Proyecto de diseño y alimentación de puntos de recarga para vehículos eléctricos con generación fotovoltaica en autoconsumo de 42 kW

Abstract

[ES] Este Trabajo Final de Grado se centrará en el diseño de una red de 10 puntos de recarga (PdR) para vehículo eléctrico (motocicletas eléctricas) para cubrir las necesidades que tiene la empresa ECO DELIVERY S.L. al abrir una nueva sucursal en la ciudad de Xàtiva. La empresa quiere que dichos PdR sean alimentados con energía fotovoltaica, para ello se diseñara la instalación solar fotovoltaica y los componentes capaces de alimentarlos. Como soporte para los días de menor incidencia solar, la instalación estará conectada a la red eléctrica en modalidad autónoma con excedentes compensados por compensación simple. Lo primero a realizar es un estudio de las necesidades de la empresa, que vendrá determinado por las distancias a recorrer los repartidores con las motocicletas durante el horario laboral. Una vez tenemos esto claro podemos ver la periodicidad de las recargas y analizar cuál será la mejor programación (o sistema) para que las recargas y sustituciones de las baterías gastadas por las cargadas sean suficientes para funcionar en el día a día y dar el servicio requerido, de forma que la instalación solar fotovoltaica a proyectar sea capaz de alimentar o aportar la mayor parte de toda la energía necesaria en las recargas para que la empresa sea lo más autónoma posible. En caso de necesitar cargarse las baterías con energía de la red, se realizará en horas nocturnas con tarificación P6 para ahorrar. Con los datos que la empresa nos presenta y ya conociendo sus necesidades, se procede a calcular la instalación solar fotovoltaica necesaria. La cual será de 43,2 kWp, estando formada por 72 paneles fotovoltaicos de 600 W de potencia de la marca Canadian Solar que alimentaran 1 inversor de conexión a red de la marca Huawei de 40kW.Despues del inversor instalaremos un medidor de consumo con el que tener controlados tanto la inyección a red como el consumo de la empresa. La energía generada en los paneles en Corriente Continua (CC) se distribuirá en 4 líneas de 18 paneles en serie y llegará al inversor por medio de cable solar de 4 mm2 . La protección de este tramo de cableado correrá a cargo de fusibles tipo gPV de 20 A en cada una de las ramas. Para el tramo de cableado que conectara la red eléctrica en Corriente Alterna (CA) con el inversor hemos elegido cable de 35 mm2 hasta el Cuadro General de Protección (CGP), la protección de este tramo se realiza mediante 2 interruptores automáticos de 80 A, uno a la salida del inversor con poder de corte de 6 kA y otro a la entrada del CGP con poder de corte de 10 kA. También se colocarán 2 interruptores diferenciales de 80 A con sensibilidad de 30 mA como protección contra contactos indirectos. Del CGP saldrán y se repartirán las líneas que van a los puntos de recarga que utilizaran cable de 6 mm2 y se encuentran protegidos por las protecciones del sistema de recarga. Se han realizado varios estudios económicos petición de la empresa para determinar cuál de las diferentes modalidades existentes es la mejor opción o la más viable en términos inversión inicial y amortización de la instalación. En conclusión, el diseño de la instalación nos permite cubrir los consumos de la misma de forma satisfactoria para una instalación fotovoltaica de autoconsumo, ya que, al estar conectada a la red en la modalidad de compensación simple, conseguimos reducir el gasto en energía consumida de red hasta casi conseguir el consumo 0

[EN] This Final Degree Project will focus on the design of a network of 10 charging points (PdR) for electric vehicles (electric motorcycles) to cover the needs of the company ECO DELIVERY S.L. when opening a new branch in the city of Xàtiva. The company wants these PdR to be powered by photovoltaic energy, for this purpose the photovoltaic solar installation and the components capable of powering them will be designed. As a support for the days of less solar incidence, the installation will be connected to the electrical grid in autonomous mode with surpluses compensated by simple compensation. The first thing to do is a study of the company's needs, which will be determined by the distances to be traveled by the delivery people with the motorcycles during working hours. Once we have this clear, we can see the periodicity of the recharges and analyze which will be the best schedule (or system) so that the recharges and replacements of the spent batteries with the charged ones are sufficient to operate on a daily basis and provide the required service, so that the photovoltaic solar installation to be planned is capable of feeding or providing most of all the energy needed for the recharges so that the company is as autonomous as possible. In case the batteries need to be charged with energy from the grid, it will be done at night with P6 pricing to save. With the data that the company presents to us and already knowing its needs, we proceed to calculate the necessary photovoltaic solar installation. It will be 43.2 kWp, consisting of 72 600 W photovoltaic panels from the Canadian Solar brand that will feed 1 40kW Huawei grid-connected inverter. After the inverter, we will install a consumption meter to control both the injection into the grid and the company's consumption. The energy generated by the panels in Direct Current (DC) will be distributed in 4 lines of 18 panels in series and will reach the inverter by means of a 4 mm2 solar cable. The protection of this section of wiring will be provided by 20 A gPV type fuses in each of the branches. For the section of wiring that will connect the electrical network in Alternating Current (AC) with the inverter, we have chosen a 35 mm2 cable up to the General Protection Panel (CGP). The protection of this section is carried out by means of 2 80 A automatic switches, one at the output of the inverter with a cutting capacity of 6 kA and another at the input of the CGP with a cutting capacity of 10 kA. 2 80 A differential switches with a sensitivity of 30 mA will also be placed as protection against indirect contacts. The lines that go to the charging points that will use 6 mm2 cable will leave and be distributed from the CGP and are protected by the protections of the charging system. Several economic studies have been carried out at the request of the company to determine which of the different existing modalities is the best option or the most viable in terms of initial investment and amortization of the installation. In conclusion, the design of the installation allows us to cover the consumption of the same in a satisfactory way for a self-consumption photovoltaic installation, since, by being connected to the grid in the simple compensation mode, we manage to reduce the expenditure on energy consumed from the grid to almost achieve consumption 0.