Cálculo de una Instalación Fotovoltaíca
Buen día amigos. Un lector de la república Centroamericana de El Salvador, me hace la consulta sobre número de paneles y número de baterías para una instalción solar. Me da los siguientes datos:
1) Radiación Solar (RAD): 5
2) Consumo: 1000 watts durante el día y 2500 watts durante la noche.
(Para el cálculo asumiré que durante el día el consumo de los 1000 watts es por cuatro horas. Durante la noche, el consumo de los 2500 watts, es también por cuatro horas).
3) La instalación dispone de un inversor de 5000 watts a 110 VAC.
(Yo asumiré que la entrada en DC es de 72 voltios).
Paso 1: Consumo de la Instalación (ED)
Watts por día: 1000
Número de horas: 4
Energía por día: 1000 x 4 = 4000 watts
Watts por noche: 2500
Número de horas: 4
Energía por día: 2500 x 4 = 10000 watts
Energía total por día (ED): 14000 watts
En Kilowatts (Kw) = 14
Paso 2: Cálculo de Watts Pico Necesarios
Haremos uso de la siguiente fórmula
Donde:
WP = watts pico necesarios de la instalación.
ED = Energía consumida por día en Kw.
RAD = Radiación solar en la zona.
WP = 3360 watts pico
Paso 3: Cálculo de Número de Paneles
Asumiremos que contamos con paneles cuya capacidad nominal de catálogo es de 120 watts pico
Por tanto No Paneles = 3360/120 = 28
Que lo redondeamos a 30 (recuérdese que asumimos que la entrada DC del inversor es de 72 voltios).
Paso 4: Cálculo de la batería:
Haremos uso de la fórmula
Donde:
T = Número total de watts-hora de batería necesarios.
DSS = Días sin sol
ED = Energía por día consumida.
REND = Rendimiento de la batería.
DESC = Grado de descarga de la batería.
Para el cálculo asumimos que la zona donde se instalarán los paneles puede quedarse hasta unos dos días continuos sin brillo solar. Además las baterías tienen una eficiencia del 80%. Finalmente y esto por experiencia, no conviene descargar a las baterías mas allá del 50%, para no afectar su vida útil.
Por tanto, T = 70, 000 watts-hora
Consideremos la utilización de baterías de 12 voltios y 200 Amperios-hora (A-h).
Watts-hora de batería = 200 x 12 = 2400
Número de baterías = 70000 / 2400 = 29.16
Que lo redondeamos a 30 baterías.
La instalación consisitirá en:
1) 30 paneles de 120 watts pico, instalados en cinco ramales en paralelo. Cada ramal compuesto de 6 paneles interconectados en serie (para formar 72 voltios de entrada a Inversor).
2) 30 baterías de 12 V y 200 A-h. La instalación consiste en cinco ramales en paralelo. Cada ramal con cinco baterías en serie.
Observación: Esta es una instalación mayor. Sugiero a los diseñadores considerar una iluminación con el uso de lámparas fluorescentes de tipo compacto, a fin de reducir el consumo tanto de baterías y de paneles.
Al lector consultante, le agradecería hacerme llegar sus comentarios y observaciones. Hago extensiva la invitación a todos los lectores.
Saludos
9 comentarios:
Hola, gracias por invertir su valioso tiempo en responder a nuestras dudas, solo que se me olvido decirle y creo que fue una torpeza de mi parte, que la entrada del inversor es de 12 voltios, disculpe tanta molestia, pero no se si me puede contestar si como iria la configuracion de los paneles para lograr este voltaje y si la cantidad es la misma, de antemano muchas gracias y saludos desde El Salvador, cuidece
Tambien se me olvidaba decirle que la corriente maxima es de 40A... si lo desea le puedo mandar el link del inversor con que se cuenta para que lo vea mejor por algun otro dato que se me haya escapado. Ahi podra ver mejor las especificaciones y podra tambien ver el manual, cuidece
http://www.harborfreight.com/5000-watt-continuous-10000-watt-peak-power-inverter-96706.html
Buen día allá en El Salvador
1) No entiendo eso de corriente máxima de 40 amperios. ¿A qué se refiere?
2) Usted dice que el inversor es de 12 VDC. Pues me parece inadecuado ese voltaje de entrada. Considere Usted que el cálculo da 30 baterías. Nunca he tenido experiencia de conectar 30 baterías en paralelo. Eso es irreal. Yo recomiendo, no mas de 8 ramales de baterías en paralelo y mejor si son 6.
3) Si consideramos 2500 watts, como potencia de consumo en el lado VDC, entonces tenemos una corriente de: 2500/12 = 208.33 amperios. Es mucha corriente. Requerirá un cable por lo menos de 4/0 de calibre. Es dificil trabjar con un cable tan grueso. Yo recomiendo para potencias de mas de 2000 watts, voltajes de entrada de inversor de 72 a 120 VDC, así baja la corriente de ingreso y se posibilita disminuir el número de batería conectadas en paralelo.
Saludos
Carlos el baterillero
Ahhhh ya! bueno entonces tendremos que conseguir otro inversor pues el que tenemos por lo que dice no es el adecuado, lo de corriente maxima lo menciono porque las especificaciones del inversor dicen que tiene un fusible de 40A supongo que es la corriente maxima que soporta. Gracias por todo, me fue de gran ayuda.. la verdad que la energia a base de paneles aqui es poco conocida y por eso hay tantos mitos que es dificil encontrar quien pueda aclararle las dudas... pueda ser que lo moleste mas adelante, hay le cuento como resulto todo, cuidece, saludos
Hola Anónimo
No son molestias sus consultas.
Lo de 40 amperios, me extraña, si estuviera este fusible en el lado de DC. Si está en el lado de AC (110 voltios), sería un fusible muy ajustado a la corriente nominal, pero es una protección.
Le agradecería me cuente como va su proyecto.
¿Su proyecto es ya de desempeño profesional o es de estudio?
Me gustaría que me indique, cual es su especialidad y si le parece lógico la forma de cálculo que le expuse en el post.
Finalmente decirle, que en Energía Solar, las partes deben estar coordinadas adecuadamente, sino, el sistema no funciona.
Saludos
Carlos el baterillero
Hola Sr. Carlos
Pues es de caracter academico, y mi especialidad es la la informatica, actualmente me encuentro estudiando electronica voy por la mitad de mi carrera y decidimos hacer este proyecto (aunque no es de nuestra especialidad) basandonos en nuestros conocimientos, viendo las necesidades de esta poblacion y tambien en gran medida porque este tipos de proyectos son bastante escasos por aqui debido a que no hay mucha gente especializada en este ramo, por lo que veo es un asunto bastante amplio y hay que leer mucho para entender un poco de este tema, en cuanto a sus calculos quiero decirle que me parecen logicos, yo ya habia hecho un calculo acerca de cuantas baterias se iban a ocupar solo en la noche y me dieron un total de 14 y fraccion, la mitad de lo que usted calculo en total, quiere decir que no andaba tan perdido, el proyecto por ahorita ya que sabemos cuanto materia prima se va a utilizar esta en fase de cotizaciones de precios le mantendre informado de como evoluciona, pase buen dia... Alberto desde El Salvador
Por cierto sr. Carlos se me quedaba una duda pendiente... yo pensaba que en el dia los paneles alimentaban directamente al inversor con una parte de energia y con lo sobrante se cargaba la bateria para abastecer en la noche de energia electrica pero por lo que veo en sus calculos las baterias abastecen dia y noche la energia electrica al sistema y los paneles solo sirven para cargarlas, o es acaso que existen varios tipos de sistemas??? no se si me puede despejar esta duda. buen dia cuidece, Alberto
Hola Buen día
Los paneles se dimensionan atendiendo el consumo tanto diurno como nocturno. El nocturno, ciertamente a través de las baterías.
Ahora las baterías se calculan suponiendo que no todos los días habrá radiación constante. Puede darse el caso que hayan días nublados y por tanto se sobredimensionan los acumuladores por precaución.
Le sugeriría buscar una alternativa al tema de la iluminación y pensar en un sistema que utilize luminarias de bajo consumo y gran eficiencia.
Hay bombillos incandescentes de 12 V y hasta 40 watts. Estos no requieren de inversor. Hay los llamados fluorescentes compactos o focos ahorradores, que proveen tanto luz amarilla (cálida) o blanca (fria). Existen en 110 V y también en 12 VDC.
Entiendo que el inversor que ustedes me indican, entrega corriente alterna de onda cuadrada. Verificar si la onda cuadrada puede atender sin problemas el funcionamiento de focos fluorescentes.
Finalmente, puede pensarse en dividir el circuito de paneles en dos circuitos independientes. Uno con inversor y el oro sin el. Esto disminuirá el número de baterías necesarias para conexión en paralelo.
¿Cuál es el precio de una batería para uso solar en su pais? ¿que tipo de batería piensan emplear?
Saludos
Carlos el baterillero
Hola sr. Carlos... pues muy buena sugerencia la de dividir en dos sistemas la instalacion, los precios de las baterias rondan los cien dolares por cada y son de de 100A-h, y son de ciclado profundo, cualquier otra duda se la hago saber, gracias por responder, cuidece saludos desde El Salvador, Alberto
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