Calcular paneles y baterías para instalar energía solar en casa

    Hoy vamos a incluir en nuestro/vuestro Blog AYTUTO un artículo que quizá se salga un poco de la temática habitual que solemos tratar todos los días. Un miembro del equipo ha solicitado publicar este artículo para difundir y a la vez aprender sobre la energía solar.

    Debido a la importancia que actualmente está tomando esta rama de la tecnología y a que la mayoría de los miembros del equipo estamos también interesados en el tema no hemos podido negarnos a la petición de nuestro compañero. Esperamos que lo disfrutéis y participéis con vuestros comentarios.

    Todos estamos hartos de los altos precios de la electricidad y que además siguen subiendo día a día. A todos nos gustaría ser capaces de producir nuestra propia electricidad y mandar a paseo a las compañías eléctricas. Vamos a aprovechar este artículo para intentar aclarar algunas ideas con la ayuda de todos ya que el que escribe es solamente un principiante y también estoy deseando seguir aprendiendo con todos vosotros.

    La idea de independizarnos energéticamente y pasar de las compañías eléctricas (y quizá también de las petroleras) no es del todo descabellada ya que tenemos la gran suerte de contar con el Sol, gracias al cual podemos hacerla realidad.

    La mala noticia es que hay que hacer una inversión inicial. Pero también hay buenas noticias sobre esto y es que debido a la continua subida del precio de la electricidad y a la bajada en el precio de los paneles solares cada vez se tarda menos en amortizar la compra e instalación del equipamiento necesario (paneles solares, baterías, etc.).

   De cara al futuro las noticias sólo pueden mejorar por varios motivos. La eficiencia de los paneles solares y las baterías aumenta cada día por lo que cada vez se consigue obtener y almacenar más electricidad del Sol con cada panel y batería que instalemos en nuestra vivienda..

    Debido a los avances en la tecnología cada vez se consiguen producir los paneles solares más rápido, mejores y más fácilmente por lo que los precios bajan día a día.

    Lo mismo ocurre con las baterías. Llevamos varios años en los que las grandes compañías están invirtiendo importantes cantidades de dinero en la investigación para mejorar los dispositivos donde almacenamos energía. Con el gran crecimiento de los dispositivos electrónicos móviles (teléfonos móviles, tablets, ordenadores portátiles, etc.) y la aparición de los automóviles

eléctricos las mejoras y la evolución de las tecnologías de almacenamiento de energía avanzan muy rápidamente.

    Por si todo esto fuera poco actualmente está en proceso de aprobación en España una ley mediante la cual podremos revender la electricidad que produzcamos en nuestra vivienda y no utilicemos.

    Además actualmente ya podemos adquirir automóviles eléctricos que podemos cargar en nuestra propia casa como si de un teléfono móvil se tratara consiguiendo así mandar a paseo también a las petroleras y ser totalmente independientes energéticamente.

    No debemos olvidar uno de las características más importantes de este tipo de energía y es que es totalmente ecológica, por lo que no tiene ningún tipo de efecto negativo sobre el medio ambiente. De esta manera contribuiremos de forma importante a la desaparición de las energías contaminantes como el petroleo, gas, carbón, etc. y a la salvación del planeta.

A PARTIR DE AQUÍ NO ESTOY SEGURO DE QUE LA INFORMACIÓN SEA CORRECTA. SÓLO EXPONGO MIS IDEAS OBTENIDAS DE LA BÚSQUEDA

REALIZADA EN INTERNET POR LO QUE SE ACEPTA CON GUSTO CUALQUIER TIPO DE CORRECCIÓN

INSTALACIÓN ENERGÍA SOLAR EN CASA

    Después de la charla vamos al grano. ¿Qué debemos hacer para conseguir nuestra propia electricidad? Necesitamos montar un kit de energía solar para montarlo en nuestra vivienda.

    Estos kits constan principalmente de tres elementos:

        - Paneles solares        - Baterías        - Elementos de conexión (cables, inversor, etc.)

    En este artículo vamos a hablar sobre los paneles y las baterías, pero para saber las características que vamos a necesitar que tengan estos elementos cuando vayamos a comprarlos debemos tener en cuenta algunos conceptos.

INTRODUCCIÓN

    Nosotros necesitamos energía eléctrica para alimentar los aparatos que hay en nuestra casa. Cada aparato consume una cantidad de energía distinta y esta energía se mide en VATIOS (W).

    Por ejemplo una bombilla de bajo consumo puede consumir unos 12 W, una TV planapequeña unas 3 veces más, 36 W, una bombilla normal que no sea de bajo consumo unos 60 W, casi el doble que la TV plana.

    Los vatios serían la energía que consumen en el momento pero a nosotros lo que nos interesa saber es cuanto consumen durante un periodo de tiempo determinado, por ejemplo en 1 hora. En el caso de la bombilla de bajo consumo serían:

Bombilla de 12 W.............................12 W x 1 hora = 12 Wh

    Por lo tanto esta es la energía que necesitamos que produzca nuestro panel solar y que necesitamos que almacenen las baterías.

BATERÍAS

    El problema es que las baterías no miden su capacidad en esta unidad por lo que NO vamos a encontrar en las tiendas baterías con 12 Wh de capacidad, sino que encontraremos baterías con capacidades por ejemplo de 110 Ah o en el caso de las de los teléfonos móviles por ejemplo 2000 mAh que es igual que 2 Ah.

    ¿Entonces como sabemos si una batería de 110 Ah cargada al 100%  es suficiente, por ejemplo, para mantener nuestra bombilla de 12 W encendida todo el día?

    La bombilla de 12 W encendida todo el día consumiría:

12 W x 24 horas = 288 Wh

    Los Wh que puede suministrar una batería dependen del voltaje que puede proporcionar la batería, normalmente 12 o 24 voltios. Si una batería tiene una capacidad de 110 Ah y un voltaje de 12 voltios la potencia teórica que podríamos sacar de la batería serían 1320 Wh. El cálculo que hay que realizar es el siguiente:

110 Ah x 12 V = 1320 Wh

    En el caso de las baterías de móvil el voltaje será menor, por ejemplo, 5 voltios:

2000 mAh = 2 Ah x 5 V = 10 Wh 

    Pero en nuestras casas los aparatos suelen funcionar a 220-230 voltios de corriente alterna y las baterías ofrecen 12 o 24 voltios de corriente continua por lo que para conseguir este voltaje de las baterías tendríamos que incluir en la instalación un "inversor" con la capacidad suficiente para suministrar la potencia máxima que vayamos a solicitar a las baterías.

    Por poner un ejemplo un inversor de 3000 W suele rondar los 300-400 €. Pero aunque el voltaje de salida del inversor sean 220 V el cálculo debemos realizarlo sobre la fuente que suministra la energía, es decir, la batería. 

110 Ah x 12 V = 1320 Wh

    Por lo tanto más que suficiente para mantener la bombilla encendida todo el día. Pero claro, en nuestra vivienda seguramente vamos a tener más aparatos funcionando. Por ejemplo una estufa eléctrica de 1000 W en pleno invierno encendida toda la tarde (de 17:00 a 21:00, 4 horas) consumiría:

1000 W x 4 horas = 4000 Wh

    En este caso la batería de 110 Ah cargada al 100% no sería suficiente para mantener encendida la estufa las 4 horas.

    Por lo tanto para saber la capacidad de las baterías que vamos a necesitar tendremos quecalcular el consumo eléctrico de nuestra vivienda y valorar la capacidad de las baterías que vamos a adquirir teniendo en cuenta que cuanto mayores son las baterías también aumentará su precio.

    Además debemos tener en cuenta que este cálculo está realizado de forma teórica sobre el 100% de la capacidad de la batería. En la práctica las baterías nunca se deben descargar al 100% ya que quedarían dañadas, por lo que su capacidad útil será menor de la indicada en sus características. 

PANELES SOLARES

    En el caso de los paneles solares me he encontrado con que algunos indican su capacidad deproducción de energía eléctrica en Wh/día y otros en Wp o W (vatios pico).

    En el caso de los Wh/día es más sencillo saber si el panel producirá suficiente energía para nuestra vivienda. Si retomamos el caso de la bombilla de 12 W sabemos que para mantenerla encendida todo el día necesitaremos producir:

12 W x 24 horas = 288 Wh

    Si nuestro panel produjera 400 Wh/día tendríamos energía para mantener la bombilla encendida todo el día y aún nos sobraría.

    En el caso de que nuestro panel tuviera una capacidad de producción de energía eléctrica de, por ejemplo, 165 Wp o W (vatios pico) tendríamos que realizar el siguiente cálculo:

165 Wp x 5 HSP = 825 Wh/día

    Siendo 5 HSP una medida estándar que se utiliza para definir la radiación solar media que podría recibir el panel solar durante un día soleado. En este caso tendríamos energía suficientepara dos bombillas.

CONCLUSIÓN

    A modo de resumen vamos a poner un ejemplo de una vivienda. Estos serán

los consumos en Wh de los aparatos de una vivienda normal durante un día normal:

- 4 bombillas bajo consumo (2 horas cada una) : 4 x 12 W x 2 h = 96 Wh- 1 TV plasma (5 horas): 60 W x 5 h = 300 Wh- Estufa eléctrica o aire acondicionado (4 horas): 1000 W x 4 h = 4000 Wh- Frigorífico: 1000 Wh- Vitrocerámica (1 hora): 3000 W x 1 h = 3000 Wh- Lavadora (1 lavado): 1000 Wh- Lavaplatos (1 lavado): 1000 Wh- Microondas (30 minutos): 800 W x 0,5 h = 400 Wh- Calentador de agua: 1500 Wh- Ordenador sobremesa + monitor (3 horas): 250 W x 3 h = 750 Wh

    En total sería un consumo aproximado de 13046 Wh/día. Para no quedarnos sin energía algún día que vayamos a consumir más buscaremos un kit que nos asegure unos 15.000 Wh/día.

    Sin embargo en invierno la radiación solar es menor y el rendimiento baja hasta un 25% por lo que para conseguir esos 15000 Wh/día en invierno necesitaríamos un conjunto cuya capacidad sea de 60000 Wh/día.

    Actualmente el precio aproximado de un kit es de 800 € por cada 1000 Wh/día, por lo que para conseguir los 60000 Wh/día tendríamos que desembolsar unos 48.000 €.

    Debemos tener en cuenta que este caso es aproximado y que hemos planeado una instalación que nos permita la desconexión completa de la red eléctrica y que nos permita ir sobrados en la peor circunstancia (invierno y utilizando todos los aparatos de la casa).

    La inversión descenderá hasta 12.000 € si nos conectamos a la red eléctrica en invierno, pero nos permitirá generar toda la electricidad que necesitamos en verano. Y este precio sigue bajando a pasos agigantados con la evolución de los precios y la tecnología.

Instrucciones

1. 1Determina el número de kilowatts por hora o KWh que tu casa gasta comúnmente. Esto puede lograrse examinando tu factura de electricidad y dividiendo tu KWh mensual medido por el número de días en el ciclo de facturación. Para una estimación más precisa, mira tu consumo de fin de año y divídelo por 365.

2. 2Calcula la cantidad de energía que puede ser almacenada en tu banco de baterías. Determina el tamaño del banco de baterías requerido con esta fórmula: (carga total en watts X días de almacenamiento de seguridad)/(voltaje del sistema X eficiencia luego de pérdidas del sistema). Por ejemplo, una casa usa en promedio 29 kWh por día, y digamos que quieres un almacenamiento de seguridad de dos días con baterías de 24 volt: (29.000 X 2)/(24 X 0,80) = 3.020,83 amperes por hora a 24 volts. La mayoría de las baterías de 24 volt mantendrán 5 amperes por hora, y como también estarás cargando tu sistema constantemente con paneles solares, puedes asumir que sólo habrá un 5% en tus baterías. Por lo tanto, 3.020,83/5 = 604 X 0,05 = 30,2 o un banco de 31 baterías de 24 volt.

3. 3Calcula el número de paneles solares necesarios para tu banco de baterías. Divide el total de amperes por hora por día (3.020 en nuestro ejemplo) por el promedio de horas de sol por día (basado en la tabla de insolación solar, 4,2 en nuestro ejemplo) para obtener el total de amperes necesarios. Determina la cantidad máxima de amperes producidos por el módulo solar que quieres comprar (divide la potencia del módulo por el voltaje máximo, 17 en nuestro ejemplo). Divide el total de amperes por el máximo de mps y redondea para arriba (43 en nuestro ejemplo). Esto te da la cantidad de paneles solares necesarios para la aplicación de tu casa basado en tus requerimientos energéticos y los paneles solares que piensas comprar.

¿Cuántos paneles solares y baterías se necesita? - ¿Qué capacidad debe tener el controlador y el inversor?

Delta Volt SAC ofrece esta calculadora solar para determinar la capacidad necesaria de los paneles fotovoltaicos, de las baterías, del controlador y de un inversor, ayudando a dimensionar su sistema solar. Principalmente es para aplicaciones simples y aisladas, pero se puede usar sin problemas para un cálculo inicial de otros proyectos. Este modelo incorpora varios ajustes, por ejemplo la eficiencia de baterías y del inversor.

La calidad de los componentes, tipo de batería, características de la instalación, temperatura del ambiente, etc. pueden causar diferencias con los valores calculados. Para una evaluación más exacta y específica, por favor contactar DeltaVolt directamente.

Anímense ... pon algunos datos y apriete la tecla 'Enter' o el botón -> Calcular al final.

La Calculadora

Por favor, llenar los siguientes campos según sus requerimientos:

1. Luz (cantidad de focos):

 

- Potencia de cada foco (W):

 

un foco ahorrador tiene entre 7 y 12W, LEDs menos 

- Horas de uso por día:

                                                

2. Radio(s):

 

- Potencia en Watts - W (no Voltios!):

 

usualmente indicado al dorso del aparato 

- Horas de uso por día:

                                                

3. Televisor(es):

 

- Potencia en Watts (W):

 

según tamaño varia mucho, indicado al dorso del aparato 

- Horas de uso por día:

                                                

4. Consumidores adicionales (por ejemplo refrigeradora, bomba de agua):

 

- Potencia en Watts (W):

 

- Horas de uso por día:

                                                

5. Otros consumidores (por ejemplo ventilador):

 

- Potencia en Watts (W):

 

- Horas de uso por día:

                                                

⇒ Se necesita 220V?

 

este requiere un inversor 

   

⇒ Voltaje del sistema solar?

 

para pequeños sistemas 12V o 24V, para grandes 48V o más 

         

⇒ Días de autonomía (sin cargar la batería)?

 

si no hay sol o por otra razón 

             

⇒ Carga mínima de baterías permisible en % (SOC):

 

menos de 60% solamente con baterías de primera!

                               

⇒ Radiación solar del lugar en kWh/m2 por día:

 

para Perú vea el Atlas Solar 

                                                                       

⇒ Pérdida del sistema en %:

 

varía según calidad de equipos, cables usados, etc. 

                 

 1) Cuánto, en promedio, gastas en energía eléctrica durante un intervalo de tiempo. La mejor

fuente para esta información son los recibos de la luz (en México llegan bimestralmente, y en

cada recibo viene el gasto de luz en Kw/h para ese bimestre). Te conviene obtener un

promedio de estos valores.

2) Que capacidad en Kilowatts (Kw) tienen los paneles que piensas comprar. Por ejemplo,

existen paneles de "precio medio" de un metro cuadrado y capacidad máxima de 120 w 

3) Que densidad solar tiene la localidad donde resides. Aunque el proveedor local debe tener

esos datos, una buena aproximación la puedes obtener en la siguiente

liga: http://firstlook.3tiergroup.com/ 

Por ejemplo, si te llega un recibo de 250 Kw/h para un bimestre promedio y tu localidad tiene

una densidad solar de un 80% (algo nublado): 

250 / 60 días = 4.2 Kwh por día 

Cada panel, durante unas 10 horas de luz y con un 80% de eficiencia promedio es capaz de

generar: 

10 hr x 120 w x 0.80 = 960 wh = 0.96 Kwh por día 

Entonces, necesitas: 

4.2 Kwh / 0.96 Kwh = 4.375, redondeando: 5 paneles solares 

Sin embargo debes considerar pérdidas por el almacenamiento de la corriente en una batería,

la conversión de corriente directa (la que sale de los paneles y la batería) en corriente alterna

(como la que sale del enchufe) por lo que convendría al menos agregarle el porcentaje inverso

de densidad solar en paneles solares a tu cálculo redondeado. Para el ejemplo sería (100% de

eficiencia - 80% de tu localidad = 20%): 

5 x 1.2 = 6 

Así entonces, seis paneles solares te pueden dar la energía que necesitas en un día promedio.