En este tutorial se explica el dimensionado de sistemas fotovoltaicos, se hará el dimensionamiento de un sistema, se explican las formulas y procedimiento para hacerlo. Y se muestra una aplicación móvil y un archivo de Excel donde se pueden calcular sistemas fotovoltaicos.
El archivo de Excel se consigue en Hotmart:
La aplicación móvil es la siguiente:
Datos para el dimensionado de Sistemas fotovoltaicos.
Un sistema fotovoltaico cuenta con distintos aparatos para su funcionamiento.
- Los paneles o celdas solares. Se encargan de convertir la luz del sol en energía eléctrica de corriente directa.
- El inversor. Convierte la corriente directa de los paneles, en corriente alterna.
- La carga, es la potencia que consume la instalación.
- Las baterías, en caso de sistema aislado de la red. Almacenan la energía para usarla cuando los paneles no soporten la carga.
El procedimiento es el siguiente:
- Primero es necesario conocer el consumo eléctrico de la instalación.
- Luego se calcula la cantidad de paneles solares.
- Se selecciona la capacidad del inversor.
- Después se genera un arreglo de paneles solares, que no sobrepasen el voltaje y el amperaje del Inversor.
- Se calcula el banco de baterías, para sistemas aislados de la red.
Consumo de la instalación.
El consumo eléctrico se mide en kilowatt hora, y se puede obtener del recibo de luz. En uno de los principales factores pada el dimensionado de sistemas fotovoltaicos.
También se puede calcular, en base a la potencia de los aparatos que se tienen instalados y el tiempo de uso de los mismos.
Para calcular el consumo diario promedio de un aparato en una semana se usa la siguiente formula:
Dónde:
- Consumo, es el consumo diario en w-hr/día
- Carga, es la carga del aparato en Watts.
- Horas, son la cantidad de horas que se usa el aparato en un día.
- Días, los días a la semana que se usa el aparato.
Cuantos kwh produce un panel solar.
La energía producida por u panel solar, depende de la capacidad del panel y de la intensidad de radiación solar de la región. Los kwh que genera un panel solar se puede calcular mediante la siguiente formula:
Dónde:
- El 0.9, es la eficiencia el panel, puedes verlo en la hoja de características o usar el 0.9.
- Epanel, es la energía en Kilo Watts-hora que el panel genera en un día (Kwh/día).
- HSP, hora solar pico, depende de la región.
- Ppanel, es la potencia en Kilo Watts de un panel.
La HSP se puede ver en los dos siguientes enlaces, tu eliges cual.
Un panel de 330w en una región donde se tiene un promedio de 3.5 HSP, producirá los siguientes Kwh en un día.
Cantidad de paneles necesarios (Dimensionado de sistemas fotovoltaicos).
Para calcular la cantidad de paneles necesarios, solo es necesario dividir el consumo diario, entre lo que genera un panel al día.
Dónde:
- Consumo, es el consumo eléctrico de la instalación, en kwh/día.
- Epanel, es la energía que genera un panel, en kwh/día.
Dimensionando el inversor de un sistema fotovoltaico.
El inversor es de las partes fundamentales. Ya que se encarga de convertir la corriente directa de los paneles solares, en corriente alterna que es la utilizada en casas, talleres, oficinas, etc.
El inversor debe soportar la potencia máxima de los paneles solares, se recomienda dejar sobrado el inversor por lo menos un 20%. Es decir, que la potencia de todas las celdas sea como máximo el 80% de la capacidad del inversor.
La fórmula será multiplicar 1.25 por la cantidad de paneles por la potencia de cada panel.
Dónde:
- Pinv, es la potencia que debe soportar le inversor.
- Np, la cantidad de paneles solares.
- Pp, es la potencia de un panel solar.
El resultado se redondea al valor inmediato superior, comercialmente hablando.
Por ejemplo, si se tienen 4 paneles de 330 W cada uno, el inversor será de:
P = 1.25 * 4 * 330w = 1,650 w
Comercialmente no hay inversores de 1,650 W. Por lo que le inversor seleccionado es de 2,000 W o 2 KW.
Es importante que las protecciones entre el inversor y los paneles solares, protejan al inversor.
Por potencia simultánea.
Otra forma de dimensionar el inversor de un sistema fotovoltaico, es usando la potencia simultanea de la carga.
La potencia simultánea, es la carga de todos los aparatos de la instalación operando al mismo tiempo. De esta manera nos aseguramos que el inversor pueda soportar la carga.
Al igual que en el casi anterior se elige el inversor con valor inmediato superior, comercialmente hablando.
Siempre es importante tener protecciones adecuadas entre la carga y el inversor.
Baterías, dimensionado de sistemas fotovoltaicos.
Las baterías se usan para alimentar a la carga cuando los paneles no están generando energía suficiente. Se usan en sistemas aislados de la red eléctrica.
La capacidad de las baterías se puede calcular con la siguiente ecuación:
Algunos autores multiplican el resultado por 1.15 debido a las pérdidas que pueden sufrir el sistema de baterías.
Dónde:
- Cb, es la capacidad del banco de baterías. En Amper-hora (A-hr).
- Consumo, es el consumo diario de la instalación (w-hr/día)
- Autonomía, son los días de autonomía. Los días que las baterías solas soportan la instalación.
- DOD, es la profundidad de descarga. Hasta que porcentaje se descargará la batería.
- Vb, es el voltaje de trabajo del banco de baterías, en Volts.
En base a la batería más grande que se encuentre comercialmente se puede crear el arreglo del banco de baterías.
Para más tutoriales ve a este enlace.
Hay aplicaciones que calculan el arreglo de paneles solares, recomendamos usar la siguiente:
También puedes conseguir un archivo de Excel en Hotmart:
Algunos temas que pueden ser de su interés.