Que es un sistema Fotovoltaico?
Los paneles fotovoltaicos, permiten convertir la luz del sol en energía eléctrica. Esto ocurre debido al efecto fotovoltaico, que es la emisión de electrones de un material cuando se le ilumina con alguna radiación electromagnética (luz visible, luz ultravioleta). Esa energía eléctrica producida por los paneles es regulada para que sea almacenada en un banco de baterías de forma adecuada. Los inversores convierten 12V DC a 110V AC, el tipo de onda es importante determinarlo ya que los inversores los venden de diferentes tipos. Para cargas sensibles, es importante usar onda seno pura.
Los inversores se conectan normalmente de las baterias, cuando estos tienen forma de autodesconectarse al detectar un voltaje bajo del banco. Si no tienen esto (que es comun en los inversores de onda cuadrada) deben conectarse al regulador, que es quien controla la carga y descarga del banco de baterias.
Inicialmente se debe tener en cuenta en el diseño, la carga que se va a operar con el sistema. Como se calcula la carga?, se debe inicialmente determinar los equipos que se conectarán a la red:
Potencia eléctrica aproximada
de algunos electrodomésticos.
Electrodoméstico Potencia (W)
Radio 15W
Radiocasete 35W
Televisión 50 - 150W
Bombilla Ahorradora, 11, 15, 20W
Batidora 250W
Plancha 1000-2000W
Lavadora 1800-2000W
Frigorífico 500-2000W
Horno 1000-3000W
Climatizador 1200-3200W
Por ejemplo, si se quiere conectar 3 bombillos de 100 W cada uno, mas un televisor y una radio, eso es igual a:
(3 x 100 W) + 150 W + 15 W = 465 Watts, multiplicado por el 15% de perdidas 465W x 1,15 = 534,75 W
Inicilamente se debe cambiar de luminarias por bombillos ahorradores o led, optimizar la carga al maximo. Un televisor mas pequeño o de una tecnologia actual con ahorro de energia.
(3 x 15 W) + 75W + 15 W = 135Watts, multiplicado por el 15% de perdidas 135W x 1,15 = 155,25 W
Ante esto se requiere de un sistema que entregue mínimo 200 Watts, ya que se debe dejar minimo el 30 % de margen de seguridad en caso de sobrecargas. Hay que tener en cuenta los picos de arranque de algunas cargas.
Selección del sistema fotovoltaico:
Si se toman estas cargas, el consumo para un periodo de 5 horas diarias promedio, es de 675 Wh. Esto mas las perdidas por cables e inversor son 776,2 Wh de consumo de energia por dia de la carga. Para este consumo se pueden seleccionar paneles de 135W o 210W dependiendo de las caracteristicas del diseño o simplemente el voltaje de operacion del sistema. Al seleccionar en este caso 24V, el consumo de energia en Ah es de 31,6 Ah /dia.
A partir de esto se calculan paneles y baterias:
Para este consumo, se requiere de:
Pero recordemos que los inversores consumen mas energía de la que entregan, esto por perdidas en el transformador y en la conversión electrónica. El factor que normalmente se usa es de 15% (esto puede variar dependiendo de los materiales de fabricación de los elementos, ver datos del inversor). Así que la corriente que consume el inversor a 24V de la bateria es:
5,4A x 1,15 = 6,3 A en DC (aproximadamente)
Para una batería de 100 Ah se debe tener en cuenta tan solo el 70% de la carga total, para evitar daños en la batería.
70Ah / 6,3 A = 11.41 horas de operación de la batería (hay que verificar las caracteristicas tecnicas de la baterias, factor de carga, perdidas), pero hay que recordar que solo se usaran 5 horas de operación para este diseño de ejemplo.
Esto con baterías a plena carga.
El panel solar, deberá cargar la batería entregándole por medio del regulador max 28V a 7,5A, esto serian 210W en un sistema de 24V. O dos paneles de 135 W para el sistema de 12V dispuestos en paralelo. Con esto la batería se cargara en 5 horas de radiacion solar. También depende del uso de las baterías y la carga restante.
Se debe seleccionar el panel según su eficiencia y la radiación del sector donde se va a instalar el sistema para optimizar su funcionamiento.
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Elaborado por: Ing. E. Villa. 2005 - Coltecnica
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