1- Estimación del consumo.
Aquí siempre es fundamental los datos aportados por el consumidor, y deben ser siempre lo más realistas posibles para evitar desviaciones en el dimensionamiento. Si la instalación se realizara para una vivienda de uso diario todo el año, se escogerá el valor medio de todo el año. Si la instalación se realizara para el uso ocasional, por ejemplo en verano, hay que escoger los valores de los meses de verano.
2- Datos del lugar donde se realizará la instalación para saber la irradiación de la que dispondremos.
3- Dimensionado del generador fotovoltaico (número de paneles necesarios).
4- Dimensionado del sistema de acumulación (número de baterías).
Para el dimensionado del sistema de acumulación es muy
importante tener en cuenta los días de autonomía que se van a otorgar a la
instalación, para proyectos domésticos se suelen tomar entre 3 y
5 días de autonomía, 6 o 7 días en caso de tratarse de zonas con baja irradiación donde pueden producirse periodos de varios días en condiciones de poca luz. Para sistemas remotos suelen tomarse
7 y 10 días de autonomía.
5 días de autonomía, 6 o 7 días en caso de tratarse de zonas con baja irradiación donde pueden producirse periodos de varios días en condiciones de poca luz. Para sistemas remotos suelen tomarse
7 y 10 días de autonomía.
5- Dimensionado del regulador.
6- Dimensionado del inversor.
Con los datos de esta “Tabla de Consumos” que habremos
realizado anteriormente , obtenemos el consumo medio diario de la instalación
al que se le ha aplicado un 20% como margen de seguridad recomendado. Debemos
también tener en cuenta que en la instalación habrá pérdidas por rendimiento de
la batería y del inversor y esto influye en la energía necesaria final.
Generalmente, para el buen dimensionamiento, tomaremos un rendimiento de la
batería de un 95%, del inversor un 90% y de los conductores un 100%.
Consumo medio diario (Cmd)
la siguiente expresión:
Cmd = ( Cmd.AC / Rinv ) / ( Rbat * Rcon )
= Wh /dia
( Cmd.AC ) consumo medio diario en AC ¨Corriente Alterna¨.
(Rinv)
rendimiento inversor.
(Rbat)
rendimiento batería.
(Rcon)
rendimiento conductores.
Consumo en Ah/dia (CAh) es la siguiente
expresión:
CAh = Cmd.AC / Vbat = Ah/dia
( Cmd.AC ) consumo medio diario en AC ¨Corriente Alterna¨
(Vbat)
voltaje batería.
Consumo total anual (Cta) es la siguiente expresión:
Cta =
Cmd.AC * 365 dias
= Wh/año
Una vez calculado el consumo, buscamos los datos de
radiación solar global en Badalona, localización de la vivienda, utilizando,
por ejemplo, el PVGIS, que es una aplicación online gratuita:
http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php
Una vez hechas las consultas en PVGIS, obtendremos la “Tabla
de Radiaciones” (Wh/m2/dia) según las inclinaciones a estudio:
Calculamos ahora la inclinación óptima para nuestra instalación,
para ello aplicamos el criterio del Mes Crítico, así pues, se ha de preparar a
partir de la tabla de radiaciones, la “Tabla de Cocientes” Consumo / Radiación .
Para cada inclinación buscamos el mayor valor de todos los
cocientes de cada columna, pues se corresponderán con el momento del año donde
la relación entre el consumo de energía y la irradiación disponible será mayor,
con lo que habrá que asegurar el suministro de energía sobre todo en ese
momento aunque eso implique un sobredimensionamiento para los otros meses, como
por ejemplo, los de verano, donde habrá excendente de energía. Se han señalado
estos valores con las celdas sombreadas.
Cálculo módulos fotovoltaicos
Cálculo del número total de módulos (Nm) necesarios:
Nm = Cmd.ACcrit / (PMPP *
HPScrit * PR)
= Nm
(Cmd.ACcrit ) el consumo medio diario
mensual para el mes crítico.
(PMPP ) la potencia pico del
módulo en condiciones estándar de medida STC.
(HPScrit)
son las horas de sol pico del mes crítico calculado a partir de la “Tabla de
Radiaciones”.
(PR)
el factor global de funcionamiento que varía entre 0.65 y 0.90.
La corriente que debe generar el campo de captación
fotovoltaico:
IGFV,MPP = CAh / HPScrit = A
(IGFV,MPP ) la corriente generada por el campo
de captación fotovoltaico (el total de los paneles instalados).
(HPScrit)
son las horas de sol pico del mes crítico calculado a partir de la “Tabla de
Radiaciones”.
( CAh
) Consumo en Ah/dia .
Cálculo de las baterías
Pasamos ahora al cálculo de las baterías recordando que los dos parámetros importantes para el dimensionado de la batería son la máxima profundidad de descarga (estacional y diaria) y el número de días de autonomía. Como norma general, tomaremos estos parámetros:
Profundidad de Descarga Máxima Estacional (PDmax,e) = 70% = 0,7.
Profundidad de Descarga Máxima Diaria (PDmax,d) = 15% = 0,15.
Número de días de Autonomía (N).
Calculamos entonces ahora la capacidad nominal necesaria de
las baterías en función de la profundidad de descarga estacional y diaria. La
mayor de ellas será la que seleccionemos, pues de lo contrario podríamos
incurrir en una insuficiencia estacional o diaria.
Capacidad nominal de la batería en función de la descarga
máxima diaria (Cnd):
Cnd ( Wh) = Cmd.AC / ( PDmax,d * Fct ) = Wh
Cnd (Ah) = Cnd ( Wh)
/ Vbat = Ah
( Cmd.AC
) consumo medio diario en AC ¨Corriente
Alterna¨
(PDmax,d) Profundidad de Descarga Máxima Diaria.
(FCT ).Factor de correción de
Temperatura .
(Vbat)
voltaje batería.
Necesitamos generar una energía diaria (Cmd.AC )con nuestras
baterías pero permitiendo solamente un 15% de descarga máxima diaria y
suponiendo un Factor de correción de Temperatura (FCT
= 1). Una vez sabida la energía en Wh de la batería, simplemente dividimos
entre la tensión de la misma y ya tenemos la capacidad mínima que necesitamos
para nuestro sistema de acumulación en función de la descarga máxima diaria.
Cne (Wh) = (Cmd.AC * N
) / ( PDmax,e * FCT
) = Wh
Cne ( Ah) = Cne (Wh) * Vbat = Ah
( Cmd.AC
) consumo medio diario en AC ¨Corriente
Alterna.
(N) números
de días sin sol.
(PDmax,e) Profundidad de Descarga
Máxima Estacional.
(FCT ).Factor de correción de
Temperatura .
Necesitamos generar una energía diaria (Cmd.AC ) con nuestras baterías pero
que podamos disponer de ella durante “N” días sin sol, sin permitir una
descarga mayor del 70% y suponiendo un Factor de correción de Temperatura (FCT
= 1). Una vez sabida la energía en Wh de la batería, simplemente dividimos entre
la tensión de la misma (Vbat ) y ya tenemos la capacidad mínima que necesitamos
para nuestro sistema de acumulación en función de los días de autonomía.
Cálculo del regulador
Procedemos ahora al cálculo del regulador, para ello debemos calcular cual es la máxima corriente que debe soportar el regulador, a su entrada pero también a su salida.
Para calcular la corriente de entrada al regulador hacemos
el producto corriente de cortocircuito de un módulo, multiplicamos por el número de las módulos en
paralelo.
Ientrada = 1,25
* IMOD.SC
* Np = A
(IMOD.SC
) la corriente unitaria del módulo fotovoltaico en condiciones de
cortocircuito. Se usa la corriente de cortocircuito para el cálculo de la
corriente de entrada al regulador por que será la máxima corriente que podría
ser generada por el módulo fotovoltaico y ha de ser esa la que tengamos en
cuenta para evitar pérdidas de rendimiento.
(Ientrada) intensidad
de entrada.
(Np) números
de módulos en paralelo.
1,25 es
un factor de seguridad para evitar daños ocasionales al regulador.
Para el cálculo de la corriente de salida hemos de valorar
las potencias de las cargas AC:
Isalida
= 1,25 * (PAc / Rinv ) / Vbat = A
(Isalida) intensidad de salida
1,25 es
un factor de seguridad para evitar daños ocasionales al regulador.
(PAC), potencia
de las cargas en alterna.
(Rinv), rendimiento del inversor, en torno a 90-95%.
(Vbat)
voltaje batería.
Cálculo del inversor
Cálculo del inversor, únicamente hemos de calcular la suma de las potencias de las cargas de alterna. Aplicar un margen de seguridad del 20%. Así pues:
Pinv = 1,2 * Pac = W
(Pinv ) Potencia del inversor
1,2 margen del 20%.
(PAC), potencia de las cargas en
alterna.
Debemos tener en cuenta algo importante a la hora de
seleccionar nuestro inversor. Muchos de los electrodomésticos y aparatos con
motor utilizados tienen “picos de arranque”, como los frigoríficos, lavadoras
etc, lo que supone que para su arranque van a demandar mayor potencia que la
nominal, en ocasiones hasta 4 o 5 veces más de la potencia nominal prevista. Es
por esta razón que, para evitar problemas y deficiencias en el correcto
funcionamiento de nuestra instalación, es recomendable hacer un
sobredimensionamiento que contemple los picos de arranque:
Pinv = 1,2 * Pac * 4 (pa) = W
(Pinv ) Potencia del inversor
1,2 margen del 20%.
(PAC), potencia de las cargas en
alterna.
4 (PA) multiplicamos por 4 la potencia de los aparatos que
tiene picos de arranque.
Por último, para seleccionar nuestro inversor, sabemos que
en el mercado podemos encontrar inversores de onda senoidal pura (PWM) y de
onda senoidal modificada (MSW). Mi recomendación es utilizar, siempre que sea
posible, los de onda senoidal pura pues aunque son algo más caros, nos evitarán
más de un problema que nos podrían ocasionar los de onda modificada con aparatos
con motores.
Los inversores de onda senoidal pura modificada (PWM) pueden
alimentar a la mayoría de electrodomésticos actuales, sin embargo, pueden
ocasionarnos problemas con aparatos con cargas inductivas, como son los
motores. Los inversores de onda senoidal pura (PWM), “imitan” la forma de onda
que de la red eléctrica y en consecuencia es la mejor opción la alimentar los
equipos eléctricos y electrónicos actuales.
(Calculalo tu mismo)
(Calculalo tu mismo)