Conocimiento del sistema solar: ¿cómo diseñar un sistema fotovoltaico?
Si usted quiere tO saber cómo Design sPV ssistema, primero debe saber qué es el sistema fotovoltaico solar.
¿Qué es el sistema fotovoltaico solar?
Sistema solar fotovoltaico o Sistema de energía solar es uno de sistema de energia renovable que utiliza módulos fotovoltaicos para convertir la luz solar en electricidad. La electricidad generada puede almacenarse o utilizarse directamente, realimentarse en la línea de la red o combinarse con uno o más generadores de electricidad o con más fuentes de energía renovable. El sistema fotovoltaico solar es una fuente de electricidad muy confiable y limpia que puede adaptarse a una amplia gama de aplicaciones, como residencia, industria, agricultura, ganadería, etc.
Componentes principales del sistema
El sistema fotovoltaico solar incluye diferentes componentes que deben seleccionarse de acuerdo con el tipo de sistema, la ubicación del sitio y las aplicaciones. Los componentes principales del sistema fotovoltaico solar son el controlador de carga solar, el inversor, el banco de baterías, las fuentes de energía auxiliares y las cargas (electrodomésticos).
Módulo fotovoltaico convierte la luz solar en electricidad DC.
Regulador de carga solar regula el voltaje y la corriente provenientes de los paneles fotovoltaicos que van a
batería y evita la sobrecarga de la batería y prolonga la vida útil de la batería.
Inversor convierte la salida de CC de paneles fotovoltaicos o turbinas eólicas en una corriente CA limpia para CA
electrodomésticos o realimentados en la línea de la red.
Batería almacena energía para suministrar a los aparatos eléctricos cuando hay demanda.
Carga Son aparatos eléctricos que se conectan al sistema fotovoltaico solar, como luces, radio, TV, computadora,
refrigerador, etc.
Fuentes de energía auxiliares - es un generador diésel u otras fuentes de energía renovables.
Dimensionamiento del sistema fotovoltaico solar
1. Determine las demandas de consumo de energía
El primer paso en el diseño de un sistema fotovoltaico solar es averiguar la potencia total y el consumo energético de todas las cargas que deben ser suministradas por el sistema fotovoltaico solar de la siguiente manera:
1.1 Calcule el total de vatios-hora por día para cada aparato utilizado.
Sume los vatios-hora necesarios para todos los electrodomésticos juntos para obtener el total de vatios-hora por día que
debe entregarse a los electrodomésticos.
1.2 Calcule el total de vatios-hora por día necesarios de los módulos fotovoltaicos.
Multiplique el total de electrodomésticos Watt-hora por día por 1.3 (la energía perdida en el sistema) para obtener
el total de vatios-hora por día que deben proporcionar los paneles.
2. Dimensione los módulos fotovoltaicos
Los diferentes tamaños de módulos fotovoltaicos producirán diferentes cantidades de energía. Para averiguar el tamaño del módulo fotovoltaico, las necesidades totales de vatios pico producidos. El pico de vatios (Wp) producido depende del tamaño del módulo fotovoltaico y del clima de la ubicación del sitio. Tenemos que considerar el factor de generación de paneles que es diferente en cada ubicación del sitio. Para Tailandia, el factor de generación del panel es 3,43. Para determinar el tamaño de los módulos fotovoltaicos, calcule de la siguiente manera:
2.1 Calcule la potencia nominal total de vatios pico necesaria para los módulos fotovoltaicos
Divida el total de vatios-hora por día necesarios de los módulos fotovoltaicos (del elemento 1.2) por 3,43 para obtener
la potencia nominal total de vatios-pico necesaria para los paneles fotovoltaicos necesarios para hacer funcionar los aparatos.
2.2 Calcular la cantidad de paneles fotovoltaicos para el sistema
Dividir la respuesta obtenida en el ítem 2.1 por la potencia nominal Watt-pico de los módulos fotovoltaicos disponibles
para ti. Aumente cualquier parte fraccionaria del resultado al siguiente número completo más alto y ese será el
número de módulos fotovoltaicos necesarios.
El resultado del cálculo es el número mínimo de paneles fotovoltaicos. Si se instalan más módulos fotovoltaicos, el sistema funcionará mejor y se mejorará la duración de la batería. Si se utilizan menos módulos fotovoltaicos, es posible que el sistema no funcione en absoluto durante los períodos nublados y la vida útil de la batería se acortará.
3. Dimensionamiento del inversor
Se utiliza un inversor en el sistema donde se necesita una salida de alimentación de CA. La potencia de entrada del inversor nunca debe ser inferior al total de vatios de los electrodomésticos. El inversor debe tener el mismo voltaje nominal que su batería.
Para sistemas autónomos, el inversor debe ser lo suficientemente grande para manejar la cantidad total de vatios que utilizará al mismo tiempo. El tamaño del inversor debe ser entre un 25% y un 30% mayor que los vatios totales de los aparatos. En caso de que el tipo de aparato sea motor o compresor, el tamaño del inversor debe ser como mínimo 3 veces la capacidad de esos aparatos y debe agregarse a la capacidad del inversor para manejar la sobretensión durante el arranque.
Para sistemas de conexión a la red o sistemas conectados a la red, la clasificación de entrada del inversor debe ser la misma que la clasificación del conjunto fotovoltaico para permitir un funcionamiento seguro y eficiente.
4. Dimensionamiento de la batería
El tipo de batería recomendado para usar en un sistema fotovoltaico solar es una batería de ciclo profundo. La batería de ciclo profundo está diseñada específicamente para que se descargue a un nivel de energía bajo y se recargue rápidamente o se cargue y descargue un ciclo día tras día durante años. La batería debe ser lo suficientemente grande para almacenar suficiente energía para hacer funcionar los electrodomésticos durante la noche y los días nublados. Para averiguar el tamaño de la batería, calcule de la siguiente manera:
4.1 Calcule los vatios-hora totales por día utilizados por los electrodomésticos.
4.2 Divida el total de vatios-hora por día utilizados por 0,85 para la pérdida de batería.
4.3 Divida la respuesta obtenida en el ítem 4.2 por 0.6 para la profundidad de descarga.
4.4 Divida la respuesta obtenida en el ítem 4.3 por el voltaje nominal de la batería.
4.5 Multiplique la respuesta obtenida en el ítem 4.4 por días de autonomía (el número de días que
necesita que el sistema funcione cuando no hay energía producida por los paneles fotovoltaicos) para obtener el
Capacidad amperio-hora de la batería de ciclo profundo.
Capacidad de la batería (Ah) = Total de vatios-hora por día utilizados por los electrodomésticos x Días de autonomía
(0,85 x 0,6 x voltaje nominal de la batería)
5. Dimensionamiento del controlador de carga solar
El controlador de carga solar generalmente se clasifica en función de las capacidades de amperaje y voltaje. Seleccione el controlador de carga solar para que coincida con el voltaje de la matriz fotovoltaica y las baterías y luego identifique qué tipo de controlador de carga solar es el adecuado para su aplicación. Asegúrese de que el controlador de carga solar tenga suficiente capacidad para manejar la corriente de la matriz fotovoltaica.
Para el controlador de carga serie tipo, el tamaño del controlador depende de la corriente de entrada fotovoltaica total que se entrega al controlador y también depende de la configuración del panel fotovoltaico (configuración en serie o en paralelo).
De acuerdo con la práctica estándar, el tamaño del controlador de carga solar es tomar la corriente de cortocircuito (Isc) de la matriz fotovoltaica y multiplicarla por 1.3
Valor nominal del controlador de carga solar = Corriente total de cortocircuito del conjunto fotovoltaico x 1,3
Observación: Para Controlador de carga MPPT el tamaño será diferente. (Ver Conceptos básicos del control de carga MPPTr)
Ejemplo: Una casa tiene el siguiente uso de electrodomésticos:
· Una lámpara fluorescente de 18 vatios con balasto electrónico utilizada 4 horas al día.
· Un ventilador de 60 vatios utilizado durante 2 horas al día.
· Un refrigerador de 75 vatios que funciona las 24 horas del día con un compresor que funciona 12 horas y 12 horas apagado
El sistema estará alimentado por un módulo fotovoltaico de 12 V CC y 110 Wp.
1. Determine las demandas de consumo de energía
Uso total del aparato = (18 W x 4 horas) + (60 W x 2 horas) + (75 W x 24 x 0,5 horas) | |
= 1.092 Wh / día | |
Energía total de paneles fotovoltaicos necesaria | = 1.092 x 1,3 |
= 1.419,6 Wh / día. | |
2. Dimensione el panel fotovoltaico
2.1 Wp total de capacidad del panel fotovoltaico | = 1.419,6 / 3,4 |
= 413,9 Wp | |
2.2 Número de paneles fotovoltaicos necesarios | = 413,9 / 110 |
= 3,76 módulos |
Requisito real = 4 módulos
Por lo tanto, este sistema debe estar alimentado por al menos 4 módulos de módulo fotovoltaico de 110 Wp.
3. Dimensionamiento del inversor
Vatio total de todos los electrodomésticos = 18 + 60 + 75 = 153 W
Por seguridad, el inversor debe considerarse entre un 25% y un 30% más grande.
El tamaño del inversor debe ser de aproximadamente 190 W o más.
4. Dimensionamiento de la batería
Uso total de electrodomésticos = (18 W x 4 horas) + (60 W x 2 horas) + (75 W x 12 horas)
Voltaje nominal de la batería = 12 V
Días de autonomía = 3 días
Capacidad de la batería = [(18 W x 4 horas) + (60 W x 2 horas) + (75 W x 12 horas)] x 3
(0,85 x 0,6 x 12)
Amperios-hora totales requeridos 535,29 Ah
Por lo tanto, la batería debe tener una potencia nominal de 12 V 600 Ah para una autonomía de 3 días.
5. Dimensionamiento del controlador de carga solar
Especificación del módulo fotovoltaico
Pm = 110 Wp
Vm = 16,7 V CC
Im = 6,6 A
Tú = 20,7 A
Isc = 7,5 A
Valor nominal del controlador de carga solar = (4 cadenas x 7,5 A) x 1,3 = 39 A
Por lo tanto, el controlador de carga solar debe tener una potencia nominal de 40 A a 12 V o más.
