Dimensionado de una instalación fotovoltaica aislada (método del mes mas desfavorable)

Cuando nos decidimos que la fuente de energía en nuestra casa será una instalación fotovoltaica aislada, nos preguntamos ¿cuantos paneles tendré que instalar?  ¿Tendré suficiente con estas baterías? … Hoy os explicare los pasos para hacer el dimensionado de una instalación fotovoltaica aislada.

esquema_aislada

Para el cálculo y dimensionado de las instalaciones fotovoltaicas existen diferentes métodos, yo os voy a explicar el método del peor mes o el mes más desfavorable, obtienes unos resultados suficientemente precisos y una metodología intuitiva. Consigues con este método el dimensionar el sistema para el mes más desfavorable. Utilizare datos reales de mi instalación, una instalación solar a 12V.En 24 o 48V se seguirían los mismos pasos que se muestran a continuación.

El primer paso es la determinación de la energía eléctrica diaria que necesitara la instalación receptora. Dado que pueden haber instalaciones que coexistirán receptores alimentados por CC (corriente continua) o CA (corriente alterna), deberán contabilizar las necesidades de ambos por separado.

taula

Una vez conocidos los consumos en corriente alterna i en corriente continua se aplica un factor de seguridad  para tener en cuenta posibles pérdidas en las conexiones, aumentos imprevistos de consumo, etc. En la mayoría de instalaciones suele adoptarse un margen de seguridad del 15%. Y en el caso de los consumos de Corriente Alterna, se tendrá en cuenta la eficiencia del inversor  ya que los inversores tienen unas perdidas. En ausencia de información del inversor se puede  adoptarse un valor  η_inv=85%.

Aplicando factores de corrección:

formula1

Estas cantidades deben calcularse para cada uno de los meses del año (Habrá en total, 12 valores de E_elec)

El siguiente paso consiste en estimar para cada mes H_s   que es el promedio de energía de la irradiación solar que incide en un metro cuadrado de una superficie situada en el lugar de la instalación de los paneles fotovoltaicos y con la misma orientación e inclinación que estos. Estos valores los podemos extraer del programa on-line  PVgis.

taula2

H(45): Radiación en el plano de: 45deg. (Wh/m2·dia)

 

El siguiente paso será determinar el peor mes, se calcula el cociente entre el consumo medio total de energía diario E_elec (Wh/dia) y el promedio de la radiación diaria disponible  H_s (kwh⁄(m^2•dia)   el valor mas alto de los cocientes de cada mes será el mes mas desfavorable.

Este cociente expresado en m^2  representa la superficie necesaria para que la energía media diaria de la radiación solar incidente sobre esta se igual a la energía consumida por los receptores.

Cuando ya sabemos el mes más desfavorable (en mi caso diciembre) , para saber los módulos necesarios y baterías utilizaremos los datos de este mes.

Elección del tipo y número de paneles fotovoltaicos, llegado a este punto se hace imprescindible tener realizada la elección del tipo de panel o al menos la potencia pico del panel  expresada en Wp, Watios-pico.  Mis módulos son unos paneles fotovoltaicos con una tensión nominal de 12V i una potencia pico de 135 W.

Para calcular la energía total producida por un panel en un día:

formula2

 

Numero de paneles necesarios:

formula3

En este casa instalaríamos cuatro módulos fotovoltaicos de 135W , el coeficiente 1,1, es un factor de seguridad para hacer frente a imprevistos y la depreciación de las prestaciones de los diferentes componentes del sistema fotovoltaico.

 

Dimensionado del sistema de acumulación (baterías)

Para realizar el dimensionado de las baterías primero antes debemos fijarnos en los siguientes parámetros:

Pdmax: Profundidad máxima de descarga expresada en tanto por uno en las baterías de plomo acido suele estar entre 0,6 y 0,8 i en las de NI/Cd es igual a la unidad.

La energía que debería almacenar en las baterías   E_acu  tras añadir un factor de corrección es:

formula4

 

Donde la capacidad necesaria es:

formula5

 

Para dimensionar el regulador tendremos en cuenta el voltaje nominal (12V) de la instalación y la intensidad de corriente que es capaz de suministrar el campo fotovoltaico. Debe preverse los aumentos de intensidades i tensiones suministradas por el modulo por esto aplicamos un coeficiente de corrección:

 formula7

 

El dimensionado del inversor  se hace  para satisfacer la demanda de potencia en servicio continuo  máxima de los receptores, que es igual a la suma de las potencias de todos los receptores que pueden funcionar simultáneamente. Aun así es recomendable un cierto sobredimensionamiento del inversor de un 25%.

formula-8

 

Cuando escogemos el inversor tendremos en cuenta la potencia pico, que es la capaz de suministrar los picos de potencia cuando conectamos algún tipo de receptor. Especialmente en los motores eléctricos, que pueden oscilar entre 5 y 8 veces la potencia nominal del motor.

En resumen para que mi instalación pueda funcionar con 3 días de autonomía en invierno, tendré que instalar 4 módulos fotovoltaicos de 135 W de potencia , una batería de 1000 Ah, un regulador de 40A i un inversor de unos 1000W (el inversor ya que lo compras vale la pena comprarlo mas grande para posibles potencias de electrodomésticos mas elevados).

Si os surge cualquier duda de los cálculos realizados, no duden en comentar.

foto1

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