En este tutorial se explica cómo realizar el cálculo de sistema fotovoltaico, usando una aplicación móvil como calculadora fotovoltaica. Además se explica cómo hacerlo manualmente utilizando fórmulas.
La aplicación móvil que se usará la puedes descargar en el siguiente enlace.
Datos del problema
Se tiene una instalación eléctrica, en el recibo se indica que se consumen 255 Kwh. La zona buscando en solargis ( https://solargis.com/es/maps-and-gis-data/overview) nos india que la radiación solar promedio es de 4.5 HSP. Y se encuentra a una latitud de 31 grados.
Ya se seleccionó un panel con las siguientes características:
- Potencia = 270 W
- Voc = 34 V
- I = 8 A
Determinar lo siguiente:
- La cantidad de paneles solares que se requieren en la instalación.
- Cuantos paneles en serie y en paralelo.
- La energía que se genera en 1 mes.
- Cual es la capacidad de Inversor adecuada.
- En caso de querer un sistema aislado, cuanto es la capacidad del el banco de baterías.
Resumen de los datos, calculadora fotovoltaica.
Antes comenzar haremos un resumen de los datos, así podremos verlos cuando sea necesario.
Necesitamos el consumo diario y tenemos el consumo mensual.
Los HSP se obtienen de un promedio anual por lo que en el año si hay valores inferiores. Así que se recomienda tomar un valor un poco menor un 15% menor podría servir.
HSP = HSP * 0.85 = 4.5 * 0.85 = 3.8 HSP
Para calcular el arreglo de paneles, es decir, la cantidad de paneles en serie y paralelo. Se necesita el voltaje máximo que soporta el inversor y el amperaje máximo. Como aún no se elige un inversor, se usaran los siguientes valores:
Voltaje máximo del inversor es de 300 V y el amperaje máximo de 70 A.
Resumen de los datos:
- Consumo = 8.5 kwh/día
- HSP = 3.8
- Latitud = 31 grados.
- Potencia del panel = 270 W
- Voc del panel = 34 V
- I del panel = 8 A
- Vmax Inversor = 300 V
- Imax inversor = 70 A
Usando la App como Calculadora fotovoltaica.
Primero abrimos la aplicación que será nuestra calculadora fotovoltaica. Seleccionamos la opción de Paneles solares.
Luego introducimos los datos del proyecto.
Se presiona el botón de calcular, que no se nos pase presionar el botón de calcular ya que mostrará resultados de los valores anteriores.
Hacemos Scroll a la pantalla y vemos todos los resultados.
La aplicación nos sugiere lo siguiente:
- 10 paneles solares como mínimo.
- Un arreglo con 5 paneles en serie y 2 paneles en paralelo.
- El inversor de 4 Kw
- El voltaje de trabajo en los paneles será de 170 V (5 paneles en serie), el inversor no tiene problemas.
- La corriente en los paneles es de 15.9 A, el inversor lo soporta bien.
- Se genera una energía por mes de 277 Kwh, lo cual suple los 255 Kwh necesarios.
- Nos indica que la mejor inclinación es de 25.1 grados.
- Mientras que la orientación lo más posible hacia el Sur, ya que estamos en el hemisferio norte.
Ahora hagamos el cálculo de sistema fotovoltaico con ecuaciones.
Se calculara el sistema fotovoltaico de forma manual, así se entienden mejor los resultados. Lo primero que se hará es poner de nuevo el resumen de los datos que se tienen el cual es el siguiente:
- Consumo = 8.5 kwh/día
- HSP = 3.8
- Latitud = 31 grados.
- Potencia del panel = 270 W
- Voc del panel = 34 V
- I del panel = 8 A
- Vmax Inversor = 300 V
- Imax inversor = 70 A
Energía generada por un panel
Primero se calcula la energía generada por un panel en un día.
Cantidad mínima de paneles solares
Para calcular los paneles solares necesarios se utiliza el consumo que requiere la instalación en un día y la energía que genera el panel en un día.
En este proyecto son necesarios 10 paneles solares para completar el consumo requerido.
Con esos 10 paneles se tiene una potencia de 2.7 KW
Ppaneles = 10 * 270w = 2.7 Kw
Seleccionando el inversor.
Para elegir un inversor el primer parámetro a tener en cuenta es la potencia. En este caso se tienen 2.7 Kw. El inversor debe poder soportar esa potencia, se recomienda usar un factor de 1.25 para que el inversor no quede tan al límite.
Pinversor = 1.25 * 2.7 Kw = 3.37 Kw
Se elige un inversor inmediato superior, comercialmente hablando.
El inversor será de 4 Kw.
Es muy importante contemplar la carga. Y el inversor también se puede dimensionar con la Potencia Simultanea de la carga, es decir, la potencia que consumen todos los aparatos si se funcionaran al mismo tiempo.
El inversor debe tener protecciones tanto del lado de los paneles como del lado de la carga, siempre protegiendo al inversor.
Notas importantes sobre el inversor:
- Es importante asegurarse que el voltaje de todo el arreglo de paneles solares no supere el voltaje máximo que el inversor soporta.
- El inversor debe soportar el amperaje máximo del arreglo de paneles solares.
Generando el arreglo de los paneles.
Existen varias formas de acomodar los paneles solares, en este caso el cálculo implica tener la mayor cantidad de paneles en serie. Con el objetivo de tener menos amperaje y poder usar cableado más delgado.
En este enlace se explica más a detalla cómo elegir el arreglo.
Aquí lo haremos rápido.
Primero se calcula la cantidad máxima de paneles en serie.
Se redondea al valor inferior, son 7 paneles en serie como máximo. Luego la cantidad de paneles en paralelo:
Se redondea al valor superior, se necesitan 2 paneles en paralelo.
Ahora se crea una tabla y se elige la mejor opción:
La mejor opción es tener un arreglo de 2 paneles en paralelo por 5 en serie.
Esto nos da un voltaje y una intensidad de corriente de:
V sistema = Pserie * Vpanel = 5*34 V = 170 V
I sistema = Pparalelo * Ipanel = 2* 8 A = 16 A
Podemos notar que estos resultados son iguales a los de la calculadora fotovoltaica que usamos en la Aplicación.
Energía generada en un mes por el arreglo de paneles.
Por último se calcula la energía generada por el sistema que acabamos de dimensionar.
Ya calculamos que un panel genera:
Epanel = 0.923 Kwh/día
La energía generada en un mes, solo es multiplicar la energía generada de un panel por la cantidad de días del mes, por la cantidad de paneles solares en el sistema.
En un mes:
Inclinación adecuada, calculadora fotovoltaica.
Por último se calcula la inclinación. Esta depende de la estación del año, de horas del día. Así que no es un valor constante la mejor inclinación de un panel.
Pero las celdas solares esta fijas, así que tomando en cuenta el promedio de un año, autores recomiendan usar la siguiente ecuación para la inclinación:
Inclinación = 3.7 + 0.69* latitud
Inclinación = 3.7 + 0.69* 31 = 27.09º
El resultado es el mismo que el mostrado en la calculadora fotovoltaica. Por lo que podemos concluir que el cálculo de sistema fotovoltaico es correcto.
También puedes conseguir un archivo de Excel en Hotmart, para realizar el cálculo:
Para más tutoriales ve a este enlace.
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