Utilizando datos que encontramos en la hoja técnica de un panel fotovoltaico procedemos a calcular la sección de conductor necesaria en una línea de un parque solar de 100 kW.
Supongamos un parque solar con las siguientes características:
- Ubicación: Valencia (zona climática IV. Valores de radiación media similares a Badajoz o Ciudad Real por ejemplo)
- Modo instalación paneles: fijos con inclinación de 30 º y orientación Sur
- Número de paneles en serie cada string (cadena): 16
- Número de strings (cadenas de paneles en serie): 33
- Temperatura ambiente máxima: 50 ºC
- Cable a emplear: Tecsun (PV ) (AS) (cable especial para fotovoltaica, vida útil 30 años, mantenimiento cero)
- Sistema de instalación: en bandeja rejilla a la intemperie (sin influencia térmica de otros circuitos en su entorno)
Datos de cada panel:
- Potencia nominal: 222 W
- Corriente en el punto de máxima potencia: Ipmp = 7,44 A
- Tensión en el punto de máxima potencia: Upmp = 29,84 V
- Corriente de cortocircuito: Icc = 7,96
- Potencia del inversor = potencia nominal de la instalación: 100 kW
- Potencia de pico de la instalación: 16 x 33 x 222 W = 117216 W = 117,216 kW
Cable Tecsun (PV) (AS) especialmente diseñado para instalaciones fotovoltaicas. 30 años de vida útil. Mantenimiento cero.
Se realiza una división en tres partes iguales (1, 2 y 3) de 11 strings de 16 paneles cada uno para agrupar en tres cajas de conexiones (CCG1, CCG2 y CCG3) los cables procedentes de cada string (ver figura para CCG1).
Nos centraremos en la línea principal de corriente continua que enlaza la caja de conexiones del generador CCG1 con el inversor. Esta línea recoge las corrientes generadas por cada string y las canaliza hasta el inversor con dos conductores al objeto de ahorrar costes de cables, canalizaciones, mano de obra, etc.
Calculamos la tensión y la intensidad en el punto de máxima potencia para obtener la sección del cable a emplear:
Como los paneles están conectados en serie en cada string la tensión de cada string y por tanto la de la línea principal de corriente continua será la suma de las tensiones en el punto de máxima potencia de cada panel.
U = Upmp x 16 = 29,84 x 16 = 477,44 V
Y análogamente la intensidad de la línea será el producto de las intensidades en el punto de máxima potencia de cada panel multiplicado por el número de strings (como sabemos los paneles en serie son recorridos por la misma intensidad).
I = Ipmp x 11 = 7,44 x 11 = 81,84 A
Ahora ya tenemos los datos de partida para obtener la sección del conductor:
Criterio de la intensidad admisible
La intensidad máxima que en régimen permanente va a circular por el cable va a ser 81,84 A, valor que debe ser incrementado un en 25 % según nos indica el punto 5 de la ITC-BT 40 (Instalaciones generadoras de BT) del RBT.
Como la línea recibe la acción solar directa por estar a la intemperie y además la temperatura ambiente es de 50 ºC superior al estándar español de 40 ºC para el que están calculadas las intensidades de la tabla A.52-1 bis de instalaciones al aire de la UNE 20460-5-523 (2004). Debemos aplicar también coeficientes de corrección por estos motivos.
La tabla 52-D1 para temperatura ambiente de 50 ºC y cable tipo Tecsun (termoestable) nos da un coeficiente de 0,9.
Para tendidos expuestos al sol se aconseja tomar el valor 0,9.
Por lo que aplicando todos los coeficientes tenemos:
I’ = 1,25 x 81,84 / (0,9 x 0,9) = 126,3 A
126,3 A es el valor corregido con el que debemos ir a la tabla A.52-1 bis para obtener la sección. La intensidad inicial es de 81,84 A pero como estamos en una instalación fotovoltaica se mayora un 25 % y se aplican los coeficientes de corrección 0,9 y 0,9 porque nuestra instalación se desvía del estándar de intensidades recogidas en la siguiente tabla que corresponde a valores de 40 ºC de temperatura ambiente y a la sombra.
Al tratarse de un tendido en bandeja rejilla el sistema de instalación es tipo F y al ser una instalación monofásica con cable Tecsun (PV) (AS), termoestable de cobre (estañado), debemos mirar la columna XLPE2 lo que nos lleva a la sección de 25 mm2 (ver tabla de intensidades máximas admisibles).
Sección por intensidad admisible = 25 mm2
Criterio de la caída de tensión
Recurrimos de nuevo al punto 5 de la ITC-BT 40 del RBT para leer que …la caída de tensión entre el generador y el punto de interconexión a la Red de Distribución Pública o a la instalación interior, no será superior al 1,5 %, para la intensidad nominal.
Simplificaremos suponiendo que en la línea objeto de nuestro cálculo limitamos la caída de tensión al 1 % y el 0,5 % restante lo dejamos para el resto del cableado.
Por lo que nuestra caída de tensión máxima es:
e = 0,01 x 477,44 V = 4,77 V
La fórmula con la que obtendremos la sección por el criterio de la caída de tensión es la siguiente (igual que en alterna monofásica con cos φ = 1):
Donde
L: longitud de la línea (positivo + negativo) --> 2 x 45 = 90 m
I: intensidad nominal --> 81,84 A
γ: conductividad del cobre (a 70 ºC*) --> 46,82 m/Ω.mm2
e: caída de tensión máxima en --> 4,77 V
* Tomamos 70 ºC como valor aproximado al partir de un ambiente de 50 ºC incrementado por el calentamiento del conductor por efecto Joule. (La hipótesis más desfavorable para régimen permanente sería tomar el valor de 90 ºC cuando la instalación recibiera una radiación de 1000 W/m2 --> γ = 44 m/Ω.mm2)
Aplicando valores -->
Por tanto la sección resultado es de 35 mm2 al ser la mayor de los 2 criterios (intensidad admisible y caída de tensión).
Los cables Tecsun (PV) (AS) de Prysmian están diseñados para un mantenimiento cero y por tanto soportan una vida útil de 30 años en las condiciones de las plantas fotovoltaicas, instalarlos es una inmejorable garantía.
NOTA: para obtener la sección por el criterio económico ver el artículo dedicado a ello publicado con anterioridad. Clique aquí.