El procedimiento para el cálculo del sistema fotovoltaico. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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El cálculo de un sistema fotovoltaico se puede dividir en los siguientes pasos:

• Determinación de carga y energía consumida.
• Determinación de la potencia requerida del inversor y la capacidad de la batería.
• Determinación del número necesario de módulos fotovoltaicos a partir de los datos de llegada de la radiación solar al lugar de instalación del sistema.
• Cálculo del coste del sistema.

Después de completar el paso 4, si el costo del sistema es inaceptablemente alto, puede considerar las siguientes opciones para reducir el costo de un sistema de suministro de energía autónomo: reducir el consumo de energía al reemplazar la carga existente con electrodomésticos de bajo consumo, así como eliminar Cargas térmicas, "fantasma" y opcionales (por ejemplo, se pueden utilizar frigoríficos, aires acondicionados, etc., que funcionen con gas):

• Reemplazo de la carga de CA por una carga de CC. En este caso, puede ganar en ausencia de pérdidas en el inversor (del 10 al 40%). Sin embargo, es necesario tener en cuenta las características de la construcción de sistemas de corriente continua de bajo voltaje;
• introducción de un generador de energía adicional o turbina eólica, generador de gas diesel en el sistema de suministro de energía;
• acepta el hecho de que no siempre tendrás electricidad. Y cuanto más difiera la energía del sistema del consumo de energía, más probable es que tenga períodos de apagón.

1. Determinación del consumo de energía

Haga una lista de los dispositivos de consumo de energía que va a alimentar desde la planta de energía solar. Determinar el consumo de energía durante su funcionamiento. La mayoría de los dispositivos están etiquetados con su consumo de energía nominal en vatios o kilovatios. Si se indica el consumo de corriente, debe multiplicar esta corriente por el voltaje nominal (generalmente 220 V).

Calcule la carga de CA. Si no tiene esa carga, puede omitir este paso y proceder a calcular la carga de CC.

1.1. Enumere toda la carga de CA, su potencia nominal y la cantidad de horas de funcionamiento por semana. Multiplique la potencia por el número de horas de funcionamiento de cada electrodoméstico. Sume los valores resultantes para determinar el consumo total de energía de CA por semana.

Aquí hay un método simple paso a paso para calcular un sistema fotovoltaico (PVS). Este método ayudará a determinar los requisitos del sistema y seleccionar los componentes necesarios del sistema de suministro de energía.

1.2. A continuación, debe calcular cuánta potencia de CC se requiere. Para hacer esto, multiplique el valor resultante por un factor de 1,2, que tiene en cuenta las pérdidas en el inversor.

1.3. Determinar el valor de la tensión de entrada del inversor según las características del inversor seleccionado. Por lo general, es de 12 o 24 V.

1.4. Divida el valor del artículo 1.2 por el valor del artículo 1.3. Se le dará la cantidad de amperios por semana necesarios para cubrir su carga de CA.

Calcule la carga de CC.

1.5. Registre los datos de carga de CC.

1.6. Determine el voltaje en el sistema de CC. Suele ser de 12 o 24 V. (Como en el apartado 1.3)

1.7. Determine los Ah requeridos por semana para la carga de CC (divida el valor en 1.5 por el valor en 1.6).

1.8. Sume el valor del párrafo 1.4 y el párrafo 1.7 para determinar la capacidad total requerida de la batería. Este será el número de Ah consumidos por semana.

1.9. Divida el valor del párrafo 1.8 por 7 días; obtendrá el valor diario de Ah consumido.

2. Optimiza la carga

En esta etapa, es importante analizar la carga y tratar de reducir el consumo de energía. Esto es importante para cualquier sistema, pero es especialmente importante para el sistema de suministro de energía de un edificio residencial, ya que los ahorros pueden ser muy significativos. Primero identifique las cargas grandes y fluctuantes (por ejemplo, bombas de agua, iluminación exterior, refrigeradores de CA, lavadoras, calentadores eléctricos, etc.) e intente eliminarlos de su sistema o reemplácelos con otros modelos similares alimentados por gas o corriente continua.

El coste inicial de los aparatos DC suele ser mayor (porque no se producen en cantidades tan masivas) que los mismos aparatos AC, pero evitarás pérdidas en el inversor. Además, los electrodomésticos de CC suelen ser más eficientes que los de CA (en muchos electrodomésticos, especialmente los electrónicos, la CA se convierte en CC, lo que provoca pérdidas de energía en las fuentes de alimentación de los electrodomésticos).

Reemplace las bombillas incandescentes con bombillas fluorescentes siempre que sea posible. Las lámparas fluorescentes proporcionan el mismo nivel de iluminación y consumen entre 4 y 5 veces menos electricidad y su vida útil también es unas 8 veces más larga.

Si tiene una carga que no puede eliminar, considere encenderla solo durante los períodos soleados o solo en el verano. Revise la lista de su carga y recalcule los datos.

3. Determinar los parámetros de la batería (AB)

Seleccione el tipo de batería que utilizará. Recomendamos el uso de baterías de plomo-ácido térmicas, libres de mantenimiento, que ofrecen el mejor rendimiento y economía.

A continuación, debe determinar cuánta energía necesita obtener de la batería. A menudo, esto está determinado por la cantidad de días durante los cuales la batería alimentará la carga por sí sola sin recargarse. Además de este parámetro, debe considerar la naturaleza del sistema de suministro de energía. Por ejemplo, si está instalando un sistema para su casa de campo que visita solo los fines de semana, sería mejor que tuviera una batería más grande porque puede cargar toda la semana y solo entrega energía los fines de semana. Por otro lado, si está agregando módulos fotovoltaicos a un sistema de suministro de energía basado en un generador diesel o de gasolina existente, su batería puede tener menos capacidad que la diseñada porque este generador puede encenderse para recargar las baterías en cualquier momento.

Después de determinar la capacidad requerida de la batería. puede proceder a la consideración de los siguientes parámetros muy importantes.

3.1. Determine el número máximo de "días sin sol" consecutivos (es decir, cuando no hay suficiente energía solar para cargar la batería y operar la carga debido al mal tiempo o la nubosidad). También puedes tomar como este parámetro el número de cuellos que hayas elegido, durante los cuales la batería alimentará la carga por sí sola sin recargarse.

3.2. Multiplicar el consumo diario en Ah (ver apartado 1.9 del cálculo del consumo energético anterior) por el número de días determinado en el apartado anterior

3.3. Establezca el valor de la profundidad de descarga AB admisible. Tenga en cuenta que cuanto mayor sea la profundidad de descarga, más rápido fallarán sus baterías. Recomendamos una profundidad de descarga del 20% (no más del 30%), lo que significa que puedes usar el 20% de la capacidad nominal de tu batería. Utilice coeficientes (o 0,3). ¡Bajo ninguna circunstancia la descarga de la batería debe exceder el 80%!

3.4. Dividir el ítem 3.2 por el ítem 3.3.

3.5. Seleccione un coeficiente de la tabla a continuación que tenga en cuenta la temperatura ambiente en la habitación donde están instaladas las baterías. Por lo general, esta es la temperatura promedio en invierno. Este coeficiente tiene en cuenta la disminución de la capacidad de la batería con la disminución de la temperatura.

Coeficiente de temperatura para la batería:

3.6. Multiplique el valor del ítem 3.4 por el coeficiente del ítem 3.5. Obtendrá la capacidad total requerida de la batería.

3.7. Divida este valor por la capacidad nominal de la batería que seleccionó. Redondea el valor resultante al entero más alto más cercano. Este será el número de baterías que se conectarán en paralelo.

3.8. Divida el voltaje de CC nominal del sistema (12 V, 24 V o 48 V) por el voltaje nominal de la batería seleccionada (normalmente 2 V, 6 V o 12 V). Redondea el valor resultante al entero más alto más cercano. Obtendrá el valor de las baterías conectadas en serie.

3.9. Multiplique el valor del ítem 3.7 por el valor del ítem 3.8. para calcular el número necesario de baterías.

4. Determinar el número de horas pico de sol.

Varios factores afectan la cantidad de energía solar que recibirá su panel solar:

• ¿Cuándo se utilizará el sistema? ¿El verano? ¿En invierno? ¿Todo el año?
• condiciones climáticas típicas en su área:
• si el sistema será guiado por el sol;
• ubicación y ángulo de inclinación de los módulos fotovoltaicos.

Para determinar la llegada mensual promedio de radiación solar, puede usar la tabla. La generación de electricidad por una matriz solar fotovoltaica (PV) depende del ángulo de incidencia de los rayos del sol en el PV. El máximo se produce en un ángulo de 90 grados. Al desviarse de este ángulo, la SB refleja un número creciente de rayos en lugar de absorberlos.

En invierno, la llegada de la radiación es mucho menor debido a que los días son más cortos, hay más días nublados, el Sol está más bajo en el cielo. Si solo usa su sistema en el verano, use los valores de verano, si todo el año, use los valores de invierno. Para un suministro de energía confiable, elija el menor de los valores mensuales promedio para el período durante el cual se utilizará la planta de energía solar.

El promedio mensual seleccionado para el peor mes debe dividirse por los días del mes. Recibirá un número promedio mensual de horas pico de sol que se utilizará para calcular su SAT.

5. Cálculo de la batería solar

Debe determinar el número total de módulos necesarios para su sistema.

La corriente en el punto de máxima potencia Impp se puede determinar a partir de las especificaciones de los módulos. También puede determinar Impp dividiendo la potencia nominal del módulo por el voltaje en el punto de máxima potencia Umpp (normalmente 17 - 17,5 V para un módulo de 12 V).

5.1. Multiplique el valor de la cláusula 1.9 por un factor de 1.2 para tener en cuenta las pérdidas por carga-descarga de la batería.

5.2. Divida este valor por el número promedio de horas pico de sol en su área. Recibirás la corriente que debe generar la SB.

5.3. Divida el valor de 5.2 por el Impp de un módulo para determinar el número de módulos conectados en paralelo. Redondea el número resultante al entero más alto más cercano.

5.4. Divida el voltaje de CC del sistema (típicamente 12 V, 24 V, 48 V) por el voltaje nominal del módulo (típicamente 12 V o 24 V) para determinar la cantidad de módulos conectados en serie.

5.5. El número total de módulos fotovoltaicos requeridos es igual al producto de los valores del párrafo 5.3 y el párrafo 5.4.

6. Cálculo del costo del sistema

Para calcular el costo de un sistema de suministro de energía fotovoltaica, debe sumar los costos de SB, AB, inversor, controlador de carga AB y accesorios de conexión (cables, interruptores, fusibles, etc.)

El costo de SB es igual al producto del valor de la cláusula 5.5 por el costo de un módulo. El costo de la batería es igual al producto del valor de la cláusula 3.9 por el costo de una batería. El costo del inversor depende de su potencia y tipo. El costo de los accesorios de conexión puede tomarse aproximadamente igual a 0,1-1% del costo del sistema.

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