Se entiende por energía
solar fotovoltaica, aquella que aprovecha la radiación producida por los rayos del Sol para la
generación de energía eléctrica.
Para ello se usan una serie de
elementos ópticos y otra serie de aparatos electrónicos que adecuan este tipo
de energía para que pueda ser utilizada por aparatos normales.
Se trata de una energía renovable y
“limpia”. El principal inconveniente de este tipo de energía surge a la hora de
captar la luz solar, ya que este factor no es algo que se presente de manera
constante, y que varía cuantiosamente dependiendo de la hora del día, la época
del año y de la situación geográfica de la instalación.
Instalación
solar fotovoltaica: se entiende por instalación solar fotovoltaica, a
aquella que mediante una serie de equipos de carácter eléctrico, es capaz de
generar energía eléctrica a través de la radiación de la luz solar.
¿Por qué se dice que no es una energía 100% limpia?: esto no viene dado en consecuencia del
proceso de producción de energía eléctrica, si no por el proceso de fabricación
de los elementos de captación de luz solar, para cuya producción se utilizan
unos hornos cuyo funcionamiento supone una agresión directa del medio ambiente.
Capítulo
2: Historia de la energía solar antes del siglo XX.
La
energía solar en las antiguas civilizaciones: de alguna manera se
podría decir que fueron las antiguas civilizaciones griega y romana las que
empezaron a usar el Sol como fuente de energía aunque de una manera un tanto
distinta, durante esta época se sentarían los inicios de lo que hoy conocemos
como construcción bioclimática, y que buscaba el fin de disponer de hogares
“frescos en verano y cálidos en invierno”, sin necesidad de medios auxiliares
que produjeran de forma antinatural calor o frío. De esta manera, se construían
casas cuya situación de las distintas dependencias venía condicionada por la
posición relativa del Sol en cada momento.
Además de estos avances, las
civilizaciones romanas, griega y china; usaban espejos curvados con el fin de
concentrar toda la energía solar posible en un único punto. De esta manera
conseguían la combustión de algunos objetos sin la necesidad de emplear
herramientas ni artilugios.
Otra manera de aprovechar al máximo
el calor producido por los medios naturales era el emplear vidrios en la
construcción de los invernaderos. De esta manera se consiguió aumentar el
número de cosechas al año, y de cultivar especies vegetales exóticas venidas de
otros puntos del Planeta.
La
energía solar durante la Revolución industrial: fue durante la llamada
Revolución industrial cuando se volvió a mirar al Sol como fuente de energía.
Esto fue debido al desmesurado consumo de carbón y madera que se produjo en los
países industrializados durante este periodo histórico, y al acertadamente
auspiciado por el sueco Svante Arrhenius calentamiento global
A mediados del siglo XIX los niveles
de combustibles fósiles empezaron a ser escasos y preocupantes, se consumía
demasiada madera y carbón. Esta razón impulsó al francés Augustine Mouchot a
empezar a trabajar en aparatos capaces de aprovechar este tipo de energías.
De esta manera aparecieron cocinas,
hornos y los primeros prototipos de motores solares, los más conocidos fueron
los del citado Mouchot y Ericsson, sin embargo no pasaron de ser prototipos y
nunca se llegaron a usar a nivel industrial. No fue hasta principios del siglo
XX cuando se construyó el primer motor solar verdaderamente útil, y que de
verdad podía suponer una solución a la escasez de combustibles fósiles. El
mérito de este invento se le debe al norteamericano Frank Schuman, que dio este
paso en torno al año 1911.
Capítulo
3: Historia de la energía solar a partir de los 70.
La progresión experimentada por la
energía solar a finales del siglo XIX se detuvo, debido en gran parte a la
aparición del petróleo como principal
fuente de energía en el Mundo industrializado. Esta materia suponía un
rendimiento netamente superior al ofrecido por la energía solar.
La
crisis del petróleo (1973 y 1979):
comenzó cuando la organización de países exportadores de petróleo (OPEP),
decidió no vender más petróleo a aquellos países que apoyaron a Israel en la Guerra de Yom Kippur, esta
medida afectaba a Estados Unidos y sus aliados en Europa.
Esto provocó un fuerte efecto
inflacionista en los países industrializados, debido a la gran dependencia de
éstos al petróleo de la OPEP,
lo cual obligó a tomar ciertas medidas que redujeran esa dependencia.
Esto derivó en la necesidad de
encontrar elementos alternativos al petróleo, para abastecer de energía
eléctrica a la población.
Los
ochenta y la preocupación medio ambiental: fue a partir de los ochenta, cuando
este tipo de energías limpias sufrió un verdadero impulso.
Esto
fue debido sin duda, a la creciente preocupación medioambiental surgida en la
sociedad. Durante esta década, se crearon una gran cantidad de asociaciones en
pros de la defensa del medioambiente, y las que ya existían, como Greenpeace o
Adena, pasaron a ser asociaciones de segunda casi desconocidas, a ser tomadas
en cuenta muy seriamente a la hora de elaborar planes gubernamentales que
pudieran afectar, directa o indirectamente, al ecosistema natural.
Durante ésta década apareció también
una figura hasta entonces inexistente, los llamados partidos verdes, los
surgidos en esta época fueron los pioneros en introducirse en la política,
siendo la defensa del medioambiente su principal bandera.
Estos hechos ayudaron sin duda, a que
la energía solar, entro otras energías renovables, fueran tomando protagonismo
en el panorama energético mundial.
La
energía solar a partir de los 90:
fue por todos estos motivos, unidos a la escasez del petróleo, que empezó a ser
preocupante en los 90, lo que ha provocado la necesidad de incentivar de alguna
manera el uso de este tipo de energías.
Es por esto que en 1997 se creó en
España la nueva Ley del Sector Eléctrico. En ella se busca incentivar de
diversas maneras la producción por parte de las grandes Compañías de energías
renovables, frente a aquellas que no lo son.
En
el futuro se espera que la energía solar ocupe un lugar preferencial en el
panorama energético español. Esto se deberá a la situación geográfica en la que
se encuentra la Península y el clima que en ella se disfruta, que la convierten
posiblemente en el país mejor predispuesto para el aprovechamiento de la
radiación solar.
Capítulo
4: Instalaciones solares fotovoltaicas a nivel de usuario.
Una de las principales ventajas que la
energía solar presenta respecto al resto de energías renovables, es la
posibilidad que dan al usuario de, mediante pequeñas instalaciones,
autoabastecerse de energía eléctrica gracias a la luz solar. Esto ha permitido
ha muchos usuarios el instalar en diversas fincas, un cantidad de colectores
solares que les permitan disfrutar de energía solar las 24 horas del día. En
cuanto al tema económico se debe decir que estas instalaciones resultan caras
para el rendimiento que dan, pero son una solución muy válida cuando las
situaciones del terreno impiden “alimentarse” de otra manera.
Atendiendo a su uso principal se
pueden distinguir tres tipos de pequeñas instalaciones solares fotovoltaicas:
- De consumo propio: destinadas única y
exclusivamente al abastecimiento eléctrico de un usuario determinado. Su
instalación consta de cinco partes:
- Captación:
paneles solares.
- Acumulación:
baterías.
- Control:
regulador.
- Adecuación:
convertidor onda-tensión.
- Consumo:
receptores.
- De venta a red: este tipo de instalaciones son
cada vez más utilizadas. Permiten al usuario convertirse en productor de
energía en busca de un beneficio económico. Esto se consigue “enganchado”
tu instalación a la red local. Evidentemente esto implica cumplir una
serie de requisitos eléctricos por parte del productor.
- Mixtas: cumplen ambas funciones. Son muy
útiles cuando no se consuma toda la energía captada, o cuando la
instalación eléctrica solo se va a usar en periodos de tiempo cortos y
concretos, dando la posibilidad de vender esos excedentes de energía y
lograr así un reporte económico en algunos casos muy beneficiosos.
Instalación
solar térmica: se denomina así a la instalación que
usa la energía solar con un fin térmico y no eléctrico. Normalmente este fin
térmico no es otro que el de calentar agua, esto se consigue posicionando los
paneles solares térmicos encima de un ciclo de tuberías. Estos paneles tienen
la característica de ser capaces de acumular toda la energía calorífica de los
rayos del Sol, lo que les convierte en un elemento muy útil para este tipo de
instalaciones.
Capítulo
5: Paneles o módulos o fotovoltaicos.
Los
paneles fotovoltaicos, son unos equipos construidos con materiales ópticos, y
cuyos materiales son dispuestos de tal forma que retienen la energía solar para
transformarla en energía eléctrica.
Los
paneles fotovoltaicos se pueden clasificar en dos grandes grupos:
-
Monocristalinos: sus células están formadas por
un único cristal, reconocibles por su forma circular o hexagonal. Debido a
su simplicidad estructural son más económicos y ligeros.
- Policristalinos: sus células están formadas por
pequeñas partículas cristalizadas. La efectividad del conjunto aumenta
cuanto mayor es la sección de estas partículas. Lógicamente son más
costosos que los monocristalinos pero de un rendimiento mucho mayor.
Funcionamiento de un
módulo fotovoltaico.
Los
módulos o paneles fotovoltaicos basan su funcionamiento en un principio fotoeléctrico
parecido al que usan las plantas en el proceso de la fotosíntesis. Las plantas
son capaces de generar sustancias orgánicas a partir de la luz solar que incide
sobre ellas, de la misma manera funcionan los módulo fotovoltaicos, solo que en
vez de producir sustancias orgánicas estos generan electricidad, por eso este
proceso es conocido como proceso fotoeléctrico. El ciclo de
funcionamiento de un panel solar es el siguiente:
- Cada
célula o cristal fotovoltaico está formado por dos láminas de silicio que
hacen las veces de polo positivo y negativo, y una capa intermedia de un
material semiconductor.
- Los
fotones chocan contra la lámina positiva y liberan una cantidad de
electrones, procedentes de las partículas de silicio.
- Estos
electrones al estar en movimiento pasan automáticamente a la capa
semiconductora.
- Esta
capa tiene la característica de que solo deja pasar el flujo de electrones
en una única dirección, por lo que, al no poder volver a la capa de
silicio positiva, pasan directamente a la negativa.
- Al
no tener la misma cantidad de electrones las dos capas, entre ambas
aparece lo que se conoce como diferencia de potencial o tensión. Esto
significa que, al existir tensión, tendremos la posibilidad de cerrar el
circuito y adquirir una intensidad eléctrica.
Estructura de un módulo
fotovoltaico.
La
estructura constructiva de un módulo fotovoltaico es del tipo sándwich, esto es
que los materiales se apilan unos encima de otros sin dejar espacio entre
ellos. Los materiales que componen esa estructura son los siguientes:
- Una
capa de cristal.
- Una
capa de acetato de vinilo.
- Las
células fotovoltaicas compuestas de dos capas de silicio y otra de un
material semiconductor.
- Varias
capas de vidrio.
Capítulo
6: Características eléctricas de los paneles fotovoltaicos.
Los paneles fotovoltaicos se definen
por una serie de características eléctricas:
- Intensidad
de cortocircuito:
es la máxima intensidad que un dispositivo fotovoltaico puede entregar sin
que tenga conectado a él ningún receptor.
- Tensión
a circuito abierto:
es el máximo valor de tensión que se obtiene en los extremos del panel
fotovoltaico, cuando a él no hay conectado ningún receptor.
- Potencia
máxima:
corresponde al máximo valor de potencia eléctrica que puede generar el
dispositivo sin que se deteriore.
- Intensidad
a máxima potencia:
este valor es utilizado como el valor de intensidad nominal del aparato.
Corresponde a la intensidad que entrega el dispositivo cuando trabaja a
potencia máxima.
- Tensión
a máxima potencia:
este valor es utilizado como el valor de tensión nominal del aparato.
Corresponde a la tensión que aparece entre los extremos del dispositivo
cuando este trabaja a máxima potencia.
- Tensión
máxima del sistema:
corresponde al máximo valor de tensión que pueden soportar las células
fotovoltaicas que componen el panel.
Todos estos valores vienen
representados gráficamente en una curva característica de tensión intensidad.
De esta manera se representa normalmente eléctricamente cualquier aparato
fotovoltaico.
Efecto
de la temperatura en la instalación fotovoltaica:
el aumento de la temperatura ambiente provoca en el sistema una reducción n los
valores de la tensión, provocando un aumento de la intensidad. Esto no es algo positivo
para el sistema, ya que pude provocar calentamientos innecesarios en algunos
equipos, algunos de los cuales albergan en su interior componentes electrónicos
muy sensibles a las altas temperaturas las cuales podrían provocar su
deterioro.
Capítulo
7: Sistema de acumulación (baterías).
El sistema de acumulación es el
encargado de almacenar la energía eléctrica generada por los paneles solares,
para que pueda usarse en cualquier momento. El sistema de acumulación de una
instalación solar fotovoltaica está compuesto por una cantidad de baterías tipo
vaso de dos voltios cada una, el número de baterías depende de la tensión de
servicio y de la cantidad de energía que queramos acumular.
Composición de una
batería eléctrica.
Las baterías eléctricas están
compuestas por dos láminas metálicas normalmente de plomo o bióxido de plomo,
que hacen la función de polo negativo y polo positivo. Estas láminas metálicas
se introducen en unos recipientes llamados vasos que contienen un líquido,
normalmente ácido.
Principio de
funcionamiento de una batería.
El
funcionamiento de una batería consta de dos ciclos:
- Carga: el panel genera una corriente
eléctrica, la batería en este caso se comporta como un receptor y cierra
el circuito. De esta manera circula por el interior de la batería un
corriente, que si no es consumida, queda almacenada en su interior en
forma de tensión que se forma entre los dos polos.
- Descarga: como cualquier generador
eléctrico, la energía que almacena se manifiesta en forma de tensión entre
sus extremos, esto es tan simple que si cerramos el circuito aparecerá una
intensidad.
Otro
tipo de baterías: no todas las baterías utilizadas
tienen por que ser de plomo. A continuación te muestro otros tipos de baterías
bastante utilizadas y el rendimiento que presentan frente a las de plomo:
|
|
Tipo
|
Rendimiento
|
Plomo-calcio
|
90%
|
Níquel-cadmio
|
80%
|
|
|
Características
eléctricas de las baterías.
- Resistencia
interna: es la
resistencia eléctrica de sus componentes internos, así como una
resistencia virtual que dependerá del receptor que conectemos a la batería,
y que es lo que provoca la auto-descarga de la batería. Este factor
aumenta durante el proceso de descarga, el envejecimiento de la batería y
las bajas temperaturas.
- Rendimiento: es la relación que existe entre
la energía que suministra durante un ciclo de descarga determinado, y la
cantidad de energía necesaria para volver a llenar por completo la batería
después de esa descarga. Este valor viene expresado en tanto por ciento, y
evidentemente nunca es del 100%, ya que siempre se producen pérdidas de
energía debidas a la resistencia interna de la propia batería. Se podría
decir entonces que este valor es inversamente proporcional a la
resistencia interna.
- Vida
útil: la vida
útil de una batería no se mide en años, si no en la cantidad de ciclos de
carga-descarga que es capaz de realizar hasta que deja de ser útil. Este
factor disminuye con la temperatura de trabajo. Dicho esto se entiende que
es algo positivo que la batería trabaje a bajas temperaturas, cosa que es
cierta hasta cierto punto, ya que una temperatura demasiado baja podría provocar
la congelación del electrolito (ácido). Lo mejor para solucionar ambas
cosas es mantener la batería en un nivel de carga lo más alto posible, de
esta manera la podremos situar en un entorno de un temperatura media, sin
preocuparnos de su nivel interno de temperatura que se mantendrá en unos
niveles más o menos óptimos.
- Capacidad: es la cantidad de energía que es
capaz de entregar cuando se descarga. Este valor viene dado en amperios-hora,
esto es así debido a que la capacidad de una batería varía según la
rapidez con la que se produzca el ciclo de descarga.
- Auto-descarga: debido a su resistencia interna,
la batería se comporta como un receptor consumiendo pequeñas cantidades de
energía. Por eso si tenemos una batería inutilizada durante un largo
periodo de tiempo, es posible que al intentar volver a utilizarla nos la
encontremos completamente descargada. Este factor también depende de la
temperatura, aumentando con ésta.
- Velocidad
de carga y descarga:
las corrientes de carga y descarga se especifican con unos términos que
indican la descarga completa en un período continuo de 1h. Estos términos
son C y sus múltiplos y submúltiplos nos indican diferentes velocidades de
carga y descarga, pej: C/10, descarga en 10h, C/100 descarga en 100h...
Capítulo
8: Regulación y adecuación de la corriente.
Etapa de regulación.
Esta
es la etapa más importante de la instalación. Consiste en interconectar
paneles, baterías y receptores para que puedan funcionar en sintonía sin
perjudicar el funcionamiento de ninguno de ellos. Esta labor la realiza el
regulador. Este aparato desarrolla tres tareas fundamentales:
- Evitar
sobrecargas en las baterías que puedan producir daños. Esto lo consigue
controlando la cantidad de intensidad que le puede llegar al sistema de
acumulación. Esta cantidad de corriente depende de los tipos de baterías
usados y del número de baterías del que se dispongan.
- Impide
la descarga de las baterías, en periodos de luz solar escasa. Esto lo
consigue actuando como un interruptor, seccionando la instalación cuando
los paneles empiezan a consumir energía eléctrica, esto ocurre cuando la
luz que incide sobre ellos no es suficiente para producir.
- Asegura
el funcionamiento del sistema en el punto de máxima eficacia.
Las
características eléctricas de los reguladores son las siguientes:
- Tensión de funcionamiento: es la tensión a la que debe
estar conectado el sistema generador (paneles), normalmente 12 o 24V.
- Intensidad de carga: se corresponde con la máxima
intensidad que puede entregar el sistema generador en servicio permanente.
- Intensidad de descarga: es la máxima intensidad que
puede entregar el regulador de manera permanente. Este valor debe
corresponderse con la capacidad máxima del sistema de acumulación, de esta
manera se evitarán sobrecargas en las mismas.
Etapa de adecuación
La corriente producida por los
paneles fotovoltaicos, es de carácter continuo, y oscila entre los 12 o 24
voltios. Los receptores que se conectan al sistema solar NO SIEMPRE utilizan
este tipo de corriente eléctrica, por lo que se hace necesario adecuarlo a las
necesidades reales de la instalación. De esta labor se encargan los
convertidores de onda-tensión. La principal función de estos equipos es la de
recibir una corriente continua a 12 o 24 voltios y devolverla a 230 voltios en
corriente alterna. Hay un posibilidad de evitar tener que usar este aparato,
esto supone la utilización de receptores adaptados al tipo de corriente que se
genera en los paneles solares, algo que no es muy común ya que este tipo de
receptores son muy específicos.
Existen tres tipos de convertidores
atendiendo al tipo de onda que devuelven a su salida:
- De
onda cuadrada:
son los más baratos pero los menos eficaces. La onda que obtenemos a su
salida está muy poco elaborada, pudiendo provocar el mal funcionamiento de
algunos receptores.
- De
onda senoidal modificada:
sin llegar a ser una onda senoidal pura, consiguen aproximarse bastante a
ella. Son más caros que los anteriores.
- De
onda senoidal pura:
son los más caros. Incorporan una electrónica muy compleja. Consiguen una
onda senoidal pura, lográndose así un correcto funcionamiento de la
instalación, dando la posibilidad de conectar cualquier tipo de receptor
de funcionamiento alterno.
Capítulo
9: Protecciones eléctricas.
Como
cualquier instalación eléctrica, una instalación solar fotovoltaica debe estar
correctamente protegida frente a cualquier peligro que entrañe el uso de
energía eléctrica, en cualquiera de sus manifestaciones. Normalmente a
continuación del convertidor se sitúa un cuadro de protecciones idéntico al de
las viviendas. Estos son los elementos de protección eléctrica utilizados en
las instalaciones fotovoltaicas:
- Interruptores
magneto-térmicos:
este tipo de dispositivos protegen la instalación contra sobrecargas y
cortocircuitos. Funcionan abriendo el circuito cuando a través de ellos
circula una intensidad superior a la nominal del dispositivo.
- Fusibles: al igual que los interruptores
magneto-térmicos protegen contra sobrecargas y cortocircuitos. Se basan en
un hilo de muy pequeña sección que se funde si por él circula una
intensidad superior a la nominal del aparato, dejando abriendo el circuito
cuando esto ocurre.
·
Varistores
o descargadores:
protegen de sobretensiones atmosféricas perjudiciales para el sistema,
derivando ésta al circuito de tierra. Se colocan generalmente en todos y cada
uno de los circuitos de la instalación fotovoltaica, a las salidas de cada una
de las filas de módulos fotovoltaicos y aguas arriba de cada elemento de
protección y desconexión correspondiente.
- Interruptores
diferenciales:
se trata del único dispositivo ideado para la protección de las personas, protege contra contactos indirectos. Debe estar asociado a una
correcta toma de tierra para que proteja correctamente. Su funcionamiento
se basa en la detección de una intensidad de defecto derivada a tierra, la
cual si es detectada provocará el disparo del interruptor. Esta intensidad
de defecto aparece cuando un elemento de la instalación, que normalmente
no debería estar en tensión lo está.
- Toma
de tierra: se
trata de una red paralela a la de consumo a la cual se derivan todas las
corrientes de defecto que surjan en la instalación, evitando asía que
puedan provocar accidentes. Se instalará una toma de tierra independiente
a la del neutro de la Compañía eléctrica, con una distancia mínima entre
ambas de 15m, a esta toma de tierra se conectarán las estructuras de los
paneles, carcasas metálicas, y en definitiva, cualquier elemento metálico susceptible de ponerse en tensión.
Este elemento de protección debe llevar asociado un interruptor
diferencial adecuado para aumentar su eficacia.
Capítulo
10: Otros elementos.
Función de los diodos en
una instalación fotovoltaica.
Los
diodos son dispositivos electrónicos que solon permiten el paso de corriente
eléctrica a través de ellos en una sola dirección. Están formados por
materiales semiconductores al igual que las células fotovoltaicas. En las
instalaciones fotovoltaicas se emplean de dos maneras:
- Diodos
de bloqueo:
impiden que las baterías se descarguen a través de los paneles solares,
cuando no hay luz suficiente para que se produzca energía eléctrica.
Cuando se instalan para realizar esta función, complementan una de las
funciones del regulador. Este tipo de montajes también sirve para evitar
que se invierta el flujo de corriente cuando en los paneles se produce
alguna sombra parcial.
- Diodos
de by-pass: protegen
individualmente a cada de panel de posibles daños ocasionados por sombras
parciales, las cuales provocarían que ese panel
se comportara como receptor originando un sobre-esfuerzo en los demás
paneles. Deben ser utilizados, en instalaciones en las que
los paneles se dispongan en conexión serie.
|
|
Arriba:
disposición en bloqueo.
Abajo: disposición
en by-pass.
|
|
Shunts y monitorización.
Un shunt es una pequeña resistencia
de precisión, que genera pequeñas caídas de tensión
muy precisas al paso de la corriente eléctrica a través de ella. Esta caída de
tensión se utiliza por los aparatos de monitorización para medir la corriente
en el circuito de la batería. Su función es muy parecida a la de los
transformadores de intensidad, ya que reducen la intensidad para poder ser
medida por equipos muy sensibles.
Capítulo
11: Dimensionar una instalación fotovoltaica de consumo propio.
1er
paso: deberemos identificar
todos los receptores que conectaremos a la instalación, así como una serie de
valores característicos de los mismos:
Potencia
o intensidad consumida.
Horas que estará conectado.
Consejo:
existen en el mercado receptores fabricados especialmente para este tipo de
instalaciones, funcionan a 12 o 24V, y consumen mucho menos, nos ahorraremos a
corto plazo mucho dinero en consumo eléctrico, otro consejo, evita a toda costa
las bombillas, utiliza halógenos y fluorescentes para sacarle mayor rendimiento
a tu instalación.
Otra
opción: si no vas a usar la instalación durante todo el año, estudia la
posibilidad de vender energía a red, el Kw/h introducido por estas
instalaciones se paga bastante bien, y es una opción que podría ser rentable para
muchos casos.
Receptor
|
Cantidad
|
Potencia
|
Intensidad
|
Total W
|
Total A
|
Horas conectado
|
Ah/día
|
Whd/CA
|
Ilum. Salón
|
1
|
22
|
|
22
|
1,832
|
5
|
9,165
|
110
|
Ilum. Cocina
|
1
|
18
|
|
18
|
1,5
|
1,45
|
2,175
|
2,61
|
Ilum. Baño
|
2
|
8
|
|
16
|
1,33
|
0,75
|
0,9975
|
12
|
Ilum. Dormitorio
|
3
|
15
|
|
45
|
3,75
|
0,5
|
1,875
|
22,5
|
TV
|
1
|
70
|
|
70
|
5,83
|
4
|
23,32
|
280
|
Ventilador
|
2
|
|
2,5
|
60
|
5
|
0,5
|
2,5
|
30
|
|
231
|
19,25
|
|
40,03
|
480,6
|
Una
vez hecho esto hagamos la siguiente tabla, te la muestro completa con los
receptores del ejemplo (es algo irreal pero nos sirve):
Se
han considerado todos los receptores monofásicos a 12V, por lo tanto para
obtener intensidad dividiremos potencia entre 12, y para obtener potencia,
multiplicaremos intensidad por 12.
Para
obtener los dos últimos valores, basta con multiplicar potencia e intensidad
por las horas de consumo al día.
2º
paso: Obtener
los siguientes valores:
·
Total
vatios: 231.
·
Total
amperios: 19,25
·
Total
amperios día: 40,03 (para cálculo consideraremos 40A).
El
usuario tiene una necesidad de 40 A al día.
Se
le aplicará un 20% de margen de seguridad, por lo tanto tenemos una necesidad
de 48 A al día.
3er
paso: Calcular
la energía del panel:
Para
seguir con el cálculo es necesario conocer las horas pico solar (HPS) al cabo
del día, varían según la zona y te los puede proporcionar cualquier página de
materiales del sector. En Extremadura, situación del ejemplo, es de 5,22.
Una
vez conocemos este valor, necesitaremos saber la intensidad máxima que puede
suministrar, para este ejemplo tomaremos 4,9A (viene en las características del
producto). Tras esto será necesario calcular la energía pico (Ep):
Ep=Ip*HPS=4,9*5,22=25,57Ahd
4º
paso: cálculo
del número de paneles.
Este
paso es tan simple como dividir el consumo total del día con el que puede dar
un panel:
Nº=Consumo/Ep=48A/25,57Ahd=1,87
à
2paneles
Necesitaremos
dos paneles como mínimo para cubrir la demanda. Dependiendo de la tensión que
entreguen, habrá que disponerlos en paralelo o serie, nosotros necesitamos 12V,
y cada panel da 12V, por lo tanto dispondremos los dos paneles en paralelo para
evitar que se sumen sus tensiones y se estropeen los aparatos.
5º
paso: capacidad
del sistema de acumulación:
El
acumulador se dimensionará pensando en la autonomía de la instalación, pero si
se producen periodos de días seguidos poca radiación escasa, aparecerá un factor
conocido como días de autonomía, que se
define como la cantidad de días que es capaz el sistema de cubrir la demanda
máxima. Este valor lo especifica el propio usuario, y dependerá de la zona y la
época del año en la que se prevé funcione la instalación.
Por
otro lado hay que conseguir que la profundidad de descarga no supere el máximo
tolerable, para el tipo de acumulador elegido, esto debe venir especificado en
las características técnicas del producto. Para el ejemplo supondremos un
profundidad de descarga del 50% (0,5).
Sabiendo
esto tenemos:
C=Consumo*días
de autonomía/Profundidad de descarga= 48*4/0,5= 384Ah a 12V
Si
cada vaso da 2V, habrá que disponer 6V en conexión serie para obtener los 12V,
si con estos 6 cubrimos los 384 A, será suficiente.
5º
paso: comprobar
la descarga diaria sobre la batería:
El
peor de los casos sería tener todos los receptores conectados, cosa poco
probable, y en todo caso a evitar, en esas condiciones y como se ve en los
posteriores resultados no se supera el límite aconsejado de descarga diaria ni
de profundidad de descarga máxima al cabo de los 4 días de autonomía:
Descarga
diaria= Consumo/Capacidad*100= 48/34*100=12,5%
Profundidad de
descarga=Consumo*días de autonomía/Capacidad=48*4/384=50%
Con
esto quedaría perfectamente dimensionada la instalación, a expensas de elegir
el resto de elementos como convertidor CC/CA (en este caso no haría falta que
convirtiera la tensión ya que los 12V que nos da el panel sirven para los
receptores instalados) protecciones y regulador, que bastará con que funcionen
a 12V, y aguanten perfectamente los 48A de consumo.
Verano: 
+ Es fácil de mantener una vez establecida.