En el siguiente ejemplo calcularemos de una manera aproximada una instalación con energía solar fotovoltaica para alimentar una vivienda aislada (no conectada a la red pública de electricidad).
Nuestra instalación la calcularemos para 12 Vcc y 230 Vac para todo el consumo, para una autonomía de 7 días y con baterías de 2 V y profundidad de descarga de un 60%. No tendremos en cuenta las pérdidas.
Haremos el cálculo de manera separada para los distintos elementos: Paneles, Acumuladores, Regulador e Inversor.
Consumos de la vivienda:
Cálculo de los paneles
El cálculo de la instalación hay que hacerlo para el mes más desfavorable (en Baleares suele ser Diciembre). El número de paneles solares viene dado por la siguiente fórmula:
Nº de Paneles = Potencia Consumida / Potencia Producción.
En la Instalación vamos a utilizar paneles de 50W y tenemos una HSP (Hora Solar Pico) estimada, según las tablas, de 3 hsp, para el peor mes del año y con una inclinación de 40º.
Producción = Potencia Panel x Hsp = 50 x 3 = 150 Wh (diarios)
Nº de Paneles = Consumo / Producción = 1.158Wh / 150Wh panel = 7,72 paneles = *8 Paneles
*Siempre debemos redondear por arriba.
Cálculo del regulador:
La intensidad que aporta cada panel viene dada por:
Ip = P panel / V panel= 50W/12v= 4,17A
La intensidad de los 8 paneles será:
It = I panel * nº paneles = 4, 17 * 8 = 33, 35 A
Después el regulador debe de soportar los 33,35 Amperios. Podemos coger un regulador que soporta una intensidad de 40A.
Cálculo del Acumulador:
La capacidad de las baterías-acumuladores viene dada por:
Ca = Potencia * A / V *Pf = 1158 * 7 / 12 * 0,6 = 1125,8 Ah
Donde:
- Ca es la capacidad del acumulador
- Potencia, es la energía consumida diariamente en Wh
- A, es la autonomía del sistema en días
- V, es la tensión del sistema en corriente continua
- Pf, es la profundidad de descarga de las baterías
Escogeremos una batería o grupo de baterías de 1125,8 Ah o superior, que soporten régimen de descarga de hasta un 60% en días puntuales sin sol.
Podrían ser:
6 baterías en serie de 2 voltios cada una 100PzS 1500 Ah C100.
Cálculo del inversor:
Para el cálculo del inversor podemos tener en cuenta que no todo el consumo va a estar al mismo tiempo, por ejemplo no van a estar todas las luces encendidas al mismo tiempo, si funciona el TV el apartado otros puede ser cero, etc.
De esta forma podemos disminuir la potencia del inversor.
Notas:
- La inclinación de los paneles debe hacerse para lograr subir la HSP (horas solar de pico), si inclinamos mucho en el verano recibirá poca radiación, si lo hacemos poco en el invierno recibe poca radiación por ir el sol muy bajo. LA HSP es una media de radiación, si este valor es 4 quiere decir que el panel producirá la máxima potencia durante 4 horas diarias de media.
- Para el cálculo exacto de los paneles tendríamos que tener en cuenta las pierdas en cableado, baterías, inversor y regulador. Podemos hacer una estimación global (cogemos habitualmente el 20% o hacer un desglose de todas las pierdas).
- Podemos hacer el cálculo de consumo/producción bien por día, por semana o por mes según convenga. Si la vivienda se utiliza en los fines de semana, conviene hacerlo por semana o mes.
- Las baterías tienen que almacenar energía para los períodos donde no hay sol. La autonomía de una instalación se entiende como la capacidad que tiene para aportar la energía suficiente sin aportación de energía por parte del Sol. En este caso de 7 días , quiere decir que la Instalación debe funcionar con el consumo calculado durante 7 días, aunque esté totalmente nublado. Hay que destacar que podemos tener más de 7 días sin estar despejado, pero hay algo de producción cuando está nublado.
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