20 Sep Cálculo para una instalación solar aislada con baterías de litio

Una instalación solar aislada con baterías de litio es un sistema de generación y almacenamiento de energía que utiliza paneles solares para captar la radiación solar y convertirla en electricidad, la cual se almacena en baterías de litio para su posterior uso. Este tipo de sistema se utiliza en lugares donde no existe acceso a la red eléctrica convencional o donde el suministro eléctrico es inconstante o costoso.

Características de una instalación aislada con baterías de litio

1. Paneles Solares: Los paneles solares fotovoltaicos son el componente principal de este sistema. Capturan la luz solar y la convierten la radiación en electricidad de corriente continua (CC).
2. Baterías de Litio: Estas baterías son el elemento de almacenamiento de energía. Son elegidas comúnmente debido a su alta densidad de energía, larga vida útil y capacidad de descarga profunda. Almacenan la electricidad generada por los paneles solares para su uso durante la noche o en días nublados.
3. Inversor: Un inversor solar convierte la corriente continua (CC) producida por los paneles solares en corriente alterna (CA), que es la forma de electricidad utilizada en la mayoría de los dispositivos eléctricos y electrodomésticos.
4. Regulador de Carga: El regulador de carga hace una conversión CC-CC para adaptar la tensión de los paneles a la tensión de la batería y cargarla. Además, el regulador de carga controla la cantidad de energía que fluye hacia las baterías para evitar la sobrecarga y la descarga excesiva. Esto ayuda a prolongar la vida útil de las baterías.
5. Sistema de Monitorización y Control: Muchos sistemas de energía solar aislados incluyen un sistema de monitorización y control que permite a los propietarios supervisar el rendimiento del sistema y ajustar la configuración según sea necesario.
6. Generación y Almacenamiento de Energía: Durante el día, los paneles solares generan electricidad a partir de la luz solar y cargan las baterías de litio. Por la noche o en días nublados, la electricidad almacenada en las baterías se utiliza para alimentar dispositivos y aplicaciones eléctricas.

Estas instalaciones son comunes en áreas remotas, cabañas, refugios, vehículos recreativos (RV), y en cualquier lugar donde no sea práctico o costoso conectar a la red eléctrica tradicional. Proporcionan una fuente de energía independiente y sostenible, reduciendo la dependencia de combustibles fósiles y generando electricidad limpia a partir de la energía solar.

Conceptos y funcionamiento de una instalación solar aislada

Las instalaciones fotovoltaicas aisladas son adecuadas para lugares donde la red eléctrica no está disponible. Por tanto, abastecen completamente la demanda eléctrica mediante su propia generación.

El inversor de aislada es el encargado de crear la red eléctrica, generando una onda sinusoidal pura de la tensión que requieran los consumidores eléctricos. Se pueden generar tanto redes monofásicas como trifásicas.

Son sistemas que siempre trabajan con baterías, normalmente de baja tensión (12, 24 o 48V).

Admiten grupos electrógenos o conexión con una red eléctrica para situaciones de emergencia.

Existen dos formas de funcionamiento en cuanto a la producción solar y carga de la batería: DC-Coupling y AC-Coupling, o lo que es lo mismo, acoplamiento en corriente continua (DC) o alterna (AC).

Cálculo de una instalación solar aislada con baterías de litio

Cálculo de necesidades

Primero debemos conocer la potencia máxima que demandarán los consumidores y escogeremos un inversor que pueda proporcionar esa potencia.

Además, el tiempo de uso diario de los consumidores multiplicado por la potencia de cada uno, nos dará la energía que necesitamos cada día, y podremos calcular la capacidad de nuestras baterías.

Una tabla como la siguiente nos proporciona esta información:

Seguidamente escogeremos el voltaje en CC del sistema (12, 24 o 48V). Una recomendación puede ser los siguientes límites:

Cálculo de la capacidad de las baterías

En el ejemplo de la tabla anterior:

Aún sabiendo la capacidad necesaria, también debemos fijarnos en la potencia máxima descargable de la batería. Esta tiene que poder dar la potencia máxima demandada por ella misma.

Cálculo de la potencia del campo fotovoltaico

Para ello necesitamos definir un concepto: las horas solar pico, de ahora en adelante HSP.

Es una unidad encargada de medir la irradiación solar y definirla como el tiempo (en horas) de una hipotética irradiancia solar constante de 1.000 W/m².

En otras palabras, la zona de debajo de la curva azul (que podría ser la producción diaria de un panel solar) es igual a la zona amarilla (producción a irradiación constante).

Estas horas vienen definidas, por ejemplo, en Barcelona:

Esta información puedes conseguirla par cualquier ciudad en el siguiente enlace: Horas solar pico por ciudad

Lógicamente las HSP son mucho mayores en meses de primavera o verano que en invierno. Cogemos siempre el caso más desfavorable y aplicamos la fórmula:

En nuestro ejemplo:

Por tanto, sabiendo la potencia de nuestros paneles (por ej. 505Wp), calculamos que nos hacen falta 2 paneles para llegar a esa potencia.

Cálculo de la potencia en inversores

El inversor debe poder suministrar la potencia máxima de la instalación de forma continua y sin sobrecargarse.

En nuestro ejemplo, la potencia máxima demandada es de 1,57kW. Nuestro inversor deberá ser mayor, por lo que podemos usar uno de 2kW.

Conclusión

Calcular una instalación solar aislada con baterías de litio es un proceso fundamental para determinar la capacidad y el tamaño adecuados de los componentes necesarios para el sistema. En Grupo Novelec somos especialistas en este tipo de instalaciones, si quieres ayuda en tu proyecto solar, no dudes en ponerte en contacto con nosotros.