DATOS INICIALES.

Para diseñar nuestra instalación solar fotovoltaica, debernos de tener en cuenta en primer lugar cuales son las necesidades energéticas de nuestra instalación, es decir, cuál es el consumo diario que necesitamos.

Sí en la instalación, existe una previa conexión a la red eléctrica, entonces dispondremos de las facturas de dicho consumo que nos emite la cía. eléctrica. Haremos una media diaria del consumo anual.

Otro caso sería que la instalación fuera totalmente aislada, por lo que debemos de evaluar el consumo de todos receptores que disponemos como:

–        Alumbrado.

–        TV

–        Frigorífico.

–        Lavadora.

–        Otros electrodomésticos.

Nosotros vamos a partir de un consumo medio por hogar de 9 Kwh para realizar los cálculos.

PASO 1. TOMA DE DATOS

Consumo diario de nuestra instalación: Hemos elegido 5 Kwh/día.

Tensión de la instalación en Corriente Continua: Es la tensión de entrada en continua a nuestro inversor, y será condicionada por la conexión de las baterías solares y los paneles, fotovoltaicos las tensiones típicas son 12 V, 24 V, 48 V, en este ejemplo vamos a elegir 48 V

Factor global de la instalación. Este valor depende del rendimiento de los equipos y el sobredimensionamiento de la instalación. Los elementos influénciales a este valor son: Las baterías, tipología de las mismas.

–        Las Pérdidas en el convertidor/inversor.

–        Pérdidas por auto descarga de la batería.

–        Pérdidas globales debidas al cableado, conexiones, pérdidas por calentamiento, etc.

Este coeficiente se calcula como el producto de todos estos valores. Nosotros en este método vamos a elegir un valor aproximado.

Sí la instalación la realizamos con baterías de plomo – ácido elegiremos 0,8 y sí la realizamos con baterías de litio 0,9.

Días de autonomía: Serán los días que queremos que nuestra instalación funcione autónoma con la energía acumulada en las baterías.

Valores prácticos para España.

Zona Norte 3 días.

Zona Centro 2 días.

Zona Sur 1 día

Señalar que la profundidad de descarga de la batería, en baterías de plomo – ácido no superara el 50 % ya que por ello se condiciona el valor del factor global de la instalación. En el caso de baterías de litio, la descarga no superará el 90%.

Elegir la zona donde se encuentra nuestra instalación: La zona donde se encuentra es la mostrada en el siguiente mapa.

Después de haber elegido la zona por medio de nuestra ubicación debemos de conseguir el factor de zona, que será:

ZONA 1: 1,35

ZONA 2: 1,25

ZONA 3: 1,15

ZONA 4: 1,05

ZONA 5: 1,00

Este valor se ha conseguido por experiencia en este tipo de instalaciones.

 PASO 2.CALCULO DE BATERÍAS.

Para el cálculo de baterías necesitamos la energía diaria necesaria. Está energía deberá de ser divida entre el factor global de rendimiento de la instalación, y multiplicada por los días de autonomía.

Luego, para nuestro caso.

(5.000 Wh/día / 0,9 (F.g.i, para baterías de litio)) x 2 días de autonomía. = 11.111 Wh

Luego necesitaremos una capacidad de acumulación de 11.111 Wh.

Sí la instalación es en 48 V, tendremos (11.111 Wh/48 V) = 232 Ah, para 24 V serán entonces 463 Ah, y 925 Ah para 12 V.

Por lo cual necesitamos una batería de litio del orden de 11 Kwh.

Como está batería elegiremos el siguiente modelo de la marca BYD con una capacidad total de 12,8 Kwh y una capacidad de trabajo de 12 Kwh.

https://www.elalmacensolar.es/productos/798-bateria-byd-lifepo4-modelo-b-box-120.html

PASO 3.CALCULO DEL CAMPO SOLAR.

Para el cálculo solar tomaremos la energía necesaria diaria, pero aplicándole el factor global de rendimiento luego:

(5.000 Wh/día / 0,9 (F.g.i, para baterías de litio) = 5.555 Wh/día.

Esta energía la vamos a sobredimensionar en un 23 %, esto es debido a que los paneles tienen pérdidas sobre todo en el calentamiento. Este valor lo indica el fabricante en la ficha técnica, pero daremos un valor del 23 % como uso general para cualquier panel.

Ahora la energía final necesaria será de 5.555 Wh/día más el 23 % nos da una energía final de 6832 Wh/día.

Es el momento de elegir el panel y su potencia, en este ejemplo nos vamos a basar en el panel JInko EAGE de 60 Células y una potencia nominal de 270 W. A continuación podemos ver su ficha.

 Ahora para saber cuántos paneles necesitamos, tenemos que tener en cuenta.

Sí la nstalación es solo para verano o sí es para todo el año elegiremos invierno.

Factor de zona de nuestra instalación que depende de la ubicación.

Sí la instalación es para solo verano contabilizamos que la producción media de un panel de 270 W, será al producto de la potencia por la media horaria de irradiación solar que será 7,5 hrs divido entre el coeficiente de zona.

En nuestro caso como será para todo el año la energía producida media  mínima por un panel de 270 w, en el caso más desfavorable será el producto de la potencia del panel por 4 hrs de irradiación, dividido entre el coeficiente de zona.

Es decir:

((270 w x 4 hrs) / 1,05 (Cof. Ubi. Zona 4)) = 1028 Wh/día será la producción media mínima de un panel de 270 w.

Como necesitamos 6.832 Wh/día, viviéndolo entre la producción de un panel de 270 w tendremos:

Producción necesaria (6.832 Wh/día) / Producción panel ( 1.028 Wh/día), necesitaríamos 6,64 paneles, debido a que para conseguir 48 V necesitamos siempre parejas tendremos una configuración final de 8 paneles de 270 W.

https://www.elalmacensolar.es/paneles-fotovoltaicos-el-almacen-solar/771-modulo-solar-270-w-policristalino-jinko-eagle-60.html

PASO 4.CALCULO DEL INVERSOR/CARGADOR.

Para el cálculo del inversor deberemos saber cuál es la potencia pico de la instalación. Sí disponemos de contrato previo con la Cía. eléctrica podemos ver la potencia que actualmente está contratada y con ello elegir la potencia del inversor. Otro caso es que partamos ya de una instalación aislada.

La potencia del inversor dependerá de los receptores que tenga cada usuario, pero una potencia tipo para una instalación de una vivienda puede estar en el orden de 5 Kw.

Por eso elegimos el siguiente inversor de la  casa Solax Power.

https://www.elalmacensolar.es/inversores-hibridos/801-inversor-solax-sk-su5000e-x-hybrid-.html

 RESUMEN.

Para una instalación de una vivienda que el consumo diario medio anual sea del orden de 5 Kwh, con una autonomía de 2 días ,la cual se encuentre en Zona 4, , por ejemplo una población en Castilla La Mancha, tendremos:

 –        En el paso 2, se ha definido que necesitamos un sistema de acumulación con una capacidad mínima de 11 Kwh, por ello hemos elegido la batería BYD BOX-B 12.8

–        En el paso 3, hemos diseñado el campo solar necesario dándonos un valor de una necesidad de 8 módulo fotovoltaicos de 270 W.

–        En el paso 4, se ha elegido un inversor/cargador HÍBRIDO SOLAX SK SU5000E XHYBRID de 5 kw, 

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