacena energía eléctrica y provee un voltaje DC estable al Sunny Island> El generador diesel provee energía a los consumidores y carga la batería en caso de necesidad

Batería

Ejemplo de uso:

4. Sistema en isla con red eléctrica pública Generador FV


Red eléctrica pública

Inversor FV

Consumidor



Batería

> Sunny Island crea y controla la red en isla: Gestión de batería, generadores y consumidores> El inversor FV y el Sunny Island proveen de energía eléctrica a la red en isla (Acoplamiento AC)> Batería almacena energía eléctrica y provee un voltaje DC estable al Sunny Island> La red eléctrica pública provee energía a los consumidores y carga la batería en caso de necesidad

25

Sunny Island

Electrónica de potencia


Electrónica de controlTarjeta MMC/SD

Pantalla LCD + teclado

Conexiones DC

Interruptor DC


Relés programablesComunicaciónConexiones AC-1 y AC-2

Relé de transferencia

Sunny Island Conexiones DC


Conexiones AC

Relé de transferencia

Comunicación


26

Sunny Island



Módulos FV

> Módulos FV tipo Off-Grid usarlos con el regulador de carga Sunny Island Charger 50

> Módulos FV tipo On-Grid usarlos con el inversor FV Sunny Boy


SMA Solar Technology AG Módulos FV Off-Grid Módulos FV On-Grid

27

Módulos FV


perfi

ciene

cesa

riapo

rkW

p


Su

SilicioMonocristalino

SilicioPolicristalino

Diseleniuro deCobre e Indio

Teluro de Cadmio Silicio Amorfo

Inversor FV

> Sie el fabricante de los módulos lo exige aterrizar uno de los polos del generador FV en el Sunny Boy

> En este caso el Sunny Boy debe proveer aislamiento galvánico a través de su transformador interno


> En este caso el Sunny Boy debe proveer aislamiento galvánico a través de su transformador interno


5,03,8 11,01,2SB 3000-US

28

Inversor FV

> De lo contrario dejar el generador FV „flotando“

> En este caso el Sunny Boy puede o no proveer aislamiento galvánico a través de su transformador


> Verificar tensión y frecuencia

> Ajustar modo „Off-Grid“


5,03,8 11,01,2SB 3000-US SB 9000TL-US

> Sunny Data Control 3.93 + USB-Servicekabel

> Sunny Data Control 3.93 es un software gratuitopara la configuración de inversores SMA

Ajuste del modo Off-Grid (Opción1)


para la configuración de inversores SMA

> Comunicación entre el inversor FV y la laptopvía cable USB

> Password del instalador es necesario

> Ajustar parámetro a „Off-Grid“

Sunny Data Control 3 93


Sunny Data Control 3.93

USB Servicekabel

29

Ajuste del modo Off-Grid (Opción1)



> WebBox + RS485

> Configuración con Web-Browser (Por ejemplo, Internet Explorer)

Ajuste del modo Off-Grid (Opción 2)


Internet Explorer)

> Comunicación vía RS 485 entre laptop, WebBoxy el Sunny Boy




WebBox

30





> Sunny Explorer Version 1.05

> Activar la conexión BlueTooth usando la misma NetID del Sunny Boy


misma NetID del Sunny Boy




31


> Interruptor rotatorio integrado en el inversor

> SB 3000, 4000 y 5000TL-22


> Se necesita solo un destornillador (2,5mm)

> Ejemplo: „Off-Grid Deutsch“ = E1

> Ajuste vía interruptor rotatorio integrado es posible solamente en las primeras 10 horasde operación

SMA Solar Technology AG Sunny Boy XXXXTL-US

Batería

> El almacenamiento de la energía en la batería plomo-ácido es el tema central de los sistemasfotovoltaicos en isla:> Costos


> EficienciaElectrodo de plomo

(polo negativo)Electrodo de plomo con capa de óxido de plomo

(polo positivo)


H2SO4 –> 2H3O+ + SO42-

32

Batería

> La batería es una de los componentes principales del sistema en isla> La gestión de la batería es de máxima importancia para la sostenibilidad técnica del sistema en isla> La batería compensa los desbalances de producción y consumo de la energía eléctrica en el sistema


La batería compensa los desbalances de producción y consumo de la energía eléctrica en el sistema> Cada sistema en isla necesita de „una batería“

Batería


Sunny Island

Red en isla

Batería

> Un clúster está formado por 3 ó 4 Sunny Island> Cada clúster necesita su „batería propia“> La batería provee al clúster de un voltaje relativamente estable y de la potencia necesaria


La batería provee al clúster de un voltaje relativamente estable y de la potencia necesaria


33

> La vida útil de la batería se acorta drásticamente debido a sobrecargas y sobredescargas> La gestión de batería del Sunny Island evita el deterioro prematuro de la batería> La gestión de batería del Sunny Island alarga significativamente la vida útil de la batería

Batería


Batterieschäden: Zustand: Gegenmaßnahmen:Korrosion Irreversibel Überladung verhindern

Sulfatierung Irreversibel Tiefentladung verhindern

Säureschichtung Reversibel Gasungsladung und„mechanische“ Umwälzung

A i d l f d Z ll R ib l G i l Üb l d d

La gestión de batería del Sunny Island alarga significativamente la vida útil de la batería


Auseinanderlaufen der Zellen-Spannungen (U)

Reversibel Gezielte Überladung undgleichmäßig thermische Belastung

Verschlammung Irreversibel Tiefentladungen verhindern,Überladung verhindern

Austrocknung Irreversbel Überladung verhindern

Batería

> En sistemas en isla con poca capacidad de almacenamiento se usa generalmente baterías tipomonoblock conectadas en serie (paralelo)

> En sistemas en isla grandes se usa –debido al peso- celdas de 2 V para formar la batería


g p p> En este caso 6, 12 oder 24 celdas conectadas exclusivamente en serie: 12V, 24 V y 48 V> Una ó varias conexiones entre celdas de 2 V


34

Batería

> En sistemas en isla con poca capacidad de almacenamiento se usa generalmente baterías tipo monoblock conectadas en serie (paralelo)





Batería

> En sistemas en isla con poca capacidad de almacenamiento se usa generalmente baterías tipo monoblock conectadas en serie (paralelo)





SI 5048-US

35

VRLA /OPzV

Valve Regulated Lead Acid: Batería de plomo sellada con electrolito tipo gel disponible en diferentes

Batería


OPzV Batería de plomo sellada con electrolito tipo gel disponible en diferentescapacidades y calidades (Por ejemplo OPzV)

FLA /OPzS

Flooded Lead Acid: Batería de plomo cerrada con electrolito líquido disponible en diferentescapacidades y calidades (Por ejemplo OPzS)


NiCd / FNC

Nickel Cadmium: Batería de níquel-cadmio sellada

Positive Panzerplatten

Batería OPzS

> Placas positivas tubulares> Placas negativas planas> La red mantiene mecánicamente fijo el material


La red mantiene mecánicamente fijo el material activo en las placas positivas y evita su cáida en partículas al fondo del vaso de la batería

> Batería especialmente robusta para un cicladoprofundo en aplicaciones fotovoltaicas

> Batería posee tapones que sirven únicamente parael control y llenado del electrolito

> Batería requiere mantenimiento periódico


Negative Gitterplatten

Batería requiere mantenimiento periódico

Ortsfeste Panzerplatten Spezial (OPzS)

36

Positive Panzerplatten

Batería OPzV

> Placas positivas tubulares> Placas negativas planas> La red mantiene mecánicamente fijo el material


La red mantiene mecánicamente fijo el material activo en las placas positivas y evita su cáida en partículas al fondo del vaso de la batería

> Batería especialmente robusta para un cicladoprofundo en aplicaciones fotovoltaicas

> Batería no posee tapones porque normalmente nose necesita agregar agua destilada

> Operación horizontal o vertical


Negative Gitterplatten

Operación horizontal o vertical> Batería sellada con válvulas de seguridad> Batería requiere poco mantenimiento

Ortsfeste Panzerplatten Verschlossen (OPzV)

Batería

> La capacidad nominal C n de una batería es la cantidad de electricidad que se puede extraer de ellabajo ciertas condiciones de descarga hasta que se descargue completamente


C n = I n * t n

C nI nt n

: Capacidad nominal: Corriente constante de descarga: Tiempo de descarga


> C n depende de la geometría y de la cantidad de placas conectadas en paralelo> C n no es un valor constante, sino que depende de la temperatura, de la tensión final de descarga, y

sobre todo de la corriente de descarga I n

37

Batería

> El Sunny Island soporta la gestión carga de los siguiente tipos de batería:> Batería cerrada tipo OPzS> Batería sellada tipo OPzV


Batería sellada tipo OPzV> Batería sellada tipo Níquel-Cadmio


SI 5048-US

Batería

> La capacidad nominal C n está siempre relacionada al tiempo de descarga al cual esa capacidadnominal se refiere


Typ C100/1,85 VAh

C50/1,85 VAh

C24/1,83 VAh

C10/1,80 VAh

C5/1,77 VAh

Max. Gewichtkg

Länge Lmm

Breite Bmm

Höhe Hmm

Abb.

4 OPzV solar.power 250 250,0 225,0 225,6 207,0 188,5 20,0 105 208 420 A







8 OPzV solar.power 1000 1080,0 995,0 981,6 910,0 795,0 68,0 215 193 710 B





16 OPzV solar.power 2300 2320,0 2235,0 2210,4 2030,0 1695,0 165,0 215 400 815 C

20 OPzV solar.power 2900 2930,0 2795,0 2760,0 2540,0 2125,0 200,0 215 490 815 D


C100,C50, C24, C10, und C5 = Kapazität bei 100‐, 50‐, 24‐,10‐ und 5‐stündiger Entladung

38

Batería

> La capacidad de la batería en un Sunny Island es C10 y se refiere a un tiempo de descarga de 10 horas(Parameter „221.02 NomBatCpy“)

> Si el fabricante de la batería no indica su capacidad en C10 utilizar conversiones indicadas en el manual


de instalación del Sunny Island

C10 C1/0,61

C10 C5/0,88

C10 C10


C10 C20/1,09

C10 C100/1,25

C10 C120/1,28

Batería

> La capacidad de la batería en un Sunny Island es C10 y se refiere a un tiempo de descarga de 10 horas(Parameter „221.02 NomBatCpy“)

> Si el fabricante de la batería no indica su capacidad en C10 utilizar conversiones indicadas en el manual


de instalación del Sunny Island> Capacidad desde 100 Ah hasta 10 000 Ah


39

Batería

> Parámetros que utiliza el Sunny Island para indicar el estado de la batería> Valores estimados por el Sunny Island de gran importancia para el usuario del sistema en isla


SOC State of Charge: El estado de carga es el porcentaje actual disponible de la capacidad (nominal o actual) de la batería

DOD Depth of Discharge: La profundidad de descarga es un método alternativo para indicar el estado de carga de unabatería. DOD se puede indicar en porcentaje o en Ah


SOHState of Health: El estado de salud es una medida de la capacidad actual utilizable de la batería expresada en porcentaje referida a la capacidad nominal C n

Batería

> La capacidad utilizable de una batería corresponde a la capacidad nominal C n indicada por elfabricante únicamente cuando la batería está nueva: Por ejemplo, 1000 Ah a C 10 und 20 ºC


2 V 2 V


1000 Ah 1000 Ah

40

Batería

> A medida que la batería envejece su capacidad disponible se reduce permanentemente pero tambiéntemporalmente


Estado de la bateríausada

Estado de la bateríanueva

100%Capacidad nominal

90%Capacidad actual máxima


0% 0%

SOH = Capacidad actual máxima (usada)

Capacidad nominal (nueva)

Batería

> El Sunny Island puede estimar a través de un proceso adaptativo el estado de salud de la batería> Tiempo necesario : de 4 a 8 semanas




100%Capacidad nominal

90%Capacidad actual máxima


0% 0%

SOH = Capacidad actual máxima (usada)

Capacidad nominal (nueva)

41

Batería

> El Sunny Island puede estimar SOC referido a la capacidad actual máxima de la batería


100%

SOC

100%

SOC




0%0%

100%(capacidad actual máxima) = DOD + SOC

Batería



100%

SOC

100%

SOC

DOD

100%

DOD

100%





0%0%

SOC

0%

SOC

0%

42

Batería



100%

SOC

100%

SOC

DOD

100%

DOD

100%

DOD

100%100%

DOD




0%0%

SOC

0%

SOC

0%

SOC

0%0%

SOC

0%


Batería

> La temperatura ambiente influye significativamente en la vida útil de la batería> Por ejemplo: Batería mantenida únicamente en flotación 2.23 V por celda


til[añ

os]


Temperatura ambiente [ºC]

Vida ú

43

Batería

> La profundidad de las descargas también influye en la vida útil de la batería> Sin embargo la energía que una la batería puede almacenar durante toda su vida útil no depende de la

profundidad de las descargas


de ci

clos[

n]


Profundidad de descarga DoD [%]

Núme

ro

Batería

> Sunny Island mide permanentemente la temperatura de la batería gracias a un sensor externo> La capacidad actual de la batería es calculada automáticamente tomando en cuenta la temperatura> La temperatura de la batería es tomada en cuenta también para el cálculo del voltaje de carga



44

Batería

> Sunny Island mide permanentemente la temperatura de la batería gracias a un sensor externo> La capacidad actual de la batería es calculada automáticamente tomando en cuenta la temperatura> La temperatura de la batería es tomada en cuenta también para el cálculo del voltaje de carga



-1,00 % /ºC bei Bleibatterien -0,75 % /ºC bei NiCd-BatterienNenntemperatur 20 ºC

Batería

> La temperatura de la batería es tomada en cuenta para el cálculo del voltaje de carga


VLA / FRLA

4 mV/º C . celdacarga

porc

elda


/

Temperatura ambiente

Volta

jede

c

45

Batería

> El Sunny Island posee un cálculo interno para estimar el estado de carga de la batería (valor „120.01 BatSoc“) , que se basa en tresprocedimientos:


> 1. Balance de los Ah que entran y salen de la batería> 2. Recalibración a través del voltaje estable de la batería (por

las noches)> 3. Cálculo de autodescarga y pérdidas por gaseo de la

bateríaAh Ah


Ah Ah

Batería

> Tanto el balance de los Ah como la recalibración nocturna se ajustan automáticamente en el transcurso de 4 a 8 semanas


> Si hay otros componentes conectados directamente a la batería, es necesario utilizar una resistencia de medición tipo shunt paramedir correctamente el estado de carga de la batería

Ah Ah


Ah Ah

46

Charging Process

ase

sManuell

I-Phase

Batería


Boost Charge(U0 Phase)

Full Charge(U0 Phase)

Equalization Charge(U0 Phase)

Float Charge

Cha

rgin

g P

ha

3 2

2

54 4 4

I Phase

1


g(U Phase)

Silent Mode(Ruhephase)

76

explanations:1: If BatVtg = BatChrgVtg 2: after time CycTmEqu (#225.05)3: after time CycTmFul (#225.04)4: if AptTmRmg = 0 (#120.04)5: if SOC < 70 % (#120.01)6: only with Grid, after time SilentTmFlo (#224.02)7: only with Grid, after time SilentTmMax (#224.03)

Batería

> Cuidado y mantenimiento sistemáticos aumentan la confiabilidad y la vida útil de la batería


> Documentar todo trabajo de mantenimiento y valor medidos en la bateríaque puedar ser útiles en caso de un reclamo de garantía

> Mantenimiento semestral:

> Medir el voltaje de la batería en la fase de flotación> M di l lt j d d ld l f d fl t ió


> Medir el voltaje da cada celda en la fase de flotación> Medir la densidad del electrolito en cada celda> Medir la temperatura del electrolito en cada celda> Verificar el nivel del electrolito en cada celda> Limpiar la batería y medir la temperatura ambiente

47

Batería



> Documentar todo trabajo de mantenimiento y valor medidos en la bateríaque puedar ser útiles en caso de un reclamo de garantía

> Mantenimiento anual:

> Todas las actividades del mantenimiento semestral> V ifi ó ti t t d l t ill i


> Verificar ópticamente todos los tornillos y conexiones> Verificar presión correcta en todos los tornillos con una llave de

torque especial> Verificar los sistemas de ventilación del cuarto de batería> Verificar todos los componentes conectados a la batería

Batería




48

Batería

> Acatar las normas técnicas locales para la instalación de cables para baterías estacionarias

> Instalación al aire libre nunca en conduit metálico o


plástico> Doble aislamiento y resistente a cortocircuitos> Evitar hacinamiento de cables> Considerar fijación de los cables> Considerar identificación de todos los cables> Considerar cargas mecánicas y eléctricas máximas> C id íd d t ió


> Considerar caída de tensión> Suficiente sección transversal> Longitud tan corta como sea posible> Corrientes máximas

Batería



49

Batería

> Instalar la baterías según las mejores prácticas de ingeniería...



BatFuse

> Protección para todos los polos de la batería> Contiene fusibles de alta capacidad interruptiva de corriente> Siempre es necesario proteger a la batería de cortocircuitos con


Siempre es necesario proteger a la batería de cortocircuitos conla BatFuse

> Instalar BatFuse lo más cerca posible de la batería en ambientesno explosivos

> BatFuse-B.01> Para un Sunny Island (instalación monofásica)


> BatFuse-B.03> Para tres Sunny Island (instalación trifásica)

50

BatFuse

> Instalar los fusibles DC tan cerca de la bateríacomo sea posible


> Dimensionamiento de los fusible de acuerdo a la corriente DC máxima que puede circular en operación normal a través del Sunny Island

> La corriente de cortocircuito puede destruir a la batería sino se instalan los fusibles DC adecuados (BatFuse)


> Por ejemplo OPzV 200 Ah, I max ≈ 5089 A> Por ejemplo NiCd 68 Ah, I max ≈ 3000 A> Por ejemplo OPzS1000Ah, I max ≈ 20000 A

BatFuse

> BatFuse asegura eficazmente la batería a través de fusibles DC individuales por cada Sunny Island> Batfuse facilita durante la instalación la conexión de la batería con los Sunny Island> Batfuse facilita desconectar la batería de los Sunny Island en operación sin carga


Batfuse facilita desconectar la batería de los Sunny Island en operación sin carga


51

Master (L1) Slave 2 (L3)Slave 1 (L2)

BatFuse


BatFuse


Batería48 V

+ -

Bat +Bat -

> Diferentes posibilidades para controlar procesosinternos o externos del Sunny Island

> 2 relés secos integrados en cada Sunny Island

Relés multifunción


g y> Cada relé tiene un contacto normalmente cerrado

(NC) y un contacto normalmente abierto (NO)> Configuración en menú #241

> 241.01 Rly1Op> 241.02 Rly2Op

> Función de deslastre y manejo del generador de combustión interna


NC

NOC C

Relay 1 Relay 2

NC

NO

52

Gestión de generadores: Generador de combustión interna (relé 1)

> El Sunny Island permite el uso de diversas fuentesexternas de energía

> El acople del generador de combustión interna a la d l l d l AC


red en isla se realiza a través de las conexiones AC-2> Este acople puede ser monofásico o trifásico> Dependiendo del estado de carga de la batería o de

la potencia demandada por los consumidores se arranca o para automáticamente desde el Sunny Island el generador de combustión interna

> Importante:


> Generador con regulación de frecuencia de alta calidad> Funcionamiento autónomo ó paralelo a la red> Encendido manual ó remoto> Encendido remoto con un contacto ó con dos

> El Sunny Island permite el uso de diversas fuentesexternas de energía

> El acople del generador de combustión interna a la d l l d l AC

Gestión de generadores: Generador de combustión interna (relé 1)


red en isla se realiza a través de las conexiones AC-2> Este acople puede ser monofásico o trifásico> Dependiendo del estado de carga de la batería o de

la potencia demandada por los consumidores se arranca o para automáticamente desde el Sunny Island el generador de combustión interna

> Importante:


> Generador con regulación de frecuencia de alta calidad> Funcionamiento autónomo ó paralelo a la red> Encendido manual ó remoto> Encendido remoto con un contacto ó con dos

53

Encendido manual

> El Sunny Island no puede en este caso encender el generador> El Sunny Island únicamente puede vigilar si el voltaje y la frecuencia del generador en la entrada AC-

2 están dentro del rango


> El Sunny Island sincroniza el voltaje y frecuencia de la red al generador y luego conectaautomáticamente al generador a la red en isla a través de AC-2

Sunny Island


Generator con encendido manualRed en isla

Termomagnético

Lámpara indicadora

Encendido remoto

> El Sunny Island puede en este caso encender automáticamente al generador a través del relé 1 > El Sunny Island verifica primero que el voltaje y la frecuencia del generador en la entrada AC-2 están

dentro del rango


GnReq-Signal

Sunny Island

> El Sunny Island sincroniza el voltaje y frecuencia de la red al generador y luego conecta automáticamente al generador a la red en isla a través de AC-2 después de una fase de calentamiento


start/stop

Generator con encendido remotoRed en isla

Termomagnético

54

Gestión del generador: Reducción de la potencia FV a través de la frecuencia

> El Sunny Island puede reducir la potencia del Sunny Boy a través de la frecuencia de la red en isla para proteger a la batería de sobrecargas


Batería cargada

Alta producciónde potencia FV


f= 50 HzBajo consumo

f= (50+∆f) Hz

Gestión del generador: Reducción de la potencia FV a través de la frecuencia

> No es necesario utilizar cable extra de comunicación entre Sunny Island y Sunny Boy> El Sunny Boy debe estar configurado para operar en el modo Off-Grid



55

Gestión de cargas: Deslastre (Relé 2)

> Relé 2 controla la bobina de un contactor trifásico de deslastre AC ó DC> Cargas no críticas del sistema en isla están conectadas al contactor de deslastre> Función de deslastre protege a la batería de descargas profundas


Función de deslastre protege a la batería de descargas profundasContactor de deslastre AC

Baja producción de energía

Alto consumo AC


Contactor de deslastre DCBatería con estado de carga bajo

Alto consumo DC

Sunny Island Charger (SIC50)

> Regulador de carga universal de SMA> MPP-Trackings integrado para un aprovechamiento óptimo del generador FV> Bus de comunicación entre Sunny Island Charger und Sunny Island para una gestión óptima de la


Bus de comunicación entre Sunny Island Charger und Sunny Island para una gestión óptima de la batería


56


> Para baterías tipo OPzS und OPzV> Voltaje nominal de la batería 12/24/48 V > Hasta cuatro Sunny Island Charger conectados en paralelo


Hasta cuatro Sunny Island Charger conectados en paralelo> Eficiencia > 98%

Batería

Generador FV1 2 3 4


Sunny Island

Sunny Island ChargerGenerador diesel

Consumidor


> Para baterías tipo OPzS und OPzV> Voltaje nominal de la batería 12/24/48 V > Hasta cuatro Sunny Island Charger conectados en paralelo


Hasta cuatro Sunny Island Charger conectados en paralelo> Eficiencia > 98%> Combinable con Sunny Boy

Batería

Generador FV1 2 3 4 5


Sunny Island

Sunny Island Charger

Sunny Boy

Generador diesel

Consumidor

57

Multicluster Box

> La Multicluster-Box facilita la instalación de Sunny Islands en redes en isla de gran capacidad> La Multicluster-Box posee todas las protecciones y componentes de comunicación necesarias> Hasta 12 Sunny Islands pueden ser conectados en una misma red en isla


Hasta 12 Sunny Islands pueden ser conectados en una misma red en isla> Generador diesel y consumidores son gestionados directamente desde la Multicluster-Box


Multicluster Box

MC-Box-6

MC-Box-12MC-Box-36


SI 2224 SI 3324 SI 4248 SI 5048

X 6 X 12 X 36

SI 2012

3,6 5,0 7,0 8,4 50 100 kW3,8 300

1min. Potencia AC a 25 ºC

SI 5048 SI 5048 SI 5048



2,7 4,2 5,4 6,5 39 78 kW2,9 234

Potencia AC a 25 ºC

2,0 3,3 4,2 5,0 30 60 kW2,2 180

58

Multicluster Box US MC-Box-12.3UMC-Box-12.3U


SI 5048-US

X 6 X 12

8,4 50 100 kW300


SI 5048-US SI 5048-USSI 5048-US

X 3

25,2

X 1



6,5 39 78 kW234


5,0 30 60 kW180

19,5

15,0

Ejemplo: Multicluster Box (MC-Box 6)

Generador FVSunny Boy

Tablero de distribución


Generator diesel Consumidores

Tablero de distribuciónPara Sunny Boy

Multicluster-Box


Batería 1

Clúster 1 Clúster 2

Batería2

59






RS485 communication (option)

sync BkupMstr/L1

BkupSL1/L2

BkupSL2/L3

M S1 S2 M S1 S2 M S1 S2


MainCluster (Cluster 1) ExtensionCluster (Cluster2) ExtensionCluster (Cluster3)

60

MMC/SD-Karte



MMC/SD-Karte

> El Sunny Island puede almacenar en una tarjeta MMC/SD el firmware, parámetros y datos medidos

> Datos medidos de la batería, inversor FV, consumidor, etc.


son almacenados de manera cíclica> Datos de errores son almacenados en el momento e la

falla> Las datos almacenados en la tarjeta MMC/SD se pueden

procesar en una hoja de cálculo> El instalador debe de descargarse electroestáticamente

Sunny Island 5048

MMC/SD-Karte


> El instalador debe de descargarse electroestáticamenteantes de introducir o extraer la tarjeta MMC/SD en elSunny Island

61

MMC/SD-Karte

> Utilice la tarjeta MMC/SD para almacenar eventos y datos del sistema en isla> SMA puede hacer análisis del sistema a partir de los datos almacenados en la tarjeta

MMC/SD


Datos/Informaciones

> Los datos almacenados se pueden enviar por email o por internet> El Sunny Island verifica si hay un nuevo archivo de Update cada vez que arranca o cuando se

introduce una tarjeta MMC/SD-Karte


Análisis/soluciones

MMC/SD

XXX.XXX.XXX.XXXXXX.XXX.XXX.XXXXXX.XXX.XXX.XXXXXX.XXX.XXX.XXX

Sunny WebBox



62

SUNNY PORTAL



1. Qué es lo que se debe saber?

> Datos relevantes del lugar y tipo de instalación



63


> En lugar de la irradiación promedio diaria mensual se puede usar el rendimiento específico E PV del sistema FV para hacer una primera estimación de los componentes del sistema en isla

> R di i t ífi kWh/ /kW


> Rendimiento específico en kWh/a/kWp



> En lugar del consumo diario máximo se puede usar el consumo promedio diario anual de energía E a

del sistema FV para hacer una primera estimación de los componentes del sistema en isla> C di d í kWh/


> Consumo promedio de energía en kWh/a


64




P max : Potencia máxima durante 30 minutos y temperatura ambiente 25 ºC




Batería Generador diesel PV KWEA BHKW

65

2. Cuál Sunny Island?

MC-Box-6

MC-Box-12MC-Box-36


SI 2224 SI 3324 SI 4248 SI 5048

X 6 X 12 X 36

SI 2012

3,6 5,0 7,0 8,4 50 100 kW3,8 300


SI 5048 SI 5048 SI 5048



2,7 4,2 5,4 6,5 39 78 kW2,9 234


2,0 3,3 4,2 5,0 30 60 kW2,2 180

2. Cuál Sunny Island? MC-Box-12.3UMC-Box-12.3U


SI 5048-US

X 6 X 12

8,4 50 100 kW300


SI 5048-US SI 5048-USSI 5048-US

X 3

25,2

X 1



6,5 39 78 kW234


5,0 30 60 kW180

19,5

15,0

66

2.1 Cuántos Sunny Island?

PmaxP

SIN =


P SI-30

P max

30SIPSI−


N SI Cantidad de Sunny Island

P max Potencia máxima del consumidor durante 30 minutos y temperatura ambiente 25 ºC [kW]

P SI-30 Potencia máxima del Sunny Island durante 30 minutos y temperatura ambiente 25 ºC [kW]

3. Cuál capacidad de batería (C10)?

C 10

[Ah]1000*BattUdPBattη

d/365 ︶NaE ︵

10C =


Ea

η Batt = 80 – 90 %


C 10 Capacidad de la batería en un tiempo de descarga de 10 h E a Consumo anual promedio de energía [kWh/a]

η Batt Eficiencia promedio de la batería P d Profundidad de descarga máxima

U Batt Voltaje nominal de la batería [12V, 24V, 48V] N d Tiempo de autonomía [d]

67

Tiempo de autonomíaN d (días)

Tipo de batería Costos de la batería

Sistemas con generador FV 4,0 OPzS ~ 200 €/kWh

Valores recomendados para N d


g , /

Sistemas con generador FV + generador diesel

2,0 OPzS ~ 200 €/kWh


Valores recomendados para Pd

Pd = 50 %


de ci

clos[

n]


Profundidad de descarga DoD [%]

Núme

ro

68

Capacidad de la batería (C10):


Typ C100/1,85 VAh

C50/1,85 VAh

C24/1,83 VAh

C10/1,80 VAh

C5/1,77 VAh

Max. Gewichtkg

Länge Lmm

Breite Bmm

Höhe Hmm

Abb.













16 OPzV solar.power 2300 2320,0 2235,0 2210,4 2030,0 1695,0 165,0 215 400 815 C



C100,C50, C24, C10, und C5 = Kapazität bei 100‐, 50‐, 24‐, 10‐ und 5‐stündiger Entladung

[kWp]η*ESF*EPSystemPV

aPV =

4. Cuál capacidad del generador FV?

PPV


yV

Ea

η System ≈ 70 %


PPV Capacidad del generador FV [kWp] E a Consumo anual promedio [kWh/a]

SF Fracción solar η System Eficiencia del sistema

EPV Rendimiento específico [kWh/a/kWp]

69

Rendimiento específico (EPV) kWh/a/ kWp

Fracción solar (SF)

Europa Central 800 900 50 70%

Valores recomendados del rendimiento específico en kWh/kWp/a


Europa Central 800 – 900 50 – 70%

Europa del Sur 1300 – 1450 60 – 90%

Africa 1450 – 1700 60 – 100%

Arabia Saudita 1800 – 2000 70 – 100%


5. Cuál inversor FV?



5,0 kW3,8 11,0

Sunny Boy Sunny Boy TL-20 Sunny Mini Central

1,2

Sunny Boy

70

5. 1 Sunny Design



5. 2 Recomendación para el inversor FV

SISB P2P ×≤


P SBP SI


P SI Potencia nominal AC del Sunny Island [kW]

P SB Potencia nominal AC del Sunny Boy [kW]

71

6. Cuál capacidad del generador diesel?

0,8 P SI < P Gen < 1,2 P SI


P GenP SI


P SI Potencia nominal AC del Sunny Island [kW]

P Gen Potencia nominal AC del generador diesel [kW]

SMA Off-Grid Configurator



72


Seamos realistase intentemos lo imposible!

Seamos realistase intentemos lo imposible!

5. Dimensionamiento Island

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Transcript of 5. Dimensionamiento Island