La energía solar no es una energía alternativa: es la energía.
Hermann Scheer

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Tema: Alimentación en AC monofásica en sistema aislado

  1. #1
    Kheros está desconectado Miembro del foro
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    Predeterminado Discusión sobre alimentación en AC monofásica sin baterías

    Hola de nuevo, necesito vuestra ayuda… sobre todo los que trabajéis en el campo de los sistemas fotovoltaicos autónomos.
    Partiendo de la premisa que uno cuando más sabe se da cuenta que no sabe nada… al lio.


    La discusión es con mi profesor, viene porque mi proyecto versa sobre la alimentación por placas solares de una máquina para tratamiento de agua ( incluye diversos mecanismos y motores donde el de mayor potencia corresponde a la bomba de 0,9 Kw)
    Características de la maquina:
    Pn = 2,5 Kw (incluida la bomba)
    In = 11 A
    Vn = 230 v monofásica (50 Hz)
    “I” arranque de la bomba ha sido suavizada con variador de frecuencia


    El proyecto ha sido realizado con Paneles-regulador-batería-inversor-carga pero no le gusta porque dice que él no quiere baterías, quiere almacenar el agua tratada en depósitos, así que le basta con lo que sea capaz de tratar en las horas de sol. Yo he utilizado también depósito para el agua tratada pero he utilizado baterías para el correcto funcionamiento del sistema( explico más adelante)


    Le he dicho que en el mercado no existen inversores que transformen la tensión dada por los paneles en 230v monofásicos sino están alimentados por una batería ya que no puedo conectar directamente los paneles al inversor autónomo, los únicos son los inversores para conexión a red pero estos están provistos de protección sino notan red a su salida ( ¿ y ese dispositivo no se puede desactivar, no?), yo solo he visto inversores de la serie IF que en sus características ponen que pueden funcionar en modo isla, pero no sé si por si solos o con baterías, además que son mínimos de 10 Kw con lo que si pudieran también sobredimensionaría el sistema ( creo recordar que su salida encima era trifásica)


    Ya el remate, cuando se cabreo, fue porque le dije que un sistema pensado para alimentación a red es diferente que diseñarlo desde un principio para una alimentación a potencia variable como es el caso de paneles, si yo no le proporcionaba la energía necesaria (por medio de las baterías) en el instante requerido podía afectar a la funcionalidad del sistema. Sin contar que no me salva de sobredimensionar paneles si quiero obtener la máxima capacidad de tratamiento de agua ( el sistema necesita de almenos 1 Kw de potencia para que funcionen algunos dispositivos, es decir, sino llega al menos una potencia de 1Kw no haría nada; para resolver esto tendría obligatoriamente que utilizar un seguidor y no una instalación fija)


    La única posibilidad que vi es la de usar un variador de frecuencia como los que utilizan en el bombeo directo pero utilizando solo dos fases a la salida y programándolo para que obtenga una tensión de 230v monofásico y una frecuencia constante de 50 Hz (alimento a 300 Vdc en dos fases de la entrada y refiriendo la señal de salida a la de entrada con el potenciómetro) Si fuera posible el inconveniente que veo es que tengo que sobredimensionar el vdf al utilizar solo dos fases (salida trifásica, 3f+n) por lo menos de 9 Kw nominal, sin contar que ya vería si doy por hecho que lo programe el que yo se, incluyo también el inconveniente referido en el anterior parrafo. Esto es por buscar una posible solución.


    Para no enrollarme más si alguien me quiere ayudar y no entiende algo pues yo se lo explico más detenidamente.
    La ayuda que pido es que si veis correcto la utilización de baterías, me deis argumentos para poder rebatirle, ya que aunque me he informado no quería discutir más con él por si había una posibilidad de hacer lo que él me pide y fuera mejor de la que yo he tomado (¡y no es porque me tiene que dar el visto bueno para la presentación del proyecto!).Y sino pues ofrecerme una solución.


    Muchas gracias.


    PD: Para el que no quiera leerse el tocho básicamente las preguntas son:


    *¿Conocéis un dispositivo que transforme la tensión DC de los paneles a 230v y 50 Hz monofásico, entre 3 y 5 Kw nominales sin medio de baterías para formar una red aislada? (sino hay luz… a la cama; sino hay suficiente intensidad pues también a la cama)
    *¿Consideráis que la opción escogida en la realización de mi proyecto es la correcta? ¿si es así, podéis ayudar en “llenarme” de argumentos hacia el profesor? (Aquí a lo mejor es mejor leer todo)


    Gracias de nuevo.
    Última edición por Kheros; 24/04/2008 a las 18:58 Razón: Aclarar lo que busco

  2. #2
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    Predeterminado

    Creo que tu profesor se refiere a un bombeo directo. Y si es sin tocar las 230v pues mejor.

    La idea es ,si funciona un luz de incandescencia si la conectas directa a los paneles ,porque no una bomba de pozo que funcione en cc? Hay luz = hay agua .

    Te valdria esa solucion?

  3. #3
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    Predeterminado

    Gracias por contestar Photon.

    Pero no me sirve, ya que en la primera reunión que tuvimos le ofrecí esa posibilidad, de separar el bombeo de agua (usando DC) y el resto de mecanismos pues a 230v monofásico sino había mas remedio teniendo dos sistemas independientes (lo único... que no me libraba tampoco de alimentar el resto a 230v, es de recibo decir que por entonces no dudaba de que hubiera en el mercado algún aparato que me convirtiese a alterna la tensión de los paneles sin uso de baterías), su contestación fue...

    ¡DC!, no, no, el sistema esta estructurado para que funcione trabajando alimentado a 230v monofásico el resto se encarga la maquina.
    También tenía una buena intensidad de arranque pero era debida sobre todo a la bomba (esto lo he minimizado con un vdf acoplado al motor-bomba)

    Así que si sabes como hacer funcionar la máquina sin uso de baterías pues agradecido estaría.

    ¿Ves o veis factible la última opción que puse?¿Alguna más?

    La próxima semana le tengo que llevar alguna solución y uno esta un poquito presionado.

    Gracias.

  4. #4
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    Predeterminado

    • Bombeo solar directo: obtenemos el agua del pozo solamente durante el tiempo de radiación solar y la almacenamos en un depósito. De este modo se evita el coste elevado de las baterías.

    • Bombeo solar con acumulación: cuando la necesidad de agua es muy precisa o debemos asegurar el suministro, es interesante instalar baterías, para la acumulación de la energía




    http://www.tausolar.com/aplica/bombeo.htm
    http://www.atersa.com/index.php?id=9...8&uid=4383&L=0

  5. #5
    Kheros está desconectado Miembro del foro
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    Predeterminado

    Gracias de nuevo Photon ( y por tu rapidez)

    Pero... ¿Esos sistemas están diseñados para alimentar a un solo motor cambiando su velocidad con un variador de frecuencia (vdf) según la potencia recibida sino me equivoco (ya lo había visto antes) además que su salida es trifásica ? (Yo necesito monofásica, él dice que la transformación ya la hace la maquina en lo que necesita trifásica)
    ¿Y coger dos fases a la salida para obtener monofásica no puedo, no, lo digo porque esos sistemas estan pensados para controlar motores trifásicos?

    Si de todas maneras pudiera (decirle que modifique su invento (maquina diseñada por el)para que alimente en trifásica). El problema que tengo es si eso me sirve para conectarlo a un sistema que no va conectado a un solo motor, es decir, tengo que alimentar varios aparatos diferentes, motor para bomba, un motor de mezcla, filtros, circuitos integrados de control, etc. algunos de ellos tendrán que funcionar al mismo tiempo.
    ¿No crees que su funcionamiento sería incorrecto?

    Ojala me digas que va sin ningún problema. Lo del tratamiento especifico o cubrir una demanda mínima le da igual, solo quiere que evite utilizar baterías o en su caso "llenarme" de argumentos para justificar la inclusión de ellas. Por eso recurro a vuestro foro porque os leo desde hace tiempo y se que algunos lleváis muchos años en trabajos de campo donde me podéis dar justificaciones prácticas con vuestra experiencia.

    Esto mismo lo discuto con el profesor y no se como acabo.

    Muchas gracias por tu paciencia.

  6. #6
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    Supongo que estamos hablando de un planteamiento puramente teorico, cuya finalidad es solamente despertar el ingenio y hacer que la pelota trabaje buscando soluciones, ¿es así? o estoy equivocado en el planteamiento.

    Si es así... ¿tiene mucha importancia el rendimiento y la economía del proyecto?
    Saludos
    Conchuo

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  7. #7
    Avatar de Conchuo
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    Predeterminado

    Antes de que me contestes, te comento lo que se me acaba de ocurrir, para obtener 230 ca sin usar baterías:

    Utilizo un bombeo directo, almaceno agua en un gran algibe situado a determinada altura y después hago descender este agua hacia una turbina tipo pelton o Francis acoplada a un alternador que me produciría los 230 V. ca que necesitas.

    Esto seguro que funciona, y el problema se soluciona, pero el rendimiento y la economía del sistema, no sería el ideal, pero si estamo hablando de una solución tecnica viable a un problema planteado por tu profe, puede ser válido.

    Por cierto eres de Málaga, yo también, es posible que conozca a tu profe, dime como se llama en un privado, gracias y saludos
    Saludos
    Conchuo

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  8. #8
    Kheros está desconectado Miembro del foro
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    Predeterminado

    Conchuo, primero gracias a ti y espero no haberte aburrido con el privado.

    Tendría que ser viable dando por hecho que no hay red eléctrica donde quiera implementarlo, con el mantenimiento lo menor posible por no decir nulo (por eso supongo que no querrá baterías, aunque le he dicho que las que fabrican son bastante seguras y no requieren mantenimiento)

    Esta bien tu idea (pero el agua que sale de la turbina tiene que ir al resto de aparatos que tratan el agua, y que llegue a una presión decente, un poco lioso, pero como solución teórica posible), pero si esa es la única solución que existe para obtener 230v monof. utilizando paneles fotovoltaicos es mucho más rentable el uso de baterías. Ya sabes que lo que busco es que el sistema que yo he planteado en el proyecto no me lo puedan rebatir en el tribunal.

    PD: Créeme que la pelota me la he comido... y uno a estas edades no debe ser bueno.

    Gracias de nuevo.


    ¿Porque paneles autoregulables(24v nominal)-inversor autónomo(24v nominal)-carga o paneles autoregulables(24v)- regulador-inversor autónomo-carga eso no funcionaría ni a la de tres, verdad(conectando terminales del panel al inversor en sus terminales de la batería)? Un forista (rodri) me dijo que cuando bajase la tensión, lo más posible que diera un cortocircuito al inversor y no arrancaría de nuevo, pero una confirmación u otra opinión se agradece. Por buscar soluciones que no falte.

  9. #9
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    Predeterminado

    La solucion tecnica existe ,pero tendras que buscar que material especifico necesita.
    Que el profesor te pida encima en monofasica es como tirar el dinero y el rendimiento.En cualquier conversion de energia se pierde y mucho, y me sigo quedando con sistemas CC directos o si te pones con una bomba que le de igual cc que ac para funcionar.

  10. #10
    Avatar de Conchuo
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    Predeterminado

    Los paneles autorregulables, en primer lugar ya no se fabrican, eran paneles de 33 células con la Vmax del órden de los 14 V. pero que en climas templados, España entre ellos, no llegaban a cargar plenamente las baterías, por lo que se obvió su fabricación, pasando los paneles a tener 36 células.

    Alimentar el inversor directamente del campo de paneles, no es una solución viable, por varias razones.

    1) El inversor demanda energía de forma variable, el campo de paneles debería estar dimensionado para cubrir las necesidades del inversor cuando éste pidiese la mayor intensidad, pero cuando no la necesite, estamos despilfarrando energía al no poder almacenarla.

    2) Los inversores de conexión a red, hay que descartarlos, tu has dado razones para ello.

    3) Los inversores para aislada tienen incorporados varios sistemas de protección, que estarían actuando con demasiada frecuencia, por ejemplo (1) Desconexión por baja carga de la batería (2) Desconexión por sobretensión etc...

    4) ¿Como solucionarías los días nublados o de lluvía? el inversor se desconectaría, ¿como solucionarías el encendido en el amanecer y el atardecer etc...

    Yo no se lo que pretende tu profe, pero la única solución sería trabajar en cc directamente y posiblemente desde varios campos de paneles diferentes, de la misma forma que funciona un bombeo directo, a través de un variador de frecuencia, deberían de funcionar el resto de los motores, lo que pasa es que este sistema estaría regañado con la efectividad, ya que ¿que pasa cuando no hay suficiente radiación solar? todos los motores van a funcionar a muy bajas revoluciones ??? y el resto de los consumos que no son motores ??? ¿que pasaría con las luminarias? no creo que se pudiera trabajar con una luminaria que esta oscilando continuamente, ni es energéticamente rentable tener detras de cada luminaria un montón de amperios para cubrir las necesidades de baja radiación y eso también vale para el resto de consumos.

    Al Cesar lo que es del Cesar y a Dios lo que es de Dios, yo creo que tu profe esta rizando el rizo, con lo bien que funciona un sistema con su batería.

    Tampoco sin conocer el proyecto con mas detalle se puede seguir opinando sobre el tema, ¿no crees?
    Saludos
    Conchuo

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  11. #11
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    Predeterminado

    Gracias a los dos por vuestras indicaciones y ayuda.

    Usaré en mi exposición vuestras opiniones porque más valen los datos de alguien que haga trabajos de campo que dar por hecho teorías (los experimentos al laboratorio, como técnico hay que ir a lo práctico y funcional, lo que no puede ser no puede ser)

    Photon el problema no es que la maquina extraiga solo agua, sino que utiliza otros motores y mecanismos para tratarla (he aquí cuando le digo que es un aparato diseñado para uso a red no para fuente de energía variable), con lo cual es como decís y que yo también pienso... diseñar por etapas los procesos y adaptarlos para la fuente de energía variable, sino se hace no hay más cascaras que usar baterías (y las características internas de la maquina es seguro que no me las va a dar pues... todo dicho)

    Necesitaba razones y confirmación de que no existen dispositivos para transformar en alterna monof. o en su defecto que no sean más rentables o requieran mayor mantenimiento que el uso de baterías. Creo que con vuestros comentarios será más que suficiente a no ser que me sorprenda con otra cosa (ya veré que pasa cuando le diga de nuevo que no es posible...)

    Por mi parte miraré la posibilidad que di al final del principio del tema de utilizar vdf pero fijando la tensión y la frecuencia a 230v monof. y 50 Hz dejando sin usar dos fases a la salida(veré si se puede hacer, pero anda que utilizar un vdf para no variar y encima inutilizar dos fases es un poco... ) pero si se da el caso de que se pude, en realidad es lo que busca él, transformación a monof. sin uso de baterías y que tire lo que pueda.

    PD: Para Conchuo, ya decía yo que no veía por ningún catálogo los paneles autorregulables.

    Muchas gracias de nuevo, os informaré de las novedades que haya pero no creo que vaya a verle hasta dentro de una semana o dos.

    Saludos de un agradecido.

  12. #12
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    Kheros, buenas tardes:
    He leido tu post y las respuestas y veo que te intentan complicar el tema, pero voy a proponerte algo.
    Si se trata sólo de un "proyecto" y no importa su viabilidad economica, creo que la respuesta es sencilla:
    El uso de baterias es ademas de para almacenar energia tambien para aguantar los altos consumos de corrientes de los inversores, pues bien, pon tantas placas en paralelo y suma intensidades hasta que cubras la demanda del inversor, y por supuesto pon tantos reguladores como sean necesarios para llegar a esa demanda, así tendrás la tension y el amperaje necesario para que funcione el inversor durante las horas de sol.

    Creo...
    "Todos los hombres nacen iguales, pero es la última vez que los son."

  13. #13
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    Por cierto, no se pueden utilizar reguladores convencionales, pues estos necesitan baterias para funcionar, pero en los desgüaces de coches hay unos bien buenos...
    "Todos los hombres nacen iguales, pero es la última vez que los son."

  14. #14
    Kheros está desconectado Miembro del foro
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    Buenas noches Taverok.

    Son bienvenidas todas las ideas, que compliquen o no para mi es lo de menos, bastante me complico yo y cualquier ayuda u opinión es bien recibida, como la tuya (¡ojala! no tuviera que preguntar)

    Sino te entendido mal me "ofreces" el sistema paneles-reguladores- inversor autónomo, donde el regulador se encargaría de estabilizar la salida a 12, 24, 48v (según lo que tenga implementado, tengo uno en 24 y otro en 48v), la nominal de funcionamiento del inversor, ¿correcto?
    Si es así, esto lo pensé, lo que pasa es lo que tú has dicho, busque busque y busque y no encontraba ningún regulador en el mercado que estabilizase una tensión continua pero variable a un valor constante de tensión a la salida (sin batería de por medio). Sino se vende, no es factible, ya que como he comentado tiene que ser viable el proyecto. Además si se pudiera hacer ¿Cuándo no haya luz, el rearme del inversor tendré que hacerlo a mano y eso pasará también si hay densas nubes, no? ¿ o simplemente no tira el inversor, o el inversor que me recomiendas es sin protección a batería (en este caso no se coscaría y se rearmaría de nuevo cuando hubiera la suficiente energía, digo yo... que es mucho decir)? o sea, ¿Sucedería como me han comentado los compañeros rodri y Conchuo en la pregunta de paneles directamente a terminales del inversor pero mucho menos, por la estabilidad de la tensión proporcionada por el regulador o simplemente no habría ningún problema? ( vaya "batería" de preguntas... esto seguro que es un mensaje subliminal para que use las dichosas baterías.. que el humor no falte)
    De todas maneras dime una página donde pueda verlo, a más datos, mejor.

    ¿La idea del vdf la ves factible? ( Es que viendo las características de algunos de ellos la verdad que no me convence, pero si es el caso, y tienes conocimientos técnicos y/o prácticos agradecería tu opinión)... y sino también si ya tirados al río, pues eso, me pones creo... y con eso basta.
    ¿Ves también la mejor solución el usar baterías?

    Muchas gracias.

    PD: ¿Si hay alguien que también sabe, no esta excluido de la respuesta,eh?

    Saludos.

  15. #15
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    Bueno, yo lo que digo es que no me gustaría perderme el final de la historia, deseo conocer la conclusión final y no me va a valer la del profe si no convence al 100%
    Saludos
    Conchuo

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  16. #16
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    Buenas...

    Lo mismo que te puse bombeo es trifasico hay en monofasico , aunque sera minoritario dado que la efectividad se cae por los suelo.No es mas que una transformacion mas.

    Estos variadores no son mas que un transformador como lo son los inversores, lo que les pasa y mas aun si es en mono es que sera como matar moscas a cañonazos,sobredimensionando paneles, vamos que solo te comes la miga del pan.
    De todo el tiempo de sol quiza el rango donde tenga un funcionamiento estable sea un par de horas al dia y encima tirando energia. Seria como llenar el deposito de un F1 ( a presion...) con la manguera del jardin.
    Al profe llevale un catalogo de SQflex ,que cuando vea el rango de voltajes que admite se va a caer de culo

  17. #17
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    Algo encontraremos...
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  18. #18
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    Buenas... ¡¿ya os habéis dejado de estrujar el cerebro?!, como sigáis así no vais a aprobar ehh... ¡a no!, que al que examinan es a mí, ¡¡*#@#!!

    No te preocupes Conchuo, te prometo que os mantendré informado de lo que pase, por ahora voy a lo seguro, es decir, métodos para reducir el uso de baterías con las variantes que puedo o deberían ser fácil de ejecutar con una pequeña modificación en la máquina, lo que tengo hecho o estoy revisando y mejorando es:

    1)El sistema del principio, Paneles-Regulador-Baterias-Inversor, autonomía para 3 días como general y en particular 5 días para Andalucía (según las disposiciones generales para el cumplimiento en la utilización de acumulación)

    2)El mismo sistema pero especificando que solo es necesario lo que produzca en un día, es decir, como si fuera tratado como un bombeo solar directo pero necesitando la capacidad de las baterías para la energía producida en el mejor de los días ( aqui no se si para Andalucía cubriría las condiciones para la subvención ¿que creis vosotros?) Se que el cupo de subvención ya se había sobrepasado pero tengo entendido que se permitirían la entrega de solicitud hasta finales del 2008.

    3)Independizar bombeo y tratamiento: Bombeo solar directo como si fuera un proyecto aparte (almacenando agua en depósito), más la alimentación de la maquina, disminuyendo así el uso de baterías que me ahorro para la extracción, donde si puedo utilizar paneles-Vdf-(motor-bomba)

    Y como método sin baterías:

    A)Alimentar directamente de paneles al inversor autónomo calculando que la Voc máx. no exceda el límite de lo que permite el inversor ( para evitar la sobrecarga y tener que hacer el rearme automático y posiblemente evitar quemar los bobinados de los motores), ajustando la tensión según temperatura de trabajo con un potenciómetro ( busco algo automático y que no sea manual con voltímetro a mano)

    Yo creo que con eso debería tener bastante.


    PD:
    Para Photon, las SQflex tienen muy buenas características (su precio tambien lo valen), lo que pasa es que no puedo utilizarlas ya que sus condiciones no se acoplan a las que necesito, solo soportan 500ppm de Cl y 50g/cm3, sin elementos agresivos, vamos que son para la obtención de agua potable.
    Para TAVEROK, a ver, a ver si es verdad que la encontramos.

    Y para Conchuo, mirando patentes de sistemas fotovoltaicos y tratamientos de agua he visto algo parecido a tu idea con la utilización de una Pleton, a lo mejor no da tan mal rendimiento, claro que lo más seguro es un sistema pensado su diseño para la utilizacion del mismo no como en mi caso, que no es.

    Saludos y gracias por vuestra ayuda, contestaré cuando haya alguna novedad o comentar alguna idea que os haya venido.

  19. #19
    Avatar de Conchuo
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    Predeterminado

    Kheros. Desmenuzando un poco tu tema y teniendo en cuenta que se trata de un proyecto que ha de ser viable y económicamente justificado, la única solución posible es la utilización de un sistema clásico y tantas veces utilizado, consistente en Paneles, regulador, baterías, inversor y carga de consumos, todo lo que sea salir de este esquema es posible pero no reúne las condiciones expuestas al principio.

    No utilizar baterías, pero si utilizar el resto, paneles, regulador e inversor, no es viable, ya que habría perdidas enormes de energía, por lo que no se cumpliría la condición de económicamente justificado.

    La no utilización de un inversor cc/ac nos llevaría solamente a dos posibilidades:

    (1) Trabajar en continua directamente de los paneles, mediante un estabilizador de tensión para adaptarla a la de consumo, en mi opinión pasaría igual que la utilización del inversor directamente del campo de paneles, necesitaríamos estar produciendo una gran cantidad de corriente, para irla utilizando en función de la demanda de consumo y no sería viable económicamente.

    (2) Producir la alterna con un sistema diferente a un inversor, el tema de la turbina Pelton almacenando agua, tampoco sería viable económicamente, aunque aquí si podríamos regular la producción, variando el caudal de agua, ya que como todos sabemos la energía eléctrica en alterna, no se puede almacenar, por lo que hay que producirla y consumirla al momento.

    Así que la conclusión por mi parte es escuchar cual es la versión del profe, es posible que esté en conocimiento de alguna técnica nueva que desconocemos todos los demás, aunque mucho me temo que si tiene la solución, se trate de alguna chorrada de Pedrogrullo.
    Saludos
    Conchuo

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  20. #20
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    Como veo que no hay que empujarte mucho y sabes de lo que hablas mirate esta pagina, tanto los inversores DC/AC como los convertidores DC/DC.
    http://www.deep-ing.com.ar/productos...ngenieria.html
    Y ahora calcula el sistema Placas-Convertidores DC/DC-Inversores-carga o bien. Placas-Inversores DC/AC-Carga.

    A ver si sacas algo en claro.

    Saludos
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