Puesta a tierra de instalaciones fotovoltaicas

La puesta a tierra de instalaciones con placas solares es uno de los aspectos que provoca mayor controversia debido, generalmente, a la ausencia de una reglamentación técnica específica para este tipo de proyectos. La puesta a tierra comprende tanto la puesta a tierra de los equipos (tierra de protección) como la puesta a tierra de un conductor activo (tierra del sistema). En España, la puesta a tierra de instalaciones fotovoltaicas queda libre al criterio y buen hacer del instalador, pero cuando se carece de la experiencia necesaria los errores cometidos son bastante frecuentes.

Toma de tierra de sistemas fotovoltaicos

Cuando se decida poner a tierra las partes metálicas expuestas (como protección contra tormentas, contra contactos indirectos, etc.) hay ciertos aspectos importantes que el instalador debe tener bien presentes:

• Los módulos solares fotovoltaicos disponen en el marco de un orificio (taladro) específico para su puesta a tierra (generalmente señalado mediante el símbolo de tierra ), como se puede ver en la imagen.

Como decimos, la toma de tierra se realiza por medio de esos orificios en el marco por qué, generalmente, los marcos son de aluminio anodizado, que es un tratamiento superficial que se aplica al marco de aluminio y que hace que se comporte como un aislante relativamente bueno, por lo que la conexión del conductor de protección a tierra en otro orificio no sería lo recomendable, debe hacerse pues en el que está indicado con el símbolo eléctrico de tierra.

Además de esto, para asegurar un buen contacto eléctrico, se recomienda utilizar un terminal de conexión de acero inoxidable. De todos modos, a efectos eléctricos, a pesar de lo dicho acerca del tratamiento superficial de aluminio, el marco de un panel solar se debe considerar como una parte metálica expuesta. 


• Es recomendable que el conductor de protección a tierra no se atornille directamente al marco de los paneles, sino hacerlo por medio de un terminal auxiliar, de modo que se pueda quitar un módulo (por avería, mantenimiento, etc.) sin interrumpir la conexión a tierra del resto de la instalación. 

• La simple conexión de los marcos de los módulos a una estructura anclada en el suelo no se considera como una puesta a tierra eficaz. 
Error muy habitual.
• El conductor de protección a tierra de los módulos solares es recomendable que se conecte también a un punto de la estructura.
• Los conductores de protección deben conectarse al punto de puesta a tierra de la instalación, que a su vez se conectará al electrodo principal de tierra (generalmente de tipo pica o jabalina) a través del conductor de enlace.
• Las secciones de los conductores de protección y de enlace, y las características de los electrodos de tierra (dimensiones, conexiones, etc.), cumplirán lo prescrito en los correspondientes reglamentos electrotécnicos de baja tensión RBT.
• El conductor de puesta a tierra del sistema fotovoltaico debe ser desnudo, o ir protegido bajo tubo.

Debemos tener en consideración la importancia de una buena puesta tierra en una instalación fotovoltaica con placas solares, pues en un sistema con las masas metálicas aisladas de tierra, un defecto como el contacto de un conductor activo con el marco de un módulo solar, pasa casi desapercibido. Sin embargo, se ha comprobado que un defecto de este tipo conlleva la aparición de otro similar en un breve período de tiempo. Estos dos defectos pueden suponer el cortocircuito de varios paneles en serie (a través del conductor de protección, por ejemplo) y una reducción drástica en la tensión de toda la fila. 

Por esta razón, en algunos países 
como Estados Unidos es obligatorio detectar esta situación de cortocircuito cuando la instalación fotovoltaica está situada sobre tejado, siendo el esquema de protección más empleado la puesta a tierra de las partes metálicas del campo, la puesta a tierra del negativo y la utilización de un detector de corrientes de defecto.

Puesta a tierra. Tierra del sistema

Cuando se decida poner a tierra un conductor activo de corriente continua (para utilizar dispositivos de corte y protección unipolares, para el buen funcionamiento del inversor, para la detección de defectos, etc.), también hay ciertos aspectos importantes que el instaladir debe tener en cuenta:

• El sistema debe ponerse a tierra en un único punto, llamado tierra del sistema. De no ser así, existe la posibilidad de que circule corriente por los conductores de protección, lo que provocaría que el funcionamiento de los reguladores de carga y de los inversores se volviese poco fiable. Además, estas corrientes podrían interferir en el funcionamiento de los dispositivos detectores de defectos y de protección contra sobreintensidades.

Una solución práctica y sencilla consiste en unir eléctricamente los bornes de los conductores activos (o centrales) puestos a tierra, con bornes de conductores de protección (unido al electrodo de tierra a través del conductor principal de tierra). En resumen: unir todas las tierras.

En ocasiones podemos estar realizando una puesta tierra sin saberlo, algunos casos que podemos encontrarnos son:

• Conexión de un conductor activo del campo fotovoltaico al electrodo situado cerca de éste y conexión del mismo conductor activo al electrodo principal. 

• Algunas cajas de conexiones metálicas tienen en su interior una regleta para el cableado de todos los conductores negativos. Esta regleta puede que esté unida eléctricamente a la caja, de modo que, al poner la caja a tierra (como medida de protección), también se pone a tierra el negativo. 

• Algunos inversores solares y otros aparatos tienen el conductor negativo conectado al chasis, de modo que su puesta a tierra de protección conlleva la puesta a tierra del negativo. 

• Algunos reguladores de carga tienen los dispositivos de control (transistores o relés) en la línea negativa. La puesta a tierra del negativo en sistemas que utilizan este tipo de reguladores provoca el mal funcionamiento de los mismos, además de que la línea de tierra se verá interrumpida eventualmente durante las operaciones de regulación. 


Por último recordar, que debe tenerse en cuenta que en instalaciones fotovoltaicas conectadas a red, la puesta a tierra del sistema fotovoltaico debe ser independiente de la puesta a tierra del neutro. 
 


Artículo elaborado por el departamento técnico de SunFields Europe

Granja de cerdos autosuficiente con energía solar fotovoltaica

La Encina, ubicada en la localidad de Cuevas de Ayllón, provincia de Soria, perteneciente a Delgado y Sánchez Asociados, funciona como criadero y engorde de cerdos. Hasta la instalación del sistema solar híbrido, la granja abastecía todos sus consumos eléctricos y procesos a través de un grupo electrógeno de 40 kVA.

Hoy, y gracias a esta implantación, utiliza un sistema solar compuesto por 50 módulos policristalinos de 270 Wp de la marca Astronergy, logrando así una potencia pico de 13,5 kW, conectados a un inversor de red de la marca Fronius modelo Symo 12,5-3-M, solución adoptada debido al mayor consumo en horarios diurnos.

La red eléctrica de alterna es generada por 3 inversores/cargadores de la marca Victron, modelo Quattro de 8000 VA/48 Vdc, encargados de gestionar la carga/descarga de las baterías en conjunto con el encendido/apagado del grupo electrógeno de acuerdo a los niveles de SOC (estado de carga) y tensión de batería. En este sentido el sistema de almacenamiento necesario para lograr una autonomía de 2 días, consta de 24 vasos de 2 V modelo OPzS de la marca Vesna, con una capacidad de 1000 Ah C10 cada una.

Con este sistema híbrido, la operatoria y proceso de la granja queda abastecido con energía solar durante el día en forma de autoconsumo instantáneo, mientras que los excedentes son almacenados en las baterías. En el caso en que la energía solar no supla el total del consumo, las batería complementan ese faltante. Como último recurso, el grupo se enciende automáticamente y únicamente en los casos donde no sea suficiente la energía solar en conjunto con la de las baterías; alimentando los consumos y cargando simultáneamente las baterías.

ETAPAS DE CONSTRUCCIÓN DEL PROYECTO.

En esta instalación, como en todas aquellas instalaciones de industrias y/o procesos productivo similares, se distinguen 3 etapas principales para el correcto desarrollo del proyecto.

La primera de ellas, refiere al estudio de los consumos de la granja, haciendo hincapié en su proceso, observando la estacionalidad del mismo y los hábitos de uso del equipamiento eléctrico, para así obtener una curva de carga diaria, mensual y anual.

En esta primera etapa, se definieron 5 grandes grupos de consumos. El sistema de bombeo de agua, el de motores de comedero, el de iluminación, el sistema de climatización, el sistema de lavado (utilizado 2 veces al año) y otros (luminarias, calefacción, etc.). Se concluyó que el sistema de bombeo representaba un 50 % del consumo de gasóleo del grupo electrógeno a lo largo del año.

En la segunda etapa, correspondiente a la elaboración del diseño de la solución óptima, se realizó una primera propuesta basada en el bombeo solar buscando siempre la mejor solución técnico/económica para el cliente, lográndose un ahorro del 50 % del gasto anual (€) en diesel y cuya inversión inicial era amortizada en 3 años.

Finalmente se diseñó la propuesta del sistema híbrido solar, elegido por el propietario de la granja, quien se inclinó por esta opción para lograr sus objetivos: un mayor ahorro y tener independencia del grupo. 

Con este sistema híbrido, el usuario obtiene un ahorro estimado anual de € 7.000, logrando una independencia cuasi total del grupo electrógeno en su operación y mantenimiento y una amortización de la inversión inicial, estimada en 5 años.

La tercera etapa, activa en la actualidad, refiere al mantenimiento integral de la instalación ofrecido también por BETER Energy, cuya clave es la monitorización del sistema de forma local como así también remota.

El sistema de monitoreo local, compuesto de una pantalla de led que ofrece la visualización on line e instantánea de los datos de producción solar FV, estado de carga de batería y consumos, permite que el cliente pueda hacer un mejor uso del sistema optando por encender ciertos grupos de consumo cuando hay energía del sol suficiente y por apagar otros cuando no haya energía del sol y las baterías tengan un bajo nivel de carga (SOC).

Desde el monitoreo remoto, se realizan informes semanales, mensuales, y anuales, resaltando el aporte de la energía solar directa o desde las baterías y del grupo electrógeno en el caso que se hubiera activado. Esto permite tomar acciones correctoras en la configuración del sistema, recomendaciones al usuario en los hábitos de uso y por supuesto un seguimiento del plan de negocio definido en la etapa anterior. Además, dicho monitoreo es clave para la planificación del mantenimiento preventivo y dará las alertas para activar el correctivo de manera de dejar operativo el sistema en el menor tiempo posible.

Con este proceso de aprendizaje en el uso de la energía, adoptando nuevas costumbres se logran mayores ahorros, extender la vida útil de las baterías al tener menor números de ciclados y producirse descargas menores al 80 % del DOD, y una mejor eficiencia del sistema completo.

En la localidad de Ayllón, hoy existe una nueva granja de cerdos que se autoabastece con energía del sol, combustible limpio y gratuito que permite lograr un ahorro de 16 ton CO2, contribuye al bienestar social y medioambiental, además de aportar mayor competitividad a la empresa en su mercado.

Nota: Para esta instalación se utilizaron paneles solares adquiridos a la empresa SEIS SOLAR y el resto de los componentes (inversores, cargadores,  baterías, bancadas y sistema de monitorización) a la empresa BET SOLAR.

Vía: Energética. Guía de Empresas Online

Cómo comprobar el estado de un panel solar

Supongamos que hacemos la primera gran inversión de nuestras vidas en lo que a energía solar se refiere y compramos el que se convertirá en nuestro primer panel solar.

Ahora bien, llega este momento que es absolutamente necesario para lo cual nos preguntamos: mi panel solar realmente funciona bien ?

Existen dos pruebas prácticas que nos pueden mostrar el buen estado de salud de un panel solar. Ambas pruebas se realizan sobre el panel en un dia de mucho pero mucho sol(si es al mediodía muchísimo mejor) y también involucran a la correcta lectura de la etiqueta que se encuentra en la parte posterior del panel.

Primero: Tensión a circuito abierto

El primero de ellos es la medición de tensión a circuito abierto. Primero que nada, buscaremos en la etiqueta trasera, el valor numérico que da la leyenda de Tensión a Circuito Abierto (Open-Circuit Voltage en inglés) que se simboliza generalmente como Voc. Por ejemplo, en la imagen superior, vemos que ese valor se encuentra en 21.1V.

Ahora vamos a corroborar este valor con una prueba práctica sobre nuestro panel. Necesitamos un simple tester. Con él medimos el voltaje entre los dos polos de los cables que salen del panel. Repetimos, con el panel a pleno sol. El resultado de la medición debe dar un valor muy cercano al valor que figura en la etiqueta posterior del panel. Por ejemplo, un valor “normal” daría entre los 19.6 y los 20.4 Puede ser un poco más o un poco menos, depende de cuanta radiación solar exista el día de la prueba.

Segundo: corriente de cortocircuito

La segunda prueba práctica, es medir la corriente de cortocircuito del panel. Nuevamente vamos a la etiqueta trasera del panel y buscamos el valor numérico que está señalado como Corriente de Cortocircuito o Short-Circuit Current. Por ejemplo, en la imagen de la etiqueta que publicamos mas arriba, ese valor es de 1.23A.

Ahora vamos a comprobar prácticamente este valor. Con el mismo tester se lo coloca en la opción para medir corrientes (10A) y medimos sobre los polos. Es muy importante que en esta medición el panel se encuentre a pleno sol, y sin ningun tipo de interrupción por sombras de alguna de sus celdas. Nos aseguramos de apoyarlo sobre una superficie horizontal, sin tocarlo y sin que ninguna porción de sombra se proyecte, realizamos la medición.

Si el valor obtenido se encuentra cercano al valor que figura en la etiqueta del panel, podemos concluir que el panel goza de buena salud.

Entonces estamos en condiciones de seguir adelante con nuestro proyecto fotovoltaico. En caso que el valor este muy pero muy alejado del valor que figura en la etiqueta del panel, y las condiciones de medición se cumplieron, podemos asegurar que ese panel NO SIRVE. Es momento de envolverlo nuevamente en su packaging original y llevarlo para que lo cambien.

En este gráfico vemos otros valores fundamentales de un panel solar. Todos estos valores, tanto la tensión a circuito abierto (Voc) como la tensión máxima (Vmax) figuran en la etiqueta posterior del panel. Lo mismo ocurre con la corriente de cortocircuito (Isc) como la corriente máxima (Imax). Los valores máximos representan el punto de máxima potencia que no es más que un punto ideal del panel que se dan en condiciones específicas de fábrica.

Fuente: ESAD

La energía solar matará al carbón más rápido de lo que piensa

Esa es la conclusión de un pronóstico de Bloomberg New Energy Finance de cómo los mercados de combustible y electricidad evolucionarán para 2040. El grupo de investigación estimó que ya rivaliza con el costo de las nuevas plantas de carbón en Alemania y Estados Unidos y para 2021 lo hará en rápido crecimiento Mercados como China e India.

El escenario sugiere que la energía verde está arraigándose más rápidamente de lo que anticipan los expertos. Esto significaría que la contaminación mundial por dióxido de carbono a partir de combustibles fósiles podría disminuir después de 2026, lo que contrasta con el pronóstico central de la Agencia Internacional de Energía, que prevé que las emisiones aumentarán constantemente durante las próximas décadas.

"Los costos de las nuevas tecnologías energéticas están cayendo de una manera que es más una cuestión de cuándo que si", dijo Seb Henbest, un investigador de BNEF en Londres y autor principal del informe.

El informe también encontró que a través de 2040:

China e India representan los mercados más grandes para la nueva generación de electricidad, sacando $ 4 trillones, o cerca de 39 por ciento toda la inversión en la industria.

El costo de los parques eólicos marinos, hasta hace poco la tecnología más costosa de renovación de la corriente principal, se reducirá un 71 por ciento, haciendo que las turbinas utilizadas en el mar sean otra forma competitiva de generación.

Al menos 239.000 millones de dólares se invertirán en baterías de iones de litio, convirtiendo los dispositivos de almacenamiento de energía en una manera práctica de mantener los hogares y las redes eléctricas de manera eficiente y propender por el uso de los coches eléctricos.

El gas natural cosechará 804.000 millones de dólares, lo que supone un 16 por ciento más de capacidad de generación y hará que el combustible sea fundamental para equilibrar una red que depende cada vez más del poder que fluye de fuentes intermitentes, como el viento y la energía solar.

Las conclusiones de BNEF sobre las energías renovables y su impacto en los combustibles fósiles son más dramáticas. La electricidad de paneles fotovoltaicos cuesta casi un cuarto de lo que fue en 2009 y es probable que caiga otro 66 por ciento en 2040. La energía eólica, que ha bajado un 30 por ciento en el precio en los últimos ocho años, caerá otro 47 por ciento al final de Horizonte de previsión de BNEF.

Eso significa que incluso en lugares como China e India, que están instalando rápidamente plantas de carbón, la energía solar comenzará a proporcionar electricidad más barata a principios de 2020. "Estos puntos de inflexión están ocurriendo antes y no podemos negar que esta tecnología está siendo más barata de lo que pensábamos", dijo Henbest.

El carbón será la mayor víctima, con 369 gigavatios de proyectos pendientes de cancelación, según BNEF. Se trata de toda la capacidad de generación de Alemania y Brasil combinadas. La capacidad del carbón se sumergirá incluso en los Estados Unidos, donde el presidente Donald Trump está tratando de estimular los combustibles fósiles. BNEF espera que la capacidad del carbón del país en 2040 será aproximadamente la mitad de lo que es ahora después de que las plantas más viejas se desconecten y sean reemplazadas por fuentes más baratas y menos contaminantes como el gas y las energías renovables. En Europa, la capacidad caerá en un 87 por ciento, ya que las leyes ambientales aumentan el costo de la quema de combustibles fósiles. BNEF espera que la demanda mundial por el carbón disminuya a partir de 2026, a medida que los gobiernos trabajan para reducir las emisiones de acuerdo con las promesas del Acuerdo de París sobre el cambio climático.

"Más allá del mandato de un presidente, Donald Trump no puede cambiar la estructura del sector energético global por sí solo", dijo Henbest. En resumen, el crecimiento de las tecnologías energéticas de emisión cero, significa que la industria abordará la contaminación más rápidamente de lo que generalmente se acepta. Mientras que esto reducirá el ritmo del calentamiento global, se necesitarán otros US $ 5,3 billones de inversión para tener suficiente capacidad de generación para mantener los aumentos de temperatura a fines del siglo a un nivel manejable de 2 grados centígrados. Los datos sugieren que la energía eólica y solar se están convirtiendo rápidamente en fuentes principales de electricidad, dejando de lado las percepciones de que son demasiado caras para competir con los combustibles tradicionales. Para el año 2040, el viento y la energía solar representarán casi la mitad de la capacidad de generación instalada en el mundo, un 12% más que ahora, y representan el 34% de toda la energía generada, en comparación con el 5% del momento.

Fuente: https://www.bloomberg.com/news/articles/2017-06-15/solar-power-will-kill-coal-sooner-than-you-think

Las fuentes de energía renovables serán en unos años las más baratas en el mundo

Un reciente informe elaborado por la ONU arroja una conclusión interesante: la energía procedente de energía renovable será la más barata en los próximos años. En base a los datos recogidos en un estudio por la Frankfurt School Of Finance & Management y Bloomberg, los recientes avances tecnológicos y sus nuevas aplicaciones han permitido un significante abaratamiento en los costes de producción de energía renovable, siendo la energía fotovoltaica y la eólica las más beneficiadas. ¿La consecuencia? Una mayor producción de energía verde a menor coste.

Según el estudio, en 2016 la inversión en instalaciones de esta naturaleza en todo el mundo fue claramente inferior a la realizada en 2015. Concretamente, se dejaron de invertir 227.575 millones de euros, un más que significativo descenso del 23% en instalaciones de energía verde. Pese a ello, los índices de potencia renovable aumentaron más que en cualquiera año anterior, un 9% más que en 2015, es decir 138,5 GW de más, producidos de manera sostenible y ecológica.

Esta tendencia positiva en la bajada de los precios de las energías limpias ha sido confirmada por otro estudio firmado de nuevo por la ONU, en el que además parece confirmarse que esta se va a mantener en los próximos años, permitiendo que sea más barato apostar por ellas. Aun así, los países emergentes no están teniendo en cuenta esta tendencia en su modelo de crecimiento económico, más centrado en abastecer rápidamente la creciente demanda energética. Dicha decisión causará estragos medioambientales a largo plazo a menos que se tomen medidas rectificativas que incluyan modelos más sostenibles, especialmente teniendo en cuenta la creciente importancia de las renovables.

Sin embargo, los países emergentes no son los únicos que están dejando atrás los beneficios de las energías renovables. La ONU señala que habrá crecientes diferencias entre dos bloques: Europa y Australia por un lado, y EE.UU y Japón por otro. El primer grupo de países se han visto implicados en los últimos años en una profunda remodelación de su sistema energético y han apostado por apoyar las fuentes limpias desde todos los frentes, ya sea político o económico. 

Por otro lado, Japón y EE.UU se muestran mucho más reticentes a adoptar medidas, aunque sus motivos difieren. Por un lado, el país nipón se enfrenta a un grave problema de espacio al contar con una cantidad muy reducida de terreno disponible para plantas dedicadas a la producción de energía verde. El caso de los norteamericanos es radicalmente distinto al deberse a una cuestión puramente ideológica, concretamente del actual partido en el gobierno y especialmente del actual presidente, Donald Trump, quien ha llegado incluso a negar la existencia del cambio climático.

Cómo convertir los ascensores existentes en unidades de energía neta-cero

En el Foro Global de Eficiencia Energética en Washington DC, Thyssenkrupp ha presentado su última innovación para hacer más ecológica la movilidad urbana: un sistema de energía neta-cero que puede utilizarse para los ascensores existentes. Con los edificios que representan hasta el 40% del consumo global de energía, este avance marca un momento importante para la industria de la construcción y abre la puerta a tecnologías más eficientes en materia de energía que se están implementando para hacer frente a la escasez de recursos.

El desarrollo del sistema de energía neta cero de Thyssenkrupp está motivado por el largo ciclo de vida del equipo de ascensor. En promedio, los ascensores permanecen en un edificio durante 15 años y cada año nuevas instalaciones contribuyen a sólo el 6% de los más de 12 millones de unidades actualmente en operación. En todo el mundo, los ascensores transportan más de mil millones de personas cada día y pueden representar hasta el 10% del consumo energético de un edificio. Por lo tanto, para Thyssenkrupp, encontrar una solución para mejorar la eficiencia en los ascensores existentes era esencial para reducir el consumo total de energía en nuestro entorno construido.

Los ascensores de “creación de energía” ya son populares, convirtiendo la energía cinética del ascensor en electricidad que puede ser devuelta a la red eléctrica del edificio. Thyssenkrupp instaló esta solución en el One World Trade Center de Nueva York, donde los ascensores regeneran la energía en una cantidad que podría alimentar todo el sistema de iluminación del edificio.

Pero el nuevo concepto energía neta-cero va un paso más allá, centrándose en mejorar la eficiencia energética incluso cuando el ascensor está inactivo, lo que puede llegar hasta el 70% de su vida útil. El diseño utiliza nuevos controladores que activan modos de “hibernación” o “sueño” en cabinas inactivas, reduciendo así significativamente la demanda de energía. La energía requerida puede ser generada usando paneles solares no más grandes que la huella del foso del ascensor, creando sistemas positivos de energía neta que generan más energía de la que consumen.

Andreas Schierenbeck, director ejecutivo de Thyssenkrupp Elevator, comentó: “Los ascensores a menudo se pasan por alto en nuestros edificios, pero en realidad están en el corazón de un futuro más eficiente en energía para nuestras ciudades. Estamos encantados de revelar hoy nuestro progreso en el desarrollo de un nuevo concepto que puede ayudar a entregar esta visión y sentar el escenario para la próxima generación de inteligente, la innovación en ahorro de energía”.

El concepto del ascensor energía neta-cero es parte de la ambición de Thyssenkrupp para ofrecer productos y servicios más inteligentes que mejoren la movilidad urbana y los ahorros de energía.

16 mayo, 2017 | Tomado de Mejores Edificios