| TAZ-TFG-2020-4047 |
Dimensionamiento de sistemas fotovoltaicos para cubrir aplicaciones térmicas domésticas
Tena Ibáñez, Isaac
Bayod Rújula, Ángel Antonio (dir.)
Universidad de Zaragoza,
EINA,
2020
Departamento de Ingeniería Eléctrica, Área de Ingeniería Eléctrica
Graduado en Ingeniería de Tecnologías Industriales
Resumen: Este trabajo de fin de grado tiene como objetivo principal el dimensionamiento de un sistema de
energía fotovoltaica de conexión a red para el abastecimiento de electricidad demandada por una
vivienda unifamiliar de una planta derivado de las cargas térmicas más influyentes presentes en esta.
El proyecto pretende no limitarse exclusivamente al propio dimensionamiento del sistema
fotovoltaico, sino que abarca también el estudio y cálculo de las diversas cargas térmicas a tener en
cuenta.
El análisis de estas cargas térmicas también lo haremos desde la base. Dimensionaremos nosotros
mismos el tipo de termo eléctrico y frigorífico requerido para cubrir las necesidades de una familia de
cuatro personas, buscando en el mercado el modelo más adecuado. Lo mismo sucederá con el sistema
de calefacción-refrigeración, el cual estará adaptado para el diseño de vivienda realizado.
Posteriormente procederemos al cálculo manual de las cargas térmicas derivadas de cada uno de los
tres elementos comentados. Durante el estudio, observaremos la multitud de factores que intervienen
en el cálculo final (condiciones climáticas, dimensiones, materiales, etc.) debiendo recurrir además a
la consulta de numerosas bases de datos y fichas técnicas.
Una vez obtenido el valor total de cargas térmicas, y traducido a energía eléctrica a cubrir, procedemos
al dimensionamiento del sistema fotovoltaico.
Este dimensionamiento se inicia con la elección de la disposición (inclinación, azimut) más adecuada
para nuestros módulos fotovoltaicos, a partir de lo cual podremos determinar la potencia del sistema
a instalar.
Una vez sabido esto, realizamos la búsqueda en el mercado, y su selección acorde a las características
de nuestro sistema, de los diversos componentes de los que debe constar este. Desde los propios
módulos o el inversor, de vital importancia, hasta los elementos de protección.
Como parte final del dimensionamiento, considerando nuestro sistema sujeto al mecanismo de
compensación simplificada, valoraremos el tamaño de baterías más adecuado y rentable en términos
económicos. Para ello, en una visión general, enfrentaremos en un Excel los valores de energía
eléctrica producida y demandada en términos horarios para un día tipo de cada mes.
Para concluir, llevaremos a cabo un estudio económico en el que analizaremos la idoneidad de la
instalación de baterías respecto al sistema dimensionado inicialmente sin almacenamiento, y
determinando así, en el caso de que efectivamente resultase rentable la instalación del sistema
fotovoltaico, cuál de los dos sería más apropiado.
The main objective of this end-of-degree project is to design a grid-connected photovoltaic energy
system to cover the electricity supply of a one-storey house due to domestic thermal applications.
This project not only pretends to focus on the photovoltaic system design itself, but also includes the
study and calculation of the different thermal loads to bear in mind.
The analysis of these thermal loads will be also done from the basis. We will design ourselves the kind
of electric water heater and fridge required to cover the needs of a four-member family, looking for
the most suitable model in the market. The same will happen with the heating and cooling system,
which will be adapted to the design of our house.
Then, we will continue with the manual calculation of the thermal loads due to each of the mentioned
items. During this study, we will notice the wide range of factors involved in the final calculation
(weather conditions, dimensions, materials, etc.) having also to resort to various databases and
technical guides.
Once the total value of the thermal loads has been obtained, and translated into the electrical energy
to be covered, we will proceed to size the photovoltaic system.
This sizing starts with the choice of the most suitable setup (inclination, azimuth) for our photovoltaic
module model. Then, we will be able to determine the peak power of the system to be installed.
Once this is done, we do the market research and selection of the different items to be included
according to our system characteristics. From the modules themselves, the inverter (with greater
importance), to the protective elements.
As a final part of the design, we will consider the simplified compensatory mechanism, assessing the
most appropriate and cost-effective battery size. To do this, we will face in an Excel the values of the
electrical energy produced and consumed per hours for a typical day of each month.
To conclude, we will carry out an economic study in which we will analyze the adequacy of the battery
installation in comparison with the system initially designed without batteries. And finally, if the
installation of a photovoltaic system is really profitable, we will determine which of the two options is
the most appropriate
energía fotovoltaica de conexión a red para el abastecimiento de electricidad demandada por una
vivienda unifamiliar de una planta derivado de las cargas térmicas más influyentes presentes en esta.
El proyecto pretende no limitarse exclusivamente al propio dimensionamiento del sistema
fotovoltaico, sino que abarca también el estudio y cálculo de las diversas cargas térmicas a tener en
cuenta.
El análisis de estas cargas térmicas también lo haremos desde la base. Dimensionaremos nosotros
mismos el tipo de termo eléctrico y frigorífico requerido para cubrir las necesidades de una familia de
cuatro personas, buscando en el mercado el modelo más adecuado. Lo mismo sucederá con el sistema
de calefacción-refrigeración, el cual estará adaptado para el diseño de vivienda realizado.
Posteriormente procederemos al cálculo manual de las cargas térmicas derivadas de cada uno de los
tres elementos comentados. Durante el estudio, observaremos la multitud de factores que intervienen
en el cálculo final (condiciones climáticas, dimensiones, materiales, etc.) debiendo recurrir además a
la consulta de numerosas bases de datos y fichas técnicas.
Una vez obtenido el valor total de cargas térmicas, y traducido a energía eléctrica a cubrir, procedemos
al dimensionamiento del sistema fotovoltaico.
Este dimensionamiento se inicia con la elección de la disposición (inclinación, azimut) más adecuada
para nuestros módulos fotovoltaicos, a partir de lo cual podremos determinar la potencia del sistema
a instalar.
Una vez sabido esto, realizamos la búsqueda en el mercado, y su selección acorde a las características
de nuestro sistema, de los diversos componentes de los que debe constar este. Desde los propios
módulos o el inversor, de vital importancia, hasta los elementos de protección.
Como parte final del dimensionamiento, considerando nuestro sistema sujeto al mecanismo de
compensación simplificada, valoraremos el tamaño de baterías más adecuado y rentable en términos
económicos. Para ello, en una visión general, enfrentaremos en un Excel los valores de energía
eléctrica producida y demandada en términos horarios para un día tipo de cada mes.
Para concluir, llevaremos a cabo un estudio económico en el que analizaremos la idoneidad de la
instalación de baterías respecto al sistema dimensionado inicialmente sin almacenamiento, y
determinando así, en el caso de que efectivamente resultase rentable la instalación del sistema
fotovoltaico, cuál de los dos sería más apropiado.
The main objective of this end-of-degree project is to design a grid-connected photovoltaic energy
system to cover the electricity supply of a one-storey house due to domestic thermal applications.
This project not only pretends to focus on the photovoltaic system design itself, but also includes the
study and calculation of the different thermal loads to bear in mind.
The analysis of these thermal loads will be also done from the basis. We will design ourselves the kind
of electric water heater and fridge required to cover the needs of a four-member family, looking for
the most suitable model in the market. The same will happen with the heating and cooling system,
which will be adapted to the design of our house.
Then, we will continue with the manual calculation of the thermal loads due to each of the mentioned
items. During this study, we will notice the wide range of factors involved in the final calculation
(weather conditions, dimensions, materials, etc.) having also to resort to various databases and
technical guides.
Once the total value of the thermal loads has been obtained, and translated into the electrical energy
to be covered, we will proceed to size the photovoltaic system.
This sizing starts with the choice of the most suitable setup (inclination, azimuth) for our photovoltaic
module model. Then, we will be able to determine the peak power of the system to be installed.
Once this is done, we do the market research and selection of the different items to be included
according to our system characteristics. From the modules themselves, the inverter (with greater
importance), to the protective elements.
As a final part of the design, we will consider the simplified compensatory mechanism, assessing the
most appropriate and cost-effective battery size. To do this, we will face in an Excel the values of the
electrical energy produced and consumed per hours for a typical day of each month.
To conclude, we will carry out an economic study in which we will analyze the adequacy of the battery
installation in comparison with the system initially designed without batteries. And finally, if the
installation of a photovoltaic system is really profitable, we will determine which of the two options is
the most appropriate
Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado
Notas: Resumen disponible en Inglés.
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