Dimensionamiento de un sistema solar fotovoltaico
energía solar fotovoltaica es una solución sustentable
La energía solar fotovoltaica es una solución sustentable que puede cubrir los consumos energéticos de diferentes sectores de la población. Independientemente de la actividad para la que se pretenda generar energía solar fotovoltaica (consumo residencial, comercial, industrial, proyectos interconectados a la red eléctrica o en zonas aisladas, etc), el principio básico es obtener la misma cantidad de energía que se consume (Econsumida=Ec) durante las horas disponibles de sol en lugar determinado (Egenerada=Eg). En general, podemos decir que la condición básica para el dimensionamiento de un sistema solar fotovoltaico es la siguiente: Ec=Eg
Pérdidas Normales en la Instalación Fotovoltaica
Algunas de las variables más importantes que afectan la generación fotovoltaica son:
Ubicación geográfica
- Latitud; posición al Norte o Sur respecto al ecuador, se expresa en grados y es tradicionalmente la misma a la que se instalan los módulos fotovoltaicos.
- Condiciones ambientales: temperatura ambiente (afecta el voltaje del sistema, a más temperatura se pierde voltaje, y viceversa) nubes, sombras, polvo o polvo depositado, etc.
Eficiencia de equipos
- Eficiencia de celda fotovoltaica: depende del tipo de celda, calidad de material, tecnología de materiales eléctricos que la componen, etc.
- Inversor: la eficiencia del inversor para transformar la Corriente Directa (DC) producida por los módulos FV a corriente alterna (AC) que se inyecta a la red
- Componentes eléctricos: en general, se pierden porciones de la energía generada en secciones de la instalación como cableado, protecciones, etc.
Correcto Dimensionamiento del Sistema Solar Fotovoltaico
Para compensar las pérdidas que afectan la generación de energía solar, es importante conocer a detalle las variables eléctricas, geográficas, ambientales, hábitos de consumo del usuario y degradación de los equipos a lo largo del tiempo para poder cumplir con la ecuación de consumo energético (Ec=Eg). Se recomienda visitar los siguientes apartados para obtener información detallada al respecto.
- Recurso solar en un sitio geográfico: NASA, CONAGUA (se representa en Horas Solares Pico)
- Historial de temperaturas por ciudad: CONAGUA
- Caídas de tensión (pérdidas de voltaje) en una instalación eléctrica según: distancia del tendido eléctrico, calibre de conductor, material del conductor, etc.
- Rendimiento térmico, pérdidas por orientación y eficiencia eléctrica de componentes (se representan en porcentaje)
Una vez conocidas todas las variables que representan pérdidas para el sistema fotovoltaico, se aplica la siguiente ecuación para determinar los Watts que se requieren para abastecer cierto consumo. E_c=E_g=E_solar-Pérdidas
Utilizando unidades de sistema inglés:
1,000[W/m^2 ]×H_(solar pico) [h]-(〖100%-P〗_temperatura+P_eficiencias+P_tensión [%])
Tomando como referencia condiciones ambientales de CDMX:
- 5 horas solares pico al día.
- Eficiencias de cableado del 97% (confirmo a norma NOM 001 – Instalaciones eléctricas)
- Componentes eléctricos del 98%
- Rendimiento térmico del 82% (para temperatura ambiente promedio de 25-30 °C) de un módulo fotovoltaico disponible en el mercado actual de 450W (condiciones estándar de operación), obtenemos la siguiente ecuación: E_solar=78%×5h_p×1,000[W/m^2 ]×450=1.8[kWh/día]
Esto representa la cantidad de energía que podemos extraer en 1día en la ciudad de Mexico de un panel de 450 W, y por lo tanto, para determinar el número de paneles necesarios para abastecer el consumo de un usuario residencial, se aplica lo siguiente: Cantidad de módulos fotovoltaicos=E_(consumida al día)/1.8
Se recomienda usar datos históricos confiables (1 mes, 1 año, etc) del consumo de energía del usuario, como un historial del recibo de CFE o un estudio de calidad de energía.
