Como calcular una configuración de paneles fotovoltaicos a partir de la Tmáx y Tmín del emplazamiento.

 

Para el ejercicio se han utilizado:

• PANELES: MEPV 108 HCI 400
• INVERSOR: SUN2000-3KTL-M1

Se estudian los parámetros eléctricos del inversor para elegir los strings adecuados en

la instalación. Se utilizan la fórmula 1 para calcular la tensión de circuito abierto a la

temperatura Tm, la fórmula 2 para calcular la intensidad de cortocircuito a la temperatura Tm, y por último la fórmula 3 para calcular la potencia máxima a la temperatura Tm:

𝑉𝑜𝑐(𝑇𝑚) = 𝑉𝑜𝑐 × (1 + 𝛽𝑣𝑜𝑐 × (𝑇𝑚 − 𝑇𝑠𝑡𝑐)) (1)

Donde:

𝑉𝑜𝑐(𝑇𝑚) = Tensión de circuito abierto a la temperatura Tm (V).

𝑉𝑜𝑐= Tensión de circuito abierto (V).

𝛽= Coeficiente de variación de la tensión de circuito abierto con la temperatura (%/ºC).

𝑇𝑚= Temperatura del emplazamiento (ºC).

𝑇𝑠𝑡𝑐= Temperatura en condiciones STC (ºC).

𝐼𝑠𝑐(𝑇𝑚) = 𝐼𝑠𝑐 × (1 + 𝛼 × (𝑇𝑚 − 𝑇𝑠𝑡𝑐)) (2)

Donde:

𝐼𝑠𝑐(𝑇𝑚) = Intensidad de cortocircuito a la temperatura Tm (A).

𝐼𝑠𝑐= Intensidad de cortocircuito (A).

𝛼= Coeficiente de variación de la intensidad con la temperatura (%/ºC).

𝑇𝑚= Temperatura del emplazamiento (ºC).

𝑇𝑠𝑡𝑐= Temperatura en condiciones STC (ºC).

𝑃𝑝𝑚𝑝(𝑇𝑚) = 𝑃𝑝𝑚𝑝 × (1 + 𝛾 × (𝑇𝑚 − 𝑇𝑠𝑡𝑐)) (3)

Donde:

𝑃𝑝𝑚𝑝(𝑇𝑚) = Potencia máxima a la temperatura Tm (W).

𝑃𝑝𝑚𝑝= Potencia máxima (W).

𝛾= Coeficiente de variación de la potencia con la temperatura (%/ºC).

𝑇𝑚= Temperatura del emplazamiento (ºC).

𝑇𝑠𝑡𝑐= Temperatura en condiciones STC (ºC).

Se debe conocer:

𝛽 es negativo. Al aumentar la temperatura la tensión disminuye.

𝛼 es positivo. Al aumentar la temperatura la intensidad aumenta.

𝛾 es negativo. Al aumentar la temperatura la potencia disminuye.

Se toman como ejemplo los datos de temperatura en el año 2022 , y como resultado se obtiene que la temperatura máxima en el emplazamiento es de:

Tmax14 julio=42,2 ºC

Tmín19 enero=-5,3 ºC

1) Comprobación del número máximo de paneles por la potencia máxima:

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑎 (𝐹𝑖𝑐ℎ𝑎 𝑡é𝑐𝑛𝑖𝑐𝑎 𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟) = 4500 𝑊𝑝

                                La potencia máxima se da cuando la temperatura es:

𝑇 = −5,3 º𝐶

𝑃𝑀𝐴𝑋 (−5,3º𝐶) = 400 × (1 − 0,0035 × (−5,3 − 25)) = 442,42 𝑊𝑝

𝑛º 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠 =4500/442,42= 10 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠

2) Comprobación del número máximo de strings por la máxima intensidad de entrada:

𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑀𝑃𝑃𝑇 (𝐹𝑖𝑐ℎ𝑎 𝑡é𝑐𝑛𝑖𝑐𝑎 𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟) = 13,5 𝐴

La intensidad máxima se da cuando la temperatura es

𝑇 = 42,2 º𝐶

𝐼𝑒𝑀𝐴𝑋 (42,2º𝐶) = 12,9 × (1 + 0,00044 × (42,2 − 25)) = 12,99 𝐴

𝑛º 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔𝑠 =13,5/12,99= 1,039 ≅ 1 𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔

3) Comprobación del número máximo de strings por la máxima intensidad de cortocircuito:

𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑜𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 (𝐹𝑖𝑐ℎ𝑎 𝑡é𝑐𝑛𝑖𝑐𝑎 𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟) = 19,5 𝐴

La intensidad máxima se da cuando la temperatura es

𝑇 = 42,2 º𝐶

𝐼𝑐𝑐𝑀𝐴𝑋 (42,2º𝐶) = 13,79 × (1 + 0,00044 × (42,2 − 25)) = 13,89 𝐴

𝑛º 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔𝑠 =19,5/13,89= 1,4 ≅ 1 𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔

4) Comprobación del número mínimo de paneles por string por la tensión mínima de

funcionamiento:

𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 (𝐹𝑖𝑐ℎ𝑎 𝑡é𝑐𝑛𝑖𝑐𝑎 𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟) = 140 𝑉

La tensión mínima se da cuando la temperatura es

𝑇 = 42,2 º𝐶

𝑉𝑓𝑢𝑛𝑐𝑀í𝑛(42,2º𝐶) = 31,01 × (1 − 0,00276 × (42,2 − 25)) = 29,53 𝑉

𝑛º 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠/𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔=140/29,53= 4,74 ≅ 5 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠/𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔

5) Comprobación del número máximo de paneles por string por la tensión máxima de

funcionamiento: (Sin baterías)

𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 (𝐹𝑖𝑐ℎ𝑎 𝑡é𝑐𝑛𝑖𝑐𝑎 𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟) = 980 𝑉

La tensión máxima se da cuando la temperatura es

𝑇 = −5,3 º𝐶

𝑉𝑓𝑢𝑛𝑐𝑀á𝑥 (−5,3º𝐶) = 31,01 × (1 − 0,00276 × (−5,3 − 25)) = 33,60 𝑉

𝑛º 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠/𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔=980/33,60= 29,16 ≅ 29 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠/𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔

6) Comprobación del número máximo de paneles por string por la tensión máxima soportada:(Sin baterías)

𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑠𝑜𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑑𝑎 (𝐹𝑖𝑐ℎ𝑎 𝑡é𝑐𝑛𝑖𝑐𝑎 𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟) = 1100 𝑉

La tensión máxima se da cuando la temperatura es

𝑇 = −5,3 º𝐶

𝑉𝑆𝑜𝑝𝑀á𝑥 (−5,3º𝐶) = 35,2 × (1 − 0,00276 × (−5,3 − 25)) = 38,14 𝑉

𝑛º 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠/𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔=1100/38,14= 28,83 ≅ 28 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠/𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔

Para la configuración seleccionada y teniendo en cuenta los valores más restrictivos, se obtiene:

Nº máximo de paneles=10

Nº máximo de strings=1

Nº mínimo de paneles/strings=5

Nº máximo paneles/strings=28