Guía para la construcción de una instalación de energía solar



panel solar
La potencia del panel se indica en watts en condiciones de laboratorio, 1000W/m2 de radiación solar y 25°C de temperatura. En el hemisferio sur se instalan con las celdas hacia el norte, inclinados con respecto a la horizontal: latitud + 10° en invierno y latitud -10° en verano. Si el sistema no es ajustable, se colocan a latitud + 10°. Córdoba está a 31°21' así que la inclinación del panel sería: 41° 21'. El sol incide sobre el panel algunas horas, se calcula por ejemplo que un panel de 120W durante 6hs de sol generá 720W-H por día. El voltage en los terminales del panel es entre 17 y 22 volts, se coloca un regulador para cargar con seguridad la batería a unos 14V. Se puede esperar que el rendimiento del panel baje un 0.25% por cada grado de temperatura por encima de los 25°C.

regulador El propósito del regulador o controlador de carga es controlar que la/s baterías no se sobrecarguen, lo que puede dañarlas por gaseo y pérdida de electrólito. También la función de desconección de salida por batería baja protege a la batería de una sulfatación por permanecer un tiempo descargada, esto es útil para instalaciones donde no hay gente que advierta que la batería está baja y tome acciones correctivas sobre la limpieza de los paneles, estado del cableado, fusibles, etc. Algunos reguladores previenen que la energía de la batería se descargue sobre los paneles durante la noche, para asegurar que esto no ocurra siempre es aconsejable colocar un diodo a la salida + de cada panel.
Los reguladores se especifican por tensión de la batería a cargar y por la corriente máxima que soportan desde los paneles, al momento de elegir, hay que tener en cuenta que la corriente que indica la etiqueta del panel puede subir hasta un 25% por reflecciones de luz y por condiciones de radiación solar mayor a 1000W/m2. Es mejor que el regulador quede grande, esto no dañará las baterías, pero si es chico se sobrecalentará y se dañará.
convertidor El convertidor es el encargado de convertir la corriente contínua de las baterías en alterna que es la utilizada por los electrodomésticos.
Hay dos tipos de convertidores:
Senoidal puro: generan corriente eléctrica senoidal similar a la de la red eléctrica, son aptos para todos los equipos, motores, lámparas, etc, ya que generan corriente igual a la que provee la red.
Senoidal modificado: son más económicos que los de onda senoidal, funcionan para muchas aplicaciones pero no son compatibles con el 100% de los aparatos eléctricos, por ejemplo, una UPS necesita senoidal para funcionar, no funcionará con senoidal modificada. Algunos equipos electrónicos de audio antíguos pueden presentar ruido en los altavoces. Los motores eléctricos no aprovechan el 100% de la potencia de los convertidores estos, sólo una parte de la energía de la onda senoidal modificada se convierte en torque, el resto produce calentamiento del motor.
La potencia del convertidor a elegir debe ser mayor que la suma de la potencia de los equipos a alimentar simultáneamente y hay que tener en cuenta el pico de consumo que se presenta al arranque de heladeras, lavarropas, etc.
batería Las baterías para uso en energía solar son de tipo "ciclo profundo" se diseñan con placas mas anchas, de aleación especial y mayor cantidad de electrolito que las baterías comunes o "de arranque". Son baterías diseñadas para ser descargadas en un período largo de tiempo, usualmente se especifican por corriente de descarga en X tiempo y no deben ser descargadas por debajo del 50% de su capacidad o se reducirá su vida útil. Por ejemplo, una batería de 80Ah - 100hrs indica que puede suministrar 0.8 amperes durante un tiempo de 100 horas.
El banco de baterías debe ser cargado como máximo a C/10 para asegurar una larga vida de las baterías, esto es, un banco de 1000AH no debe cargarse a más de 100 amperes de corriente, los paneles no deben ser capaces de generar más de eso. El banco puede ser mayor, nunca menor por que las baterías se degradarán rápidamente al ser sometidas a una carga a ritmo mayor que C/10.
También es válido mencionar que deben instalarse en un ambiente ventilado y de temperatura de alrededor de 25°C, más temperatura aumenta la capacidad pero disminuye la vida útil de las baterías al acelerar los procesos químicos y vice versa a menor temperatura.

Determinación del tamaño de los componentes del sistema

Realizar una tabla con la potencia de cada artefacto y el tiempo de uso
lámparas: 1 x 10W 10W 4hs x día 40Wh
notebook: 1 x 75W 75W 4hs x día 300Wh
2 celulares, 1 gps 5W 3hs x día 15Wh

Potencia total con todo encendido: 90W, consumo diario de energía: 355Wh
Prestar atención a la potencia requerida al momento de arranque, esto servirá para calcular la potencia del inversor.

Selección del inversor: El inversor debe ser al menos de 100W ya que la potencia de todos los artefactos encendidos es de 90W.
En caso que haya artefactos con motores, calcule la potencia del artefacto x 6 y coloque ese valor en la tabla y calcule el inversor necesario.

Tamaño y cantidad de paneles: calculamos la potencia total diaria en 355Wh, el panel seleccionado debería en 6 hs de sol aportar esta potencia. Un panel de 85Wx6Hs aporta: 85x6=510 Wh, por lo que sobradamente sirve para este caso, incluso uno de 60Wx6hs estaría justo, generando 360Wh.

¿Cuántas baterías? el panel de 85W produce unos 4.5A de corriente durante las 6hs de sol, 4.5Ax6hs=27Ah. Como las baterías deben usarse al 50% de descarga máximo, colocaremos como mínimo una del doble de capacidad, de 60Ah o mayor.

Factor de corrección según temperatura y tipo de batería

°CElectrolito
Líquido*
 AGM*  GEL*
  25 1 1 1
  10 1.19 1.08 1.11
  0 1.39 1.20 1.45
 -10  1.70 1.35 1.42

Multiplicamos la capacidad calculada por el factor de corrección correspondiente a la tecnología de la batería que vamos a utilizar y la temperatura a la que estará trabajando.
P/ej, si calculamos que es necesaria una batería de 100Ah, pero se utilizará en territorio austral, y disponemos de baterías de electrolito líquido, hacemos:
100Ahx1.70 = 170 Ah. Colocamos una batería de 170Ah que a -10°C rendirá como una de 100Ah a 25°C.
A temperaturas superiores a 25°C la capacidad de la batería aumenta, pero se ve disminuída su vida útil por la aceleración de los procesos químicos internos.

*AGM: batería con el electrolito absorbido en fibra de vidrio, son selladas sin mantenimiento ni salida de gases al ambiente
*GEL: batería con el ácido gelificado, se puede usar en cualquier posición
*Electrolito líquido es la batería con ácido líquido


Selección del regulador: el panel de 85W genera 4.5A, hay que seleccionar uno al menos un 30% mas grande para tener un margen de seguridad, 6 amperes como mínimo está bien.

El sistema completo queda: 1 panel solar de 85W, un inversor de 100W, un regulador de 6A y una batería de 60Ah, esto es suficiente para alimentar los
artefactos que planteamos al inicio de la guía.

Instale el regulador y el inversor cerca del banco de baterías y utilice cables del calibre adecuado, calcule la corriente de consumo del inversor como
la potencia del mismo dividido por el voltage de la batería.



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