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PVS IN BLOOM
Introducción a la Tecnología Fotovoltaica
Seminarios de formación para técnicos de entidades locales
1
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INTRODUCCIONTasa media de crecimiento anual
de las energías renovables (2004 - 2009)
2
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INTRODUCCION
ENERGÍA SOLARDIRECTA SOLAR TÉRMICA
SOLAR FOTOVOLTAICA
3
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INTRODUCCIONClasificación Sistemas Fotovoltaiacos
4
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INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Autónomos
5
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INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Autónomos. Telecomunicaciones
6
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INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Autónomos. Electrificación Rural
7
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INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Autónomos. Electrificación Rural
8
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INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Autónomos. Bombeo
9
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INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Autónomos. Bombeo
10
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INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Autónomos. Alumbrado
11
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INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Autónomos. Otras aplicaciones
12
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INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Autónomos. Sistemas extraterrestres
13
![Page 14: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/14.jpg)
Elemento clave:INVERSOR
INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red
14
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Olmedilla 60 MWpOlmedilla 60 MWp
Plantas FV
INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
15
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16
Plantas FV
Beneixama 20 MWp
Beneixama 20 MWp
Gálvez 70 kWpGálvez 70 kWp
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Calasparra 30 MWp
Calasparra 30 MWp
Olivenza 18 MWpOlivenza 18 MWp
Plantas FV
INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
17
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La integración en edificios responde a
un concepto novedoso, la
generación distribuida, en donde, uno de los
objetivos es la generación de
electricidad cerca de los lugares de
consumo
Integración Arquitectónica
INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
1870kWp
Fachada
Pérgola
40kWp
20kWp
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Proyecto: HAUS DER ZUKUNFT Ciudad:WELL (AT)Características: Edificio Residencial
Monocristalino Conectado a redTejado 3,47 kWp
INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red
19
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Proyecto: AUF DEM KRUGE Ciudad:Bremen (DE)Características: 80 Casas Individuales
Multicristalino Conectado a redTejado 2.5 kWp/unid. (200 kWp Total)
INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red
20
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Proyecto: STADTWERKE Ciudad:Heidenheim (DE)Características: Edifico de Oficinas
Monocristalino Conectado a redParasoles 14 kWp
INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red
21
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Proyecto: BRE Ciudad:Watford (GB)Características: Edificio Comercial
Si Amorfo Conectado a redFachada 3 kWp
INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red
22
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Proyecto: IKEA Store Ciudad:Stockholm Características: Zona Comercial
Multicristalino Conectado a redTejado kWp
INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red
23
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Proyecto: CAFETERIA IMECCiudad: Leuven (BE)Características:
Edificio ComercialConectado a redMonocristalinoTejado2.5 kWp
INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red
24
![Page 25: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/25.jpg)
Proyecto: DE KLEINE AARDE Ciudad:Boxtel (NL)Características: Centro de Educación
Multicristalino Conectado a redTejado 7.8 kWp
INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red
25
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Proyecto: PV Umbrella Ciudad: Roma (IT)Características: Mobiliario Urbano
Multicristalino Conectado a redParasol 0.5 kWp
INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red
26
![Page 27: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/27.jpg)
Proyecto: Car Shetler Ciudad: (JP)Características: Mobiliario Urbano
Amorfo Conectado a redTejado 0.74 kWp
INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red
27
![Page 28: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/28.jpg)
Proyecto: ESTACION DE TRENCiudad: Morges (CH)Características:
Edificio ComercialConectado a redMulticristalinoTejado21.6 kWp
INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica-
Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red
28
![Page 29: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/29.jpg)
INTRODUCCIONAplicaciones de la energía solar fotovoltaica
29
![Page 30: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/30.jpg)
INTRODUCCIONEvolución anual del mercado Mundial FV (año 2009)
30
![Page 31: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/31.jpg)
INTRODUCCIONRadiación Solar
31Fuente: Instalaciones Fotovoltaicas. Dirección General de Industria, Energía y Minas
![Page 32: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/32.jpg)
INTRODUCCIONRadiación Solar
Difusa DDirecta B
Extraterrestre Bo
Albedo R
Global = Directa + Difusa + AlbedoG = B + D + R
Atmósfera
Superficie Receptora
32
![Page 33: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/33.jpg)
INTRODUCCIONRadiación Solar
33
Fuente: Instalaciones Fotovoltaicas. Dirección General de Industria, Energía y Minas
![Page 34: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/34.jpg)
INTRODUCCIONRadiación Solar
34
![Page 35: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/35.jpg)
INTRODUCCIONRadiación Solar
35
Fuente: Instalaciones Fotovoltaicas. Dirección General de Industria, Energía y Minas
![Page 36: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/36.jpg)
PVS IN BLOOM
Fundamentos básicos de los Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red
Seminarios de formación para técnicos de entidades locales
36
![Page 37: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/37.jpg)
MODULARIDAD
INTRODUCCIONDiagrama de bloques simplificado SFCR
37
![Page 38: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/38.jpg)
BC
BV
EG
E = hf >= EG
BC
BVElectrón
Hueco
Fotón
BC
BV
LA CELULA SOLARFundamentos
38
![Page 39: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/39.jpg)
N
P
+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - - - - - - - -
E
Iph ID(V)
+
-
V
I =
I ph
-I D
(V)
LA CELULA SOLARFundamentos
39
![Page 40: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/40.jpg)
+ + + + + + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - - - - -
E
N
P
Metal
Dirección rayos solares
Capa antirreflexiva
Si tipo p
Contacto posterior
Si tipo n+
Pérdidas por
transmisión
Pérdidas por reflexión
Generación de pares e--h+
LA CELULA SOLARFundamentos
40
![Page 41: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/41.jpg)
LA CELULA SOLARFundamentos
41
![Page 42: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/42.jpg)
Tipos de células solares según su fabricación y la tecnología empleada (Fuentes: A. Luque y G. Sala, 2003; DGS, 2008)
LA CELULA SOLARTipos de célula
42
![Page 43: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/43.jpg)
LA CELULA SOLARTipos de célula
43
![Page 44: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/44.jpg)
Curva característica depende:
1. Tecnología de fabricación.
2. Condiciones de operación. Fundamentalmente (G y Tc)222
LA CELULA SOLARCurva característica V-I
44
![Page 45: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/45.jpg)
VOC ≈ independiente de G (primera aproximación)
η crece logarítmicamente con G
EL AUMENTO DE G FAVORECE EL COMPORTAMIENTO
DE LA CÉLULA
2
121;GGIIII SCSCSCL =≈
LA CELULA SOLARInfluencia de la irradiancia (G) a
temperatura constante de la célula (Tc)
45
![Page 46: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/46.jpg)
IL ≈ ISC independiente de TC (primera aproximación)
(1/η)dη / dTC ≈ -0,0035·K-1 (Si)
EL AUMENTO DE TC EMPEORA EL COMPORTAMIENTO DE LA CÉLU
)298( 0023,0
Sielpara·0023,0
,
1
−−=
≈ −
CSTCOCOC
C
OC
TVV
KVdTdV
LA CELULA SOLARInfluencia de la temperatura de la célula (TC)
a irradiancia (G) constante
46
![Page 47: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/47.jpg)
Condiciones Estándar de Medida (CEM) definidas por la Comisión Electrotécnica Internacional en su norma 60904-1 y recogidas en la
Norma UNE-EN 61215(en inglés: STC – Standard Test Conditions)
• TC= 25ºC (Temperatura de la célula)
• G= 1000 W/m2
• Distribución espectral A.M = 1,5.
•Irradiancia incidente perpendicular.
LA CELULA SOLARCondiciones Estándar de Medida
47
![Page 48: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/48.jpg)
CONDICIONES ESTÁNDARES DE MEDIDA PARÁMETROS ELÉCTRICOSGSTC = 1000 Wm-2 VOC,STC
TC,STC = 298K ISC,STC
Incidencia normal PM,STC
Espectro AM 1,5 OTROS: FFSTC, ηSTC, etc.
G
Tamb
¿TC?
)5()·()()( 2·800293)(2−
−−+=mW
KKTONCambC mWGKTKT
TONC(K): temperatura de la célula cuando:
G = 800 Wm-2
Tamb = 293KIncidencia normalEspectro AM 1,5Velocidad viento=1m·s-1
LA CELULA SOLARCondiciones STC y TONC
48
![Page 49: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/49.jpg)
EL MÓDULO FOTOVOLTAICO
49
![Page 50: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/50.jpg)
ac TGWm
CTONCT +⋅−
= −2800º20
EL MÓDULO FOTOVOLTAICOCondiciones STC
50
![Page 51: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/51.jpg)
EL MÓDULO FOTOVOLTAICOCurva V-I caracterisitica. Tcelula= cte.
51
![Page 52: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/52.jpg)
EL MÓDULO FOTOVOLTAICOCurva V-I caracterisitica. Irradiancia = cte.
52
![Page 53: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/53.jpg)
VGENERADOR = VMÓDULO *NmsIGENERADOR = IMÓDULO * Nmp
PGENERADOR = PMÓDULO * (Nmp * Nms)
GENERADOR FOTOVOLTAICO
53
![Page 54: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/54.jpg)
Con carácter general, la potencia máxima que puede entregar el generador FV es inferior a la suma de las potencias máximas de
los módulos que lo conforman
GENERADOR FOTOVOLTAICO
54
![Page 55: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/55.jpg)
[ ])(1 ** ccMGFVG TTPG
GPP −−= γ
PG= Potencia máxima que suministraría el generador FV para estas condiciones de funcionamiento.
G= Irradiancia global incidente en la superficie del módulo fotovoltaico.Tc= Temperatura de operación de la célula calculada según la expresión (1).PGFV = Potencia máxima del generador fotovoltaico en CEM.G* = Irradiancia en CEM (1000 W/m2).T*c= Temperatura en CEM (25 ºC).γPM = Coeficiente de variación de la Potencia con la Temperatura de operación
de la célula.
ac TGWm
CTONCT +⋅−
= −2800º20
(1)
GENERADOR FOTOVOLTAICOEstimación de la Potencia Instantánea
Efecto de la Irradiancia y la Temperatura
55
![Page 56: Introducción a los sistemas fotovoltaicos conectados a la red (SFCR)](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051522/58a2c02d1a28ab2e3b8ba105/html5/thumbnails/56.jpg)
0
200
400
600
800
1000
1200
0:00:00 2:24:00 4:48:00 7:12:00 9:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 19:12:00 21:36:00 0:00:00
tiempo
Irra
dia
nci
a G
(W
*m
-2)
día de febrerodía de agosto
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
0:00:00 2:24:00 4:48:00 7:12:00 9:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 19:12:00 21:36:00 0:00:00
tiempo
Tem
pera
tura
am
bie
nte
(ºC
)
día de febrerodía de agosto
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
0:00:00 2:24:00 4:48:00 7:12:00 9:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 19:12:00 21:36:00 0:00:00
tiempo
kW
h p
or
kW
pic
o i
nst
ala
do
día de febrerodía de agosto
[ ])(1 ** ccMGFVG TTPG
GPP −−= γ
ac TGWm
CTONCT +⋅−
= −2800º20
Irradiancia (G)
Tª ambiente (Ta)
Pgenerador (Watios)
La integral del área serála energía producida
GENERADOR FOTOVOLTAICOEstimación de la Potencia Instantánea
Efecto de la Irradiancia y la Temperatura
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GENERADOR FOTOVOLTAICO
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INVERSOR PARA CONEXIÓN A RED
• Tipo de conexión a red:
• MONOFÁSICOS.
• TRIFÁSICOS.
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Elemento destinado a convertir la tensión continua (DC) generada por el sistema en una señal alterna que cumpla con unos requisitos mínimos para la conexión a la red eléctrica convencional
INVERSOR PARA CONEXIÓN A RED
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El inversor deberá disponer de un sistema de seguimiento automático del punto de máxima potencia del
generador FV.
INVERSOR PARA CONEXIÓN A REDCaracterísticas generales
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La curva característica del GF varía en función de la Irradiancia (G) y la Temperatura de Operación de la célula (Tc).
INVERSOR PARA CONEXIÓN A REDCaracterísticas generales
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INVERSOR PARA CONEXIÓN A REDCaracterísticas generales
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Bajo ninguna circunstancia, el inversor podrá mantener la tensión en la línea de distribución si se produce una desconexión de la red
eléctrica a la que inyecta.El funcionamiento en isla de una instalación FV conectada a la
red está totalmente prohibido en la legislación vigente
• Los fabricantes de inversores fotovoltaicos deberán certificar que sus productos cumplen las directivas comunitarias de seguridad eléctrica y de compatibilidad electromagnética. (IEC 1000-3-2 y IEC1000-3-4).
El RD 1663/2000 también obliga a que exista aislamiento galvánico entre el inversor y la red de distribución
En el caso de España:
INVERSOR PARA CONEXIÓN A REDCaracterísticas generales
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Una clasificación típica de los inversores es la que se realiza atendiendo al número de inversores por generador fotovoltaico y a la conexión del inversor al generador.
• Inversor central.• Inversor orientado a rama (string inverter).• Inversor orientado a módulo (módulo AC).• Inversor multi-string.
INVERSOR PARA CONEXIÓN A REDTipos de Inversores Comerciales
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Inversor central
INVERSOR PARA CONEXIÓN A REDTipos de Inversores Comerciales
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INVERSOR PARA CONEXIÓN A REDTipos de Inversores Comerciales
Inversor orientado a rama
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GFV compuestos por diferentes tecnologías
GFV de igual tecnología pero con distintas
orientaciones.
INVERSOR PARA CONEXIÓN A REDTipos de Inversores Comerciales
Inversor multi-string
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INVERSOR PARA CONEXIÓN A REDTipos de Inversores Comerciales
Inversor orientado a módulo (módulos AC)
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Pentrada, es la potencia instantánea disponible a la entrada del inversor (W).Psalida, es la potencia instantánea suministrada a la salida del inversor (W).
Pnominal, es la potencia nominal de salida del inversor (W).pout = Psalida / Pnominal (adimensional).
k0, es el coeficiente que representa las pérdidas de autoconsumo (adimensional).k1, representa las pérdidas proporcionales a la potencia (adimensional).
k2, representa las pérdidas proporcionales al cuadrado de la potencia (adimensional).
2out2out10out
out
entrada
salidak pkpkkp
pPP
η+++
==
Modelo propuesto por Schmidt
INVERSOR PARA CONEXIÓN A REDEficiencia del inversor
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%)100(%)50(%)30(%)20(%)10(%)5(, 2.048.01.013.006.003.0 ηηηηηηη +++++=EINV
Rendimiento europeo:
INVERSOR PARA CONEXIÓN A REDEficiencia del inversor
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Parámetro Unidades Símbolo
VALORES DE ENTRADA DC o CCIntensidad máxima a la entrada A IINV,M,DC
Tensión máxima a la entrada V VINV,M
Potencia nominal de entrada W PINV,DC
Límite inferior del rango de tensión para el que el inversor busca el PMP V VINV,m,PMP
Límite superior del margen de tensión para el que el inversor busca el PMP V VINV,M,PMP
VALORES DE SALIDA ACPotencia nominal de salida W PINV,AC
Potencia máxima W PINV,M,AC
Frecuencia de red Hz F
Distorsión armónica - THD
Intensidad nominal a la salida A IINV,AC
Tensión nominal a la salida V VINV,AC
Factor de potencia - cos ϕ
RENDIMIENTOEficiencia máxima - ηINV,M
Eficiencia europea - ηINV,E
INVERSOR PARA CONEXIÓN A REDParámetros Característicos para inversores SFCR
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Distribución del Mercado Alemán en 2009(Fuente: German Solar Industry Association)
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