Quieres aprender cómo dimensionar una instalación fotovoltaica para autoconsumo porque estás interesado en ponerte placas solares en tu casa para ahorrar energía o bien porque quieres dedicarte a la energía solar. Tengo una buena noticia, has llegado al sitio donde lo aprenderás fácilmente. Sigue con este sexto vídeo del curso y aprende todos mis trucos para el dimensionado de tu instalación de energía solar.
En este vídeo aprenderás a calcular la potencia óptima de tu instalación de autoconsumo y a analizar el consumo de tu vivienda durante el día para calcular la cantidad de paneles solares que te conviene instalar.
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Cómo hacer el dimensionado básico de una instalación fotovoltaica de autoconsumo
El objetivo de una instalación de autoconsumo es aportar energía de manera instantánea durante las horas diurnas. Es decir, se debe dimensionar para consumir todo, o casi todo, lo que se produce, porque, sencillamente, lo que pagas por la energía que consumes es más de lo que te pueden pagar si vendes el sobrante.
Posiblemente puedas tender a pensar que la potencia a instalar tiene que estar cercana a la máxima posible. ¿Cuánta es la máxima posible? La potencia contratada.
Lo que ocurre es que esto puede no ser del todo apropiado.
El porcentaje óptimo de sustitución de electricidad proveniente de tu instalación solar de autoconsumo está entre un 40 y 60 % diurno, que, dependiendo del uso del consumo, será entre un 20 y un 35 % del consumo total.
Para dimensionarlo, tendremos que tener en cuenta la producción del lugar de instalación y, sobre todo el consumo del edificio, pues la instalación se debe adaptar este consumo, siendo recomendable, salvo que se disponga de baterías, que la producción de electricidad de las placas no sobrepase el consumo que se está alimentando.
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Análisis de tu consumo eléctrico
Como he comentado antes, lo primero que habrá que hacer es un análisis de consumo de la instalación a alimentar.
Lo ideal para ello sería tener una medición del consumo horario del edificio, colocando durante unas semanas un aparato de medida o mediante un analizador de redes. Con ello podemos tener una curva del consumo horario, sabiendo exactamente lo que consume durante las horas de sol. Estos aparatos te pueden ayudar.
En anterior video explicamos cómo calcular tus consumos estimados y te regalamos una plantilla excel para que sea más fácil.
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Para estimar el consumo a partir de las facturas se deberá tomar el consumo mensual o anual, preferiblemente mes a mes, y dividirlo entre los días de consumo.
Una vez hecho esto, habrá que hacer un porcentaje de horas de uso según te diga el cliente de cuando usa más sus equipos, con lo que la tabla anterior quedará algo parecido a la siguiente tabla:
|
Hora del día |
Porcentaje de utilización |
Consumo W |
||
|
1 |
1% |
T x % |
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2 |
1% |
T x % |
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3 |
1% |
T x % |
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4 |
1% |
T x % |
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5 |
1% |
T x % |
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6 |
2% |
T x % |
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7 |
3% |
T x % |
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8 |
5% |
T x % |
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9 |
5% |
T x % |
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10 |
4% |
T x % |
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11 |
4% |
T x % |
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|
12 |
4% |
T x % |
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|
13 |
4% |
T x % |
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14 |
7% |
T x % |
||
|
15 |
7% |
T x % |
||
|
16 |
4% |
T x % |
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|
17 |
2% |
T x % |
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|
18 |
4% |
T x % |
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|
19 |
5% |
T x % |
||
|
20 |
9% |
T x % |
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21 |
9% |
T x % |
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|
22 |
9% |
T x % |
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23 |
6% |
T x % |
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24 |
2% |
T x % |
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Total kWh |
100 % |
T= Valor sacado de la factura eléctrica dividido entre número de días de mes |
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Tendremos, pues, que dimensionar nuestro sistema fotovoltaico para aporte aproximadamente la mitad de la energía de consumo diurno para evitar excedentes y tener la instalación óptima en términos económicos, salvo que el cliente nos diga lo contrario. Conviene además, que se mentalice al cliente, sobre todo si es doméstico, que gestione su consumo para que éste sea mayoritariamente diurno, para mejorar el rendimiento de la instalación solar y maximizar el ahorro conseguido.
Por último, conviene recordar, que el fin del autoconsumo no es solo un ahorro económico, es también un beneficio al planeta evitando emisiones contaminantes a la atmósfera y una herramienta para bajar el recibo de la luz
Ahora, las distribuidoras eléctricas, con los contadores electrónicos, ponen a disposición de los consumidores el consumo horario, y lo puedes consultar directamente desde aquí.
Cuando estás dimensionando la instalación para un cliente y tiene una tarifa por periodos, de 3 o 6 periodos, se puede dimensionar con estos periodos horarios.
NOTA: Nosotros te aportamos también una hoja de cálculo que te permitirá saber la producción por periodo horario.
DESCARGAR PLANTILLA EXCEL PARA EL DIMENSIONADO DE UNA INSTALACIÓN CONECTADA A RED(CON YO SIN BATERÍAS)
Consiento el uso de mis datos para los fines indicados en la política de privacidad “SUS DATOS SEGUROS”.
¿Cómo calculas la producción de las placas fotovoltaicas? Base de datos solar PVGIS
Una vez sepamos el consumo habrá que dimensionar nuestra instalación para que aporte la energía suficiente para cubrir el porcentaje de demanda que nos hemos puesto como objetivo, para ello habrá que utilizar herramientas y bases de datos de radiación que nos ayuden con la producción.
Se pueden utilizar diferentes programas como PVSYST, PVSOL, METEONORM, SOLARGIS, los cuales son caros y, en ocasiones difíciles de utilizar.
En lugar de ello, existe una web oficial del Unión Europea que nos ayudará a simular de una manera bastante precisa la producción de nuestra instalación solar mes a mes, o incluso hora a hora.
La web es PVGIS está en castellano y se puede indicar el punto exacto de la instalación a realizar.
Es muy recomendable el uso de esta web para el análisis de la producción ,porque además de la producción diaria, te da datos de radiación horaria. Haremos un vídeo tutorial del uso del PVGIS.
Nosotros te aportamos una hoja de cálculo que te permitirá saber la producción por periodo horario.
Para el estudio posterior de rentabilidad y para el cálculo general del sistema se utiliza esta pestaña de Estimación FV.
Lo primero que tenemos que hacer el indicar en la parte izquierda de la pantalla, sobre el mapa, el lugar donde se encuentra la instalación, ya sea con coordenadas o con el nombre del municipio.
Una vez tenemos el municipio se indica la potencia de paneles a poner, donde pone potencia FV pico.
Después se indican las pérdidas estimadas del sistema, que no suelen ser mayor del 12%, incluso en autoconsumo, del 10% y ponemos la inclinación de las placas.
Solo poniendo esto ya te saca como resultado un estudio mensual de la producción que tendrá el sistema a instalar con una gráfica como ésta:
| Sistema fijo: inclinación=30°, orientación=0° | ||||
| Mes | Ed | Em | Hd | Hm |
| Ene | 3.29 | 102 | 4.10 | 127 |
| Feb | 3.93 | 110 | 4.93 | 138 |
| Mar | 4.77 | 148 | 6.11 | 189 |
| Abr | 4.85 | 145 | 6.27 | 188 |
| Mayo | 5.16 | 160 | 6.76 | 210 |
| Jun | 5.42 | 163 | 7.18 | 215 |
| Jul | 5.43 | 168 | 7.30 | 226 |
| Ago | 5.21 | 162 | 7.03 | 218 |
| Sep | 4.62 | 139 | 6.17 | 185 |
| Oct | 4.14 | 128 | 5.43 | 168 |
| Nov | 3.32 | 99.6 | 4.22 | 127 |
| Dic | 2.95 | 91.3 | 3.68 | 114 |
| Media anual | 4.43 | 135 | 5.77 | 176 |
| Total para el año | 1620 | 2110 | ||
Ed: Producción de electricidad media diaria por el sistema dado (kWh)
Em: Producción de electricidad media mensual por el sistema dado (kWh)
Hd: Media diaria de la irradiación global recibida por metro cuadrado por los módulos del sistema dado (kWh/m2)
Hm: Suma media de la irradiación global por metro cuadrado recibida por los módulos del sistema dado (kWh/m2)
En esta tabla puedes ver la energía producida mes a mes, y la media diaria, con lo que podrás comparar con el consumo existente y elegir la potencia adecuada.
Es importante indicar que la potencia instantánea producida por las placas fotovoltaicas nunca será la indicada en la placa de características, porque la indicada está medida con una radiación de 1000 W/m2 y 25ºC, lo cual no se cumple nunca. Se puede comprobar en la pestaña de radiación diaria, mes a mes, de PVGIS la radiación existente, y se ve que en Alicante, ni en julio ni en agosto se suele llegar a ese nivel de radiación, y, si se llega, la temperatura suele ser mayor de los 25ºC lo que hace que la potencia producida por los paneles decrece.
En la hoja de datos de los paneles se puede ver gráficas con las potencias dependiendo de radiación y la temperatura.
Importante, la potencia pico de paneles para una instalación de autoconsumo, según el RD 90/2015, siempre debe ser menor o igual que la potencia de consumo contratada para poder legalizar la instalación.
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Aprende a realizar el dimensionado de las series de paneles y de las protecciones de tus componentes de energía solar fotovoltaica
Una vez elegida la potencia pico de paneles a instalar habrá que elegir y dimensionar el inversor que debe convertir y sincronizar esta energía.
Debido a que las placas no suelen aportar la máxima potencia durante su funcionamiento habitual, la potencia nominal de los inversores deberá ser inferior a la potencia de placas, aproximadamente entre un 10 y 20 % menos que la potencia de paneles, teniendo en cuenta los límites que indique el fabricante del inversor.
Para configurar el inversor lo primero que tenemos que ver son las características del modelo de panel a instalar, fijándonos en la tensión en máxima potencia Vmpp, la Intensidad de corriente en máxima potencia, Impp, la tensión en circuito abierto, Voc y la intensidad en cortocircuito Isc.
Es importante tener en cuenta las pérdidas por temperatura de los paneles, para que siempre se mantengan en el rango de trabajo del inversor.
También tenemos que ver las características del inversor, el cual nos dará el rango de tensiones al cual trabaja adecuadamente y la tensión e intensidad máxima a la que puede conectarse.
Conviene dimensionar el sistema para que la tensión en máxima potencia esté lo más cerca al máximo del rango de tensión permitido siempre sin que la tensión a circuito abierto llegue al la tensión máxima del inversor, contando las pérdidas o ganancias por temperatura en invierno y verano.
Para calcular las tensiones, se pueden utilizar los programas de los diferentes fabricantes de inversores, todos tienen software gratuito, o una hoja de cálculo como la que os entregamos en este curso, que te calcule los rangos y te guíe sobre la instalación a realizar.
En una instalación debe ponerse siempre el mismo tipo de paneles. En una serie el voltaje total de la serie es el voltaje de 1 panel multiplicado por el número de paneles y la intensidad de corriente la de 1 módulo.
Voltaje Serie (V)=Nº de paneles ×Voltaje de panel(V)
Si tenemos varias series en paralelo, la intensidad total conectada será la intensidad de 1 módulo multiplicada por el número de series.
Intensidad de conjunto (A)=I panel(A) ×Nº de series
Cómo calcular las sombras de tu instalación
Para el cálculo de sombras exacto hay que seguir los diagramas solares y dedicarle mucho tiempo, y hacer un perfil de sombra según dicho diagrama, o bien utilizar software como Scketchup, gratuito, que simula la trayectoria del sol y te muestra gráficamente las sombras producidas a diferente hora del día cada mes.
Sin embargo, yo os recomiendo que sigas un método más sencillo y altamente efectivo para separar los paneles de los obstáculos y entre ellos. Es el método recomendado por el IDAE y consiste en calcular la siguiente fórmula, que puede hacerse en cualquier hoja de cálculo o calculadora científica, desde vuestro propio móvil. La fórmula es:
Separación ≥ altura de obstáculotag (63,5º-latitud)
Con esta fórmula se asegura 4 horas de sol durante el solsticio de invierno (el día en que el sol está más bajo y mayor proyección habrá).
La altura de los paneles se puede calcular con la siguiente fórmula:
Altura de los paneles= longitud x seno(ángulo inclinación)
La inclinación de los paneles conviene que sea, aproximadamente, la misma que la latitud del lugar si el consumo es a lo largo de todo el año estable, 10º menos que la latitud del lugar si es mayoritariamente en verano o 10º más que la latitud si el consumo es mayoritariamente en invierno, pero debido al precio de las placas y a la poca pérdida que hay reduciendo la inclinación, puede ser interesante aumentar la potencia de placas y dejar la inclinación del tejado.
¿Quieres calcular las baterías fotovoltaicas para autoconsumo?
Las baterías en una instalación de autoconsumo se dimensionan para almacenar el posible sobrante que pueda haber, por lo que habrá que hacer un cálculo horario y conocer la energía que puede sobrar para poner unas baterías de, aproximadamente, esa capacidad.
Hoy, y en los próximos meses, recomiendo el uso de baterías de ion-litio, por estética, tamaño y características eléctricas y mecánicas, ya que necesitan menos mantenimiento y tienen una durabilidad mucho mayor.
Es decir, si tenemos una producción de 10 kWh al día de media y estimamos que el consumo medio durante las horas diurnas es de 6 kWh, las baterías deben ser capaces de almacenar 4 kWh reales.
En el apartado de dimensionado de baterías de una instalación aislada estudiaremos conceptos importante sobre baterías para aplicar también la elección de éstas para autoconsumo, como son la capacidad en Ah y la profundidad de descarga.
Aquí puedes ver el KIT FOTOVOLTAICO que necesitas
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