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DISEÑO Y DIMENSIONADO SOLAR DE INSTALACION SOLAR EN COLOMBIA
Dimensionado de Instalación Solar Autónoma ó Aislada
Primero realizamos un cuadro de carga para DC y otro para AC. Si la vivienda o instalación no
tendrá consumo DC, entonces elimine la tabla DC para facilitar los cálculos. Se analiza la carga y se construye un cuadro de cargas donde se describe los principales equipos, luminarias y los tomacorrientes. Se calculan las horas que funciona cada equipo y se define la energía en Wh o KWh. Se suma la potencia de la casa y la energía por día y por mes.
1- Cálculo de la energía de consumo del sistema: En el siguiente cuadro de cargas,
considere los principales elementos de consumo de energía. Recuerda que los elementos o
electrodomésticos de DC, son mas costosos, mas difíciles de reparar, y el mantenimiento
puede hacerse más complicado.
De cada elemento debe poseerse los datos del folleto, características técnicas o un brochure, de lo contrario realiza una búsqueda de algún elemento similar por Internet.
A) En corriente directa (CD)
B) En corriente alterna (CA).
C) Cálculo del número de amperes – hora total por día de consumo:
Total de A-h /dia CD electronico= Total de A-h/ díaCD + (Total de A-h/ díaCA) x 1’15
El factor 1,15 es para convertir el consumo de CA a CD al pasar por el inversor o convertidor de corriente continua en alterna, ya que los módulos o paneles y las baterías electroquímicas solo producen este tipo de corriente. Este factor considera una eficiencia de 85 % en la conversión a plena carga del equipo. Es decir, con el cálculo anterior obtenemos la corriente que pasa a través de los dispositivos electrónicos como regulador(controlador) e inversor.
En este momento debes tener tres (3) valores de corriente toral en amperios –hora.
La total AC:____
La total DC: _____
y La total DC que incluye lo electrónico._____
D) El Total de A-h /dia CD electrónico calculado en C) debe ser multiplicado por un factor de seguridad de sobredimensionado, ya que este tiene en cuenta el envejecimiento de los paneles y baterías, polvo y suciedad sobre el panel y fallo en las conexiones eléctricas del cableado y otros accesorios eléctricos.
Total de A-h /dia CD = Total de A-h/ día CD x 1,20
Es decir incluyendo un factor de seguridad 20 %
2- Cálculo del número de módulos o paneles en paralelo:
Ahora, para el calculo del número de paneles, consideramos un sencillo procedimiento. Se
considera el cálculo del item D que incluye el factor de seguridad.
No. total de módulos o paneles en paralelo (NMP) = Total A-h/ dia CD / ( imáx x # HSP)
Donde :
i máx: Corriente máxima o corriente a potencia máxima del módulo dada por el fabricante. (ver
anexo 1 con datos)
HSP: número de horas de Sol máximo promedio que incide en el lugar de instalación en el
periodo de invierno. Muchos diseñadores usamos para esto, el método del mes peor Esto es el
valor de Mes de Diciembre, Enero y Febrero. En países con estaciones, eso corresponde a
invierno.
Finalmente considere que el numero de paneles no podrá ser un decimal o fraccionario.
Aproxime esto al entero superior.
3- Cálculo del número de módulos o paneles en serie:
NMS = Voltaje nominal del montaje en serie / Voltaje nominal módulo solar
NMS: No. total de módulos o paneles
Voltaje nominal del montaje en serie, depende de la carga a alimentar, o los datos
técnicos del inversor o regulador. Ver Vin o Voltaje de entrada.
Voltaje nominal módulo solar: El voltaje depende de cada panel (6,12,24 V)
4- El número total de módulos o paneles será de:
No.total de módulos o paneles = NMP x NMS
5- Capacidad del banco de baterías:
Se calcula la capacidad del banco de baterías EN AMPERIOS-HORA de la siguiente forma:
C = total A-H /día x N / 0,9 x PDD
Donde:
C: capacidad del banco de baterías (Ah)
N: Número de días de autonomía del sistema elegido.
0.9: Factor de rendimiento de las baterías en el ciclo de carga –descarga (90 %).
P.D.D: Profundidad de descarga diaria permitida al banco de baterías electroquímicas. En
general, para baterías del tipo estacionaria de plomo ácido con bajo contenido de antimonio (Sb) en la placa positiva se recomienda una profundidad de 70 % (0,7), para placa de Plomo Calcio (Ca) se recomienda una profundidad de descarga diaria de 50 % ( 0,5). Sí se utiliza una batería de Plomo ácido del tipo de arranque automotriz se recomienda 30 % de profundidad ( 0,3). Para todas ellas la densidad del electrólito recomendada es de 1,2115 ( +/- 15 %) g/ml en función de nuestro clima tropical. (ejemplo en Baterias estacionarias para energía solar, se observa el dato: Suitable for cycling: up to 1400 cycles, 80% DOD).
Personalmente creo que una bateria no debe descargarse hasta su 30%.
Referencias.
Jutglar, Lluís. ENERGÍA SOLAR. Serie: energías alternativas y medio ambiente. Editorial
CEAC. 2004.
Red solar para la promoción de las fuentes renovables y cubasolar, sociedad cubana para la
promocion de las fuentes renovables de energia y el respeto ambiental. Cuba
www.cubasolar.cu
Corporación para el desarrollo sostenible. CODESO www.codeso.info
Kyocera. http://www.kyocerasolar.com/products/spec_module.html
Primero realizamos un cuadro de carga para DC y otro para AC. Si la vivienda o instalación no
tendrá consumo DC, entonces elimine la tabla DC para facilitar los cálculos. Se analiza la carga y se construye un cuadro de cargas donde se describe los principales equipos, luminarias y los tomacorrientes. Se calculan las horas que funciona cada equipo y se define la energía en Wh o KWh. Se suma la potencia de la casa y la energía por día y por mes.
1- Cálculo de la energía de consumo del sistema: En el siguiente cuadro de cargas,
considere los principales elementos de consumo de energía. Recuerda que los elementos o
electrodomésticos de DC, son mas costosos, mas difíciles de reparar, y el mantenimiento
puede hacerse más complicado.
De cada elemento debe poseerse los datos del folleto, características técnicas o un brochure, de lo contrario realiza una búsqueda de algún elemento similar por Internet.
A) En corriente directa (CD)
B) En corriente alterna (CA).
C) Cálculo del número de amperes – hora total por día de consumo:
Total de A-h /dia CD electronico= Total de A-h/ díaCD + (Total de A-h/ díaCA) x 1’15
El factor 1,15 es para convertir el consumo de CA a CD al pasar por el inversor o convertidor de corriente continua en alterna, ya que los módulos o paneles y las baterías electroquímicas solo producen este tipo de corriente. Este factor considera una eficiencia de 85 % en la conversión a plena carga del equipo. Es decir, con el cálculo anterior obtenemos la corriente que pasa a través de los dispositivos electrónicos como regulador(controlador) e inversor.
En este momento debes tener tres (3) valores de corriente toral en amperios –hora.
La total AC:____
La total DC: _____
y La total DC que incluye lo electrónico._____
D) El Total de A-h /dia CD electrónico calculado en C) debe ser multiplicado por un factor de seguridad de sobredimensionado, ya que este tiene en cuenta el envejecimiento de los paneles y baterías, polvo y suciedad sobre el panel y fallo en las conexiones eléctricas del cableado y otros accesorios eléctricos.
Total de A-h /dia CD = Total de A-h/ día CD x 1,20
Es decir incluyendo un factor de seguridad 20 %
2- Cálculo del número de módulos o paneles en paralelo:
Ahora, para el calculo del número de paneles, consideramos un sencillo procedimiento. Se
considera el cálculo del item D que incluye el factor de seguridad.
No. total de módulos o paneles en paralelo (NMP) = Total A-h/ dia CD / ( imáx x # HSP)
Donde :
i máx: Corriente máxima o corriente a potencia máxima del módulo dada por el fabricante. (ver
anexo 1 con datos)
HSP: número de horas de Sol máximo promedio que incide en el lugar de instalación en el
periodo de invierno. Muchos diseñadores usamos para esto, el método del mes peor Esto es el
valor de Mes de Diciembre, Enero y Febrero. En países con estaciones, eso corresponde a
invierno.
Finalmente considere que el numero de paneles no podrá ser un decimal o fraccionario.
Aproxime esto al entero superior.
3- Cálculo del número de módulos o paneles en serie:
NMS = Voltaje nominal del montaje en serie / Voltaje nominal módulo solar
NMS: No. total de módulos o paneles
Voltaje nominal del montaje en serie, depende de la carga a alimentar, o los datos
técnicos del inversor o regulador. Ver Vin o Voltaje de entrada.
Voltaje nominal módulo solar: El voltaje depende de cada panel (6,12,24 V)
4- El número total de módulos o paneles será de:
No.total de módulos o paneles = NMP x NMS
5- Capacidad del banco de baterías:
Se calcula la capacidad del banco de baterías EN AMPERIOS-HORA de la siguiente forma:
C = total A-H /día x N / 0,9 x PDD
Donde:
C: capacidad del banco de baterías (Ah)
N: Número de días de autonomía del sistema elegido.
0.9: Factor de rendimiento de las baterías en el ciclo de carga –descarga (90 %).
P.D.D: Profundidad de descarga diaria permitida al banco de baterías electroquímicas. En
general, para baterías del tipo estacionaria de plomo ácido con bajo contenido de antimonio (Sb) en la placa positiva se recomienda una profundidad de 70 % (0,7), para placa de Plomo Calcio (Ca) se recomienda una profundidad de descarga diaria de 50 % ( 0,5). Sí se utiliza una batería de Plomo ácido del tipo de arranque automotriz se recomienda 30 % de profundidad ( 0,3). Para todas ellas la densidad del electrólito recomendada es de 1,2115 ( +/- 15 %) g/ml en función de nuestro clima tropical. (ejemplo en Baterias estacionarias para energía solar, se observa el dato: Suitable for cycling: up to 1400 cycles, 80% DOD).
Personalmente creo que una bateria no debe descargarse hasta su 30%.
Referencias.
Jutglar, Lluís. ENERGÍA SOLAR. Serie: energías alternativas y medio ambiente. Editorial
CEAC. 2004.
Red solar para la promoción de las fuentes renovables y cubasolar, sociedad cubana para la
promocion de las fuentes renovables de energia y el respeto ambiental. Cuba
www.cubasolar.cu
Corporación para el desarrollo sostenible. CODESO www.codeso.info
Kyocera. http://www.kyocerasolar.com/products/spec_module.html
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