El sistema solar fotovoltaico o el sistema de energía solar es uno de los sistemas de energía renovable que utiliza paneles fotovoltaicos para convertir la luz solar en electricidad.
La electricidad generada puede almacenarse o usarse directamente, retroalimentarse en la línea de la red o combinarse con uno o más generadores de electricidad o con más fuentes de energía renovable.
El sistema solar fotovoltaico es una fuente de electricidad limpia y muy confiable que puede adaptarse a una amplia gama de aplicaciones, como residencia, industria, agricultura, ganadería, etc.
Componentes principales del sistema
El sistema PV solar incluye diferentes componentes que se deben seleccionar de acuerdo con el tipo de sistema, la ubicación del sitio y las aplicaciones. Los principales componentes del sistema FV solar son el controlador de carga solar, el inversor, el banco de baterías, las fuentes de energía auxiliares y las cargas (electrodomésticos).
• Panel fotovoltaico : convierte la luz solar en electricidad de CC.
• Controlador de carga solar : regula el voltaje y la corriente provenientes de los paneles fotovoltaicos que van a la
batería y evita la sobrecarga de la batería y prolonga la vida útil de la batería.
• Inversor : convierte la salida de CC de los paneles fotovoltaicos o de la turbina eólica en una corriente de CA limpia para
dispositivos de CA o retroalimenta en la línea de la red.
• Batería : almacena energía para suministrar a los aparatos eléctricos cuando hay demanda.
• Carga : son aparatos eléctricos que están conectados a un sistema FV solar, como luces, radio, TV, computadora,
refrigerador, etc.
• Fuentes de energía auxiliares : es un generador diesel u otras fuentes de energía renovables.
CÓMO DISEÑAR UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO
1. Determine las demandas de consumo de energía
1.1 Calcule el total de vatios-hora por día para cada aparato utilizado.
Agregue los vatios-hora necesarios para todos los dispositivos para obtener el total de vatios-hora por día que
debe entregarse a los dispositivos.
1.2 Calcule el total de vatios-hora por día necesarios de los módulos fotovoltaicos.
Multiplique el total de aparatos por hora-vatios 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. Tamaño de los módulos fotovoltaicos
2.1 Calcule la calificación total Watt-peak necesaria para los módulos fotovoltaicos
Divida el total de vatios-hora por día necesarios de los módulos fotovoltaicos (del punto 1.2) por 3.43 para obtener
la calificación total Watt-Peak necesaria para los paneles fotovoltaicos necesarios para operar los dispositivos .
2.2 Calcule el número de paneles fotovoltaicos para el sistema
Divida la respuesta obtenida en el ítem 2.1 por la potencia nominal Watt-peak de los módulos fotovoltaicos disponibles
para usted. Aumente cualquier parte fraccionaria del resultado al siguiente número completo más alto y esa será la
cantidad de módulos FV requeridos.
3. Tamaño del inversor
4. Tamaño de la batería
4.1 Calcule el total de vatios-hora por día utilizado por los electrodomésticos.
4.2 Divida el total de vatios-hora por día utilizado 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 punto 4.3 por el voltaje nominal de la batería.
4.5 Multiplique la respuesta obtenida en el ítem 4.4 con días de autonomía (el número de días que
necesita que el sistema opere cuando no hay energía producida por paneles fotovoltaicos) para obtener la
capacidad requerida de Ampere-hora de la batería de ciclo profundo.
Capacidad de la batería (Ah) = Watt-horas totales por día utilizadas por los electrodomésticos x Días de autonomía
(0,85 x 0,6 x tensión nominal de la batería)
5. Tamaño del controlador de carga solar
Ejemplo: una casa tiene el siguiente uso de electrodomésticos:
- Una lámpara fluorescente de 18 vatios con balastro electrónico utilizada 4 horas por día.
- Un ventilador de 60 vatios utilizado durante 2 horas por día.
- Un refrigerador de 75 vatios que funciona las 24 horas del día con un compresor funciona 12 horas y se apaga 12 horas.
El sistema funcionará con un módulo fotovoltaico de 12 V CC y 110 Wp.
1. Determine las demandas de consumo de energía
| Uso total del electrodoméstico = (18 W x 4 horas) + (60 W x 2 horas) + (75 W x 24 x 0.5 horas) | |
| = 1,092 Wh / día | |
| La energía total de paneles fotovoltaicos es necesaria | = 1,092 x 1,3 |
| = 1,419.6 Wh / día.
|
|
2. Tamaño del panel fotovoltaico
| 2.1 Wp total de la capacidad del panel fotovoltaico necesaria |
= 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 que este sistema debe ser alimentado por al menos 4 módulos de 110 Wp módulo PV.
3. Tamaño del inversor
Vatio total de todos los electrodomésticos = 18 + 60 + 75 = 153 W
Por seguridad, el inversor se debe considerar 25-30% más grande.
El tamaño del inversor debe ser de aproximadamente 190 W o más.
4. Tamaño de la batería
Uso total de los 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)
Tiempo amperio total requerido 535.29 Ah
Por lo tanto, la batería debe ser calificada 12 V 600 Ah para 3 días de autonomía.
5.
Especificación del módulo PV del dimensionamiento del generador de carga solar
Pm = 110 Wp
Vm = 16.7 Vdc
Im = 6.6 A
Voc = 20.7 A
Isc = 7.5 A
Clasificación del controlador de carga solar = (4 cadenas x 7.5 A) x 1.3 = 39 A
Entonces la carga solar el controlador debe tener una clasificación de 40 A a 12 V o más.