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martes, enero 04, 2011

Batería y Convertidor

Instalación Fotovoltaíca

Hola amigos. Un lector, me hace la siguiente consulta:

Hola Carlos, estoy en mis inicios en esta área y necesito hacerte esta consulta:

1.-Una bateria totalmente cargada, de 12V y 150 Amperios-hora, conectada a un convertidor de 12V a 220 AC, ¿Durante cuanto tiempo puede entregar 300 watts de potencia? La bateria es de las que usan los paneles solares (estacionarias).

2.-Mi equipo convertidor al detectar que la batería llega a 11 voltios, acciona una alarma, y el equipo detiene su funcionamiento. O sea la bateria solo funciona entre los 13 voltios y los 11 voltios. ¿Lo demás se pierde?

Gracias.

Mi respuesta para el consultante lector:

1. Le responderé utilizando la data técnica de la batería marca GasTon de 12 V, 150 A-h, de uso estacionario (Fotovoltaíco). Esta batería, para una descarga de 300 watts, o sea 25 amperios de descarga, que es el resultado de dividir 300 watts entre 12 voltios, entrega energía durante unas 5 horas, manteniendo un voltaje en bornes mayor o igual a 11.1 voltios, que es el voltaje que usted señala como límite de descarga. En realidad Usted menciona 11 voltios.

2. Los 11 voltios, son el límte al cual está calibrado su equipo convertidor. Los diseñadores seleccionan un voltaje mínimo de trabajo, a fin de preservar:

a) Vida de servicio de la batería.
b) Confiabilidad de la instalación.
c) Condiciones de trabajo del equipo convertidor, sobre todo en la etapa de recarga, ya que baterías más descargadas, exigen mayores tiempos de recarga y mayor taza de corriente de carga.

En cuanto a que se pierde lo que no se usa es relativo. Usted digamos selecciona una batería de acuerdo a su necesidad. Si sus cálculos le dan 150 A-h de consumo, mal haría en escoger una batería de 150 A-h, ya que la trabajaría al límite. Mientras más profundamente se descarga una batería, pues menos tiempo vivirá, por mas buena que esta sea.

Aquí hay un link, a manera de sugerencia para dimensionamiento de un sistema solar.

Saludos

7 comentarios:

Anónimo dijo...

Estimado Carlos, máximo respeto y disculpe mi ignorancia en el tema, mi pregunta es:

Para un sistema fotovoltaico
De que depende el consumo que pueda usar? Es decir, mi necesidad es alimentar un Refrigerador tipo A de bajo consumo y unas 4 ampolletas de led también de bajo consumo
1.- De la capacidad de la Batería o Banco de Baterías.
2.- De lo que pueda entregar el panel solar
3.- Del inversor de 12volt CC a 220volt CA, 1200 watt o necesito más
4.-
Y para un sistema que carga una batería o banco de baterías con Alternador e inversor.
1.- De las características del alternador (cuantos Amp. puede ser)
2.- De la capacidad de la Batería o Banco de Baterías.
3.- Del inversor de 12volt CC a 220volt CA, 1200 watt o necesito más
4.-…

Atento a su respuesta
José
jayanes@entel.cl

Carlos el baterillero dijo...

Buen día José

¿Escribe usted desde Chile?

Mi primera respuesta, sería que depende de todas las condiciones que usted anotó: batería, paneles, inversor y también de la radiación promedio de la zona.

En el segundo caso, pue depende también de la potencia del alternador.

Hagamos algo. Calculemos en modo real, la capacidad de las baterías y la potencia del panel. Favor anotar lo siguiente:

1) Radiación promedio en la zona donde se ubicará la instalación. Este dato generalmente se puede ubicar en la web de las oficinas de gobierno(ambiente). De no hallarse, supondremos un valor.

2) Potencia en watts de la refrigeradora y de los focos LED.

3) Horas de uso por día de la refrigeradora y de los focos.

4)Si hay la proyección de incrementar los consumidores o equipos, en un futuro próximo.

Saludos
Carlos el baterillero

Anónimo dijo...

Buen día Estimado Carlos, si escribo desde este pedazo de tierra que llaman Chile.
1) la Radiación promedio en la zona sería de unos 25ºC
2) Potencia en watts de refrigerador encontré este dato (Consumo de Energía: 19.31 kW/mes) y los focos LED 4 de 20w. (el refrigerador estaría encendido siempre y los focos solo en la noche un par de horas
3) la única proyección de incrementar los consumos en un futuro próximo sería una lavadora, pero podría desconectar el refrigerador mientas se ocupa la lavadora.

En el caso del alternador que potencia necesitaría en el alternador y el inversor?
Saludos Cordiales
José

Carlos el baterillero dijo...

Hola José, allá en el país de la Estrella Solitaria.

En otro comentario, le voy a dar el alcanze sobre lo que me pregunta. Ahora comentaré sobre los datos que me da.

1) Según el dato que me entrega, su refrigeradora consume 26.8 watts. Es muy poca potencia en mi opinión. Pero si ese es el dato que tiene, con ese dato trabajaremos.

2) Dice LED de 20 watts y cuatro focos. Lo anterior hace 80 watts. En mi opinión es alto, pero allí lo dejaremos.

3) Dice usted que la radiación es 25 grados. Esa es la temperatura, pero no es radiación. La radiación, es el promedio de energía que recibe el area donde se ubicará la instalación solar. De acuerdo a la experiencia, este tiene un valor máximo de 5 a 5.5, pero hay zonas que tienen de 2 a 3. Para su caso, supondremos 4 (espero que su instalación, no esté en zona urbana con nubosidad o polución).

Espero sus comentarios.

Saludos.

Carlos el baterillero

Anónimo dijo...

Si estimado, la estrella solitaria, hermoso en sus valles cordilleranos

1) Si Carlos ese es el dato de potencia que tiene el refrigerador, dice que es Tipo A++ 19.31 Kw/mes

2) Revisé nuevamente y llegue al consumo real de 3 W.

3) La zona es en la cordillera de la costa de chile que está entre el mar y la cordillera de los Andes, espacio abierto en campo, 33º 58’ 01.43 71º 02’ 49.24’’ Coordenadas google earth

Saludos Siempre cordiales

Carlos el baterillero dijo...

Buen día José

Luego de unos días, aquí min respuesta. Espero todavía sea pertinente.

1) Radiación Solar (RAD): 4

2) Consumo por día: 650 watts-hora de la refrigeradora considerando un mes de 30 días, mas 40 watts-hora (focos led, dos horas prendidos, considerando 5 watts por foco. Total = 690 watts-hora.

3) La instalación dispone de un inversor de 1200 watts, que en mi opinión es suficiente.

Otro: usualmente se ensamblan LEDS para 12 voltios, pero también para 2200 VAC. Para nuestro caso asumiré LEDS 220 VAC.

Cálculos:

Paso 1: Consumo de la Instalación
Energía total por día (ED): 690 watts-hora.
En Kilowatts (Kw) = 0.69

Paso 2: Cálculo de Watts Pico Necesarios

Haremos uso de la siguiente fórmula

Wp = 1200 x (ED/RAD)

Donde:

WP = watts pico necesarios de la instalación (potencioa panel).

ED = Energía consumida por día en Kw-hr.
RAD = Radiación solar en la zona.

WP = 207 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 = 207/120 = 1.72 paneles, o sea 2 paneles, que se conectarán enmodo paralelo.

Paso 4: Cálculo de la batería:

Haremos uso de la fórmula

T = (DSS x ED) / (REND x DESC)


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 = 3450 watts-hora

Consideremos la utilización de baterías de 12 voltios y 150 Amperios-hora (A-h).

Watts-hora de batería = 150 x 12 = 1800

Número de baterías = 3450 / 1800 = 1.91, que redondeamos a 2

Recomiendo usar dos baterías de 150 A-h, del tipo estacionario. Si solo se disponen de baterías uso automotriz (no son las mas adecuadas para uso solar), considerar dos de 200 A-h. Las baterías se conectaran también en paralelo.

La instalación consisitirá en:

1) 2 paneles de 120 watts pico, instalados en paralelo.

2) 2 baterías de 12 V y 150 A-h.


Al lector consultante, le agradecería hacerme llegar sus comentarios y observaciones. Hago extensiva la invitación a todos los lectores.

Juan, volviendo a su consulta inicial verá que el sistema fotovoltaíco funcionará con correción, dependiendo tanto de lo que puedan entregar los paneles, como del soporte que brindan las baterías y del trabajo del inversor.

Las instalaciones cuentan además con un regulador controlador, que monitorea la recarga o descarga de las baterías, a fin de protegerla. Este regulador puede ser de 12 voltios y 10 amperios.

Refiriéndonos al alternador. Supongo será un generador eccionado a combustible. Su potencia deberá atender tanto a los consumidores como a la recarga de las baterías (partiendo del criterio que el generador se prenderá solo por horas). En este caso, ya no se consideran paneles. Los generadores entregan energía a 220 VAC, tampoco será necesario el inversor.

La carga en 220 VAC es de: 50 watts (refriegradora mas LEDS) + 250 watts para recarga de baterías = 300 watts. Un generador de 1000 watts, será de potencia suficiente. Debe intslarse un cargador de baterías de unos 20 amperios, automático. Si los LEDS son de 12 VDC, pues instalar una alimentación que vaya de las baterías directo a los focos.

Atentamente,

Carlos el baterillero

Anónimo dijo...

Estimado Carlos (MAESTRO).
Muchas gracias por todo su tiempo y conocimiento entregado a traves de este medio...
voy a leer y a procesar toda la información, a reunir lo que me falta y a ver como funciona, le estaré comentando...gracias gracias

Saludos cordiales desde chile
un apreton de manos a la distancia
José