1- Plantejament de la instal·lació
Al novembre de 2016 Magserveis va realitzar la projecció fotovoltaica d'un bloc plurifamiliar d'obra nova de 24 habitatges de 3 o 4 dormitoris. Al ser obra nova, la primera idea de la promotora va ser realitzar una instal·lació comunitària de solar tèrmica per complir les exigències del Codi Tècnic de l'Edificació. No obstant això, l'Ajuntament pertinent acceptava la substitució en projecte de plaques solars fotovoltaiques per les tèrmiques. La promotora així ho va fer. Segons converses van acordar que la instal·lació fotovoltaica hauria d'abocar energia sobre els serveis comuns de l'edifici i aquesta anava a cobrir un portatge de consum.

Així es planteja aquesta instal·lació, es dimensiona tenint en compte com a consum solament els serveis comuns de l'edifici, és a dir, escala, ascensor, sala de bombes, etc. a continuació es mostra un esquema unifilar dels serveis comuns amb les càrregues que en aquest es deriven:

Figura 1 Quadre general de serveis comuns

Tal com s'observa, en els serveis comuns, com a màxim, es tenen 63A i 64kW de potència instal·lada. Dels quals, s'exigeix cobrir un percentatge de la demanda acordat (20%). No obstant això, part d'aquestes càrregues són a hores de poca incidència solar ja que molta de l'activitat dels serveis comuns es fa a hores nocturnes de 20:00 a 23:00h. Per aquesta raó es considerarà instal·lar bateries d'emmagatzematge d'energia amb autonomia per 1,5-2 dies de consum per a la fracció de demanda a cobrir.

D'altra banda, es decideix projectar un sistema d'injecció zero per controlar l'excedent fotovoltaic que no serveixi per carregar bateries.
Finalment i, tenint en compte el comentat, la instal·lació fotovoltaica dissenyada és capaç de proveir el 20% de potència instal·lada per a zones comunes (20kWp aproximadament), de poder subministrar energia en moments sense radiació solar gràcies a les bateries de magatzematge i de poder controlar els excedents de producció fotovoltaica que no sigui possible emmagatzemar-los en bateries.

2- Anàlisi de la instal·lació fotovoltaica i desenvolupament de l'esquema unifilar
Es decideix instal·lar el 20% de la capacitat en potència demandada pels serveis comuns, això fa decidir-nos per una instal·lació de 23,4kW pico. En el terrat s'instal·len 90 mòduls fotovoltaics cadascun de 260W pico. Amb això s'assegura una potència de més del 20%.

S'assegurarà aquesta producció gràcies a dos inversors de la casa SMA, un de 9kW i un altre de 15kW, que transformaran el corrent continu produït per la planta fotovoltaica en alterna per al consum de les zones comunes.

Per assegurar 1,5-2 dies d'autonomia energètica per a serveis comuns s'instal·len 2 rieles de 12 bateries de plom, cada bateria de 2V (en total 48V) i 1238Ah. Per a la transformació d'aquesta energia en corrent continu emmagatzemat a energia consumible. Es projecten 3 inversors carregadors, també de la casa SMA.
A la mateixa sala es troben les proteccions, tant en contínua com en alterna del sistema fotovoltaic. A l'esquerra es pot observar el quadre d'alterna i al fons a la dreta el quadre de fusibles de contínua per protegir als mòduls solars.

A continuació es mostra una fotografia de la sala de màquines on es pot observar tots els elements de la instal·lació.

Figura 2 Sala de màquines

Després d'analitzar tots els elements instal·lats s'ha confeccionat l'esquema unifilar de la instal·lació fotovoltaica que es mostra a continuació. A posteriori s'explicarà la comprovació de càlcul de la instal·lació.
 
3- Comprovació de càlcul
Per a la comprovació de càlcul s'ha emprat el programa Sunny Design 3, que pertany a la marca SMA.

En primer lloc s'ha comprovat com per a una instal·lació de 90 mòduls fotovoltaics els inversors de càrrega estan ben dimensionaments. Els mòduls solars fotovoltaics són de tipus policristalino de la casa BENQ/AUO SunPrimo modelo PM060PW1 de 260Wp amb 60 cèl·lules. A continuació es mostren les seves característiques tècniques:

Figura 3 SunPrimo PM060PW1. (AS Solar, 2017)

S'ha dividit la quantitat total de mòduls en 5 strings. Hi ha 2 strings de 18 mòduls cadascun que cauen sobre l'inversor més petit, el STP 9000TL-20 de 9kW, es comprova que és correcte. A posteriori, hi ha 3 strings més, un de 20 mòduls i altres dos de 17 mòduls. Els 3 strings cauen sobre l'inversor STP 15000TL-30. Es comprova mitjançant càlcul que aquesta composició és viable.

• 1er string: 20 mòduls fotovoltaics cap a l'inversor STP15000-30.
• 2º string: 17 mòduls fotovoltaics cap a l'inversor STP15000-30.
• 3º string: 17 mòduls fotovoltaics cap a l'inversor STP15000-30.
• 4º string: 18 mòduls fotovoltaics cap a l'inversor STP9000-20.
• 5º string: 18 mòduls fotovoltaics cap a l'inversor STP9000-20.

Es comprova posteriorment les seccions de cable de cada string. Per a això s'indica la longitud de cable de cada string fins a l'inversor per calcular la pèrdua de càrrega. Veiem que les seccions instal·lades són correctes. Es comprova la caiguda de tensió per cada string i la pèrdua relativa de potència.

Figura 4 Strings

A continuació es dissenya la soportación estructural de la instal·lació a coberta i de planteja el conexionado elèctric dels mòduls. El conexionado entre els mòduls fotovoltaics està fet en sèrie, tal com s'ha mostrat en l'esquema unifilar. Per seriear els mòduls es connecten el connector mascle d'una placa al femella de la següent i així successivament. A continuació es mostra:

Figura 5 Connectors mascle i femella

Després d'aquestes comprovacions de disseny, es passa a calcular la capacitat d'acumulació d'energia. Per a això s'introdueix el perfil de despesa que va a tenir la planta fotovoltaica tenint en compte que s'usarà únicament per proveir un percentatge de la demanda energètica dels serveis comuns de l'edifici. Es comprova que amb 3 inversors carregadors del model Sunny Island 8.0H es proveeix un consum d'energia anual de 54224kWh, comptant amb un respatller de 18kW et potencia i tensió nominal de les bateries de 48V.

Figura 6 Imatge bateria Tudor. (Tudor, 2017)

4- Resultat del monitoratge de la instal·lació
L'interessant d'aquest projecte és que s'ha pogut monitorizar durant un any complet i veure el rendiment de la instal·lació. El monitoratge s'ha fet a càrrec de Lacecal ITR que és un dispositiu creat per realitzar instal·lacions d'injecció zero. A continuació es mostra el rendiment de la planta diàriament d'un dia assolellat d'hivern qualsevol:

Com s'observa, en un dia d'hiverno aproximadament el 40 % de la demanda se cim gràcies a l'energia autoconsumida de la planta fotovoltaica. Per contra, aproximadament un 60% de la demanda dels serveis comuns es consumeix directament de xarxa.
Per a un dia d'estiu assolellat qualsevol el resultat és bastant diferent. Es mostra a continuació:

Com s'observa, pel 13 de juliol de 2017 aproximadament el 60% de l'energia és energia autoconsumida i el 40% energia extreta de la xarxa elèctrica.
Havent fet l'anàlisi de dos dies qualssevol d'estiu i hivern es pot observar el contrast de generació fotovoltaica entre una temperada i una altra. A continuació es mostra una taula on es recull resumidamente el consum total mensual i dins d'aquest com ha estat consumit directament de xarxa i com generat per la instal·lació fotovoltaica. Això per a un període d'un any, el 2017. A més es dóna el percentatge d'estalvi mensual i la mitjana anual per a aquest període.

 

Figura 7 Taula resumeixen de monitoratge anual

Com s'observa, el 47,44% de l'energia consumida a les zones comunes de l'edifici ha estat generada gratuïtament per la instal·lació fotovoltaica instal·lada la qual cosa representa uns 53012,96 kWh d'energia estalviada

Posa't en contacte amb el nostre departament tècnic a tecnic.projectes@magserveis.com o al telèfon 93 663 33 10

Sergi Asensio Arjona - Enginyer de projectes