Para llegar a conocer que dispositivos tendrán la capacidad de abastecer con total seguridad nuestros consumos energéticos, debemos conocer, con anterioridad, las necesidades energéticas que disponemos y, a su vez, cómo operar unos simples cálculos matemáticos. Así pues, este post se dedica a describir y ejemplificar dichas operaciones matemáticas tan simples. Dicho lo cual, estas sencillas operaciones te ayudarán, intercambiando una serie de valores, a calcular la capacidad de los diversos dispositivos que forman parte de una instalación solar fotovoltaica aislada.
En este caso, vamos a realizar, específicamente, una serie de operaciones matemáticas con el fin de obtener el cálculo final que se requiere para llevar a cabo una instalación solar fotovoltaica adecuadamente y, asimismo, los cálculos necesarios para que esta misma instalación se encargue con éxito de suministrar energía a una caseta de campo con los consumos más habituales. Estos son: nevera, televisión e iluminación.
A continuación, se dan a conocer las operaciones matemáticas que se han llevado a cabo:
Cálculo de paneles solares fotovoltaicos
Con el propósito de calcular el número de paneles solares fotovoltaicos adecuados, siempre debemos coger el valor menor en horas de sol pico (HSP) a lo largo del año. Dicho valor (HSP) responde, en este caso, con los meses de menor radiación solar: diciembre y enero. Cabe tener en cuenta, que dicho valor puede variar vagamente dependiendo de la localización geográfica en la que nos encontremos.
Así pues, primero debemos dividir el consumo diario entre las HSP estimadas con el objetivo de conocer la potencia fotovoltaica mínima necesaria.
Por tanto, el cálculo sería el siguiente: 2280Wh/día / 3 horas de sol pico = 760 W en paneles solares fotovoltaicos.
En vista de que la potencia fotovoltaica mínima necesaria es muy reducida y los consumos a abastecer tampoco necesitan de una gran cantidad de potencia fotovoltaica, optamos por llevar a cabo la instalación solar fotovoltaica a 12V de tensión, empleando los paneles solares fotovoltaicos de mayor potencia de los que disponemos, es decir, de 200W.
Específicamente, el número de paneles solares fotovoltaicos que, en este caso, vamos a necesitar serían: 760W / 200W = 3,8 paneles solares fotovoltaicos de 200W.
Es necesario redondear siempre el valor obtenido al alza. Así pues, necesitaremos al menos 4 paneles solares fotovoltaicos de 200W.
Cálculo de baterías solares
Con miras a calcular la capacidad de baterías necesaria, emplearemos una vez más el valor del consumo diario obtenido anteriormente. Este valor es de 2280 Wh/ día.
Primero, vamos a dividir el consumo diario entre la tensión del banco de baterías ( 2280 WH/ día / 12V). De esta operación obtendremos la capacidad de baterías necesaria, que es de 190Ah. Recalcar, que las baterías no deben descargarse más del 50% de su capacidad total, ya que, en este caso, perderían inmediatamente su vida útil. Así pues, la capacidad de baterías necesaria, en este caso en concreto, sería de 380Ah.
Dicha capacidad de baterías corresponde a una batería con un día de autonomía. Si el caso en cuestión es que buscamos disponer de una autonomía superior, únicamente debemos multiplicar la capacidad de baterías necesaria por los días de autonomía que deseemos.
Cálculo del controlador de carga
Con el objetivo de escoger un controlador de carga adecuado debemos conocer, de antemano, el conexionado de paneles solares fotovoltaicos, ya sea en serie o en paralelo. En este caso, los paneles solares fotovoltaicos se encuentran conectados en paralelo. Por ello la corriente en su punto de máxima potencia (que corresponde con el valor lmp) se sumaría, obteniendo una corriente de salido máxima de 11ª * 4 = 44 A.
El controlador de carga que escojamos deberá disponer de un valor superior al obtenido. Por esta razón, seleccionamos un regulador de carga de 50 A.
Cálculo del inversor
Hay que tener en cuenta que el inversor no es un dispositivo imprescindible para todas las instalaciones solares fotovoltaicas. Únicamente será necesario si los consumos van a ser alimentados a 220-230V.
Siempre y cuando se de esta circunstancia, se seleccionará un inversor que tenga la capacidad de suministrar la potencia del máximo número de dispositivos que pensemos conectar al mismo tiempo. En este caso en concreto, si conectamos la nevera, las luces y la televisión, la potencia mínima necesaria será de 75 W + 100W + 20W = 195W.
Asimismo, hay que tener en cuenta que pese a todo hay aparatos, como en este caso la nevera, que presentan picos de arranque que pueden ser muy elevados, incluso pueden llegar a alcanzar los 1000W si la nevera tiene muchos años.
A tal efecto, es recomendable seleccionar un inversor mayor a la potencia máxima calculada y, adicionalmente, es aconsejable que su pico de arranque sea superior al valor previsto. Por ejemplo: un inversor con una potencia de 600W y un pico de arranque de 1200W.