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miércoles, 16 de marzo de 2016

DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS DOMICILIARIOS AUTONOMOS

Hola amig@s, en esta oportunidad les presento como dimensionar un sistema fotovoltaico domiciliario autónomo para los requerimientos de cargas eléctricas que deseen que funcionen a base de corriente alterna mediante la utilización de un inversor DC a AC. A partir de ello pueden armar su presupuesto y poner en marcha vuestros proyectos para generar su propia energía para cubrir sus demandas eléctricas.

Precisar que mediante el uso de estos sistemas vamos a transformar de manera limpia la energía proveniente del Sol en energía eléctrica contribuyendo a mitigar el efecto invernadero antropogénico que daña nuestro planeta.

El tiempo de vida de un panel fotovoltaico es de 25 a 30 años y no requiere de una capacitación especial para su operatividad, es extremadamente fiable y prácticamente libre de mantenimientos, y puede ser instalado en cualquier lugar bajo determinadas consideraciones, como por ejemplo evitar que le llegue sombra al panel.

La instalación de un sistema fotovoltaico involucra procesos de diseño, selección y cálculo de los sistemas a adquirir, para ello hay que saber dimensionar el sistema de acuerdo a nuestras cargas eléctricas.

Como primer paso empezaremos con una descripción breve de todos los componentes involucrados en el sistema:

1  Panel Fotovoltaico, está hecho de un material semiconductor que convierte la luz del Sol en electricidad de corriente continua.

2   Batería, almacena la energía eléctrica en DC proveniente del panel. Esta energía almacenada estará disponible en la noche o en días de baja radiación solar. Por lo general la batería más usada es de plomo-ácido y su carga y descarga tiene que ser controlada para su mayor vida útil. No se utilizan las baterías de automóviles.

3  Controlador o regulador de carga, regula el voltaje o corriente proveniente del panel previo a ingresar a la batería para evitar que esta se sobrecargue y a largar su vida útil.

4    Inversor, convierte la energía continua del panel fotovoltaico en energía alterna AC.

Configuración de un sistema fotovoltaico domiciliario:


El dimensionamiento del sistema fotovoltaico constituye el proceso de evaluación de la corriente y voltaje de cada componente del sistema para cumplir con la demanda eléctrica que deseamos cubrir y al mismo tiempo saber cuánto nos costara nuestro sistema.

Cargas de consumo o demandas energéticas a satisfacer
Elaborar una lista de todos los artefactos eléctricos que funcionaran con el sistema FV conociendo para ello, la potencia y el tiempo de uso durante el día de los artefactos para con ello conocer nuestra demanda promedio en Wh por día.


Redondeando el valor del promedio de energía consumida se tendrá 5450Wh/día.

DIMENSIONAMIENTO DE PANELES SOLARES
Previo al dimensionamiento se tiene que tener el promedio total de energía a consumir (los Wh), el promedio de horas de sol al día (Tmin)., y la tensión del sistema (VDC). Una vez conocidos estos términos, recién se pasa al dimensionamiento. Para evitar dimensionamientos bajos, se divide el total de la demanda del consumo promedio de energía al día (Wh/día),  por el producto de las eficiencias de los componentes  del sistema FV para así obtener la energía diaria requerida por los paneles (Er).



Para obtener la potencia pico, el resultado anterior se divide por el promedio de horas de Sol por día (Tmin) de acuerdo a la ubicación geográfica donde se realice la instalación.



La corriente total requerida se calcula dividiendo la potencia pico por el voltaje DC de máxima potencia del panel.




Los paneles se colocaran en serio o paralelo según el requerimiento de cumplir con el voltaje y corriente de la demanda según:

1)Número de paneles en paralelos, igual a la corriente total de los paneles dividida por la corriente nominal de máxima potencia de un panel (Imp).



2) El número de paneles en serie es igual al voltaje de máxima potencia del panel dividido por el voltaje nominal del panel.



Finalmente, el número total de paneles NPFV se obtiene multiplicando el número de paneles en serie por el número de paneles en paralelo.



DIMENSIONAMIENTO DEL BANCO DE BATERÍAS
La cantidad de energía en bruto a acumular, resulta de multiplicar la demanda total de energía con el número de días de autonomía. 



Por seguridad, el resultado obtenido se divide por el nivel  máximo permisible de descarga (MDOD).



En este punto se tiene que tomar una decisión con respecto a la tensión nominal de cada batería Vb.  Para evaluar la capacidad de la batería se necesita conocer los Ah (amperios hora) de la cantidad de energía en bruto a acumular, y dividirla por el voltaje nominal en DC de la batería.



Según el valor obtenido para la capacidad de la batería, se tiene que tomar otra decisión con respecto a la capacidad = Cb de cada una de las baterías del banco. El número de baterías se obtiene dividiendo la capacidad C del banco en Ah, con la capacidad Cb de una de las baterías también en Ah.



El número de baterías en serie es igual al voltaje DC de máxima potencia del sistema dividido por la tensión nominal de una de las baterías.



El número de ramas en paralelo Nb se obtiene dividiendo el número total de baterías por el número de baterías conectadas en serie.



Realizado el dimensionamiento del banco de baterías se procede al siguiente componente.

DIMENSIONADO DEL REGULADOR
La corriente nominal del regulador de voltaje se obtiene multiplicando la corriente de cortocircuito de los paneles conectados en paralelo por un factor de seguridad Fseg.



El factor de seguridad se emplea para asegurarse de que el regulador se encargue de producir la máxima corriente por el arreglo para que pueda exceder al valor tabulado. Y para manejar una corriente de carga más   que lo planeado debido a la adición de equipos por ejemplo. En otras palabras, este factor de seguridad permite ampliar ligeramente el sistema.

El número de reguladores es igual al arreglo de corriente amperios dividido por los amperios para cada regulador.





DIMENSIONAMIENTO DEL INVERSOR
Como primer paso se debe determinar la potencia real extraída de los aparatos.



Y listo, tenemos dimensionado las componentes de un sistema fotovoltaico domiciliario autónomo. A electrizar nuestros electrodomésticos con energía solar!!!