Configuraciones de sistemas FV autónomos

Diagrama de cableado de tres líneas de un sistema FV autónomo de solo CC con un controlador de carga con control de iluminación de CC para iluminación y pequeñas cargas de CC.

Hay muchos diseños y configuraciones posibles diferentes para sistemas FV autónomos. El enfoque de este proyecto de diseño está en sistemas a pequeña escala, que servirán para limitar el número de diseños que se explorarán aquí. Vale la pena señalar que el número de diseños posibles aumenta enormemente a medida que aumenta el tamaño y la complejidad del sistema. Los sistemas autónomos de pequeña escala se pueden dividir en tres categorías principales según las cargas que están destinadas a alimentar: solo CC, CA y CC, y solo CA. El más apropiado de estos diseños será determinado por las necesidades energéticas y las cargas particulares del proyecto.

Los diagramas de cableado de tres líneas que se presentan a continuación y en el resto de este proceso de diseño omiten ciertos componentes ya que no están instalados con todos los sistemas y agregarlos agregaría complejidad adicional al diagrama de cableado. Se debe considerar la incorporación de los siguientes componentes en cualquier sistema autónomo:

• Dispositivo de protección contra falla a tierra (GFPD)

• Dispositivo de corriente residual (RCD) o dispositivo de protección contra fallas a tierra (GFCI)

• Shunt

• Sensor de temperatura para el controlador de carga

• Interruptor de baja tensión

• Convertidor de CC-CC

Sistema de solo CC

Un diagrama de cableado de tres líneas de un sistema FV autónomo de CA/CC con un controlador de carga con control de iluminación de CC para iluminación CC y cargas CC y un inversor para cargas de CA.

Un sistema ideal para aplicaciones que tienen requisitos de carga limitados como iluminación, carga de teléfonos celulares, una radio, un DC TV de bajo consumo y un ventilador de CC energéticamente eficiente. Los aparatos de CC no sufren las pérdidas de eficiencia de un inversor, el consumo inactivo de un inversor, ni el tiempo de inactividad que puede resultar de una falla del inversor.

Consideraciones:

• Seguro para los usuarios, muy baja probabilidad de que ocurra un accidente.

• Bajo costo.

• Una tensión de sistema de CC de 12 V es típico para estos sistemas con el fin de garantizar la compatibilidad con dispositivos de CC, aunque un convertidor CC-CC es una opción para diseños más grandes de 24 V o 48 V para garantizar la compatibilidad con aparatos de 12 V. Los aparatos de CC no son comunes en muchas áreas del mundo y también pueden tener un precio más alto; esto debe tenerse en cuenta al diseñar un sistema.

• Si el requisito de corriente de las cargas excede la salida de iluminación y cargas del controlador de carga, entonces se debe hacer una conexión independiente a la batería con un interruptor de baja tensión.

• La baja tensión de funcionamiento de los sistemas de 12 V CC puede hacerlos susceptibles a caída de tensión con recorridos largos de circuitos para iluminación y cargas.

Sistema CA/CC

Diagrama de cableado de tres líneas de un sistema FV autónomo solo de CA con un controlador de carga con un inversor que suministra energía tanto a la iluminación como a las cargas.

A system that incorporates an inverter to create a more flexible system that can power both DC and AC loads. Retaining DC lighting allows the user to turn off the inverter when not in use in order to avoid standby consumption losses and to still have light in the event of an inverter failure.

Considerations:

• Less safe for users than a DC only system, higher likelihood of an accident occurring due to the higher voltage of AC circuits.
• Additional cost of an inverter.

• Increases system complexity if both AC and DC circuits need to be run to the same location.

• This type of system will still suffer from voltage drop issues on longer circuit runs for lighting.

• The inverter may need to be turned on/off regularly based upon the needs of users.

AC only system

A system that incorporates an inverter to power all lighting and loads with AC. The preferred configuration as off-grid system size grows. The system will have steady inverter standby losses that can be substantial, and all AC lighting/loads will become inoperable in the event of an inverter failure.

Considerations:

• System must be adequately sized to handle the standby losses of the inverter, which can be substantial for small systems.

• Simplicity of only running AC circuits to lighting/loads.

• System is not likely to have issues with voltage drop on longer lighting/load circuits.

• Less safe for users than a DC only system, higher likelihood of an accident occurring due to the higher voltage of AC circuits.

• Recommended that a DC light is still installed for emergency use in the room/building where the system equipment is installed to provide light for troubleshooting in the event of inverter issues.