Dimensionar correctamente una instalación de autoconsumo solar aislada puede ser todo un desafío técnico. Es necesario considerar varios factores, como el consumo energético, las condiciones climáticas y los componentes del sistema, para asegurarnos de que funcione de manera correcta y eficiente,
En este artículo, te explicamos los pasos necesarios para dimensionar una instalación de solar aislada para tu vivienda.
¿Cuáles son los componentes necesarios para una instalación solar aislada para vivienda?
Existen dos tipos de instalaciones fotovoltaicas aisladas: las instalaciones con acoplamiento en corriente continua (DC) y las instalaciones con acoplamiento en corriente alterna (AC). A continuación, te explicamos en qué consiste cada tipo y cuáles son sus ventajas.
- Instalaciones con acoplamiento en corriente continua (DC): Las instalaciones aisladas clásicas se componen de paneles solares que generan electricidad en corriente continua. La energía generada se almacena en baterías, y luego esta energía se aprovecha por la noche. Un regulador de carga se encarga de controlar el proceso de carga de las baterías y de protegerlas de sobrecargas o descargas excesivas. Cuando se necesita consumir energía, se utiliza un inversor para convertir la corriente continua en corriente alterna y satisfacer las necesidades energéticas.
Las instalaciones DC-Coupling son ampliamente utilizadas y han sido el sistema más común en aplicaciones aisladas. Esta configuración es recomendable para viviendas o instalaciones de menor envergadura donde no se requiere una alta demanda energética.
- Instalaciones con acoplamiento en corriente alterna (AC): Las instalaciones AC-Coupling son más adecuadas para proyectos de mayor envergadura.
En este tipo de instalaciones, la energía generada por los paneles solares se convierte inmediatamente en corriente alterna a través de un inversor solar. De esta manera, se puede utilizar la electricidad generada directamente sin necesidad de almacenarla en baterías.
Esta configuración permite aprovechar al máximo la energía solar al alimentar los consumos en tiempo real y, en caso de que la generación solar sea insuficiente, complementarla con la energía almacenada en baterías.
Para almacenar el excedente en las baterías, se dispone de un inversor-cargador, que convierte de nuevo la corriente alterna en corriente continua para poder cargar las baterías.
Los 3 puntos importantes para dimensionar una instalación aislada
Antes de proceder a la selección o compra de cualquier dispositivo necesario para tu sistema de energía solar aislada, es fundamental adquirir una comprensión sólida de los principios básicos relativos al dimensionamiento de sistemas de almacenamiento energético.
A continuación, te presento los pasos esenciales a seguir:
- Evaluar tus Requerimientos Energéticos: En primer lugar, es esencial estimar con precisión tus necesidades diarias de energía. Esto incluye definir un perfil de consumo tanto para las estaciones de verano como de invierno. Además, considera las cargas de arranque, los factores de potencia y la demanda máxima al seleccionar tanto la batería como el inversor-cargador.
- Determinar la Capacidad de la Batería: Para lograr una determinación precisa, debes calcular el tamaño adecuado de la batería en términos de amperios-hora (Ah) o vatios-hora (Wh). Asegúrate de tener en cuenta variables como el tipo y química de la batería, la profundidad máxima de descarga (DoD), la eficiencia en ciclos completos, el número de días de autonomía deseados y la velocidad máxima de carga.
- Calcular la Potencia Solar: Un sistema de paneles solares debidamente dimensionado es esencial para cargar la batería y alimentar tus cargas. Asegúrate de considerar aspectos como la radiación solar horaria, posibles problemas de sombreado, orientación de los paneles, pérdidas en los cables y el deterioro de eficiencia debido a la temperatura (factores de pérdida).
Estos pasos son cruciales para asegurarte de que tu sistema de energía solar aislada funcione de manera eficiente y satisfaga tus necesidades energéticas en todas las condiciones. Recuerda que un diseño adecuado garantiza un rendimiento óptimo y una durabilidad prolongada de tus equipos.
¿Cuánta energía consume tu vivienda?
El primer paso para un dimensionamiento preciso de un sistema de energía solar aislado radica en evaluar el consumo energético diario de tu vivienda, considerando las variaciones a lo largo del año. Esta información resulta crucial, ya que nos permitirá calcular la capacidad requerida de las baterías para satisfacer tus necesidades energéticas.
Si tu hogar está conectado a la red eléctrica, calcular tu consumo diario es relativamente sencillo, ya que esta información se encuentra directamente disponible en el portal web de tu proveedor eléctrico. Puedes acceder a registros históricos de consumo y obtener un panorama claro de cuánta energía consumes en promedio diario.
Sin embargo, en viviendas aisladas, desprovistas de conexión a la red, determinar el consumo energético puede tornarse más complejo. No tienes acceso a historiales de consumo y debes realizar una estimación basada en los electrodomésticos que utilizas, su consumo eléctrico, su carga operativa y el tiempo de funcionamiento.
Una estrategia útil para realizar esta estimación es llevar un registro minucioso de tus actividades diarias y el uso de los electrodomésticos a lo largo de un período. Anota los dispositivos que empleas, su duración de uso y su consumo eléctrico. La información necesaria se encuentra en etiquetas de electrodomésticos y manuales de usuario.
Consideremos que en tu hogar aislado tienes: un refrigerador de 1000 W (con una carga operativa del 16%), activo durante 24 horas diarias, una lavadora de 1000 W (con una carga operativa del 50%), en funcionamiento durante 1 hora al día, y un televisor de 100 W (con una carga operativa del 70%), en uso durante 4 horas por día. Además, agregamos un total de 600 Wh para otros consumos.
El cálculo del consumo diario de cada electrodoméstico involucra la multiplicación de su potencia por la carga operativa y las horas de uso. En este caso, el refrigerador consume 1000 W * 0.16 * 24 h = 3840 Wh, la lavadora consume 1000 W * 0.50 * 1 h = 500 Wh, y el televisor emplea 100 W * 0.70 * 4 h = 280 Wh.
La suma de los consumos diarios de todos los electrodomésticos arroja un total de 4620 Wh al día. No obstante, es crucial tener en cuenta que este cálculo es meramente ejemplificativo, y que cada hogar posee distintos dispositivos y hábitos de consumo.
Una vez que obtengas una estimación del consumo diario, es esencial considerar las diversas estaciones del año. Es probable que tus requerimientos energéticos fluctúen según la temporada, debido a la utilización de sistemas de calefacción o refrigeración, niveles de iluminación y otros factores. Por tanto, se sugiere llevar a cabo estimaciones separadas para los meses de verano e invierno, en los que los requerimientos energéticos tienden a divergir.
Al ponderar estos factores, lograrás una evaluación más precisa del consumo mensual de energía y, a partir de este punto, determinar la capacidad de las baterías necesarias para almacenar la energía generada por tu sistema solar.
En el siguiente paso, exploraremos cómo seleccionar la capacidad idónea de las baterías, considerando el tipo de batería, eficiencia de carga y descarga, y otros factores cruciales para el desempeño óptimo de tu sistema solar.
¿Qué batería selecciono?
Al seleccionar la batería adecuada para tu instalación fotovoltaica aislada, seguramente una de las primeras disyuntivas que te plantees es sobre si seleccionar tecnología de litio, o tecnología de plomo.
Pues bien, a continuación, te compartimos algunos puntos que pueden ser relevantes para ayudarte a elegir correctamente el tipo de batería,
- Eficiencia y densidad de energía: Las baterías de litio son conocidas por su alta eficiencia y alta densidad de energía. Esto significa que pueden almacenar más energía en un espacio más reducido y ofrecen una mayor eficiencia en términos de carga y descarga. En comparación, las baterías de plomo son menos eficientes y tienen una densidad de energía inferior, lo que las hace más grandes y pesadas para almacenar la misma cantidad de energía.
- Vida útil y ciclo de vida: Las baterías de litio generalmente tienen una vida útil más larga y un mayor número de ciclos de carga y descarga en comparación con las baterías de plomo. Mientras que las baterías de plomo suelen tener una vida útil de 3 a 5 años y un número limitado de ciclos, las baterías de litio pueden durar entre 10 y 15 años y soportar cientos, e incluso miles, de ciclos de carga y descarga.
En resumen, las baterías de litio ofrecen numerosas ventajas en términos de eficiencia, vida útil, capacidad de almacenamiento, mantenimiento y autodescarga. Aunque el coste inicial puede ser más alto, su mayor durabilidad y mejor rendimiento a largo plazo pueden compensar esta inversión inicial. Si buscas una solución de almacenamiento de energía eficiente y confiable para tu instalación fotovoltaica aislada, las baterías de litio son una opción a considerar.
¿Cómo calcular la capacidad necesaria de tus baterías?
Al optar por la batería más adecuada para tu sistema de energía fotovoltaica aislada, es probable que te enfrentes a la encrucijada entre elegir la tecnología de litio o la tecnología de plomo. A continuación, presentamos algunos aspectos relevantes que pueden ayudarte a tomar una decisión informada en cuanto al tipo de batería:
- Eficiencia y Densidad Energética: Las baterías de litio destacan por su eficiencia sobresaliente y alta densidad energética. Esto se traduce en la capacidad de almacenar más energía en un espacio menor y brindar una eficiencia superior en términos de carga y descarga. En contraste, las baterías de plomo presentan una eficiencia menor y una densidad energética inferior, lo que las hace más grandes y pesadas para almacenar la misma cantidad de energía.
- Longevidad y Ciclos de Vida: Generalmente, las baterías de litio poseen una vida útil más extensa y admiten un mayor número de ciclos de carga y descarga en comparación con las baterías de plomo. Mientras que las baterías de plomo suelen alcanzar una vida útil de 3 a 5 años con un número limitado de ciclos, las baterías de litio pueden perdurar entre 10 y 15 años, tolerando cientos e incluso miles de ciclos de carga y descarga.
¿Cómo seleccionar la tensión de baterías correcta?
Es esencial elegir la tensión adecuada de las baterías en consonancia con el inversor que planeas emplear en tu sistema de energía solar aislado. La tensión de las baterías es un componente crítico para garantizar una sincronización adecuada y un funcionamiento optimizado del sistema. A continuación, te proporcionaré información relevante sobre este aspecto:
La mayoría de los inversores-cargadores destinados a instalaciones aisladas están configurados para operar a tensiones específicas de corriente continua, que suelen ser 48, 24 o incluso 12 V. Resulta sumamente crucial que la gama de tensión de las baterías que selecciones se encuentre dentro del margen de trabajo recomendado por el inversor-cargador.
[Puedes ejemplificar este proceso explorando el catálogo web de Soloprofesional, eligiendo uno de los inversores disponibles para sistemas aislados y analizando qué batería disponible en el sitio sería la adecuada en función de la gama de tensiones.]
Adicionalmente, es válido mencionar que, si bien las opciones con tensiones de batería de 24V y 48V son ampliamente utilizadas en el ámbito de las instalaciones fotovoltaicas aisladas, también existen soluciones que emplean tensiones más elevadas. Algunos sistemas avanzados pueden operar con rangos de tensión que oscilan entre 300V y 500V. Estas configuraciones de alta tensión pueden ofrecer beneficios adicionales, tales como mejoras en la eficiencia, reducción de pérdidas en la transmisión eléctrica y una mayor flexibilidad en el diseño general del sistema.
Al asegurarte de que la tensión de las baterías esté en sintonía con las especificaciones del inversor y las necesidades de tu instalación, lograrás un rendimiento eficiente y confiable del sistema solar aislado.
Conclusiones
En Soloprofesional, nuestra meta es proporcionarte la información y el respaldo necesarios para que puedas elegir los componentes idóneos para tu instalación de energía solar aislada. Hemos abordado el primer paso, que consiste en definir tu consumo energético y calcular la capacidad de las baterías.
Sin embargo, nuestra labor no termina ahí. En los próximos artículos te ayudaremos a definir como se dimensiona el resto de la instalación solar.
Queremos recordarte que en Soloprofesional estamos aquí para darte toda la asistencia que necesitas. Puedes contar con nosotros para resolver tus inquietudes, orientarte en la selección de equipos y proporcionarte información actualizada acerca de las mejores prácticas en el sector.
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