INDICE DE LA AYUDA


1.- Prop¢sito del programa
         
2.- Teclado
 
3.- M‚todos

    3.1.- M‚todo simplificado

    3.2.- M‚todo del balance energ‚tico

    3.3.- M‚todo de isofiabilidad num‚rico

    3.4.- M‚todo de isofiabilidad anal¡tico
            
4.- Gr ficos
             
5.- Simulaciones
        
6.- Utilidades

                1.-  PROPOSITO DEL PROGRAMA


   SISPV es una utilidad para PC de ayuda en el dimensionado 
de sistemas basados en la energ¡a solar fotovoltaica. Permite
obtener el  rea de los paneles solares y la capacidad del acu-
mulador necesarios, de acuerdo con los datos de irradiaci¢n 
de la localizaci¢n elegida y con los requisitos de consumo.

Pero adem s, supone un estudio de cuatro m‚todos diferentes de
dimensionado y permite la comparaci¢n entre los resultados que
obtiene cada uno de los m‚todos.

Se puede, as¡mismo, proceder a la comprobaci¢n de la validez
de dichos resultados mediante la realizaci¢n de distintas 
simulaciones del funcionamiento del sistema dimensionado, para
diferentes patrones de consumo.
  



                        2.-  TECLADO


   Se va a utilizar siempre el teclado para moverse por todo 
el programa, excepto en el momento de elegir una ubicaci¢n en 
el mapa, para lo cual puede utilizarse el rat¢n.
  
   El movimiento a lo largo de las pantallas del programa es
bastante sencillo. En general se usar :
  
  - <F10> para acabar una utilidad y volver al men£ principal
   
  - <ESC> para salir de las ayudas y acabar el programa
  
  - <F3>  para visualizar y cambiar los par metros por defecto
  
  - <F1>  para llamar a las ayudas en l¡nea 
   
   Aparte de esto, en la mayor¡a de ocasiones se indicar , en 
un mensaje en la parte inferior de la pantalla, las posibles
teclas a emplear, seg£n las opciones existentes.
         
                        3.-  METODOS
              
   Existen cuatro metodolog¡as de dimensionado representadas
en el programa:
  
  - M‚todo simplificado
  - Balance de energ¡a 
  - M‚todo de isofiabilidad num‚rico
  - M‚todo de isofiabilidad anal¡tico.
  
   Se van a utilizar unas variables normalizadas respecto a la
carga, con el fin de conseguir independizar los resultados del
consumo. Las variables utilizadas son:
  
- La capacidad del array fotovoltaico :   Ca = rùAùGdm / L           
- La capacidad del acumulador :           Cs = C / L           
    
donde A es el  rea y r el rendimiento del array fotovoltaico,
L es el consumo medio diario de energ¡a, Gdm es el valor medio
de la irradiaci¢n diaria para el peor mes y para superficie 
horizontal y C es la capacidad utilizable del acumulador.
             
                3.1.-  METODO SIMPLIFICADO


   Este m‚todo s¢lo utiliza valores de irradiaci¢n diarios en 
media mensual y concretamente el valor correspondiente al mes 
m s desfavorable en la relaci¢n consumo/irradiaci¢n. 

Es un m‚todo que difiere bastante del planteamiento de los 
otros tres desarrollados en el programa, dado que necesita 
tomar en cuenta el valor medio del consumo diario, con la 
consecuente p‚rdida de generalidad. Adem s no cuantifica
la LLP con lo que no proporciona indicaci¢n alguna respecto a
la fiabilidad.
    
   La capacidad del acumulador, C, se dise¤a simplemente para
poder cubrir las necesidades de consumo durante una serie de 
d¡as, que ser n los d¡as de autonom¡a:

                 C = L ù Nd      

donde Nd es el n£mero de d¡as de autonom¡a. 

A partir de aqu¡, se obtiene la capacidad real del acumulador 
tras considerar su profundidad de descarga m xima, Pd:

                 C real = C / Pd


   Igualmente, el  rea de los paneles ser  la necesaria para
suministrar la energ¡a requerida por la carga para el mes
de menor irradiaci¢n, teniendo en cuenta la eficiencia total 
de conversi¢n del generador fotovoltaico, r, la eficiencia de 
conexi¢n y cableado, EFc, y el rendimiento de carga del 
acumulador, EFb.

              rù Aù Gmin(B)ù EFcù EFb = L  

   y de ah¡ :   A = L / ( rù Gmin(B)ù EFcù EFb )

donde Gmin(B) es la irradiaci¢n diaria en media mensual sobre 
el plano de los paneles y para el peor mes.
      
   

   Interesa poder establecer alguna comparaci¢n con el resto 
de m‚todos, para lo cual se van a considerar los valores de la
capacidad del acumulador y del generador PV normalizados 
respecto a la carga, aunque resultan ser muy simples:


          Ca = Gmin(0) / Gmin(B)     y      Cs = Nd

Teniendo en cuenta que esos valores son los ideales, es decir
sin tener en cuenta las p‚rdidas de cableado o conexi¢n, tal  
como se hace tambi‚n para el resto de m‚todos.
                    



                   3.2.-  BALANCE DE ENERGIA

   Este m‚todo consiste en hacer una estimaci¢n de la energ¡a 
que deber¡an aportar los paneles fotovoltaicos a fin de cubrir 
las necesidades de consumo medias. Adem s se tienen en cuenta 
distintos valores de sobredimensionado.  

  La corriente suministrada por los paneles viene dada por:
                     
          Ip = FS ù 24 ù Ic / HPS  
       
       y de ah¡ :  Ca = Ip / Ic =  24ùFS / HPS

donde HPS es la media de los valores mensuales de las horas
pico solares y FS es un factor de sobredimensionado.

   El valor normalizado de la capacidad de la bater¡a se puede
obtener a partir del d‚ficit energ‚tico anual normalizado:


            Cs =  ä  ( Qconsumida - Qgenerada) / L  
                 1..12                        


por tanto :   Cs =  ä  [ Di ù (1 - FSù HPSi / HPS) ]
                  i = 1..12

donde Di es el n£mero de d¡as del mes i  

   Si se relaciona esa expresi¢n con la de la capacidad del 
array fotovoltaico tenemos:

          Cs =  ä  [ Di ù (1 - Ca ù HPSi / 24) ]
              i = 1..12

   Esta ecuaci¢n se representa en forma de gr fico de ejes 
Ca - Cs y consiste en un conjunto de segmentos rectos de
pendientes diferentes, cuyas intersecciones est n en los 
puntos del plano Ca - Cs donde un sumando de la ecuaci¢n se 
anula. Los factores de sobredimensionado que se utilizan son 
aquellos para los que se anula alg£n d‚ficit mensual.

   Para poder comparar estos gr ficos con los obtenidos en los
otros m‚todos, se debe multiplicar por un factor que relaciona 
la capacidad del array tal como se ha definido aqu¡, con la 
definici¢n de dicha capacidad en los otros m‚todos:

             Ca = Ca' ù 24 / HPSmin

donde Ca' es el valor utilizado en los otros m‚todos.

                3.3.-  ISOFIABILIDAD NUMERICO


   En el m‚todo de isofiabilidad num‚rico se obtiene, para una
probabilidad de p‚rdida de carga dada (PPC o LLP), una par de 
valores Ca - Cs mediante una simulaci¢n del comportamiento 
general del sistema fotovoltaico y utilizando como datos de 
entrada secuencias de valores diarios de irradiaci¢n sobre el 
plano de captaci¢n, es decir considerando la inclinaci¢n de 
los paneles.


   Se expresa el estado de carga de la bater¡a para un nuevo 
d¡a (SOCn) respecto al del d¡a anterior (SOCv) como:

           SOCn = min [ SOCv + rùAùGd(B) / C ; 1 ]

donde r es el rendimiento global del generador fotovoltaico, 
A es el  rea total de los paneles y Gd(B) es la irradiaci¢n 
diaria sobre el plano de los paneles (para una inclinaci¢n de 
B grados). 

Se puede modificar dicha expresi¢n de forma que se relacione 
con Ca y Cs: 

     SOCn = min [ SOCv + Ca ù Gd(B) / ( Cs ù Gmin ) ; 1 ]

donde se ha dividido por la irradiaci¢n diaria media para el 
peor mes (Gmin) dado que el dimensionado de Ca utiliza ese 
valor para lograr mayor generalidad.


Se simular  la existencia de un generador auxiliar que propor-
cione la energ¡a requerida por las necesidades de consumo que 
no pueda proveer el acumulador. As¡:

    si  SOCn ò 1/Cs  Ä>  Eaux = 0

    si  SOCn < 1/Cs  Ä>  Eaux = (0-SOCn) ù L/Cs 
        
donde Eaux es la energ¡a aportada por el generador auxiliar
para ese d¡a y L es la energ¡a media consumida por d¡a. 


   Realizando esta simulaci¢n para un n£mero elevado de d¡as 
(N) de manera que tenga significaci¢n estad¡stica, se hallar  
el valor de la probabilidad de p‚rdida de carga (LLP) del 
sistema (sin el generador auxiliar) seg£n:

            LLP =   ä  [ Eaux / L ] / N
                   1..N

Si dicho valor es superior al valor de LLP especificado para 
el dimensionado, se ir  aumentando el valor de Ca (para un 
valor fijo de Cs) hasta estar por debajo de la LLP deseada. El 
procedimiento se repite para diferentes valores de Cs, posibi- 
tando el trazado de la curva de isofiabilidad correspondiente.


Ahora bien, se ha comentado que se emplean en la simulaci¢n
los valores de irradiaci¢n diarios sobre la superficie de los 
paneles, Gd(B). Estas series de datos tienen escasa disponibi-
lidad, por lo cual se ha adoptado el m‚todo seguido por Aguiar 
para generar secuencias de valores diarios de radiaci¢n global
horizontal, partiendo de los valores medios mensuales que s¡ 
suelen estar disponibles. 

   Siguiendo dicho m‚todo se han generado unas series de datos 
de irradiaci¢n diarios para cinco a¤os y para un total de 88 
localizaciones distintas de Catalu¤a y se han salvado en disco. 
Posteriormente, para una localizaci¢n dada, se leer  la serie 
de datos correspondiente y se calcular n los valores de 
radiaci¢n sobre el plano de captaci¢n, Gd(B), siguiendo el 
m‚todo propuesto por Hay.



   Es importante recalcar que el elevado n£mero de c lculos 
que se realizan en el m‚todo conllevan una ejecuci¢n algo m s 
lenta que para los otros m‚todos de dimensionado propuestos. 

               





             
                3.4.-  ISOFIABILIDAD ANALITICO

   El m‚todo est  basado en la forma de la curva de isofiabi-
lidad, que es de tipo hiperb¢lico, lo cual induce a tratar de 
asignar una expresi¢n anal¡tica a dicha curva, que sea capaz 
de relacionar la LLP con la dimensi¢n del sistema PV.

Con este planteamiento, las ventajas respecto a los m‚todos
num‚ricos en cuanto a volumen de c lculo son muy grandes. No
obstante, una expresi¢n anal¡tica excesivamente simple puede 
llevar a una falta de precisi¢n importante. Fruto de numerosos 
estudios se ha logrado establecer la relaci¢n:
                           
                 Ca = m ù ( 1/Cs ) ü    
                    
donde m y n son dos par metros dependientes de la LLP y de la 
ubicaci¢n de la instalaci¢n. Se ha encontrado que, para cada 
localizaci¢n, la relaci¢n de m y n con la LLP es:

     m = m1 + m2 ù log (LLP)   y   n = exp (n1 - n2 ù LLP)


   Se dispone de los valores de m y n para distintos lugares 
de Catalu¤a y para una LLP de 0.1 y de 0.01, a partir de los 
cuales es posible hallar m1, m2, n1 y n2 para la ubicaci¢n 
deseada y obtener m y n para cualquier valor de LLP dado.


   Este m‚todo no es un m‚todo anal¡tico puro en el sentido de 
que para cada ubicaci¢n hay que utilizar los coeficientes que 
correspondan. Sin embargo, solamente se necesitan para cada 
ubicaci¢n cuatro n£meros, en vez de series enteras de datos de 
irradiaci¢n, como ocurre en los m‚todos num‚ricos. 
    
   Adem s, el hecho de que estos coeficientes sean independien-
tes del consumo, permite realizar el dimensionado del sistema 
con gran sencillez y sin descuidar la exactitud que resulta 
comparable a la de los m‚todos num‚ricos.






                      4.-   GRAFICOS

Al final de cada m‚todo de dimensionado se puede ver la curva 
de isofiabilidad obtenida (excepto para el m‚todo simplicado) 
y se puede recorrer, obteniendo los valores de Ca y Cs para
cada punto. Adem s es posible guardar algunos de estos valores 
en una lista en memoria para su posterior utilizaci¢n en las 
simulaciones.

Pero tambi‚n puede acabarse el dimensionado sin observar la 
curva obtenida, pero guardando los resultados en un fichero 
en el disco, con lo cual podr n ser recuperados m s tarde en 
el apartado GRAFICOS bajo el t¡tulo DIMENSIONADO del men£ 
principal. Esto puede ser £til cuando se quiere hacer el
dimensionado de varias instalaciones diferentes o cuando se 
quieren comparar los diferentes dimensionados obtenidos por 
los distintos m‚todos para una misma instalaci¢n.

Tambi‚n, dentro de esta utilidad de GRAFICOS, es posible 
recorrer la curva obtenida por cualquier m‚todo y leer sobre
ella los valores de Ca y Cs, pudiendo guardar los valores que 
se deseen en la lista en memoria.

                        5.-  SIMULACIONES

   Dentro del apartado 'Simulaciones' del men£ principal se
puede elegir entre cuatro simulaciones diferentes en cuanto a 
la distribuci¢n del consumo de energ¡a durante el a¤o. As¡, es
posible realizar una simulaci¢n con consumo constante a lo 
largo del d¡a e igual para todos los d¡as del a¤o (CONTINUA), 
o una simulaci¢n con consumo exclusivamente durante la noche 
(RESIDENCIAL), o £nicamente durante el d¡a (LABORAL), o bien 
una simulaci¢n en el peor caso, con un consumo desigual para 
todos los d¡as del a¤o, haciendo que el consumo sea mayor 
precisamente para los meses en los que la irradiaci¢n sobre 
los paneles es menor y a la inversa, conservando el consumo 
diario medio anual (PEOR CASO).

   Sea cual fuere la simulaci¢n elegida, habr  que entrar el 
valor de la energ¡a consumida media por d¡a en Watt x hora 
(o bien elegir uno de los cuatro tipos de instalaciones con un 
consumo est ndar que ya hay definidos: mini-instalaci¢n,media,
grande y macro-instalaci¢n),el  ngulo de inclinaci¢n de los 
paneles (B) y la ubicaci¢n donde se desea instalar el sistema.

   Dentro de cada tipo de simulaci¢n, se podr  ver un gr fico 
de la energ¡a auxiliar requerida para cada mes y de la energ¡a 
aportada por el sistema PV que no se ha consumido y no es 
posible almacenar (Enoutil) tambi‚n para cada mes.
 
Se da entonces la opci¢n de hacer una simulaci¢n d¡a a d¡a, de 
imprimir los resultados o de acabar. En la simulaci¢n d¡a a 
d¡a se debe elegir el d¡a de comienzo de la simulaci¢n, tras 
lo cual se ir  viendo el estado de carga del acumulador para 
cada d¡a, a medida que se van sucediendo los aportes solares y 
las descargas por parte del consumo.


   La forma de realizar las simulaciones es similar a la 
expuesta en el m‚todo num‚rico de dimensionado:

En general, se considera el estado de carga de la bater¡a de
un d¡a (SOCn) con respecto al del d¡a anterior (SOCv). Siempre
se dividen las simulaciones para cada d¡a en dos partes: las 
horas de luz y las de oscuridad. En aquellas simulaciones en 
que hay consumo durante las horas de luz (CONTINUO y LABORAL)
se calcula primero si la carga de la bater¡a m s el aporte 
solar pueden cubrir el consumo para esas horas:

      si      SOCv + rùAùGm(B) / C  <  Ld / C   
      
entonces:  Eaux = Ld - ( SOCvù C + rùAùGm(B) )  y  SOCn = 0



En el caso de que se pueda cubrir el consumo o en las simula-
ciones en las que no hay consumo en esas horas, el estado de 
carga al final es:
                  
      SOCn = min [ SOCv + rùAùGm(B)/C - Ld/C  ;  1 ]

   y   Enoutil = (SOCv + rùAùGm(B)/C - Ld/C) - 1

donde Ld es la energ¡a consumida durante las horas de luz 
(que variar  seg£n la simulaci¢n) y Gm(B) es la irradiaci¢n
diaria en media mensual sobre el plano de los paneles.


Para considerar el funcionamiento durante la noche, se hace el 
paso de d¡a a noche (SOCn pasa a ser SOCv) y se calcula si el
acumulador puede satisfacer los requerimientos de consumo:

    si      SOCv < Ln / C     
 
  entonces :   Eaux = Ln - SOCv ù C   y   SOCn = 0

  en caso contrario :    SOCn = SOCv - Ln / C

donde Ln es la energ¡a consumida durante la noche ( diferente 
para cada simulaci¢n ).


Este proceso se repite para cada d¡a del a¤o, obteniendo la
energ¡a auxiliar total requerida para cada mes y la energ¡a no
utilizada (o desaprovechada) tambi‚n para cada mes. Al acabar
el a¤o se calcula la probabilidad de p‚rdida de carga (LLP),
dividiendo la energ¡a auxiliar total por la energ¡a consumida
total, y la fracci¢n de energ¡a desaprovechada, dividiendo la 
energ¡a desaprovechada por la energ¡a total utilizable que se 
ha generado.

                       6.-     UTILIDADES

Existen algunas utilidades en el programa que a£n no se han
detallado:


- Posibilidad de cambiar las eficiencias del sistema:

El programa trabaja tanto para el dimensionado de Ca y Cs como
para las simulaciones, considerando todos los sistemas y todas
las conexiones como ideales, cosa que puede hacerse gracias a
que siempre se trabaja con magnitudes normalizadas respecto a
la energ¡a consumida. 

No obstante, a la hora de dar el valor del  rea dise¤ada para 
los paneles y el de la capacidad de la bater¡a, se debe tener 
en cuenta ciertas p‚rdidas y eficiencias. Al iniciar el 
programa se trabaja con unos valores prefijados para dichas 
p‚rdidas, pero ‚stos pueden ser revisados y modificados casi 
desde cualquier parte del programa apretando la tecla <F3>. 

Los valores de los par metros por defecto son:

 - Rendimiento de conversi¢n del campo de paneles :   0.13
 - Eficiencia de conexi¢n y dispersi¢n de par metros:   0.9
 - Eficiencia de carga del acumulador :                 0.95
 - Profundidad de descarga m x. del acumulador :      0.7


Al pulsar <F3> aparece una ventana con los valores actuales 
de esas eficiencias. Para modificar alguno de esos valores 
simplemente deber  situarse sobre ‚l y apretar <ENTER>, 
tecleando a continuaci¢n el valor deseado. Para aceptar los 
valores existentes de las eficiencias y acabar la utilidad se 
debe pulsar la tecla <A>.


   Los valores de estos par metros que se han utilizado al 
realizar cada simulaci¢n, se incluyen (junto con otros datos) 
en el informe que es posible imprimir al finalizar dicha
simulaci¢n. 


- Posibilidad de guardar en un fichero en disco los valores
de Ca y Cs que hayan sido seleccionados previamente y 
guardados en la lista en memoria. Obviamente, tambi‚n podr n 
ser cargados nuevamente desde disco para su empleo en las 
simulaciones. Otro motivo de esta utilidad es el hecho de que 
la lista s¢lo guarda un n£mero limitado de valores (30), con 
lo que los valores m s antiguos ser n machacados al agotarse 
‚sta y se perder n si no son guardados en disco.

Se accede a esta utilidad pulsando <ENTER> sobre las palabras 
GUARDAR o SALVAR que se hallan bajo el ep¡grafe SISTEMA del 
men£ principal. 
  


- Posibilidad de actualizar el mapa con nuevas entradas de 
poblaciones que sean de inter‚s.

   Actualmente se reconocen sobre el mapa 88 ubicaciones 
diferentes que se corresponden con otros tantos ficheros de 
datos donde se especifican la latitud, los valores de los 
par metros m y n para el m‚todo de isofiabilidad anal¡tico, 
los valores de irradiaci¢n en media mensual seg£n el  ngulo de 
inclinaci¢n de los paneles y las series sint‚ticas de datos de 
irradiaci¢n diarios.

Existe una utilidad que permite distinguir una nueva localidad 
sobre el mapa. Para ello se debe desplazar el cursor al punto  
donde se desea situar la nueva localizaci¢n y se debe entrar 
el nombre de la localidad. El programa hallar  las coordenadas 
de ese punto y comprobar  que no existiese ya una entrada para 
esas coordenadas. Despu‚s, una vez fuera del programa SISPV, 
se deber  crear un fichero de texto con ese nombre (y con la 
extensi¢n FDS) que incluya los datos mencionados m s arriba.

ATENCION: No se debe incluir nunca una nueva localizaci¢n 
sobre el mapa, sin crear el fichero de datos correspondiente, 
puesto que el programa no podr  leer los datos necesarios y 
puede quedarse colgado. Por ello se recomienda abstenerse de
usar esta utilidad si no se est  seguro de saber crear los 
ficheros de datos necesarios.

Esta utilidad se encuentra bajo el ep¡grafe SISTEMA del men£
principal, en el apartado titulado MAPA.

- Existen, adem s, tres utilidades externas al programa que 
sirven de herramientas de ayuda en la generaci¢n de datos de
entrada y de salida:

   DATMARK :  programa para generar las series de datos de 
   irradiaci¢n diaria para superficie horizontal, a partir de
   los datos reales de irradiaci¢n media mensual. Se debe 
   entrar el nombre del fichero del cual se obtienen los datos
   de irradiaci¢n media y en cuyo final se escribir n las 
   series calculadas. Esto puede hacerse directamente desde la
   l¡nea de comandos, o bien una vez dentro del programa. En
   caso de no disponer de un fichero con tales datos, se debe 
   elegir, dentro del programa, la opci¢n que ir  pidiendo la
   entrada de los datos necesarios por teclado.

   TEST :  es una rutina que permite comprobar la validez de 
   los datos de irradiaci¢n diaria generados, present ndolos  
   por pantalla para verificar que su aspecto es el adecuado, 
   y calculando las medias mensuales y las diferencias entre 
   ‚stas y los valores de irradiaci¢n media mensual de los que
   provienen.

   CALCVAL :  esta rutina genera series largas de pares de 
   valores Ca-Cs (aproximadamente unos 1500 pares), a partir 
   de los ficheros de salida del programa SISPV, es decir, 
   a partir de los ficheros con extensi¢n BAL, NUM o LLP.
   Para los ficheros BAL o NUM, lo que se hace es interpolar
   linealmente los pares de valores entre los puntos que se
   dan en tales ficheros. En cambio, en los ficheros LLP se
   proporcionan los valores de m y n que se deben utilizar en
   la expresi¢n anal¡tica propia del m‚todo, con la cual se 
   pueden hallar todos los puntos Ca-Cs que se deseen.







Para m s informaci¢n se recomienda consultar la documentaci¢n 
escrita relativa al programa y que se halla en el Departament 
d'Enginyeria Electr•nica de la UPC.