Guía de Utilización Dimensimiento de SQ Flex en …notesFi… · Guía de Utilización SQ Flex Introducción • 3 Introducción ... introduciendo los grados de latitud y longitud

Guía de Utilización

Dimensimiento de SQ Flex en WinCAPS

Selección de Sistemas de Energía Renovable en WinCAPS 7.4

Guía de Utilización SQ Flex Contenido • i

Contenido

Introducción 3 La herramienta de dimensionamiento para sistemas de energía renovable .............................3

Selección de un Sistema de Energía Renovable 4 Sección Genera l .................................................................................................................................4

Ubicación ............................................................................................................................4 Cantidad de agua necesaria (máx.) .................................................................................6 Mes de máxima intensidad...............................................................................................6 Altura ...................................................................................................................................6 Lectura Solar (Sistemas Solar y Combi)........................................................................7 Solar modules (Solar and Combi systems)....................................................................8 Número de módulos solares.............................................................................................8 Aspereza del terreno (Sistemas Eólico y Combi).........................................................8 Turbina Eólica (Sistemas Eólico y Combi) .................................................................10 Salida de Bomba ..............................................................................................................10 Pre-selección de tipo de bomba.....................................................................................10

Sección de configuración del sistema ..........................................................................................10 Matriz de estructura de soporte Solar (Sistemas Solar y Combi) ............................10 Cierres y kits de alambre ................................................................................................10 Controlador.......................................................................................................................10 Interruptor de nivel ..........................................................................................................10

Sección acerca del Día definido por el usuario...........................................................................11 Radiación Solar (Sistemas Solar y Combi) .................................................................11 Mes (Sistemas Solar y Combi)......................................................................................11 Temperatura (Sistemas Solar y Combi) .......................................................................11 Variación de Temperatura (Sistemas Solar y Combi)...............................................11 Velocidad eólica (Sistemas Eólico y Combi)..............................................................11

Resultados e impresiones ...............................................................................................................12 Buscar ahora .....................................................................................................................12 Parrilla de resultados.......................................................................................................12 Ventanas de detalles de productos................................................................................12 Impresión...........................................................................................................................12

Plantillas ............................................................................................................................................13 Guardar como / Abrir ......................................................................................................13

Las Bases de datos...........................................................................................................................13 Base de datos Día definido por el usuario ...................................................................13 Base de datos meteorológica..........................................................................................13 Módulos Solares (la base de datos)...............................................................................14

Imprimir Tablas de Dimensionamiento Simplificadas..............................................................15

Cómo funciona el modelo de cálculo 16 General...............................................................................................................................................16 Base de datos meteorológica (Solar) ............................................................................................16

El cálculo de la energía solar.........................................................................................17 La base de datos de Módulos Solares...........................................................................................18

Cálculo de potencia producida por un módulo solar .................................................19 La base de datos meteorological, eólica.......................................................................................19

Cálculo de energía eólica en el rotor de la turbina eólica .........................................21

ii • Contenido Guía de Utilización SQ Flex

La base de datos de la Turbina eólica...........................................................................................21 Cálculo de la potencia producida por una turbina eólica ..........................................21 Potencia disponible para los cálculos de la bomba ....................................................22

La base de datos de las bombas.....................................................................................................22 Cálculo de cantidad de agua suministrada por la bomba ..........................................22

Optimizar la rutina...........................................................................................................................22

Información Importante en Internet 24 Enlaces Destacados.........................................................................................................................24

Índice 25

Guía de Utilización SQ Flex Introducción • 3

Introducción

La herramienta de dimensionamiento para sistemas de energía renovable

La herramienta de dimensionamiento para sistemas de energía removable basada en sistemas de suministro de agua, es una guía de cómo dimensionar un sistema SQFlex Solar, SQFlex eólico y SQFlex Combi. Seleccione la aplicación deseada haciendo clic en el botón correspondiente “Sistema Solar”, “Sistema Eólico” o “Sistema Combi”, dependiendo del tipo de energía que desea para su sistema SQFlex, solar, eólica o ambas.

La herramienta de dimensionamiento permite dimensionar “de agua a sistema” (necesita un volúmen específico de agua y quiere dimensionar un sistema SQFlex apropiado) o “de sistema a agua” (tiene un sistema específico SQFlex en mente y quiere estimar el volúmen de agua que puede proporcionar).

En breve, la herramienta de dimensionamiento calculará de tal manera que, basándose en la Ubicación, encontrará los datos solares y/o eólicos.

Así mismo, basándose en la información de las condiciones de instalación, ya sea de la turbina eólica y/o módulos solares y datos de producto, -y pérdida de cable- se calculará qué potencia es enviada a la bomba. Tomando otro dato, características de la bomba, altura y tubería, se calculará el agua que suministra la bomba.

Todos los tipos de bombas están investigados. Esto se sostiene frente a los requisitos (agua a sistema) y se añadirán más panels (para solar y combi) si el agua proporcionada no es suficiente

4 • Selección de un Sistema de Energía Renovable Guía de Utilización SQ Flex

Selección de un Sistema de Energía Renovable

Sección General

Ubicación Para estimar la potencia disponible de la bomba y de esta manera el volumen de agua necesario, se utilizan datos de radiación solar y velocidad eólica en los cálculos de dimensionamiento. Como la radiación solar y la velocidad eólica son factores dependientes de la ubicación de instalación, los datos acerca de la localización son los principales para seleccionar el sistema SQFlex.

En la base de datos se incluyen los datos solares (radiación y temperatura) de más de 2000 ubicaciones. La base de datos eólica incluye datos de medición eólica global (velocidad del viento y factores Weibull k a 10 m de altura y condiciones de terreno estándar). Basado en interpolaciones, se pueden encontrar una estimación de datos eólicos para cualquier parte del mundo. La temperatura media y la altitud utilizadas para los cálculos se toman de la base de datos solar. Para una ubicación eólica, diferente de cualquier otro dato de ubicación solar, la temperatura media está fijada en 25 °C (77 °F) por defecto y la altitud de la última ubicación solar seleccionada se mantendrá.

Guía de Utilización SQ Flex Selección de un Sistema de Energía Renovable • 5

Haga clic en el botón calculador al lado de “Ubicación” y, para los sistemas solar y combi,, seleccione una ubicación solar, lo más cerca posible del lugar de la aplicación por medio de “Continente” ,, “País”, “Estado/región” y “Ciudad”. Si la base de datos no incluye datos solares para la ubicación de la aplicación, introduzca una nueva configuración de valores en la base de datos por medio del botón “Base de datos meteorológica” en la pantalla de Ubicación.

Acceso a la base de datos meteorológica

Para sistemas eólicos seleccione la ubicación, bien seleccionando las ciudades. existentes en la base de datos solar, o simplemente introduciendo los grados de latitud y longitud. Usted puede ajustar la altitud directamente y la temperatura por medio de la base de datos meteorológica para mejorar los cálculos.


Acceso a los datos de condiciones eólicas

Para sistemas combi los datos eólicos se encontrarán en la misma ubicación que en la ubicación que la estación solar, a menos que introduzca una ubicación eólica diferente seleccionando la casilla “Editar ubicación – eólica”. Le recomendamos utilizar este procedimiento si la turbina eólica no está situada cerca de los datos de ubicación solar. Simplemente introduzca los grados de longitud y altitud (y ajuste la altitud y temperatura si fuera necesario).

Cantidad de agua necesaria (máx.) El sistema SQFlex se medirá para establecer la cantidad de volumen de agua necesaria por día para un mes en particular (frecuentemente el mes de intensidad máxima durante el cual es necesario un mayor volumen de agua). Introduzca el volumen de agua por día en el mes de máxima intensidad.

Si se dimensiona “del sistema a agua”, deje el campo en blanco y, para sistemas solares y combi, introduzca el valor en “Número de módulos solares”.

Mes de máxima intensidad Seleccione el mes acorde con su necesidad de volumen de agua.

Si dimensiona “del sistema a agua”, el mes de máxima intensidad no tiene influencia en el dimensionamiento.

Altura Introduzca la altura. Por altura se entiende el nivel dinámico total de agua. La diferencia en altura entre el nivel de agua (mínimo) en el pozo y el nivel de agua en el tanque/depósito. Si desea cálculos más precisos de cable y pérdida de fricción, haga clic en el botón calculador.


Se pueden introducir más datos acerca de altura y pérdid de cable en la ventaja “Cálculos de Altura Total y pérdida de Cable”.

Lectura Solar (Sistemas Solar y Combi) Seleccione montaje de módulos: Fijado o lectura solar con eje único (polar) o eje doble (completo). La herramienta de dimensionamiento automáticamente seleccionará una orientación básica de los módulos solares orientada directamente sur/norte, a un ángulo de inclinación igual a la latitud así como a la reflección (superficie) de 0.2.

Por medio del botón calculador, se pueden ajustar los valores por defecto e investigar cómo los ajustes afectan a la radiación solar disponible en la superficie del módulo solar. Los datos introducidos irrelevantes serán eliminados cuando seleccione lectura. Si se ha seleccionado montaje fijado,, se pueden ajustar los ángulos de inclinación para meses independientes por medio de la tabla si es necesario. Asimismo, se pueden también observar las variaciones solares durante el día en un mes específico. Para investigar la base de datos ido introducir sus propios datos, acceda a la base de datos haciendo clic en el botón “Base de datos meteorológica”.


Input to “Calculation of Power from Sun”

Solar modules (Solar and Combi systems) Select type of solar module. To enter new solar modules in the database or see the performance characteristics of the existing module(s), click the calculator button.

Número de módulos solares Cuando utilice el acercamiento “de agua al sistema”, no introduzca ningún valor. La herramienta de dimensionamiento le sugerirá el número de módulos necesarios.

Si utiliza “del sistema al agua”, introduzca el número de módulos solares necesarios. Las bombas SQFlex requieren un mínimo de 100 W y 36V. Si el número de paneles solares es demasiado bajo aparecerá un mensaje de error cuando haga clic en “Buscar ahora”. Cuando active “Número de módulos solares” aparecerá otro campo “Número de módulos solares en serie”. Deje este campo en blanco, a menos que necesite una configuración específica de módulos.

Aspereza del terreno (Sistemas Eólico y Combi) Haga clic en el botón calculador (necesario), ya que los detalles acerca del terrero sobre el que se asentará la turbina eólica son importantes para estimar la actual velocidad eólica en el rotor de la turbina eólica. En la pantalla “Cálculos de la velocidad del viento”, introduzca sus datos acerca de la aspereza del terreno,, altura del rotor,tipo de colina y efecto de protección.


La información detallada acerca de la turbina eólica se introduce en “Cálculos de la velocidad del viento ”

Se muestran los valores de 9 m de velocidad del viento en terreno estándar disponibles en la base de datos. Verá también cómo las condiciones actuales del terreno ajustan los valores de la actual velocidad del viento en la base de datos. Además, se puede ver la variación de la velocidad del viento durante un día en un mes específico. Para investigar la base de datos y/o editarla, haga clic en el botón “Base de datos meteorológica”.

Selección de Aspereza del Terreno


Turbina Eólica (Sistemas Eólico y Combi) Seleccione el tipo de turbina eólica.

Salida de Bomba Seleccione la salida de bomba (Rp or NPT). Si deja este campo en blanco, el programa incluirá ambos tipos de bombas en los resultados.

Pre-selección de tipo de bomba No necesita introducir ningún valor aquí, ya que la herramienta de dimensionamiento automáticamente selecciona una o más bombas apropiadas. Si prefiere un tipo de bomba específico, seleccione la bomba introduciendo el nombre en el campo directamente o haciendo clic en el botón calculador. Si hace clic en el botón calculador, se mostrarán un número de bombas pre-seleccionadas; éstas fueron pre-seleccionadas de acuerdo con su necesidad de altura y volumen de agua.

Sección de configuración del sistema

Para que los accesorios aparezcan en las impresiones y en los cálculos de precios, selecciónelo por medio de la carpeta “Configuración del Sistema”. Los datos introducidos no afectarán el dimensionamiento del sistema.

Matriz de estructura de soporte Solar (Sistemas Solar y Combi) Grundfos ofrece estructuras de soporte para los módulos solares GF 43. Si no necesita estructura de soporte deselecciónelo.

Cierres y kits de alambre Para montar la estructura de soporte solar serán necesarios cerramientos y kits de alambre. El programa de dimensionamiento automáticamente calculará la cantidad necesaria y lo mostrará en los resultados e impresiones. Si no necesita que se muestre en los resultados ningún cierre o kit deselecciónelo.

Controlador Seleccione la casilla interruptor/unidad de control.

Interruptor de nivel Si en su sistema necesita un interruptor de nivel, selecciónelo aquí. El uso de un interruptor de nivel requiere una unidad de control CU 200.


Sección acerca del Día definido por el usuario

Los resultados calculados sobre la base de la media de los valores de la radiación solar y velocidad del viento mostrarán que no se suministrará agua durante un mes (invierno) específico. La función “Día definido por el usuario” ofrece la posibilidad de mostrar la cantidad de agua que el sistema dimensionado proveerá un día en particular de un mes específico con una cierta radiación solar y/o velocidad eólica (mayor a los valores medios). Active la función “Día definido por el usuario” seleccionando la casilla en la carpeta del mismo nombre. Los campos requeridos para los cálculos de radiación solar son mes, temperaturas y/o velocidad del viento.

Radiación Solar (Sistemas Solar y Combi) Introduzca la radiación solar diaria (en superficie horizontal) para el día definido por el usuario. La radiación solar en la superficie del módulo solar es calculada en base a los valores introducidos en lectura solar, ángulo de inclinación, orientación básica y reflejo (superficie) en la sección General .

Mes (Sistemas Solar y Combi) Seleccione el mes correspondiente. (Cuando haga esto, el número de horas solares y el movimiento del sol automáticamente pasarán a los cálculos).

Temperatura (Sistemas Solar y Combi) Introduzca la temperatura media diaria para la ubicación del día definido por el usuario. El valor por defecto se toma de la base de datos de la ubicación seleccionada y el mes del día definido por el usuario.

Variación de Temperatura (Sistemas Solar y Combi) Introduzca la variación de temperatura (media de número de grados entre la temperatura media y mayor o menor temperatura). Si tiene un valor máximo de temperatura, puede tomarlo como temperatura máxima y sustraerlo por temperatura media.

Velocidad eólica (Sistemas Eólico y Combi) Introduzca la velocidad media (actual) del viento a la altura del rotor, deseada para el día definido por el usuario. (El valor introducido no se ajustará para aspereza, tipo de colina y efectos de protección).


Resultados e impresiones

Buscar ahora Ahora ha finalizado con la introducción de datos para el dimensionamiento del sistema. Haga clic en el botón “Buscar ahora” para iniciar los cálculos de dimensionamiento.

Parrilla de resultados Pasados unos segundos, la herramienta de dimensionamiento mostrará uno o más sistemas SQFlex apropiados en el margen inferior de la pantalla. Los sistemas con el menor número de módulos solares (menor precio ) encabezarán la lista de resultados. Los sistemas con el mismo número de módulos solares (y sistemas eólicos) serán ordenados con los mayores sistemas de suministro de agua. El sistema seleccionado es indicado en gris. Seleccione otro sistema haciendo clic en la línea del sistema deseado.

Se puede comprobar el volumen de agua requerido para todos los meses mirando el suministro de agua en Enero, Abril, Julio, Octubre y el día definido por el usuario, si éste ha sido activado. Si es así no obtendrá el volumen requerido durante todo el año, incremente el valor “capacidad de agua necesaria (máx.)” hasta conseguir el volumen para todo el año. Alternativamente se puede cambiar el mes de máxima intensidad.

Ventanas de detalles de productos Puede encontrar información detallada acerca de los productos del sistema SQFlex y los resultados de dimensionamiento en “Ventanas de detalles de Productos”. Haga clic en el número de producto destacado (azul). Dependiendo del número de producto sobre el que haya hecho su elección aparecerán las opciones ‘Foto’, ‘Esquema Dimensional’, y ‘Esquema Eléctrico’ correspondientes para bomba, módulo solar o turbina eólica. Si quiere cambiar esto simplemente haga clic en otro número de producto (azul) en los resultados que se muestran en pantalla.

Impresión Puede imprimir su selección mediante el icono de impresión mostrado en la parte inferior de la pantalla, o por medio de Archivo en la parte superior de la pantalla.

Las ventanas de detalles de producto incluyen un gráfico que muestra la producción diaria de agua para un mes en particular. Seleccione el mes en las opciones que aparecen haciendo clic en los botones calculadores de “Lectura solar” o “Aspereza del terreno”. Los valores por defecto son Julio/Enero para el hemisferio Norte/Sur.


Plantillas

Guardar como / Abrir Frecuentemente varios de los datos introducidos, p.ej.: ubicación pueden ser similares para sus proyectos. WinCAPS no guarda su última información automáticamente pero usted puede crear sus propias plantillas por medio del botón “Guardar como” con los campos que desea que aparezcan por defecto. Posteriormente mediante el botón “Abrir” puede tener acceso a la plantilla(s).

Las Bases de datos

Base de datos Día definido por el usuario Parte de la base de datos Día definido por el usuario. Contiene datos meteorológicos y/o datos de módulos solares introducidos por usted. Se puede traspasar su base de datos “Día definido por el usuario”a otro WinCAPS siguiendo estos pasos:

• Busque su archivo ' GPIUser.mdb ' por medio del Explorador y cópielo. Envíelo a otro usuario de WinCAPS y avísele de:

• Instalar el CD WinCAPS

• Iniciar WinCAPS y cerrarlo de nuevo.

• Por medio del Explorador busque el archivo (vacío) existente 'GPIUser.mdb' en el ordenador.

• Copie el archivo 'GPIUser.mdb' recibido en la misma carpeta que el existente 'GPIUser.mdb'. Escriba sobre él.

De esta manera el otro usuario de WinCAPS tendrá acceso a los mismos datos de módulos solares y condiciones meteorológicas que usted.

Base de datos meteorológica Se puede acceder a la base de datos meteorológica por medio de las ventanas que aparecen haciendo clic en los botones calculadores de “Ubicación”, “Lectura solar” o “Aspereza de terreno”. Haga clic en el botón “Base de datos meteorológica”

La Base de datos meteorológica incluye, ubicaciones para más de 2.000 condiciones solares , datos solares (radiación horizontal y temperatura media) y datos de altitud . Estas ubicaciones se pueden investigar seleccionando los campos: ‘Continente’, ‘País ’, ‘Estado/Región’, y ‘Ciudad ’. Fuera de los Estados Unidos la temperatura media está fijada por defecto en 25 °C (77 °F), y la variación de temperatura, que es también utilizada en los cálculos, está fijada para todas las localizaciones


por defecto en 5 °C (5 °K) para cada mes. Como el rango de módulos solares y turbinas eólicas depende de la temperatura, puede aumentar la exactitud de los cálculos introduciendo una temperatura más exacta para las ubicaciones relevantes.

La base de datos también incluye más de 18.000 datos de medición eólica (velocidad del viento y factores k Weibull). La base de datos de velocidad del viento y factores k son a 10 m de altura y una aspereza estándar de 5 cm. Un factor k es una forma de parámetro Weibull. Nos dice algo acerca de la distribución del viento. Si el factor k es relativamente alto, el viento será relativamente impredecible (amplio rango de velocidades eólicas). Si el factor k es relativamente bajo el viento será relativamente predecible (rango menos extenso de velocidades eólicas).

Basado en interpolaciones entre los valores de la base de datos, se puede encontrar para cualquier ubicación del mundo una estimación (valores de latitud/ longitud) de los datos eólicos. Para investigar los datos eólicos de una ubicación, diferente de cualquier ubicación solar, seleccione los valores de latitud y longitud en “Ubicación” y entre en la base de datos meteorológica. La temperatura media y altitud, que también son utilizadas en los cálculos eólicos, aquí están fijados por defecto respectivamente en 25 °C (77 °F) y la altitud es la última seleccionada para una ubicación solar.

Mediante los botones “Nuevo” y “Copiar” usted puede introducir sus propios valores solares y/o eólicos en la base de datos. (Introduzca valores de velocidad del viento y factor k para 10 m de altura y una aspereza de 5 cm a las 0, 6, 12 18 horas locales.)

Si se ajusta la latitud o longitud después de haber hecho clic en “Nuevo” o “Copiar”, se pueden actualizar los datos de la nueva latitud y longitud haciendo clic en “Actualizar datos eólicos”. Los datos que se introduzcan aquí, pueden ser editados y borrados haciendo clic en los botones “Editar” y “Borrar” respectivamente. Sus datos de la base de datos meteorológica se guardarán cuando WinCAPS actualice.

Módulos Solares (la base de datos) Se accede a la base de datos de módulos solares mediante su botón calculador. Aquí se pueden introducir nuevos módulos y/o investigar el rango de parámetros para los ya existentes. Sólo se pueden introducir módulos cristalinos. Al igual que para los datos de la base meteorológica, los datos de módulos solares se guardarán al actualizar WinCAPS.


El cuadro de diálogo Módulo Solar permite introducir nuevos datos

Un ejemplo de datos de un módulo cristalino sería para el BP módulo Solar SX-120. Los parámetros están explicados en la ventana “Módulos solares” en el programa de dimensionamiento de SQFlex.

Pmax: 120 Wp

Vmp: 33.7 V

Imp: 3.56 A

Voc: 42.1 V

Isc: 3.87

µVoc: - 0.16 V/°C

µIsc: 0.00065 A/°C (0.065 %/°C)

Ns: 72

ACELL: 130

Rsh: 3000 Ohm

NOCT: 47 °C (117 °F)

ITNOCT: 0.8 kW/m2

Tcref: 25 °C (77 °F)

Itref: 1 kW/m2

Imprimir Tablas de Dimensionamiento Simplificadas Las tablas de dimensionamiento en formato papel para sistemas solares y eólicos se pueden imprimir con la herramienta de dimensionamiento. Haga clic en “Tabla de Dimensionamiento (solar)” o “Tabla de Dimensionamiento (eólica).

16 • Cómo funciona el modelo de cálculo Guía de Utilización SQ Flex

Cómo funciona el modelo de cálculo

General El programa de cálculo utilizado por el sistema SQFlex consiste en un rango de procedimientos de cálculos utilizando los valores de las bases de datos y los introducidos por el usuario para dimiensionar un sistema SQFlex y dar una estimación de suministro de agua. Aquí puede encontrar una descripción de cómo la herramienta de dimensionamiento de SQFlex estima un sistema.

Base de datos meteorológica (Solar) La base de datos solar contiene datos, para una media diaria en cada mes, para radiación solar en una superficie horizontal (kWh/m2), temperatura media y variación de temperatura Se incluyen más de 2.000 ubicaciones.

La base de datos meteorological SQFlex incluye datos solares de la base de datos NREL (de los Estados Unidos) y de la base de datos U Lowell creada por la Universidad de Lowell (para el resto del mundo). Además de esto usted puede introducir sus propios datos.

La base de datos de U Lowell no contiene información sobre la temperatura (25 °C (77 °F) por defecto), y para ambas bases de datos la variación de temperatura está fijada por defecto en 5 °K (5 °C) para cada mes. Como el rango de módulos solares y turbinas eólicas depende de la temperatura, usted puede aumentar la exactitud de los cálculos introduciendo una temperatura más precisa en la base de datos para las ubicaciones relevantes.

Puede encontrar más información sobre las bases de datos en internet:

http://www.eng.uml.edu/Dept/Energy/

http://www.nrel.gov/

http://rredc.nrel.gov/solar/

Guía de Utilización SQ Flex Cómo funciona el modelo de cálculo • 17

El cálculo de la energía solar Para calcular la energía solar disponible en la superficie (inclinada) del módulo solar se utiliza el modelo descrito en el libro ‘Solar Engineering and Thermal Processes’ –Ingeniería Solar y Procesos Térmicos- de John A. Duffie (ISBN 0-471-51056-4). Los cálculos requieren entrada de datos acerca de radiación solar en superficie horizontal (en kWh/m2

día) tomados de la base de datos meteorological, y los datos del usuario o por defecto de instalación del módulo solar (inclinación del ángulo, orientación básica (ángulo acimut), lectura y reflejo de la superficie).

Figura 1:Los tres componentes instantáneos de la energía

Teniendo en cuenta el modelo del movimiento solar, así como el del módulo solar (lectura solar), se calcula la energía total instantánea en la superficie inclinada, para todas las horas del día (en kW/m2). El denominado método KT (Liu y Jordan y modificado por Erbs y aI) es utilizado para transformar la energía total instantánea en superficie horizontal a energía instantánea en superficie inclinada. La energía diaria es dividida en tres componentes de energía instantánea, uno para emisión de energía instantánea y otro para energía instatánea difusa y otro para energía instantánea refleja. Después del cálculo de la inclinación de la superficie se añaden estos tres componentes a la energía instantánea total (figuras 1 y 2).


Figure 2: Energía instantánea en superficie horizontal e inclinada.

La base de datos de Módulos Solares La base de datos de módulos solares incluye parámetros que caracterizan respectivamente el rango de módulos solares y de condiciones de testado.

Usted puede añadir módulos solares a la base de datos, pero sólo módulos cristalinos, ya que no existen algoritmos no estándar para describir módulos amorfos.

Aquí se muestra un ejemplo de los datos para un módulo cristalino, para el módulo BP Solar SX-120 Los parámetros están explicados en la ventana “Módulos solares” en el programa de dimensionamiento de SQFlex.

Pmax: 120 Wp

Vmp: 33.7 V

Imp: 3.56 A

Voc: 42.1 V

Isc: 3.87

µVoc: - 0.16 V/°C

µIsc: 0.00065 A/°C (0.065 %/°C)

Ns: 72

ACELL: 130

Rsh: 3000 Ohm

NOCT: 47 °C (117 °F)

ITNOCT: 0.8 kW/m2

Tcref: 25 °C (77 °F)


Itref: 1 kW/m2

Cálculo de potencia producida por un módulo solar

Se calcula una curva IV (corriente, voltaje) para cada hora (de una media diaria para cada mes ) para el módulo solar (figura 3). Este cálculo requiere una entrada de dato de energía instantánea en la superficie del módulo solar (del cálculo “Energía solar en una superficie de módulo solar”), parámetrod del módulo solar de la base de datos de módulo solar, y la celda de temperatura solar.

La celda de temperatura solar es una función de energía instantáneo en la superficie de un módulo solar, temperatura media y variación de temperatura (tomados de la base de datos meteorológica ), y parámetros materiales de los módulos solares (tomados de la base de datos del mismo nombre).

El modelo de cálculo de la curva IV para módulos cristalinos, está basado en el modelo descrito en el libro, Solar Engineering and Thermal Processes –Ingeniería Solar y Procesos Térmicos- de John A. Duffie. ISBN 0-471-51056-4.

El modelo de cálculo de la curva IV,l desarrollado para el módulo solar amorfo GF 43, sigue así mismo el acercamiento descrito anteriormente, pero incluye algunas curvas de ajuste.

Figura 3:Curva IV módulo solar

La base de datos meteorological, eólica

La base de datos eólica contiene datos , para las 0, 6, 12, 18 UTC (Coordinated universal time) y una media diaria de cada mes, de la velocidad del viento y parámetros k, de distribución Weibull.


Los valores de velocidad del viento y factor k son para 10 m de altura sobre la superficie y una aspereza estándar de 5 cm. El faltor k nos dice algo acerca de la distribución eólica. Si el factor k es relativamente alto, el viento sera relativamente impredecible (amplio rango de velocidades eólicas). Si el factor k es relativamente bajo el viento sera relativamente predecible (rango menos extenso de velocidades eólicas).

La base de datos contiene datos eólicos globales para una parrilla de 192 x 94 puntos (un punto para cada 1.9 grados de longitud y latitud). Estos se encuentran para cada ubicación por una interpolación espacial y una estimación de velocidades eólicas y factores k (figura 4). Se debe mencionar que en áreas con montañas especialmente altas (como los Andes) los datos son particularmente inciertos.

Los datos eólicos están ajustados de UTC a tiempo local, por una interpolación de día, antes de que aparezcan en la base de datos meteorológica de la herramienta de dimensionamiento de SQFlex. Usted puede introducir sus propios datos de velocidad del viento y factor k en la base de datos (a las 0, 6, 12, 18 horas hora local para cada mes). Los datos eólicos de una estación térmica cercana serán más precisos que los de la base de datos eólica.

Los datos eólicos se han extraído de los datos globales de los periodos 1948-2000 de la NCAR/NCEP (National Centers for Environmental Prediction -Centros Nacionales de Predicciones Medioambientales- y National Center for Atmospheric Research -Centro Nacional para la Investigación Atmosférica- de los Estados Unidos).

Enlace: www.cdc.noaa.gov (NOAA-CIRES Climate Diagnostics Center, Boulder, Colorado, USA)

La temperatura media y valores de altitud, que son utilizados en los cálculos eólicos, existen en la base de datos meteorológica para ubicaciones de estaciones térmicas solares. Para una ubicación, diferente de cualquier ubicación de estación térmica, se da un valor por defecto que es respectivamente 25 °C (77 °F) y la altitud la última selección de ubicación solar.

Figure 4 :Data for any Ubicación (Uint(s,t)) is found by spatial interpolation between data for four surrounding grid points (u1, u2, u3 and u4)..


Cálculo de energía eólica en el rotor de la turbina eólica La velocidad del viento local tiene influencia de la aspereza del terreno, efectos de protección (debido a obstáculos) y velocidad inducida-por-terreno (debido a efectos de tipo de colina). El modelo de cálculo ajustado para esta version es una simplificación de la versión del método Risø Wind Atlas, (original de: Troen y Petersen, 1989; Jensen et al., 1984). La simplificación habla acerca de que la información direccional entre el viento y los cambios de aspereza a lo largo del tiempo han sido desestimados, y los modelos de crecimiento de velocidad y efecto de protección están mal acabados. Hemos hecho una simplificación para disminuir la complejidad del dato a introducir por el usuario.

El dato solicitado de temperatura media y altitud (tomado de los valores por defecto de la base de datos solares, o del entradas del usuario), es utilizado para calcular la densidad del aire, la cual influye en la potencia del viento a una cierta velocidad eólica. Cuanto más altos son altitud y temperature menor es la densidad del aire y por lo tanto la potencia del viento.

El factor k de distribución Weibull se utiliza en los cálculos de distribución eólica sobre seis horas para los cuatro intervalos de tiempo entre las 0, 6, 12, y 18 horas. La distribución eólica indica la verosimilitud de una velocidad eólica de respectivamente 1 m/s, 2 m/s, etc. Esta información es importante porque la distribución eólica donde es por ejemplo del 100% de verosimilitud a una velocidad eólica de 5 m/s (factor k relativamente bajo) implica menos potencia del viento que una distribución eólica de verosimilitud 50% a una velocidad eólica de 8 m/s (factor k relativamente altto). La razón es que la potencia del viento no es muy lineal. En ambas situaciones el significado de la velocidad eólica es 5 m/s, pero la potencia del viento a 8 m/s es más de cuatro veces la potencia eólica a 2 m/s como sería el caso si la potencia del viento fuese lineal.

La base de datos de la Turbina eólica

La turbina eólica está definida en la base de datos por la referencia de la potencia del rotor como una función de la curva RP; a una velocidad de viento dada. El generador de la turbina eólica es definido por su rango de parámetros.

Cálculo de la potencia producida por una turbina eólica La salida del cierre, que hace funcionar la turbina eólica, es calculada por la curva RPM tomada de la base de datos de la turbina eólica. La curva RPM es calculada de acuerdo con los datos introducidos acerca de velocida actual del viento en “Energía eólica en el cálculo del rotor de turbina eólica‘


La turbina eólica automáticamente limitará la velocidad del rotor en velocidades eólicas elevadas. Los cálculos se ajustarán por esta característica.

El generador está modelado con un generador estándar DC y junto con los cuatro rangos de parámetros del generador que se encuentran en la base de datos de la turbina eólica, el modelo puede generar una curva IV (corriente, voltage) como una función de la velocidad del cierre (RPM).

Potencia disponible para los cálculos de la bomba Para los cálculos anteriores era conocido el dato de potencia necesaria para los módulos solares y/o turbinas eólicas.

Para sistemas solar y eólico (fuente sencilla) la caída de voltage en los cables es calculada y el resultado es testado para sobrecarga de corriente o potencia de la bomba. Si la bomba se sobrecargara el voltaje sera ajustado al máximo de carga. Si la potencia del módulo solar o del generador eólico está por debado de los valores de máxima sobrecarga, el voltaje se ajustará al dato dado como máxima potencia de la bomba (máximo punto de lectura de potencia es una característica de las bombas con controlador).

Para sistemas combi la curca IV de los módulos solares se añadirá a la curva IV del generador eólico después de que la reducción del voltaje sea igual a la caída de voltaje en la fuente de conexión de cables y caja de interruptores Después de que la reducción de voltaje iguale la caída de cable, se conecte la caja de interruptores y la bomba, la salida eléctrica debe ser revisada de sobrecarga de corriente o potencia de la bomba. Si la bomba se sobrecargara, el voltaje se ajustará a la carga máxima. Si la potencia del módulo solar y del generador de la turbina eólica está por debajo de los valores de sobrecarga, el voltaje se ajustara a una potencia máxima dada de la bomba.

La base de datos de las bombas Las bombas SQFlex están definidas como polinomios con los cuales se puede calcular cuánto agua se producirá a una cierta entrada de potencia y altura (curvas QP).

Cálculo de cantidad de agua suministrada por la bomba La potencia disponible en la bomba (ajustada por la pérdida de cable y sobrecarga) combinada con la curva QP a una altura dada, le permite realizar un cálculo de cuánto agua es producida por un sistema SQFlex.

Optimizar la rutina Para seleccionar el sistema SQFlex apropiado que se mostrará en la parrilla de resultados de la herramienta de dimensionamiento, las bombas son pre-seleccionadas de acuerdo con los datos del usuario


referentes a volumen y altura. Las bombas que no cumplan estos requisitos aunque sea a una potencia máxima constante, serán deseleccionadas.

Posteriormente se calcula para sistemas solares, para cada bomba restante, si el volúmen requerido de agua puede ser suministrado por el múnimo número de módulos solares. El mínimo número de módulos depende de cuántos módulos se requieran para proveer el mínimo voltaje y potencia requerido por las bombas SQFlex. Si este sistema no suministra agua suficiente, el número de módulos se aumentará hasta alcanzar el volumen de agua necesario (o el límite máximo de módulos solares).

Para los sistemas eólicos se calcula para cada bomba restante, si se puede suministrar el volúmen de agua requerido con el uso de una turbina. De no ser así la bomba es deseleccionada.

Para sistemas combi se calcula para cada bomba restante, si se puede suministrar el volúmen de agua requerido con el uso de una turbina y el menor número de módulos solares. Si este sistema no proporciona el suministro de agua requerido, el número de módulos se aumenta hasta alcanzar el volumen de agua necesario (o el límite máximo de módulos solares).

En los resultados de la herramienta de dimensionamiento los sistemas SQFlex con el menor número de módulos solares (menor precio ) encabezarán los resultados de la lista. Los sistemas con el mismo número de módulos solares (y sistemas eólicos) se ordenarán con los mayores sistemas de suministro de agua

24 • Información Importante en Internet Guía de Utilización SQ Flex

Información Importante en Internet

Enlaces Destacados Los siguientes enlaces ofrecen más información sobre esta materia

http://www.eng.uml.edu/Dept/Energy/

http://www.nrel.gov/

http://rredc.nrel.gov/solar/

Guía de Utilización SQ Flex Índice • 25

Índice

A

acimut angle 17 Actualizar datos eólicos 14 altitud 4, 13, 20 Altura 3, 6, 9, 11, 22 altura del rotor 8 ángulo de inclinación 7, 10 Aspereza del terreno 8 Aspereza del terreno 8

B

Base de datos Día definido por el usuario 12 base de datos eólica 4, 19 Base de datos meteorológica 5, 13, 16, 18 bomba 3, 9, 12, 21 BP Solar SX-120 module 18 Buscar ahora 11

C

caída de voltage 21 Calculation of Power from Wind 8 Cálculo curva IV 18 Cantidad de agua necesaria 6 Cantidad de agua necesaria 22 celda de temperatura solar 18 Cierres y kits de alambre 10 Ciudad 5, 13 ciudades 5 Continente 5, 13 controlador 10 Controlador 10, 21 corriente 18, 21 curvas QP 22

D

datos de medición eólica 4 datos de medición eólica 13

Datos solares 4, 16, 20 Datos solares 13 densidad del aire 20 Día definido por el usuario 10–11

E

efecto de protección 8, 20 eje único (polar) 7 energía instantánea 17 energía instantánea difusa 17 energía instantánea refleja 17 Erbs 17 Esquema dimensional 12 Esquema Eléctrico 12 estación meteorológica 6, 13 estación térmica 19 Estado/Región 13

F

factor k 13 Factor k 19–20 Foto 12

G

Generador DC 21 GPIUser.mdb 13 Guardar como 12

H

hora local 13, 19

I

Impresión 12 impresiones 9 Imprimir 15 inclinación del ángulo 17 Internet 16 interpolación espacial 19 Interruptor de nivel 10

J

Jensen 20 John A. Duffie 17, 18 Jordan 17

L

latitud 5, 13, 19

26 • Índice Guía de Utilización SQ Flex

Lectura solar 7, 10 límite máx de módulos solares 22 Liu 17 longitud 5, 13, 19

M

Matriz de estructura de soporte Solar 10 menor precio 11, 22 Mes 6, 10, 16, 18 Mes de intensidad máxima 6 Mes de máxima intensidad 6 Método KT 17 Método Risø Wind Atlas 20 modelo del movimiento solar 17 Módulo BP Solar SX-120 14 módulo solar 10, 12, 16 módulo solar GF 43 10 módulos amorfos 18 módulos cristalinos 14, 18 montaje fijado 7 montañas altas 19

N

National Center for Atmospheric Research 20 National Centers for Environmental Prediction 19 nivel de agua en el pozo 6 NREL database 16 Número de módulos solares 8 Número de módulos solares 22

P

País 5, 13 Parrilla de resultados 11, 22 pérdida de cable y fricción 6 Petersen 20 Plantillas 12 polinomios 22 potencia de rotor 21 Potencia producida por un módulo solar 18 Pre-selección de tipo de bomba 9 punto 19

R

radiación solar 4, 7, 16 radiación solar 10 reflección 7 reflejo 10, 17 Resultados 9

S

Salida de Bomba 9 sistema SQFlex 12 Sistema SQFlex 3, 6, 16, 22 sistemas combi 5, 21 Sistemas combi 3 sobrecarga de corriente 21 Solar Engineering and Thermal Processes 18 Sun tracking 17 superficie inclinada 17

T

temperatura 4, 13, 16, 18 Temperatura 11 temperatura media 4, 11, 13, 16, 18, 20 Tiempo de interpolación de día 19 tipo de colina 8 Troen 20 turbina eólica 3, 6, 8, 13 turbina eólica 12, 16, 20

U

U Lowell database 16 Ubicación 4 Ubicación 3, 11, 19

V

valores de velocidad eólica 8 Variación de temperatura 11, 16 Variación de temperatura 18 Variación de Temperatura 13 Velocidad del viento 13 Velocidad eólica 4, 8, 19 Velocidad eólica 10 Ventanas de detalles de productos 12 voltage 21–22 voltaje 18 Volumen de agua 9 Volumen de agua 11

W

Weibull 13

Documents

Guía de Utilización Dimensimiento de SQ Flex en …notesFi… · Guía de Utilización SQ Flex Introducción • 3 Introducción ... introduciendo los grados de latitud y longitud