¿Quieres saber como dimensionar una instalación solar aislada para producir electricidad?
Una instalación solar fotovoltaica aislada es aquella que genera electricidad independiente de cualquier otra red, es decir, no funciona en paralelo a ningún otro sistema de distribución de energía eléctrica, aunque puede tener el apoyo de otro grupo generador o, incluso, de la red eléctrica pública para abastecer el servicio cuando no tenemos en nuestra solar aislada la energía suficiente. Este tipo de instalaciones se llaman híbridas o asistidas. Todas las instalaciones aisladas o híbridas tienen, como elemento importante y sin el cual no podrían trabajar.
¿Sabéis como dimensionar este tipo de instalaciones solares para que tengan el funcionamiento deseado? Os daremos unos pocos pasos para poder hacerlo.
- Cálculo del consumo que se quiere alimentar. Es el paso fundamental, sin él no podríamos realizar un diseño correcto de la instalación. Tenemos que saber cuantos aparatos eléctricos, cuando se van a conectar, con una curva por horas para saber si será de día o de noche. Para estimar la energía diaria que se consume habrá que multiplicar la potencia de los aparatos por las horas de funcionamiento previstas y realizar las sumas de todas ellas:Es decir Cd = ∑(Pi x Ti) Siendo: Cd la energía total consumida en un día, Pi la potencia en W de cada aparato y Ti el tiempo en horas que estará en funcionamiento
- Dimensionado de baterías. Sabiendo el consumo que tenemos ya se podrá dimensionar las baterías que necesitamos. Según si el uso es continuado o estacional se necesitará que las baterías tengan una reserva de energía para funcionar sin sol más o menos tiempo. También conviene gestionar la instalación para que las baterías se gasten lo menos posible, consumiendo la mayor parte de energía en las horas en que el sol está irradiando. Para calcular el dimensionado de baterías necesitaremos primero saber los siguientes datos: – Cd, el consumo diarío calculado anteriormente. – Pd, la profundidad de descarga, esto es el porcentaje máximo que puede descargarse la batería sin que su rendimiento mengüe. Se da en porcentaje o fracción y depende de la tecnología de baterías empleada. – D, días de autonomía, el tiempo que queremos que nuestra instalación pueda funcionar sin sol – V, voltaje del sistema, lo más usual es que sea 12 V (instalaciones pequeñas), 24 V (instalaciones medianas) o 48 V (instalaciones grandes), pero en instalaciones muy grandes puede haber voltajes de baterías mayores. – p, Pérdidas de la batería debido a efectos físicos y químicos, se da en fracción o porcentaje. Para calcular la capacidad de la batería en Ah se deberá hacer la siguiente operación: Ah = (Cd x D)/(Pd x p). A la hora de seleccionar la batería para nuestra instalación solar aislada habrá que mirar que su capacidad sea mayor que los Ah que nos han salido de este cálculo.
- Horas de sol de pico (hsp). Se le llama así a la radiación en kWh/día que incidirá sobre los paneles solares. Depende de la inclinación y de la ubicación e influirá en la determinación del ángulo de inclinación de los paneles, si la inclinación es mayor, habrá más horas de sol de pico en invierno y menos en verano y al revés. Podéis comprobar este dato en el portal europeo PVGIS.
- Cálculo de los paneles. la potencia mínima del campo de paneles deberá ser la suficiente para abastecer durante el día más desfavorable, normalmente un día de diciembre, todo el consumo que tenemos más un porcentaje para cubrir las pérdidas en cableado y equipos y recargar las baterías completamente, dependiendo del consumo que haya, si es más diurno o nocturno, el margen de seguridad variará. La fórmula a emplear será: Pp = Ms * Cd/hsp Siendo: Ms, el márgen de seguridad, entre 1 y 2. Cd, el consumo diario y, hsp, las horas de sol de pico para el momento más desfavorable en que se use la instalación.
- Elección del regulador de carga y del inversor. Sabiendo ya la cantidad de paneles y el tamaño de baterías tendremos que elegir el regulador de carga y el inversor de la instalación. El regulador es el dispositivo que sirve para ajustar la energía producida por los paneles solares para cargar adecuadamente las baterías, dependerá del voltaje de la instalación y del número de series que haya. La intensidad del mismo será la suma de la intensidad de corriente de cada panel por la el número series de paneles en paralelo que habrá. El inversor es el dispositivo que convierte la electricidad en corriente continua producida por las placas solares y almacenada en las baterías en corriente alterna apta para el consumo habitual de energía en nuestras casas y empresas. Se elegirá el modelo de inversor según la potencia de la instalación receptora, teniendo que ser ésta una suma de las potencias de consumo que se puedan conectar al mismo tiempo. Es equivalente al término de potencia de nuestra factura eléctrica. Es recomendable que el inversor sea de onda senoidal, y, si la instalación es para un uso diario habitual, que sea un inversor-cargador que tenga la posibilidad de conectar una fuente de energía externa (grupo electrógeno o red eléctrica) que alimente la instalación y cargue las baterías cuando nuestro sistema no tenga la energía suficiente. Ahora existen también los llamados inversores híbridos, que, además de ser in inversor-cargador, incorporan también el regulador de carga, como por ejemplo los de la marca Zigor, Ipar Electrónica, o PowerRouter.
Con esto ya hemos dimensionado de una manera básica el sistema y podemos elegir los componentes principales de una instalación solar aislada a falta de las protecciones eléctricas y el cableado que debe llevar.