¿Cómo dimensionar y calcular los paneles solares fotovoltaicos necesarios?

Un paso imprescindible en el proceso de compra de un sistema fotovoltaico es el relacionado con el diseño e ingeniería del sistema, en el cual se detallan aspectos como el tamaño de la instalación cumplimiento de normativas así como los circuitos y cálculos eléctricos del mismo.

El proceso de dimensionar un sistema fotovoltaico es esencial para poder garantizar que esta instalación sea eficiente, sostenible y cumpla con las necesidades del cliente. Por esta razón, antes de comprar cualquier equipo usted debe recibir una propuesta o diseño del sistema a instalar, donde el ingeniero debe incluir el análisis de ciertas variables clave para determinar el tamaño y cantidad de paneles solares necesarios en su instalación. Estas variables son:

❍	Consumo de energía diario en el lugar a realizar la instalación.
❍	Cantidad de radiación solar diaria del lugar donde se instalará el sistema. (Esta información la puede encontrar en internet y portales climáticos como el Sistema de Información Ambiental de Colombia (SIAC) y el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM))
❍	Tipos y potencias de paneles solares disponibles. Aquí es clave tener presente la potencia nominal del panel, es decir, la cantidad de energía que puede producir este dispositivo bajo el sol directo. Esta potencia máxima que puede llegar a generar un módulo solar se mide en vatios pico (Wp)
❍	Considerar condiciones específicas como sobre, orientación e inclinación del módulo, así como, las posibles pérdidas del sistema; durante el proceso de conversión de la corriente sea en el inversor, otros componente o el cableado, y variaciones en el consumo de energía; como en las épocas de más frío, donde se incrementar el uso de calentadores los cuales disparan un pico de consumo.
❍	Contemplar la idea o necesidad de tener un sistema de almacenamiento con batería solares, en complemento al sistema fotovoltaico.

A partir de estos datos, se pueden realizar los cálculos necesarios para establecer la dimensión apropiada para su sistema, de manera que este funcione correctamente, supliendo su demanda energética. Las fórmulas necesarias para realizar estos cálculos son las siguientes:

Para determinar el consumo de electricidad diario

Es necesario saber la cantidad de energía que se utiliza diariamente. Para poder hacer esto, usted debe buscar en su última factura de la luz una cifra en kilovatios hora (kWh) de energía consumida en el mes y con la siguiente fórmula puede saber el valor diario.

Consumo diario = X / 30 = Y kWh al día

Donde X es el valor de consumo mensual que se indique en su factura, el número 30 representa los días que componen el mes y Y representa el valor en kilovatios hora de consumo diario en su casa.

Veámoslo con el siguiente ejemplo. Según datos de la UPME, se estima que un casa promedio en Colombia, con 2 o 3 residentes tiene un consumo mensual de energía de 157 kWh/mes, por lo cual:

Consumo diario = 157 kWh/mes / 30 = 5.23 kWh al día

Para determinar el número de paneles solares necesarios

Este es el último cálculo a realizar, ya que para poder hacerlo necesita tener los datos de otras variables que se mencionaron anteriormente, estas son: consumo diario en kWh, radiación solar diaria en kWh/m²/día, eficiencia del sistema y potencia del panel en kW. La fórmula es la siguiente:

N° de paneles= Consumo diario / Radiación solar diaria x Eficiencia del sistema x Potencia del panel

Ahora, utilicemos la fórmula con un caso hipotético, para el cual se nos dan los siguientes datos: Consumo diario es de 5.23 kWh/día, la Radiación solar diaria para este caso será la de Bogotá, la cual es de aproximadamente 3.5 kWh/m²/día, y se estima un panel de 300 watios pico que representa un 0.3 kW de potencia y tiene una eficiencia del 85%, que en la fórmula se colocará como 0.85. Todo esto quedaría:

N° de paneles= 5.23 kWh/día / 3.5 kWh/m²/día x 0.85 x 0.3kW = 5.23 / 0,8925 = 5,85

Por lo tanto, para este ejemplo, se necesitan 6 paneles solares.

Para terminar, se recomienda que después de dimensionar y calcular los paneles fotovoltaicos necesarios para su sistema, se realice un estudio de viabilidad y costos junto a personal capacitado en energía y sistemas fotovoltaicos. Pero, ¿cuál es la finalidad de esto? Con un estudio de viabilidad se evalúan los costos de todos los componentes de la instalación y si esta es beneficiosa y apata en la ubicación seleccionada.