El concepto de “dimensionamiento de una instalación fotovoltaica aislada” se refiere al proceso de cálculo y selección de los distintos componentes que constituyen una instalación fotovoltaica. El dimensionamiento trata de obtener el tamaño óptimo de la instalación de forma aproximada, teniendo en cuenta diferentes criterios, por lo que no existe una solución única.
Una instalación solar fotovoltaica es el conjunto de elementos destinados a convertir la radiación solar en energía eléctrica. Como vimos en el artículo anterior, “Tipos de instalaciones fotovoltaicas”, las instalaciones fotovoltaicas se pueden clasificar como: aisladas o conectadas a la red.
Una instalación fotovoltaica aislada funciona de forma independiente de la red eléctrica y, por lo general, su tamaño es menor que el de las instalaciones conectadas a la red. Una instalación fotovoltaica es capaz de suministrar energía durante muchos años, sin embargo, es importante realizar un correcto dimensionamiento que logre garantizar las necesidades energéticas que el usuario solicita.
PASOS PARA EL PROCESO DE DIMENSIONAMIENTO DE UNA INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA AISLADA
- Cálculo del ángulo de inclinación y orientación de los módulos fotovoltaicos en función del periodo de uso.
- Obtención de datos de irradiación media diaria (Wh/m^2) para cada mes, según la inclinación calculada.
- Determinar el consumo medio diario (Wh/día) correspondiente a los diferentes dispositivos.
- Determinar la capacidad del sistema de almacenamiento (baterías) y el número de módulos fotovoltaicos necesarios.
Posterior a los cálculos mencionados, puede realizarse el diseño detallado respecto al resto de equipos (inversor, regulador, etc.), cómo se interconectarán entre ellos, el cálculo de los cables y las protecciones necesarias.
Cálculo del ángulo de inclinación y orientación
En esta etapa se estudia la orientación e inclinación que tendrán los módulos de la instalación fotovoltaica.
La inclinación de los módulos depende, principalmente de la latitud del lugar (a mayor latitud, mayor inclinación) de instalación. La latitud mide el ángulo que existe entre un determinado punto del planeta y el ecuador, medido sobre el meridiano que pasa por dicho punto. El ángulo con el que inciden los rayos solares sobre una superficie horizontal es variable a lo largo del año, por lo que hay que buscar el ángulo de inclinación de los módulos que maximiza la radiación media anual que reciben.
Por otro lado, la orientación se caracteriza por el ángulo de acimut, que se define como el ángulo que forma la proyección sobre el plano horizontal de la perpendicular a la superficie del módulo con el meridiano del lugar.
Si es necesario, también tendremos que calcular la distancia entre filas de módulos y a otros objetos para minimizar las sombras.
Obtención de la Irradiación
Los valores de irradiación dependen de la inclinación de los módulos, generalmente interesa tener datos de irradiación para diferentes ángulos de inclinación.
Si se emplea el método de dimensionamiento del mes crítico, deberemos obtener una tabla con los valores de irradiación solar medios diarios de cada mes y para diferentes inclinaciones.
Cálculo del consumo teórico
Se hará una tabla con los consumos (potencia) en corriente continua o corriente alterna de los dispositivos y la aproximación de horas diarias de uso. La energía diaria consumida por cada uno de ellos es el resultado de multiplicar la potencia por el número de horas que funcionan al día.
Por tanto, el consumo diario medio teórico de una instalación, es el resultado de la suma de los consumos de corriente alterna (CA) y de los consumos de corriente continua (CC).
Si te interesa conocer más de este tema, te invitamos a consultar nuestro artículo “Cómo ahorrar energía eléctrica”.
Cálculo del número de módulos necesarios
Se elige un módulo fotovoltaico comercial y se determina el número de módulos necesarios y cómo se conectarán, según la dimensión del acumulador (banco de baterías).
A continuación, se explica la forma en que se determina el número de módulos:
- Se ponen en serie los módulos necesarios para conseguir la tensión del acumulador (banco de baterías). Por ejemplo, si esta es de 24 V, se pondrían 2 módulos.
- Se calcula el número total de módulos dividiendo la potencia de la instalación fotovoltaica entre la de un módulo. Por ejemplo, si el resultado fuera 5 módulos y tenemos que poner filas de 2 módulos en serie, se conectarán 6 módulos en tres filas de dos módulos en serie.
