Design and calculation of a photovoltaic system for a detached house

Abstract

[ES] El objetivo principal es diseñar y desarrollar un sistema híbrido de autoconsumo de paneles fotovoltaicos para vivienda unifamiliar en la provincia de Valencia, España. Para ello, se seguirán una serie de pasos. En primer lugar, se realizará un estudio de mercado, comparando el impacto actual de este tipo de energía en todo el mundo. De esta manera se obtendrá una visión global sobre el tema, y a la hora de realizar los cálculos, se tendrá una comprensión mucho más firme de lo que es la energía solar y un sistema fotovoltaico. Es necesario desarrollar un análisis de la ubicación del sistema, incluyendo la radiación solar, la temperatura, la altitud, la latitud, la orientación del tejado y otros factores. Esto será esencial para que el sistema sea lo más eficiente posible. Habrá que estimar y calcular la demanda energética diaria, mensual y anual de la casa. Esto determinará el número de paneles solares necesarios, la potencia requerida, el voltaje generado y, lo que es más importante, qué porcentaje de la energía generada se utilizará para autoconsumo o se inyectará a la red pública. Después de esto, se puede empezar a seleccionar todos los componentes necesarios para el sistema, como paneles solares, inversores, cableado, soportes. Como no hay un presupuesto fijo, se elegirán los mejores componentes con la mejor relación calidad-precio. Una vez seleccionados todos los componentes, se realizará la distribución física de los paneles en el tejado, que dependerá de otros cálculos que se estudiarán en su momento. A continuación, se seleccionarán los tramos de cableado, en función de los criterios exigidos por el reglamento de instalaciones de baja tensión. Por último, se realizará un estudio del presupuesto, rentabilidad y balance energético y económico. Esto determinará si el proyecto es rentable o no.

[EN] The main objective is to design and develop a hybrid self-consumption system of photovoltaic panels for detached house in the province of Valencia, Spain. To achieve this, a series of steps must be followed. Firstly, a market study will be carried out, comparing the current impact of this type of energy around the world. In this way one will get a global view on the subject, and when one comes to the calculations, one will have a much firmer understanding of what solar energy and a photovoltaic system is. It is necessary to develop an analysis of the location of the system, including solar radiation, temperature, altitude, latitude, roof orientation and other factors. This will be essential to make the system as efficient as possible. The daily, monthly, and yearly energy demands of the house will have to be estimated and calculated. This will determine the number of solar panels needed, the power required, the voltage generated and most importantly what percentage of the energy generated will be used for self-consumption or fed into the public grid. After this, one can start selecting all the necessary components for the system, such as solar panels, inverters, wiring, brackets. As there is no fixed budget, the best components with the best value for money will be chosen. Once all the components have been selected, the physical distribution of the panels on the roof will be done, this will depend on other calculations that will be studied at the appropriate time. The wiring sections will then be selected, based on the criteria required by the low voltage installation regulations. Finally, a study of the budget, profitability and energy and economic balance will be carried out. This will determine whether the project is profitable or not.