                             
                        INDICE DE LA AYUDA


1.- Propsito del programa
         
2.- Teclado
 
3.- Mtodos

    3.1.- Mtodo simplificado

    3.2.- Mtodo del balance energtico

    3.3.- Mtodo de isofiabilidad numrico

    3.4.- Mtodo de isofiabilidad analtico
            
4.- Grficos
             
5.- Simulaciones
        
6.- Utilidades

                1.-  PROPOSITO DEL PROGRAMA


   SISPV es una utilidad para PC de ayuda en el dimensionado 
de sistemas basados en la energa solar fotovoltaica. Permite
obtener el rea de los paneles solares y la capacidad del acu-
mulador necesarios, de acuerdo con los datos de irradiacin 
de la localizacin elegida y con los requisitos de consumo.

Pero adems, supone un estudio de cuatro mtodos diferentes de
dimensionado y permite la comparacin entre los resultados que
obtiene cada uno de los mtodos.

Se puede, asmismo, proceder a la comprobacin de la validez
de dichos resultados mediante la realizacin 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 ubicacin en 
el mapa, para lo cual puede utilizarse el ratn.
  
   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 parmetros por defecto
  
  - <F1>  para llamar a las ayudas en lnea 
   
   Aparte de esto, en la mayora de ocasiones se indicar, en 
un mensaje en la parte inferior de la pantalla, las posibles
teclas a emplear, segn las opciones existentes.
         
                        3.-  METODOS
              
   Existen cuatro metodologas de dimensionado representadas
en el programa:
  
  - Mtodo simplificado
  - Balance de energa 
  - Mtodo de isofiabilidad numrico
  - Mtodo de isofiabilidad analtico.
  
   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 = rAGdm / 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 energa, Gdm es el valor medio
de la irradiacin diaria para el peor mes y para superficie 
horizontal y C es la capacidad utilizable del acumulador.
             
                3.1.-  METODO SIMPLIFICADO


   Este mtodo slo utiliza valores de irradiacin diarios en 
media mensual y concretamente el valor correspondiente al mes 
ms desfavorable en la relacin consumo/irradiacin. 

Es un mtodo 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 prdida de generalidad. Adems no cuantifica
la LLP con lo que no proporciona indicacin alguna respecto a
la fiabilidad.
    
   La capacidad del acumulador, C, se disea simplemente para
poder cubrir las necesidades de consumo durante una serie de 
das, que sern los das de autonoma:

                 C = L  Nd      

donde Nd es el nmero de das de autonoma. 

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

                 C real = C / Pd


   Igualmente, el rea de los paneles ser la necesaria para
suministrar la energa requerida por la carga para el mes
de menor irradiacin, teniendo en cuenta la eficiencia total 
de conversin del generador fotovoltaico, r, la eficiencia de 
conexin y cableado, EFc, y el rendimiento de carga del 
acumulador, EFb.

              r A Gmin(B) EFc EFb = L  

   y de ah :   A = L / ( r Gmin(B) EFc EFb )

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

   Interesa poder establecer alguna comparacin con el resto 
de mtodos, 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 prdidas de cableado o conexin, tal  
como se hace tambin para el resto de mtodos.
                    



                   3.2.-  BALANCE DE ENERGIA

   Este mtodo consiste en hacer una estimacin de la energa 
que deberan aportar los paneles fotovoltaicos a fin de cubrir 
las necesidades de consumo medias. Adems se tienen en cuenta 
distintos valores de sobredimensionado.  

  La corriente suministrada por los paneles viene dada por:
                     
          Ip = FS  24  Ic / HPS  
       
       y de ah :  Ca = Ip / Ic =  24FS / 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 batera se puede
obtener a partir del dficit energtico anual normalizado:


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


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

donde Di es el nmero de das del mes i  

   Si se relaciona esa expresin con la de la capacidad del 
array fotovoltaico tenemos:

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

   Esta ecuacin se representa en forma de grfico de ejes 
Ca - Cs y consiste en un conjunto de segmentos rectos de
pendientes diferentes, cuyas intersecciones estn en los 
puntos del plano Ca - Cs donde un sumando de la ecuacin se 
anula. Los factores de sobredimensionado que se utilizan son 
aquellos para los que se anula algn dficit mensual.

   Para poder comparar estos grficos con los obtenidos en los
otros mtodos, se debe multiplicar por un factor que relaciona 
la capacidad del array tal como se ha definido aqu, con la 
definicin de dicha capacidad en los otros mtodos:

             Ca = Ca'  24 / HPSmin

donde Ca' es el valor utilizado en los otros mtodos.

                3.3.-  ISOFIABILIDAD NUMERICO


   En el mtodo de isofiabilidad numrico se obtiene, para una
probabilidad de prdida de carga dada (PPC o LLP), una par de 
valores Ca - Cs mediante una simulacin del comportamiento 
general del sistema fotovoltaico y utilizando como datos de 
entrada secuencias de valores diarios de irradiacin sobre el 
plano de captacin, es decir considerando la inclinacin de 
los paneles.


   Se expresa el estado de carga de la batera para un nuevo 
da (SOCn) respecto al del da anterior (SOCv) como:

           SOCn = min [ SOCv + rAGd(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 irradiacin 
diaria sobre el plano de los paneles (para una inclinacin de 
B grados). 

Se puede modificar dicha expresin de forma que se relacione 
con Ca y Cs: 

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

donde se ha dividido por la irradiacin 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 energa requerida por las necesidades de consumo que 
no pueda proveer el acumulador. As:

    si  SOCn  1/Cs  >  Eaux = 0

    si  SOCn < 1/Cs  >  Eaux = (0-SOCn)  L/Cs 
        
donde Eaux es la energa aportada por el generador auxiliar
para ese da y L es la energa media consumida por da. 


   Realizando esta simulacin para un nmero elevado de das 
(N) de manera que tenga significacin estadstica, se hallar 
el valor de la probabilidad de prdida de carga (LLP) del 
sistema (sin el generador auxiliar) segn:

            LLP =     [ 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 simulacin
los valores de irradiacin diarios sobre la superficie de los 
paneles, Gd(B). Estas series de datos tienen escasa disponibi-
lidad, por lo cual se ha adoptado el mtodo seguido por Aguiar 
para generar secuencias de valores diarios de radiacin global
horizontal, partiendo de los valores medios mensuales que s 
suelen estar disponibles. 

   Siguiendo dicho mtodo se han generado unas series de datos 
de irradiacin diarios para cinco aos y para un total de 88 
localizaciones distintas de Catalua y se han salvado en disco. 
Posteriormente, para una localizacin dada, se leer la serie 
de datos correspondiente y se calcularn los valores de 
radiacin sobre el plano de captacin, Gd(B), siguiendo el 
mtodo propuesto por Hay.



   Es importante recalcar que el elevado nmero de clculos 
que se realizan en el mtodo conllevan una ejecucin algo ms 
lenta que para los otros mtodos de dimensionado propuestos. 

               





             
                3.4.-  ISOFIABILIDAD ANALITICO

   El mtodo est basado en la forma de la curva de isofiabi-
lidad, que es de tipo hiperblico, lo cual induce a tratar de 
asignar una expresin analtica a dicha curva, que sea capaz 
de relacionar la LLP con la dimensin del sistema PV.

Con este planteamiento, las ventajas respecto a los mtodos
numricos en cuanto a volumen de clculo son muy grandes. No
obstante, una expresin analtica excesivamente simple puede 
llevar a una falta de precisin importante. Fruto de numerosos 
estudios se ha logrado establecer la relacin:
                           
                 Ca = m  ( 1/Cs )     
                    
donde m y n son dos parmetros dependientes de la LLP y de la 
ubicacin de la instalacin. Se ha encontrado que, para cada 
localizacin, la relacin de m y n con la LLP es:

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


   Se dispone de los valores de m y n para distintos lugares 
de Catalua 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 ubicacin 
deseada y obtener m y n para cualquier valor de LLP dado.


   Este mtodo no es un mtodo analtico puro en el sentido de 
que para cada ubicacin hay que utilizar los coeficientes que 
correspondan. Sin embargo, solamente se necesitan para cada 
ubicacin cuatro nmeros, en vez de series enteras de datos de 
irradiacin, como ocurre en los mtodos numricos. 
    
   Adems, 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 mtodos numricos.






                      4.-   GRAFICOS

Al final de cada mtodo de dimensionado se puede ver la curva 
de isofiabilidad obtenida (excepto para el mtodo simplicado) 
y se puede recorrer, obteniendo los valores de Ca y Cs para
cada punto. Adems es posible guardar algunos de estos valores 
en una lista en memoria para su posterior utilizacin en las 
simulaciones.

Pero tambin puede acabarse el dimensionado sin observar la 
curva obtenida, pero guardando los resultados en un fichero 
en el disco, con lo cual podrn ser recuperados ms tarde en 
el apartado GRAFICOS bajo el ttulo 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 mtodos para una misma instalacin.

Tambin, dentro de esta utilidad de GRAFICOS, es posible 
recorrer la curva obtenida por cualquier mtodo 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 distribucin del consumo de energa durante el ao. As, es
posible realizar una simulacin con consumo constante a lo 
largo del da e igual para todos los das del ao (CONTINUA), 
o una simulacin con consumo exclusivamente durante la noche 
(RESIDENCIAL), o nicamente durante el da (LABORAL), o bien 
una simulacin en el peor caso, con un consumo desigual para 
todos los das del ao, haciendo que el consumo sea mayor 
precisamente para los meses en los que la irradiacin sobre 
los paneles es menor y a la inversa, conservando el consumo 
diario medio anual (PEOR CASO).

   Sea cual fuere la simulacin elegida, habr que entrar el 
valor de la energa consumida media por da en Watt x hora 
(o bien elegir uno de los cuatro tipos de instalaciones con un 
consumo estndar que ya hay definidos: mini-instalacin,media,
grande y macro-instalacin),el ngulo de inclinacin de los 
paneles (B) y la ubicacin donde se desea instalar el sistema.

   Dentro de cada tipo de simulacin, se podr ver un grfico 
de la energa auxiliar requerida para cada mes y de la energa 
aportada por el sistema PV que no se ha consumido y no es 
posible almacenar (Enoutil) tambin para cada mes.
 
Se da entonces la opcin de hacer una simulacin da a da, de 
imprimir los resultados o de acabar. En la simulacin da a 
da se debe elegir el da de comienzo de la simulacin, tras 
lo cual se ir viendo el estado de carga del acumulador para 
cada da, 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 mtodo numrico de dimensionado:

En general, se considera el estado de carga de la batera de
un da (SOCn) con respecto al del da anterior (SOCv). Siempre
se dividen las simulaciones para cada da 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 batera ms el aporte 
solar pueden cubrir el consumo para esas horas:

      si      SOCv + rAGm(B) / C  <  Ld / C   
      
entonces:  Eaux = Ld - ( SOCv C + rAGm(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 + rAGm(B)/C - Ld/C  ;  1 ]

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

donde Ld es la energa consumida durante las horas de luz 
(que variar segn la simulacin) y Gm(B) es la irradiacin
diaria en media mensual sobre el plano de los paneles.


Para considerar el funcionamiento durante la noche, se hace el 
paso de da 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  C   y   SOCn = 0

  en caso contrario :    SOCn = SOCv - Ln / C

donde Ln es la energa consumida durante la noche ( diferente 
para cada simulacin ).


Este proceso se repite para cada da del ao, obteniendo la
energa auxiliar total requerida para cada mes y la energa no
utilizada (o desaprovechada) tambin para cada mes. Al acabar
el ao se calcula la probabilidad de prdida de carga (LLP),
dividiendo la energa auxiliar total por la energa consumida
total, y la fraccin de energa desaprovechada, dividiendo la 
energa desaprovechada por la energa total utilizable que se 
ha generado.

                       6.-     UTILIDADES

Existen algunas utilidades en el programa que an 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 energa consumida. 

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

Los valores de los parmetros por defecto son:

 - Rendimiento de conversin del campo de paneles :   0.13
 - Eficiencia de conexin y dispersin de parmetros:   0.9
 - Eficiencia de carga del acumulador :                 0.95
 - Profundidad de descarga mx. 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 continuacin 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 parmetros que se han utilizado al 
realizar cada simulacin, se incluyen (junto con otros datos) 
en el informe que es posible imprimir al finalizar dicha
simulacin. 


- 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, tambin podrn 
ser cargados nuevamente desde disco para su empleo en las 
simulaciones. Otro motivo de esta utilidad es el hecho de que 
la lista slo guarda un nmero limitado de valores (30), con 
lo que los valores ms antiguos sern machacados al agotarse 
sta y se perdern si no son guardados en disco.

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


- Posibilidad de actualizar el mapa con nuevas entradas de 
poblaciones que sean de inters.

   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 
parmetros m y n para el mtodo de isofiabilidad analtico, 
los valores de irradiacin en media mensual segn el ngulo de 
inclinacin de los paneles y las series sintticas de datos de 
irradiacin 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 localizacin 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. Despus, una vez fuera del programa SISPV, 
se deber crear un fichero de texto con ese nombre (y con la 
extensin FDS) que incluya los datos mencionados ms arriba.

ATENCION: No se debe incluir nunca una nueva localizacin 
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 epgrafe SISTEMA del men
principal, en el apartado titulado MAPA.

- Existen, adems, tres utilidades externas al programa que 
sirven de herramientas de ayuda en la generacin de datos de
entrada y de salida:

   DATMARK :  programa para generar las series de datos de 
   irradiacin diaria para superficie horizontal, a partir de
   los datos reales de irradiacin media mensual. Se debe 
   entrar el nombre del fichero del cual se obtienen los datos
   de irradiacin media y en cuyo final se escribirn las 
   series calculadas. Esto puede hacerse directamente desde la
   lnea 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 opcin que ir pidiendo la
   entrada de los datos necesarios por teclado.

   TEST :  es una rutina que permite comprobar la validez de 
   los datos de irradiacin diaria generados, presentndolos  
   por pantalla para verificar que su aspecto es el adecuado, 
   y calculando las medias mensuales y las diferencias entre 
   stas y los valores de irradiacin 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 extensin 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 expresin analtica propia del mtodo, con la cual se 
   pueden hallar todos los puntos Ca-Cs que se deseen.







Para ms informacin se recomienda consultar la documentacin 
escrita relativa al programa y que se halla en el Departament 
d'Enginyeria Electrnica de la UPC.




