Cómo dimensionar un sistema fotovoltaico

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En el momento que proyectamos nuestra instalación de paneles solares debemos considerar ciertos aspectos para lograr el mayor rendimiento del sistema y que el mismo se adapte a las necesidades que tengamos en nuestro hogar o negocios.

Si tomamos en cuenta futuras remodelaciones de nuestro espacio, optimizaremos de igual forma nuestro presupuesto. Pero antes entendamos en qué consisten los tipos de sistemas fotovoltaicos y sus modalidades de dimensionamiento.

Tipos de sistemas fotovoltaicos

Sistemas aislados

Los sistemas fotovoltaicos aislados, a raíz de permanecer desconectados a la red eléctrica se encuentran equipados con sistemas de acumulación o baterías que almacenan la energía producida.

La acumulación se hace indispensable porque el sistema fotovoltaico es capaz de proporcionar energía en las horas del día, mientras que la mayor demanda energética de los consumidores se concentra en las horas vespertinas y nocturnas.

Configuraciones de este tipo hacen ver que el sistema fotovoltaico debe dimensionarse de manera que permita en horas radiantes la alimentación de la carga y recarga de las baterías destinadas a la acumulación.

Sistemas interconectados

También conocidos como sistemas conectados a la red, generalmente no cuentan con acumuladores, pues la energía que se genera en las horas radiantes se canaliza a la red de electricidad, y en las horas de radiación reducida la carga viene alimentada por la red.

Sistemas de este tipo, desde el aspecto de la continuidad del servicio, son más fiables que uno no conectado a la red, que de tener fallas no tiene probabilidades de alimentación opcional. La función de estos sistemas es de insertar en la red la mayor cantidad de energía posible.

Dimensionamiento de sistemas fotovoltaicos aislados

Como ejemplo vamos a tomar una casa de tipo rural a la que se le va a incorporar un sistema fotovoltaico aislado, que será usado por una familia de 4 integrantes únicamente durante los fines de semana.

Cálculo del consumo

En primer lugar, hay que hacer una estimación del consumo energético de los aparatos que tienes en casa, tales como bombillas, televisores, neveras, ordenador, etc. Recopila datos como el número de horas que funcionan y la cantidad de vatios que consumen.

Si tienes un ordenador portátil, el consumo viene dado por el número de horas que permanecerá el aparato encendido multiplicado por el número de unidades (en caso que sean dos ordenadores), y por los vatios que consume cada aparato:

Ordenador portátil = 1 unidad x 3 horas x 60 vatios =180 Wh

Luego realizas este procedimiento con el resto de aparatos, y sumas los consumos para tener el valor total.

Radiación solar incidente

Para obtener la radiación solar que incide en tu hogar puedes usar tablas con aproximaciones que ya existen. Una buena fuente de datos en estos casos es la aplicación PVGIS, que cuenta con una plataforma en línea desde la que se pueden obtener datos solares de Europa de manera efectiva.

Es importante que revises en esa plataforma cuál es el mes menos favorable de incidencia solar, que por lo general es diciembre. Así, vas a dimensionar la instalación para estas condiciones de sol para que tu sistema fotovoltaico cubra la demanda durante todo el año.

Calcular paneles solares

Para llevar a cabo este cálculo hemos seleccionado módulos de 180 vatios, dato que viene incluido en las especificaciones técnicas de los paneles comprados en función del modelo y de sus fabricantes.

De acuerdo a los criterios de instalación se dispone de tres fórmulas distintas que calculan el número de módulos, y dichas fórmulas se adaptan de acuerdo al uso que se le dé al sistema que vayas a instalar, sea diario o durante los fines de semana.

El rendimiento de los paneles considera las pérdidas que se producen por el ensuciamiento o deterioro de los módulos fotovoltaicos.

Capacidad de las baterías

Para el diseño de las baterías destinadas a la acumulación de energía solar, es importante que establezcas la autonomía de las mismas en caso de que haya días poco favorables de sol por aparente y abundante presencia de nubes.

El cálculo de la capacidad viene dado por la fórmula:

Capacidad de la batería = (energía necesaria x días de autonomía) / (Voltaje x Profundidad de descarga de la batería)

En el ejemplo, la autonomía necesaria se establece en 3 días. La profundidad de descarga depende la modalidad de batería que compres. Estos valores están situados entre 0,5 y 0,8. Consulta estos valores en las especificaciones del acumulador que compres.

Selección del regulador y el convertidor

Este sería el paso final que corresponde con la selección de un regulador de carga y un conversor de corriente continua a alterna de 220 V en una vivienda, idónea para cualquier aparato eléctrico que tengamos.

Los reguladores de carga dependen de la intensidad de trabajo máxima y del voltaje que hayamos incluido en nuestro sistema. La potencia del conversor se elige según la suma de las potencias individuales de los electrodomésticos multiplicado por el cociente de simultaneidad de uso de estos.

Este cociente se sitúa entre los valores de 0,5 y 0,7. Para nuestro ejemplo la potencia se estima en 1360 vatios. La potencia del conversor sería: 1360 x 0,7 = 952 vatios.

Dimensionamiento de sistemas fotovoltaicos interconectados

Los paneles fotovoltaicos para sistemas interconectados se encuentran disponibles en capacidades de 100 a 300 vatios-pico nominales. Las tensiones nominales de paneles y arreglos en sistemas aislados suelen ser de 12 V, 24 V y 48 V, idóneos para bancos de baterías.

No obstante, en sistemas interconectados se programan tensiones más altas que van desde 90 hasta 600 voltios. Una vez se calcula la energía que se consume, esta debe ser surtida por una fuente y representada por módulos fotovoltaicos conectados entre sí.

Estos paneles deben ser capaces de suministrar la energía requerida para suministrar la carga eléctrica. Esto significa que el sistema, además de alimentar la energía que se consume en un instante de tiempo, debe estar sobredimensionado de acuerdo a los cálculos realizados.

Contador de intercambio energético

Este contador mide la energía que produce este tipo de sistemas en su periodo de operación, y necesita de dos contadores situados entre el inversor y la red. Un inversor cuantifica la energía que se genera e inyecta en la red para su uso posterior.

El otro inversor cuantifica consumos menores del inversor fotovoltaico en ausencia de radiación solar, así como el aval de la compañía eléctrica de posibles consumos que el dueño de la instalación pudiera realizar.

El mantenimiento de estos sistemas es menor y de naturaleza preventiva; no cuenta con partes móviles sometidas a desgaste ni necesita de cambio de componentes o lubricación. Se recomienda realizar revisiones periódicas de las instalaciones para asegurar un buen funcionamiento.

 

 

 

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