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Cómo Estimar un sistema fotovoltaico aislado

Este artículo pretende ser una guía básica para la estimación de un sencillo sitema solar fotovoltaico.


 

La estimación del consumo

Con el fin de dimensionar el sistema correctamente, es necesario tener en cuenta el poder de cada dispositivo que va a consumir la energía de nuestro sistema.

Tomaremos como ejemplo los requisitos de potencia de una autocaravana con el siguiente consumo de energia electrica:

2 x 15W bombillas de bajo consumo 12VDC

1 x 60W 12VDC Bomba de agua

1 x 48W 12VDC Frigorífico

1 x 50W 240VAC TV

1 x 600W 240V Microondas

(Tenga en cuenta que un microondas de 600W consume unos 900W de potencia)

 

1. Calcular las cargas respecto a los diferentes voltajes (AC y DC)

Calcular el total de las cargas de corriente continua y corriente alterna:

 

Cargas DC

Iluminación - 2 bombillas DC de 15W - ambos se utilizan 2 horas por día = 60Wh/day

Bomba de agua - 1 x 60W DC - se utiliza 1/4 de una hora por día = 15Wh/day

Nevera - Nevera: 1 x 48W - trabaja 8 horas por día = 384Wh/day

Total de las cargas de DC = 459Wh/day

 

Cargas AC

Televisión - 1 x 50W - utiliza 2 horas por día = 100Wh/day

Microondas - 1 x 900W - usado = 15 min = 225Wh/day

Total carga AC = 325Wh/day

Considerando que la eficiencia del inversor es del 85% = 382Wh por día (por ejemplo 325 / 0,85)

Las cargas totales de CA y CC = 841Wh por día

 

2. Potencia fotovoltaica

Espere un promedio de 5 horas de sol por día al máximo rendimiento.

Necesidad de energia por parte de los paneles solares = (841Wh / 5 horas) * 1,4 = 235W

Nota: El factor de 1,4 se utiliza en esta fórmula es un factor que hemos encontrado en la práctica y que se puede utilizar para simplificar los cálculos para sistemas básicos.

Para asegurarse de que la potencia adecuada se produce en los meses de invierno, use un factor 4.0 - 4.5 horas de sol al día en vez de 5.

 

3. Elección de los paneles solares o kits de bricolaje

Con el fin de obtener la potencia mínima necesaria para 235W, se puede elegir la siguiente configuración o superior:

2 x 123W de paneles solares que, cuando se conecta de forma paralela, ofrecen a 246W y 14,32 amperios (células solares con un 16% de eficiencia).

 

4. Reguladores de carga

La corriente de cortocircuito de los paneles solares será de aproximadamente 8,1 amperios cada uno, para un total de 16,2 amperios.

Seleccione un controlador que sea capaz de manejar el valor de corriente de cortocircuito: 16,2 x 1,25 = 20:25 amperios

Por ejemplo, podemos elegir un regulador de 30Amp.

Tenga en cuenta que debe tener un margen de 25% ya que los paneles solares pueden superar la potencia nominal en ciertas condiciones de temperatura y la irradiación solar. Un controlador de 30A también permitirá un panel adicional en el futuro.

 

5. Inversor

Seleccionar un inversor capaz de proporcionar la máxima potencia en carga de corriente alterna. En este ejemplo, la carga máxima que debe soportar es el horno de microondas y el televisor enciendidos al mismo tiempo. Así, el total sería de 900 W + 50W = 950W.

Además, el inveror debe ser capaz de soportar picos durante el arranque de estos equipos.

Un inversor de 1000 W parece ser adecuado, pero uno de 1200W - 1500W sería recomendable.

Se elige un inversor 1200W onda sinusoidal pura.

Nota: Un inversor de onda sinusoidal pura es la mejor opción, pero si tu presupuesto es limitado, también puedes optar por un inversor de onda sinusoidal modificada.

 

6. Baterías

Seleccionar una batería, o una combinación de baterías, que es capaz de suministrar el consumo total de energía, sin ser descargarse más de 70%.

En la mayoría de los casos, se recomienda que las pilas están dimensionados para tener unos 3 o 4 días de respaldo de la capacidad. Esto reduce la descarga durante dias lluviosos o nublados, lo que prolonga la vida útil de la batería.

A los 3 días de capacidad de almacenamiento, el tamaño de la batería (12V) sería la siguiente:

Ah requerido = (841Wh * 3/12 V) / 0,7 * 1,1 = 330Ah.

Nota: El factor de 1,1 que se utiliza en esta fórmula, por lo general es debido a que las baterías tienen una eficiencia del 90%.