7/17/2019 Como Calcular Instalacion

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fotovoltaica-en-5-pasos/

Cómo calcular una instalación solar fotovoltaica en 5 pasos

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Como vemos que los casos de ejemplo de cálculo os resuelven muchas dudas sobre

cómo implementar instalaciones de energías renovables, hoy os vamos a mostrar

cómo dimensionar una instalación solar fotovoltaica autónoma paso a paso

En el caso de unainstalación de energía solar fotovolatica autónoma (aislada de la

red), es fundamental un correcto dimensionamiento tanto para poder abastecer con

garantías lademanda energética que tengamos, como también para acotar elcoste

económico de la instalación.

Instalación solar fotovoltaica

Como caso de ejemplo, vamos a tomar la necesidad de electrificar uncasa sin conexión

eléctrica a la red en una zona rural, que será utilizada por una familia de 4 personas los

fines de semana.

Vamos a ver los cálculos paso a paso:

Primer paso: Cálculo de consumos estimados

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Establecemos para el caso de ejemplo los equipos básicos necesarios que consumirán

energía:

Bombillas: 4 unidades x 4 horas x 60 Wattios (100%) = 960 Wh

Televisión: 1 unidad x 3 h x 70 W (100%) = 210 WhOrdenador portátil: 2,5 h x 60 W (100%) = 150 Wh

Nevera: 24 h x 200 W (50%) = 2400 Wh

Microondas: 0,5 h x 800 W (100%) = 400 Wh

En este apartado, tendréis que estimar los consumos para vuestro caso concreto. Se

podrían estimar aquí los consumos necesarios para otros tipos de instalaciones, como por

ejemplo la demanda deautoconsumo para cubrir de forma parcial las necesidades de

unainstalación conectada a la red o una instalación pensada para abastecer unpunto

de recarga de una bici, moto o coche eléctrico, para cargar las baterías, etc.

Más adelante realizaremos artículos más específicos para este otro tipo de casos, hoy nos

vamos a centrar en nuestro ejemplo para unacasa aislada.

Así pues, si sumamos los diferentes consumos parciales, obtenemos el consumo total

estimado para nuestra casa de ejemplo:

Total consumos por día estimados (Cde) = 4120 Wh / día

Aplicamos unrendimiento de la instalación del 75% para calcular laenergía total

necesariapara abastecer la demanda:

Total energía necesaria (Ten) = Cde / 0,75 = 5493 Wh/día

Segundo paso: Radiación solar disponible

Para obtener laradiación solar incidente, se pueden utilizar tablas con estimaciones ya

existentes. Una buena fuente de estas estimaciones es la aplicación PVGIS (Photovoltaic

Geographical Information System – European Commission, Joint Research Center), que

tiene una plataforma on-line desde donde se pueden obtener los datos de insolación para

toda Europa de forma fácil y rápida.

Suponiendo que nuestra instalación esta en Granada, utilizando la

aplicaciónPVGIS obtenemos los siguientes valores:

Latitud: 37°10’38” NorteLongitud: 3°35’54” Oeste

Potencia nominal de la instalación solar fotovoltaica: 1kWp

Inclinación de los módulos: 35deg.

Orientación de los módulos: 0deg.

Mes Ed Em Hd Hm

Enero 3.45 107 4.35 135

Febrero 4.11 115 5.25 147

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Marzo 4.70 146 6.21 193

 Abril 4.53 136 6.05 181

Mayo 4.76 148 6.49 201

 Junio 5.11 153 7.14 214

 Julio 5.26 163 7.49 232

 Agosto 5.18 160 7.34 228

Setie!bre 4.69 141 6.46 194

"#tubre 4.39 136 5.88 182

$o%ie!bre 3.63 109 4.66 140

&i#ie!bre 3.38 105 4.27 133

Total 4.43 135 5.97 182

Donde:

Ed: Producción media diaria de energía eléctrica del sistema (kWh)Em: Producción media mensual de energía eléctrica del sistema (kWh)

Hd: suma diaria promedio de irradiación global por metro cuadrado recibida por los

módulos del sistema (kWh / m2)

Hm: suma promedio de irradiación global por metro cuadrado recibida por los módulos del

sistema (kWh / m2)

El mes más desfavorable de radiación, observamos que es en diciembre con 4,27

kW·m2/día. De forma quedimensionaremos la instalación para las condiciones

mensuales más desfavorables de insolación, y así nos aseguramos que cubriremos la

demanda durante todo el año.

Una vez conocemos la radiación solar incidente, la dividimos entre la radiación solar

incidente que utilizamos para calibrar los módulos. (1 kW/m2), y obtendremos la cantidad

dehoras sol pico (HSP). A efectos prácticos en nuestro caso este valor no cambia, pero

utilizaremos el concepto de HSP (horas sol pico) que es el número de horas equivalente

que tendría que brillar el sol a una intensidad de 1000 W /m2 para obtener lainsolación

total de un día, ya que en realidad el sol varía la intensidad a lo largo del día.

HSP = radiación solar tablas / 1kW/m2 = 4,27 HSP

Tercer paso: Cálculo de placas o paneles solares necesarios

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Vamos a realizar los cálculos para establecer el número de módulos (placas o paneles

solares) en función de las condiciones de radiación más desfavorables. Para realizar este

cálculo nosotros hemos elegido módulos de 180 W. Este dato viene dado en

lascaracterísticas técnicas de los módulos elegidos según cada modelo y fabricante.

1. Para instalaciones de uso diario utilizaremos la fórmula:

Numero de módulos = energía necesaria / HSP * rendimiento de trabajo * potencia pico del

módulo

Elrendimiento de trabajo tiene en cuenta pérdidas producidas por el posible

ensuciamiento y/o deterioramiento de los paneles fotovoltaicos (normalmente 0,7 – 0,8).

Número de módulos para instalación de uso diario:

Nmd = 5493 / 4,27 * 0,8 * 180 = 8,9 (9 módulos)

2. Para instalaciones de fin de semana utilizaremos la fórmula:

Numero de módulos = 3 * energía necesaria / HSP * rendimiento de trabajo * 7 * potencia

 pico del módulo

Número de módulos para instalación de uso para fin de semana:

Nmfd= 3 * 5493 / 4,27 * 0,8 * 7 * 180 = 3,8 (4 módulos)

Como nuestro caso de ejemplo es para una casa que se usa los fines de semana,

necesitaremos cuatro módulos de 180 W cada uno. Teniendo en cuenta que las

necesidades de consumo que hemos establecido son muy básicas, si se introducen

consumos mayores en el primer apartado nos resultará una cantidad de placas mayor.

Con los módulos elegidos de 180 Watios pico (Wp), obtendremos una instalación solar de

720 Wp totales (4 x 180 Wp).

Teniendo en cuenta que losmódulos trabajan a 12V, si queremos una instalación que

trabaje a24V, podemos realizar una asociación en serie de grupos de dos placas y luego

estos dos grupos de dos placas en serie, asociarlos en paralelo. Elvoltaje de

funcionamiento dependerá del sistema de acumuladores que elijamos.

Cuarto paso: Capacidad de los acumuladores

Para diseñar la capacidad de lasbaterías de acumulación, primero tendremos de

establecer laautonomía deseada en caso de tener días desfavorables sin insolación por

abundante nubosidad.

En el caso que nos ocupa, para fines de semana la máxima autonomía necesaria la

podemos establecer en 3 días (viernes, sábado y domingo). Enelectrificación de casas

rurales para abastecimiento diario podría establecerse entre 4-6 días, teniendo en cuenta

que este valor se puede reducir en el caso de que dispongamos de ungrupo electrógeno

de refuerzo.

Capacidad de la batería = energía necesaria * días de autonomía / Voltaje * profundidad de

descarga de la batería.

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Laprofundidad de descarga depende del tipo de batería elegido. Estos valores oscilan

entre 0,5 a 0,8. Podéis consultar estos valores en las características técnicas para cada

modelo y fabricante. En nuestro caso, elegiremos una batería que tolere una descarga de

hasta un 60% (0,6).

Capacidad de acumulación = 5493 * 3 / 24 * 0,6 = 1144,38 Ah (c100)

El valor c100 indica que la capacidad de la batería será la suministrada por ciclos de carga

de 100 h, que es la frecuencia de carga normalmente establecida en electrificación rural.

La selección delsistema de acumulación requiere de diferentes comprobaciones para

que el sistema dure y tenga un óptimo rendimiento. Los sistemas de acumulación

necesitan una mínima intensidad de carga para asegurar que las baterías carguen

correctamente y evitar que tengan una vida útil más corta de la esperada.

Este artículo pretende ser un ejemplo básico del cálculo de los parámetros necesarios para

realizar una instalación, pero una vez conocemos la capacidad necesaria para nuestra

instalación, te recomendamos contactar con especialistas para saber más detalles o

información sobre las características técnicas de un sistema o fabricante concreto de

acumuladores. Puedes acceder a nuestrodirectorio de empresas y profesionales de

energías renovables para encontrar instaladores, fabricantes o distribuidores de sistemas

solares fotovoltaicos y baterías de acumulación cerca de tu localidad, y realizar consultas

sin compromiso.

Quinto paso: Selección del regulador y del convertidor

Finalmente, ya sólo quedaría elegir unregulador de carga y unconvertidor de corrientecontinua a corriente alterna para poder disponer de corriente alterna a 220 V en nuestra

vivienda apta para cualquier tipo de aparato o electrodoméstico.

Los reguladores de carga vienen determinados por la intensidad máxima de trabajo y por

el voltaje en que hayamos diseñado nuestra instalación.

La potencia del convertidor de CC/AC la tendremos que elegir en función de la suma de

todas las potencias nominales de los equipos consumidores multiplicado por el coeficiente

de simultaneidad de uso de estos. (normalmente valores que van de 0,5-0,7). En nuestro

caso la potencia total estimada es de 1360 W

Potencia convertidor = 1360 * 0,7 = 952 W 

Así pues, con un convertidor de 1000 W sería suficiente para nuestro ejemplo, siempre y

cuando realmente utilicemos sólo los aparatos contemplados inicialmente. Siempre

podemos establecer una potencia mayor por si puntualmente se utiliza algún otro

electrodoméstico de mayor consumo.

 

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Instalaciones autónomas o aisladas de la red y otros usos de la energía solar

fotovolatica

En este artículo, os hemos mostrado un ejemplo para dimensionar unainstalación solar

fotovoltaica aislada de la red. Estas instalaciones se dimensionan reduciendo al mínimo

los consumos a realizar para tener una instalación de coste asequible, pero esto supone

prescindir de algunos elementos de mayor consumo y potencia. Por este motivo, en este

artículo no hemos tenido en cuenta ni lavadoras ni hornos, etc. ya que se trata del

supuesto de una casa con una instalación eléctrica muy básica para uso de segunda

residencia.

Aunque el primer paso para ahorrar con energía renovables es tratar de reducir los

consumos, no siempre es posible realizar una instalación tan básica como la planteada en

el ejemplo. Para otro tipo de viviendas o edificios, existen otras opciones para ahorrar con

instalaciones solares fotovoltaicas. Una opción es la de realizar unainstalación solar paraautoconsumo conectada a la red eléctrica. En estos casos, la instalación es

complementaria y permite ahorrar pero al mismo tiempo seguir conectado a la red. Podéis

ver en nuestro artículo “Inyección cero una alternativa para el autoconsumo” cómo

funcionan estos sistemas. También podeís ver cuandos módulos son necesarios en

nuestro artículo “Kits solares fotovoltaicos para autoconsumo eléctrico ¿Qué son? ¿Cómo

funcionan?” o podéis realizar cálculos del número de placas necesarias según vuestro

consumo en nuestracalculadora de energía solar fotovoltaica.

Otra opción para la que pueden ser muy útiles los sistemas autónomos como el que

hemos explicado en este ejemplo es para abastecer por ejemplo un punto de recarga de

baterías de bicicletas, motos o coches eléctricos. Hablaremos de estos casos en próximos

artículos. Esperamos que el artículo sea de vuestro interés. Podéis dejar vuestros

comentarios y intentaremos resolver vuestras dudas o consultas!

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