Verificación de la aptitud del lugar
- Presencia de sombras (vegetación, construcciones, alturas);
- Nieblas o neblinas matutinas;
- Precipitaciones en forma de nieve
- Régimen de vientos.
Estas características determinan la ubicación del generador fotovoltaico, su exposición respecto al Sur geográfico, la mayor inclinación sobre el plano horizontal, y las características de las estructuras de soporte.
Cuantificación de la necesidad diaria de energía
El parámetro a utilizar como punto de partida para el diseño de un sistema fotovoltaico es la energía requerida, entendida como:
Energía = Potencia * tiempo de utilización
Los consumos de los usuarios aislados o conectados a red que hay que alimentar con el sistema fotovoltaico tienen que ser considerados en términos de energía diaria requerida. Por ejemplo:
- 1 TV color 60W, utilizado 3 horas/día
- 2 Lámparas de 15 W, a alimentar durante 5 horas/día
Energía diaria total necesaria = 2*15W *5 horas/día + 1*60W*3 horas/día =
= 330 Wh/día
Elección de la inclinación de los módulos
La inclinación normalmente tiene que ser igual a la latitud del lugar, lo que es posible siempre que no haya exigencias de tipo arquitectónico que lo impidan.
Cálculo de la potencia de pico del generador fotovoltaico
La energía producida por un módulo es linealmente proporcional a la radiación solar incidente sobre la superficie de los módulos solares. Es, por tanto, necesario efectuar este cálculo basándose en las informaciones relativas a la radiación solar del lugar.
Un método de cálculo utilizado frecuentemente consiste en medir mediante tablas adecuadas, las HORAS EQUIVALENTES del lugar considerado y a la inclinación deseada de los módulos fotovoltaicos.
Se define como “HORA EQUIVALENTE” el período de tiempo en el que la radiación solar toma un valor igual a 1000 W/m2.
Esta metodología es utilizada en los cálculos de las dimensiones de una instalación fotovoltaica para determinar la cantidad de energía producida diariamente por un módulo fotovoltaico(*).
Con esta metodología de cálculo, conociendo el parámetro Hora-Equivalente mensual del lugar, es posible calcular la potencia de pico del generador fotovoltaico:
Evaluación de las pérdidas de sistema
Es necesario tener en cuenta las pérdidas/caídas de tensión introducidas por los componentes que forman el sistema (baterías, regulador de carga, cables de conexión, etc.)
Suponiendo que las pérdidas totales del sistema sean aproximadamente del 30%, entonces es necesario aumentar en el mismo porcentaje la potencia de pico del generador fotovoltaico.
Cálculo de la potencia del inversor
La potencia del inversor se determina de forma diferente, según se trate de un sistema conectado a red o de un sistema aislado.
En el primer caso, la elección del inversor está determinada por las características del campo fotovoltaico. Por ello, el tipo de inversor que hay que utilizar se puede identificar una vez decidida la potencia del generador fotovoltaico y, por tanto, el número de módulos fotovoltaicos.
En el caso de un sistema aislado, en cambio, es necesario evaluar la potencia total máxima que tendrá que conectarse al inversor.
En concreto, teniendo en cuenta el ejemplo utilizado para la evaluación de la necesidad diaria de energía (punto 7.2.), se observa que:
Potencia total = 2*15W + 1*60W = 90 W
Lo que significa que hay que utilizar un inversor cuya potencia nominal sea superior a 90W.
Para la elección del inversor de sistemas aislados, es necesario también tener en cuenta la forma de la onda producida, ya que existen diferentes tipos en función de esta característica:
- de onda sinusoidal pura
- de onda trapezoidal
- de onda cuadrada
Los primeros son los que reproducen una forma de onda prácticamente idéntica a la de la red eléctrica y, por consiguiente, permiten alimentar cualquier tipo de carga. Los otros dos tipos puede que no alimenten de forma correcta cargas de tipo “electrónico”.
Diseño del sistema de acumulación (sólo para sistemas “aislados”)
En caso de bajos niveles de insolación, es evidente que el sistema fotovoltaico tiene una producción inferior a la obtenida en días con insolación óptima.
Es posible dimensionar la acumulación, de modo que se garantice una alimentación de la carga, incluso contando con un número máximo de días consecutivos con ausencia de insolación.
Evaluación de las pérdidas de sistema
Es necesario tener en cuenta las pérdidas/caídas de tensión introducidas por los componentes que forman el sistema (baterías, regulador de carga, cables de conexión, etc.)
Suponiendo que las pérdidas totales del sistema sean aproximadamente del 30%, entonces es necesario aumentar en el mismo porcentaje la potencia de pico del generador fotovoltaico.
Cálculo de la potencia del inversor
La potencia del inversor se determina de forma diferente, según se trate de un sistema conectado a red o de un sistema aislado.
En el primer caso, la elección del inversor está determinada por las características del campo fotovoltaico. Por ello, el tipo de inversor que hay que utilizar se puede identificar una vez decidida la potencia del generador fotovoltaico y, por tanto, el número de módulos fotovoltaicos.
En el caso de un sistema aislado, en cambio, es necesario evaluar la potencia total máxima que tendrá que conectarse al inversor.
En concreto, teniendo en cuenta el ejemplo utilizado para la evaluación de la necesidad diaria de energía (punto 7.2.), se observa que:
Potencia total = 2*15W + 1*60W = 90 W
Lo que significa que hay que utilizar un inversor cuya potencia nominal sea superior a 90W.
Para la elección del inversor de sistemas aislados, es necesario también tener en cuenta la forma de la onda producida, ya que existen diferentes tipos en función de esta característica:
- de onda sinusoidal pura
- de onda trapezoidal
- de onda cuadrada
Los primeros son los que reproducen una forma de onda prácticamente idéntica a la de la red eléctrica y, por consiguiente, permiten alimentar cualquier tipo de carga. Los otros dos tipos puede que no alimenten de forma correcta cargas de tipo “electrónico”.
Diseño del sistema de acumulación (sólo para sistemas “aislados”)
En caso de bajos niveles de insolación, es evidente que el sistema fotovoltaico tiene una producción inferior a la obtenida en días con insolación óptima.
Es posible dimensionar la acumulación, de modo que se garantice una alimentación de la carga, incluso contando con un número máximo de días consecutivos con ausencia de insolación.
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