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sistemas
solares
fotovoltaicos
de
inyección
a
red
(Figura
1)
son
el
resul-
tado
de
largos
años
de
innovación
tecnológica
que
ha
tenido
como
objeti-
vo
el
empleo
de
las
fuentes
renovables
de
energía
para
disminuir
el
consumo
de
combustibles
fósiles
causantes
del
calentamiento
global
y,
por
tanto,
del
cambio
climático
que
afecta
a
nuestro
planeta
debido
a
su
indiscriminada
explotación
por
el
ser
humano
y,
en
especial,
por
los
países
más
desarrollados.
La
aplicación
de
los
sistemas
conectados
a
red
en
los
sistemas
de
alimentación
eléctricos
de
una
edificación
permite
la
disminución
del
consumo
en
KWh
en
di-
chas
instalaciones,
promoviendo
el
ahorro
eléctrico
[1-2].
La
evolución
de
las
celdas
solares
fotovoltaicas,
el
avance
en
la
electrónica
de
potencia
y
la
reducción
anual
de
sus
costos
han
consolidado
en
el
mercado
a
esta
tecnología
como
una
solución
energética
confi
able.
Un
sistema
fotovoltaico
de
inyección
a
red,
o
conectado
a
red,
consiste
básica-
mente
en
un
generador
fotovoltaico
acoplado
a
un
inversor
que
opera
en
paralelo
con
la
red
eléctrica
[2-3].
La
inyección
a
red
tiene
un
amplio
margen
de
aplicaciones,
desde
pequeños
sis-
temas
de
pocos
kWp
de
potencia
instalada
hasta
centrales
de
varios
MWp,
por
lo
que
su
utilización
abarca
una
gran
variedad
de
objetivos,
hogares,
industrias
y
hasta
grandes
centros
de
generación
eléctrica
[2].
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El
arreglo
de
paneles
fotovoltaicos
recibe
la
radiación
solar
y
la
transforma
en
energía
eléctrica
que,
en
lugar
de
ser
almacenada
en
baterías,
se
puede
utilizar
di-
rectamente
en
el
consumo
o
bien
entregarla
a
la
red
eléctrica
de
distribución
para
ser
consumida
por
otros.
El
inversor,
especialmente
diseñado
para
esta
aplicación,
convierte
la
corriente
directa
—Direct
Current
(DC)—
en
corriente
alterna
—AlternateCurrent
(AC)—.
Las
principales
ventajas
de
estos
sistemas
son:
Se
genera
en
el
mismo
punto
en
que
se
produce
el
consumo,
por
lo
que
se
minimizan
las
pérdidas
en
la
transmisión
y
distribución
de
la
energía
eléc-
trica.
Es
de
fácil
instalación
y
se
ejecuta
muy
rápidamente,
utilizándose
en
mu-
chos
casos
áreas
ya
ocupadas
como
los
techos
o
las
fachadas
de
edificaciones
con
buena
exposición
al
sol.
Son
sistemas
modulares,
es
decir,
permiten
pequeñas
inversiones
de
forma
pro-
gresiva.
Sus
costos
de
operación
(OPEX)
son
muy
bajos,
mientras
que
los
valores
del
capital
expendido
(CAPEX)
han
ido
disminuyendo
año
tras
año,
lo
que
facilita
los
tiempos
de
recuperación
de
las
inversiones
(ROI)
aceptables,
con-
siderando
que
el
tiempo
de
vida
de
un
panel
fotovoltaico
es
25
años.
Evita
la
contaminación
del
medio
ambiente.
ETECSA
es
un
gran
consumidor
de
energía
eléctrica.
Un
ejemplo
de
los
valores
de
la
energía
consumida
por
ETECSA
se
muestra
en
la
Tabla
1,
en
la
cual
se
puede
apreciar
que
en
en
el
mes
de
septiembre
del
año
2009
la
Empresa
erogó
a
la
UNE
$
1,
311,
384.70
por
concepto
de
pago
de
la
energía
eléctrica.
En
consecuencia,
el
ahorro
de
un
20%
podría
representar
$
262,276.96/mes
de
ahorro
con
la
tarifa
más
baja
del
rango
acordado
con
la
UNE
que
es
de
$0.23
CUC/KWh
que
puede
llegar
a
$0.29
CUC/KWh,
por
lo
que
este
monto
de
ahorro
puede
incrementarse
sustancialmente.
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Existe
un
sistema
fotovoltaico
orientado
a
los
equipos
de
telecomunicaciones,
el
cual
está
destinado
no
solamente
al
ahorro,
sino
también
a
la
necesaria
autonomía
energética
que
requieren
estos
equipos
cuando
se
hallan
ubicados
en
zonas
aisla-
das
del
Sistema
Electro
Energético
Nacional
(SEN).
A
diferencia
del
sistema
fotovoltaico
conectado
a
red,
este
sistema
requiere
obli-
gatoriamente
de
la
presencia
de
un
banco
de
baterías,
aunque
entre
sus
posibles
suministros
está
el
sistema
eléctrico
nacional,
no
es
de
inyección
a
red.
Además,
incluye
otras
variantes
de
suministro
de
energía
como
los
grupos
electrógenos
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y
la
energía
eólica.
Todos
estos
posibles
suministros
de
energía
son
contro-
lados
mediante
un
equipo
denominado
Controlador
solar,
encargado
de
seleccionar
la
fuente
de
suministro
energético
más
adecuada
en
cada
instante.
Estos
sistemas
comúnmente
se
conocen
como
Sistemas
Fotovoltaicos
Autónomos
Híbridos.
Los
sistemas
fotovoltaicos
híbridos
(Figura
2)
tienen
una
amplia
utilización
en
los
equipos
de
telecomunicaciones,
los
cuales
representan
una
carga
de
CD
a
-48
Volts
y
se
caracterizan
por
la
garantía
de
una
autonomía
dada
tanto
en
ambientes
donde
existe
una
conexión
al
SEN
como
en
sitios
aislados.
En
las
figuras
3,
4
y
5
se
muestran
las
diferentes
maneras
de
operación
de
un
sistema
fotovoltaico
autó-
nomo
híbrido,
aunque
debe
notarse
la
presencia
del
banco
de
baterías.
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La
evolución
tecnológica
presente
actualmente
en
las
redes
de
telecomunicacio-
nes
tanto
fija
como
móvil
trae
aparejado
un
importante
cambio
de
tecnología
TDM
—Time
Division
Multiplexing—,
hacia
las
NGN
—New
Generation
Network—,
en
la
cual
se
manejan
servicios
de
voz
y
datos
de
manera
integrada
sobre
una
red
IP.
En
la
figura
6
aparecen
las
principales
características
de
estos
tipos
de
redes
y
su
reto
para
ETECSA
ante
la
inestabilidad
del
servicio
eléctrico
en
Cuba.
El
principal
reto
en
la
migración
hacia
la
NGN
en
ETECSA
se
encuentra
en
la
ubicación
de
los
gabinetes
integrales
(outdoors)
muy
cerca
de
las
viviendas
de
los
usuarios
y
conectados
habitualmente
al
mismo
transformador
eléctrico
desde
el
cual
se
alimentan
energéticamente
las
mismas,
por
lo
que
una
interrupción
eléctri-
ca
en
los
hogares
también
afecta
a
los
gabinetes
integrales
los
cuales
solo
disponen
de
un
limitado
tiempo
de
autonomía
con
el
empleo
de
sus
costosas
baterías.
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Para
el
dimensionamiento
de
un
sistema
fotovoltaico
generalmente
se
utilizan
softwares
que
poseen
bases
de
datos
informativas
referenciadas
tales
como:
Base
de
datos
geográficos
de
radiación
solar
por
sitios.
Base
de
datos
de
paneles
solares
por
tipo
de
suministrador.
Base
de
datos
de
tipos
de
inversores.
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El
software
SunnyDesign
realiza
el
dimensionamiento
de
un
sistema
fotovol-
taico
conectado
a
red
en
tres
pasos
principales.
Cuenta
con
las
respectivas
ba-
ses
de
datos
referenciadas
para
lograr
diseños
confiables,
particularizados
para
cada
ubicación
geográfica,
utiliza
los
paneles
fotovoltaicos
de
gran
variedad
de
suministradores
y
el
amplio
portafolio
de
los
inversores
fabricados
por
la
empresa
alemana
SMA.
La
selección
de
la
ubicación
geográfica
(Figura
7)
determina
la
latitud
y
longitud
del
sitio
y
oferta
como
resultado
el
ángulo
de
inclinación
óptimo
del
panel
solar
con
el
cual
se
obtienen
los
mejores
resultados
de
generación
con
un
ángulo
mí-
nimo
de
inclinación.
Esto
hace
más
robusta
la
instalación
ante
los
fuertes
vientos
producidos
por
eventos
meteorológicos
adversos.
En
la
misma
pantalla
también
es
posible
la
selección
del
tipo
de
panel
fotovoltaico
y
la
definición
de
la
potencia
fotovoltaica
pico
requerida
o,
en
su
defecto,
la
cantidad
de
paneles
disponibles
y
su
impacto
ante
una
inadecuada
orientación
con
el
sur
geográfi
co.
En
la
figura
8
se
muestra
la
pantalla
de
selección
del
inversor
de
SMA
y
los
resulta-
dos
de
compatibilidad
del
sistema
propuesto.
Entre
las
informaciones
que
aporta
esta
pantalla
está
la
indicación
del
área
en
metros
cuadrados
que
se
requiere
para
la
ubica-
ción
del
arreglo
de
los
paneles
fotovoltaicos
seleccionados
y
la
cantidad
de
inversores
en
caso
de
que
la
instalación
se
alimente
de
un
sistema
por
ejemplo
trifásico.
La
figura
9
representa
el
tercer
y
último
paso
del
diseño
en
el
cual
se
sintetizan
los
principales
resultados
obtenidos
y
se
proponen
los
calibres
de
los
conductores
de
interconexión
a
utilizar
así
como
la
determinación
del
punto
de
máxima
poten-
cia
y
el
pronóstico
de
eficiencia
de
trabajo
del
inversor.
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(
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:
[
4
]
)
.
Determinación
de
los
pronósticos
de
facturas
mensuales
a
pagar
a
la
UNE.
Determinación
del
pronóstico
de
la
energía
generada
por
el
sistema
fotovoltaico
y
de
ahorro
de
consu-
mo
eléctrico
del
SEN,
mensual
y
anual.
Pronóstico
del
tiempo
de
retorno
del
dinero
invertido
y
cálculo
del
ROI.
Presentación
de
gráficos
de
pro-
nósticos,
de
energía
generada/mes,
de
carga
desplazada
y
de
factura
contra
generación
eléctrica.
Estos
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(
F
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:
[
8
]
)
.
gráficos
garantizan
comprender
rápidamente
la
factibilidad
de
una
propuesta
a
partir
del
área
dispo-
nible
para
su
instalación,
consumo
Esta
herramienta
es
un
complemento
para
el
software
de
SMA
y
fue
confeccio-eléctrico
mensual
de
la
misma
y
el
nada
con
el
objetivo
de
analizar
el
impacto
en
el
desplazamiento
de
la
carga
decumplimiento
del
desplazamiento
la
solución
Fotovoltaica-Inversor
propuesta
para
una
instalación
que
presenta
unde
carga
mínimo
ejecutado
en
cada
consumo
mensual
definido
estadísticamente.
Se
parte
de
los
datos
meteorológicosuno
de
los
meses
del
año.
relativos
a
la
radiación
solar
confeccionados
por
el
Instituto
de
Meteorología
deDe
esta
manera,
la
evaluación
del
im-
Casa
Blanca,
en
La
Habana
(Tabla
2),
la
evaluación
de
la
factibilidad
económicapacto
técnico-económico
que
esta
he-
de
dicha
instalación
y
el
tiempo
de
recuperación
de
la
inversión
realizada.rramienta
permite
es
un
importantísimo
complemento
al
software
de
SMA,
ya
que
sus
resultados
pueden
indicar
la
utiliza-
ción
del
número
mínimo
de
paneles
y
el
tipo
de
inversor
a
utilizar,
los
que
de
forma
combinada
son
capaces
de
lograr
el
des-
plazamiento
de
la
carga
eléctrica
mínima
deseada,
permitiendo
obtener
un
ahorro
eléctrico
dado
para
facilitar
la
recupera-
ción
económica
esperada.
La
interfaz
gráfica
de
usuario
prin-
cipal
(Figura
10)
presenta
la
energía
generada
por
el
sistema
por
mes
y
año
para
diferentes
valores
del
ángulo
β
,
así
como
el
valor
monetario
en
CUC
que
ETECSA
debe
abonar
a
la
UNE
y
Generalmente,
el
dimensionamiento
del
sistema
fotovoltaico
conectado
a
red
estará
enlo
ahorrado
con
el
empleo
del
sistema
función
de
las
disponibilidades
de
metros
cuadrados
de
techo;
sin
embargo,
la
generaciónfotovoltaico
conectado
a
red
a
partir
eléctrica
puede
crecer
de
manera
modular
a
partir
de
la
utilización
de
otras
áreas
ya
ocupa-del
%
de
carga
desplazada.
Toda
esta
das
que
incluye
la
fachada
de
las
instalaciones.información
se
actualiza
mediante
la
Para
el
desarrollo
de
esta
herramienta
se
utilizó
como
interfaz
gráfica
de
usua-macro
en
Visual
Basic
asignada
al
bo-
rio
—Graphic
User
Interface
(GUI)—
un
libro
de
Excel,
que
contiene
una
macrotón
de
cálculo.
programada
en
Visual
Basic
con
aproximadamente
250
instrucciones,
la
cual
per-En
la
figura
11
se
muestra
la
hoja
deno-
mite
el
intercambio
de
información
entre
las
celdas
durante
la
corrida
del
script
yminada
Análisis
del
ROI,
la
cual
permite
facilita
la
realización
de
los
siguientes
eventos:definir
el
tiempo
de
recuperación
de
la
in-
Manejo
de
los
datos
meteorológicos
mensuales
y
de
consumo
eléctricoversión
en
función
del
costo
del
KWh,
el
por
mes
de
la
instalación
en
estudio.costo
del
sistema
fotovoltaico
conectado
a
Determinación
del
pronóstico
de
la
carga
eléctrica
desplazada
para
3
ángulosred,
así
como
los
ingresos
por
servicios
de
de
inclinación
de
los
paneles
solares
(β).telecomunicaciones
en
las
horas
pico
de
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A
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45
sol
anuales
y
su
respectivo
costo
de
operación
en
dichos
horarios.
Esta
hoja
se
obtiene
automáticamente
al
ejecutar
la
macro
en
Visual
Basic
a
partir
de
la
tercera
hoja
de
cálcu-
lo
denominada
Datos
de
KWh/mes
por
sitios
de
prueba
(Figura
11).
Todas
las
hojas
de
Excel
están
protegidas
contra
escritura
por
parte
del
usuario
sien-
do
modificada
solamente
por
la
ejecución
de
la
macro.
Con
ello
se
obtienen
todas
las
facilidades
de
impresión
de
cada
una
de
las
hojas
en
tablas
ya
preelaboradas
y
la
actualización
de
sus
gráficos
correspondientes.
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de
la
cantidad
de
paneles
y
de
la
ubi-
cación
geográfica
del
sitio
(longitud
y
latitud)
donde
se
instala.
El
valor
de
generación
cambia
en
los
diferentes
meses
del
año,
por
lo
que
es
imprescin-
dible
obtener
los
datos
meteorológicos
medidos
de
radiación
solar
en
cada
si-
tio
(Tabla
2).
La
figura
13
refiere
los
angulos
contem-
plados
en
el
dimensionamiento,
donde
α
es
el
ángulo
de
desviación
del
panel
fotovoltaico
con
respecto
al
sur
geo-
gráfico
en
los
países
ubicados
en
el
hemisferio
norte,
mientras
que
para
los
ubicados
en
el
hemisferio
sur
la
orien-
tación
será
el
norte
geográfico,
y
β
es
el
ángulo
de
inclinación
del
panel
solar
F
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[
4
]
)
.
fotovoltaico
conectado
a
red
se
calcula
a
través
de
la
expresión1:
E
G_S
=P
FV
G
dw
(
,
)
P
R(1)
PR
—Performance
Ratio—
es
el
ren-
dimiento
energético
de
la
instalación
(0.75~
0.8)
y
contempla
las
efi
ciencias
en
el
punto
de
máxima
potencia,
del
inversor
y
del
arreglo
fotovoltaico
(2):
P
R
=
pmp
iw
g
(2)
%
Carga
desplazada=
Ecarga
-
EG_S
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]
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La
energía
generada
por
un
sistemaA
continuación
se
muestra
el
análisis
efectuado
en
el
Centro
de
Telecomunicaciones
fotovoltaico
conectado
a
red
depende(URA)
de
Minas,
en
el
este
de
La
Habana
(Figura
14).
Las
principales
características
de
este
sitio
son:
Consumo
eléctrico
promedio
anual,
exclusividad
del
transformador
trifá-
sico
y
área
de
techo
disponible
(Tabla
3).
en
relación
con
el
plano
horizontal.
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4
]
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Energía
eléctrica
consumida
(KWh)
por
mes
en
el
año
2012
(Tabla
4).
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[
4
]
)
Se
observa
que
la
energía
promedio
consumida
por
hora
es
alrededor
de
3
KWh,
durante
las
24
horas,
por
lo
que
para
que
exista
inyección
a
red
debe
superarse
este
valor
en
el
sistema
fotovoltaico
que
se
instale.
El
sistema
de
alimentación
eléctrico
del
Centro
es
un
transformador
trifásico
no
exclusivo.
La
utilización
del
software
de
SMA
permitió
obtener
el
tipo
y
la
cantidad
de
paneles
fotovoltaicos
necesarios
—16
paneles
de
295Wp
de
la
firma
YNGLI
Solar—
y
un
inversor
trifásico
del
tipo
TriPower
5000TL
con
vistas
a
entregar
una
energía
trifásica
pico
balanceada
equi-
valente
a
4
KW,
requiriéndose
un
área
de
techo
de
aproximadamente
de
41
m²
para
la
ubicación
del
arreglo
de
los
paneles
fotovoltaicos
seleccionados
(Figura
15-17).
La
energía
generada
por
el
sistema
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.
47
Mediante
la
aplicación
de
la
herramienta
para
la
evaluación
técnico-económica
de
la
Ura
de
Minas,
se
obtienen
tanto
los
resultados
tabulados
como
los
resultados
gráficos
(Figura
18).
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El
principal
aporte
que
brinda
esta
herramienta
de
evaluación
técnico-económica
es
poder
realizar
con
gran
rapidez
complejos
análisis
de
búsqueda
de
la
mejor
va-
riante
Panel
Fotovoltaico-Inversor,
lo
que
permite
el
desplazamiento
del
consumo
eléctrico
deseado
y
el
estudio
gráfico
detallado
del
mismo.
Además
posibilita
el
análisis
del
tiempo
de
recuperación
del
dinero
invertido
y
del
combustible
anual
ahorrado
a
la
empresa
eléctrica
por
concepto
de
suministro
energía,
en
este
caso
a
la
Ura
de
Minas.
Igualmente
se
destaca
el
impacto
medio
ambiental
de
la
huella
de
carbono
al
dejar
de
emitir
anualmente
4.8
toneladas
de
CO2
a
la
atmósfera,
considerando
una
eficiencia
de
generación
eléctrica
de
la
UNE
de
un
30%.
En
el
estudio
de
factibilidad
realizado,
se
estima
un
periodo
de
recuperación
de
la
inversión
de
8
años
aproximadamente,
el
cual
es
un
valor
adecuado
teniendo
en
cuenta
que
el
tiempo
de
vida
del
sistema
es
25
años.
ETECSA
no
contaba
anteriormente
con
una
herramienta
capaz
de
hacer
este
tipo
de
análisis
que
también
considera
la
factibilidad
de
estos
sistemas
en
función
del
CAPEX,
por
lo
que
se
convierte
en
un
importante
complemento
a
la
herramienta
de
dimensionamiento
del
sistema
fotovoltaico
de
SMA.
Los
pronósticos
fueron
confirmados
con
los
resultados
registrados
durante
el
mes
de
mayo
del
año
2013,
periodo
en
el
cual
fue
desplazado
más
del
20%
de
la
carga
del
referido
centro
de
telecomunicaciones,
lo
que
demuestra
la
validez
del
modelo
de
pronóstico
utiliza-
do
en
esta
herramienta.
Sin
lugar
a
dudas,
su
empleo
en
la
planifi
cación
de
energía
permitirá
un
dimensionamiento
apropiado
a
partir
de
las
metas
de
desplazamiento
de
consumo
eléctrico
que
se
deseen
obtener
y
facilitará
los
elementos
necesarios
para
realizar
los
correspondientes
estudios
de
factibilidad
que
se
soliciten.
Se
recomienda
el
empleo
de
los
sistemas
conectados
a
red
en
los
centros
de
telecomunicaciones
de
ETECSA
y
en
sus
oficinas
comerciales
con
vistas
a
lograr
el
ahorro
energético
y
la
disminución
de
la
contaminación
medioambiental
que
el
país
requiere
mediante
el
uso
de
tecnologías
renovables
como
los
sistemas
foto-
voltaicos.
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