Ingeniería Eléctrica · 2024
Diseño de un sistema On Grid solar fotovoltaico para la Litoteca Nacional ubicada en las instalaciones del Parque Tecnológico Guatiguará de la Universidad Industrial de Santander UIS, en la vereda Guatiguará, del municipio de Piedecuesta, Santander. DISISFOL 2022-2.
Este proyecto de grado comprende el diseño de un sistema solar fotovoltaico conectado a la red, con la expectativa de suplir una parte de la carga del edificio de la Litoteca Nacional, con enfoque hacia la carga del sistema de aire acondicionado del edificio. Para esto se llevará a cabo una proyección del consumo energético, el dimensionamiento de los paneles solares y los diferentes componentes que la integran. Siendo este un sistema on grid, se debe mantener en sincronismo con la frecuencia de la red del operador para lograr la continuidad del servicio. Se diseñará el sistema con mayor eficiencia energética, además se tienen que cumplir los reglamentos y normas para el diseño, también una relación costo beneficio con respecto a los elementos que componen el sistema como son paneles, cables, e inversores.
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Contenido
- Introducciónp. 11
- Objetivosp. 14
- Metodologíap. 15
- 1. Caracterización de la instalación eléctricap. 17
- 1.1 Carga eléctricap. 18
- 1.2 Estimación de la demanda energéticap. 19
- 1.3 Análisis general del sitiop. 20
- 1.4 Dimensión de la cubiertap. 20
- 1.5 Área disponible para instalaciónp. 21
- 1.6 Potencia pico del generador por superficie disponiblep. 22
- 2. Condiciones ambientales de la entidadp. 23
- 2.1 Fuente 1: Atlas de radiación Solar y atlas climatológico del IDEAMp. 23
- 2.2 Fuente 2: Nasa Power Data Access Viewerp. 23
- 2.3 Temperaturap. 24
- 2.4 Velocidad del vientop. 25
- 2.5 Irradiancia Solar Global Horizontalp. 27
- 3. Dimensionamiento de la instalaciónp. 30
- 3.1 Generador Fotovoltaicop. 30
- 3.1.1 Disposición de panelesp. 30
- 3.1.2 Número máximo de panelesp. 31
- 3.1.3 Tipo de conexiónp. 32
- 3.1.4 Panel solar fotovoltaico seleccionadop. 33
- 3.2 Inversorp. 35
- 3.2.1 Selección del inversorp. 35
- 3.3 Conductores del sistema fotovoltaicop. 38
- 3.3.1 Selección del conductorp. 39
- 3.4 Pérdidas en el cableadop. 41
- 3.5 Regulación de voltajep. 42
- 3.5.1 Regulación de voltaje en corriente continuap. 42
- 3.5.2 Regulación de voltaje en corriente alternap. 43
- 3.6 Medidor de energía bidireccionalp. 44
- 3.6.1 Selección del medidor de energía bidireccionalp. 46
- 3.7 Protecciones eléctricasp. 47
- 3.7.1 Selección de protecciones eléctricasp. 48
- 3.8 Sistema de puesta a tierrap. 49
- 3.9 Estructurasp. 50
- 3.10 Ductos y canalizacionesp. 51
- 3.11 Diagrama Unifilarp. 52
- 4. Evaluación técnica y económicap. 53
- 4.1 Estimación de la energía generada por el sistema fotovoltaicop. 53
- 4.2 Degradaciónp. 54
- 4.3 Excedentes de energíap. 56
- 4.4 Presupuestop. 56
- 4.5 Análisis de retorno económicop. 58
- 4.6 Impuesto al alumbrado público (IAP)p. 60
- 4.7 Vistas de la distribución de paneles en cubiertap. 61
- 5. Conclusionesp. 63
- 6. Recomendacionesp. 65
- Referencias Bibliográficasp. 66
- Tabla 1 Hojas de datos de fabricantes de panelesp. 34
- Tabla 2 Datasheets de los inversoresp. 37
- Tabla 3 Corrientes ajustadas por normativap. 39
- Tabla 4 Capacidades de corriente permisibles en conductores aisladosp. 40
- Tabla 5 Selección del conductorp. 41
- Tabla 6 Porcentaje de pérdidas en el tendido eléctricop. 42
- Tabla 7 Protecciones para los tramos del sistemap. 47
- Tabla 8 Porcentaje de ocupaciónp. 52
- Tabla 9 Energía mensual generada por el sistema solar fotovoltaicop. 54
- Tabla 10 Degradaciónp. 55
- Tabla 11 Presupuestop. 57
- Figura 1 Diagrama de flujo para el dimensionamiento de sistemas FVp. 15
- Figura 2 Diagrama unifilar de la Litoteca Nacionalp. 17
- Figura 3 Edificio Litoteca Nacionalp. 20
- Figura 4 Ubicación geográfica, área disponible de la cubierta a dos aguasp. 21
- Figura 5 Temperatura media anual del atlas climatológico del IDEAMp. 24
- Figura 6 Temperatura media anualp. 25
- Figura 7 Gráfico de la velocidad del vientop. 26
- Figura 8 Mapa de la velocidad del vientop. 26
- Figura 9 Irradiancia hacia abajo onda corta en toda la superficie del cielop. 27
- Figura 10 Mapa de radiación solar globalp. 28
- Figura 11 Mapa de brillo solarp. 28
- Figura 12 Orientación óptima del panelp. 31
- Figura 13 Esquema de conexiónp. 33
- Figura 14 Ficha técnica panel solarp. 35
- Figura 15 Configuración esclavo -maestrop. 38
- Figura 16 Clasificación de puntos de mediciónp. 44
- Figura 17 Requisitos de exactitud para medidores y transformadores de medidap. 45
- Figura 18 Hoja de datos medidor bidireccionalp. 46
- Figura 19 SH203-C50 Interruptor automático - 3P - C - 50 Ap. 48
- Figura 20 Breaker Industrial Fijo 250A Capacidad de Ruptura 50KA - A2Cp. 48
- Figura 21 Estructura anclaje a la cubiertap. 50
- Figura 22 Selección de tuberíasp. 51
- Figura 23 Flujo de caja en la vida útil del proyectop. 58
- Figura 24 Ganancia neta durante 25 añosp. 59
- Figura 25 Vista lateral de la instalación solarp. 61
- Figura 26 Vista superior de la instalación solarp. 62
- Figura 27 Vista frontal de la instalación solarp. 62