Estudio de Viabilidad de Autoabastecimiento de una Casa Rural
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El documento presenta un estudio de viabilidad para el autoabastecimiento energético de una casa rural, mediante la implementación de sistemas de energía solar fotovoltaica y térmica. Se detallan aspectos como la localización, recursos renovables disponibles, métodos de cálculo, diseño de la instalación y presupuestos. Además, se analiza la capacidad de los componentes y la autonomía energética necesaria para cubrir el consumo diario de la vivienda.
![Recurso Solar
Imagen 3. Irradiancia global media (período 1983-2005) [kWh/m2
/día]. Fuente:
AEMET., 2012. Atlas de Radiación Solar en España utilizando datos del SAF de
Clima de EUMETSAT (página 31).](https://image.slidesharecdn.com/presentacintfm-161130224709/85/Estudio-de-Viabilidad-de-Autoabastecimiento-de-una-Casa-Rural-7-320.jpg)
![Recurso Solar
Imagen 4. Insolación global diaria
(promedio anual) [kWh/m2
/día].
Fuente: Xunta de Galicia., 2011
Atlas de radiación solar en Galicia
Imagen 5. Situación del inmueble
en la Comunidad Autónoma de
Galicia. Fuente: Google Maps.](https://image.slidesharecdn.com/presentacintfm-161130224709/85/Estudio-de-Viabilidad-de-Autoabastecimiento-de-una-Casa-Rural-8-320.jpg)
![ Horizonte relativamente
despejado, sobre todo
durante los meses de
menor radiación solar.
Irradiación anual perdida a
causa de sombras: 0,6 %
Ausencia de sombras
adicionales.
Espacio para colocar
bastantes paneles solares
sobre cubierta sin hacerse
sombra.
Recurso Solar
Imagen 6. Altura del sol y perfil del horizonte.
Fuente: Joint Research Centre (JRC)., 2012.
Sistema de Información Geográfica Fotovoltaica
(PVGIS) [online]. Base de datos: Climate-SAF
PVGIS.](https://image.slidesharecdn.com/presentacintfm-161130224709/85/Estudio-de-Viabilidad-de-Autoabastecimiento-de-una-Casa-Rural-9-320.jpg)
![Método de Cálculo
Método del mes más desfavorable
Imagen 10. Irradiación en ángulo óptimo
(β=35°) e Irradiación en ángulo (β=60°)
[kWh/m2
/día]. Fuente: Climate-SAF PVGIS
Ángulo de inclinación
elegido: β=60°
Mes más
desfavorable: Enero
G = 2,460 kWh/m2
/día
Fuente de datos: Climate-SAF PVGIS](https://image.slidesharecdn.com/presentacintfm-161130224709/85/Estudio-de-Viabilidad-de-Autoabastecimiento-de-una-Casa-Rural-12-320.jpg)
![Centro de Consumo Consumo
[kWh/día]
Iluminación 0,233
Frigorífico Combi 0,381
Extractor de gases 0,072
Horno microondas 0,210
Televisor 0,210
Lavadora 0,300
PC Portátil 0,046
Servicios auxiliares
(teléfonos, radio, música,
aspiradora, etc.)
0,200
Futuros consumos
(margen de aumento para
el futuro)
0,200
TOTAL 1,851
Consumo diario: 1,851 kWh
Autonomía: 3 días
Demanda de Energía
diaria:
Ed = 1,851 x 3 = 5,553 kWh
Tabla 1. Estimación de consumos
eléctricos medios diarios.
Método de Cálculo](https://image.slidesharecdn.com/presentacintfm-161130224709/85/Estudio-de-Viabilidad-de-Autoabastecimiento-de-una-Casa-Rural-13-320.jpg)
Estudio de Viabilidad de Autoabastecimiento de una Casa Rural
- 1. Máster Energías Renovables y Eficiencia Energética
- 2. PRESENTACIÓN DEFENSA TRABAJO FIN DE MÁSTER Máster en Energías Renovables y Eficiencia Energética Curso 2015-2016. Segundo Semestre. Alumno: Víctor Fernández García ESTUDIO DE VIABILIDAD DE AUTOABASTECIMIENTO DE UNA CASA RURAL
- 3. Índice 1. Objeto 2. Situación y Localización 3. Soluciones Alternativas 4. Recurso Solar 5. Descripción del Inmueble 6. Solución Adoptada 7. Método de cálculo 8. Instalación Fotovoltaica 9. Solar Térmica para ACS a. Cálculo del Generador b. Disposición del Generador c. Cálculo del Acumulador d. Esquema Unifilar e. Regulador e Inversor f. Rendimiento del Sistema g. Garantías y Vida Estimada h. Presupuesto
- 4. Objeto Autoabastecimiento de una vivienda rural 1.Prescindir de conexión a la red eléctrica 2.Uso de fuentes renovables 3.Calidad de suministro eléctrico
- 5. Situación y Localización Imagen 1. Situación del inmueble en la Península Ibérica. Fuente: Google Maps. Imagen 2. Localización del inmueble en Ribeira de Piquín.
- 6. Soluciones Alternativas • Recurso Eólico → Explotado en la parte alta de la sierra (altitud > 700 m) • Recurso Geotérmico → No conocido • Recurso Hídrico → Abundante en la zona • Recurso Solar → ¿Suficiente?
- 7. Recurso Solar Imagen 3. Irradiancia global media (período 1983-2005) [kWh/m2 /día]. Fuente: AEMET., 2012. Atlas de Radiación Solar en España utilizando datos del SAF de Clima de EUMETSAT (página 31).
- 8. Recurso Solar Imagen 4. Insolación global diaria (promedio anual) [kWh/m2 /día]. Fuente: Xunta de Galicia., 2011 Atlas de radiación solar en Galicia Imagen 5. Situación del inmueble en la Comunidad Autónoma de Galicia. Fuente: Google Maps.
- 9. Horizonte relativamente despejado, sobre todo durante los meses de menor radiación solar. Irradiación anual perdida a causa de sombras: 0,6 % Ausencia de sombras adicionales. Espacio para colocar bastantes paneles solares sobre cubierta sin hacerse sombra. Recurso Solar Imagen 6. Altura del sol y perfil del horizonte. Fuente: Joint Research Centre (JRC)., 2012. Sistema de Información Geográfica Fotovoltaica (PVGIS) [online]. Base de datos: Climate-SAF PVGIS.
- 10. Descripción del inmueble Imagen 7. Planta baja. Imagen 8. Cubiertas y planta alta.
- 11. Componentes: Generador: Paneles solares fotovoltaicos Regulador de carga Banco de Baterías: Acumulador Inversor: DC → AC •Cableado y conectores •Elementos de seguridad •Soporte para los paneles Solución adoptada Imagen 9. Esquema de principio de la instalación fotovoltaica aislada.
- 12. Método de Cálculo Método del mes más desfavorable Imagen 10. Irradiación en ángulo óptimo (β=35°) e Irradiación en ángulo (β=60°) [kWh/m2 /día]. Fuente: Climate-SAF PVGIS Ángulo de inclinación elegido: β=60° Mes más desfavorable: Enero G = 2,460 kWh/m2 /día Fuente de datos: Climate-SAF PVGIS
- 13. Centro de Consumo Consumo [kWh/día] Iluminación 0,233 Frigorífico Combi 0,381 Extractor de gases 0,072 Horno microondas 0,210 Televisor 0,210 Lavadora 0,300 PC Portátil 0,046 Servicios auxiliares (teléfonos, radio, música, aspiradora, etc.) 0,200 Futuros consumos (margen de aumento para el futuro) 0,200 TOTAL 1,851 Consumo diario: 1,851 kWh Autonomía: 3 días Demanda de Energía diaria: Ed = 1,851 x 3 = 5,553 kWh Tabla 1. Estimación de consumos eléctricos medios diarios. Método de Cálculo
- 14. Cálculo del Generador Pmín = Ed ∙ Fu ∙ GCEM / (G ∙ Fs ∙ ηg)* Pmín = 5,553 ∙ 1 ∙ 1 / (2,460 ∙ 1 ∙ 0,615) Pgenerador ≥ 3,67 kW Módulo fotovoltaico → ATERSA A-310M Pmódulo= 0,31 kW (310 W) Número de módulos: 12 Pgenerador = Nmódulos ∙ Pmódulo = 12 ∙ 0,31 = 3,72 kW *Jutglar Banyeres, Lluís., 2012. Generación de Energía Solar Fotovoltaica. Barcelona. Marcombo.
- 15. Disposición del Generador Imagen 11. Instalación fotovoltaica. Planta. 12 módulos en fila, orientados al sur e inclinación β=60° Dimensiones del panel: Largo: 1.965 mm Ancho: 990 mm Largo aparente (en planta) para β=60°: 1.965 x cos60°= 982,5 mm
- 16. Cálculo del Acumulador Batería → VISION 6FM230S-X Capacidad de la batería → 230 Ah (12 V) Número de baterías → 4 (conectadas en serie) Capacidad del acumulador → 230 Ah (48 V) Cmínima = A ∙ Id / (ηinv ∙ ηrb ∙ Dmáx)* • A = 3 días • Id = Ed / Vn = 1.851 / 48 = 38,56 Ah (acumulador a 48 V) • Dmáx = 0,80 → 80% descarga en situaciones extremas Cmínima = 3 ∙ 38,56 / (0,85 ∙ 0,81∙ 0,80) C ≥ 210,02 Ah *Jutglar Banyeres, Lluís., 2012. Generación de Energía Solar Fotovoltaica. Barcelona. Marcombo.
- 17. Esquema Unifilar Componentes Generador (48 V): 12 Módulos (24 V), 6 grupos en paralelo de 2 módulos en serie. Regulador de carga Acumulador (48 V): 4 baterías (12 V) en serie Inversor: CC 48 V → CA 230 V Imagen 12. Esquema unifilar de la instalación fotovoltaica aislada.
- 18. Regulador e Inversor Regulador de Carga Requisitos: Vreg > 45,15 ∙ 2 = 90,30 V Ireg ≥ 1,1 ∙ (6 ∙ 8,92) = 58,87 A MORNINGSTAR TriStar 60 I hasta 60 A Voc hasta 125 V Pinstalación hasta 4 kW Inversor Requisitos: CC (48 V) → CA (230 V, 50 Hz, onda senoidal pura) Psalida > 2 kW ATERSA Tauro BC 2548/V Entrada: 40-64 V Salida: CA (230 V, 50 Hz) Psalida : 2.300 VA regimen constante
- 19. Rendimiento del sistema El estado de carga de la batería será ≥ 84% al final del día, más del 97% de los días del año. Será ≥ 68% todos los días. Imagen 13. Representación gráfica de la probabilidad de un determinado estado de carga de la batería al final del día a lo largo del año. Fuente: Estimación de un sistema FV autónomo. PVGIS. Imagen 14. Capacidad de batería VISION 6FM230S-X según su número de ciclos y profundidad de descarga.
- 20. Garantías y Vida Estimada Módulos fotovoltaicos: ATERSA A-310M 80% potencia → 25 años Regulador: MORNINGSTAR TriStar-60 Garantía → 5 años Batería: VISION 6FM230S-X Garantía → 2 años / Vida estimada → 1.500 ciclos (4 años) Inversor: ATERSA Tauro BC 2548/V Garantía → 2 años Imagen 15. Garantía de potencia del módulo fotovoltaico ATERSA A-310M.
- 21. Presupuesto FV Elemento Marca Modelo Precio Uds. Importe Panel fotovoltaico Atersa A-310-M 285,87 € 12 3.430,44 € Soporte para 4 paneles Techno Sun STR03V-1642-994 140,90 € 3 422,70 € Batería Vision 6FM230S-X 1.427,40€ 1 1.427,40 € Regulador Morningstar TriStar-60 240,60€ 1 240,60 € Display Regulador Morningstar TriStar-60 126,75€ 1 126,75 € Inversor Atersa Tauro BC 2548 1.039,50 € 1 1.039,50 € Cable unifilar (6 mm2 ) 1,90 € 4,16 8,32 € Cable unifilar (10 mm2 ) 2,00 € 4,16 10,42 € Cable unifilar (16 mm2 ) 2,50 € 4,16 10,42 € Cable unifilar (25 mm2 ) 3,50 € 8,32 29,15 € Cable unifilar (35 mm2 ) 4,26 € 5,4 22,98 € Fusibles, conectores y otros elementos menores 120,00 € Instalación 280,00 € TOTAL sin IVA 7.168,68 € IVA (21%) 1.505,42 € TOTAL 8.674,11 € Tabla 2. Presupuesto de la instalación solar fotovoltaica aislada.
- 22. Solar térmica para ACS Demanda de ACS, según CTE → 56 L/d (60°C) Contribución solar mínima según CTE: 30% energía anual Sistema prefabricado termosifón: CHROMAGEN 150L PRO Imagen 16. Ficha técnica del conjunto prefabricado CHROMAGEN 150L PRO.
- 23. Solar térmica para ACS Imagen 18. Fragmentos del informe de resultados CHE4Q.Imagen 17. Instalación solar térmica.
- 24. Presupuesto Solar Térmica Elemento Marca Modelo Precio Uds. Importe Termosifón Chromagen TSB 150L PRO 1.027,94 € 1 1.027,94 € Calentador HTW CLM11A02 226,74 € 1 226,74 € Tubo de cobre (D=10/12 mm) 1,89 € 10 18,90 € Manguitos, juntas, etc. 40,00 € Instalación 110,00 € TOTAL sin IVA 1.423,58 € IVA (21%) 298,95 € TOTAL 1.722,53 € Tabla 3. Presupuesto de la instalación solar térmica para agua caliente sanitaria.
- 25. Muchas Gracias