Diseño de sistemas fotovoltaicos: Distintos criterios
El diseño de sistemas fotovoltaicos es complejo, ya que depende de diferentes variables , climáticos, técnicos, económicos, arquitectónicos, los cuales deben ser vistas en su interacción.
Y especialmente el sistema de incentivos introducidos por la cuenta de energía para tener un efecto sustancial en el dimensionamiento de la planta conectada a la red, dependiendo de si usted elige centrarse en la venta o de energía en el hogar.
Dimensionamiento de un sistema fotovoltaico ,lo primero es la detección de la potencia total de los módulos necesarios para cumplir ciertos fines eléctricos.
La potencia nominal de un módulo fotovoltaico (y por tanto de un sistema fotovoltaico ) se mide en kWp, es decir, en “kilovatios pico.”
El kWp de la unidad de medida se utiliza para identificar una fuente “objetiva” nominal dada para la energía fotovoltaica, independientemente de la variabilidad característica de la radiación solar.
El kWp identifica la potencia instantánea suministrada por un módulo fotovoltaico en condiciones de irradiación estándar. 1,000 W / m² de la radiación solar y 25 ° C de temperatura ambiente. La superficie promedio, en un techo inclinado, que es necesario disponer de 1 kWp instalado es de unos 8 m² de módulos monocristalinos o policristalinos.
Hay que tener en cuenta la “densidad de energía” tecnología fotovoltaica: por ejemplo, tiene una capacidad instalada de 3 kWp, que es de lo que necesita para satisfacer toda la demanda de una familia de 3-4 personas, necesidad más o menos 24 metros cuadrados de paneles solares.
Es importante la integraciòn arquitectonica de los paneles solares, así como la energía,generado por los sistemas fotovoltaicos.
Criterios para el diseño de sistemas fotovoltaicos
Los criterios de diseño de sistemas fotovoltaicos discutidos aquí deben considerarse como puntas ásperas. En cualquier caso debe obtenerse de profesionales y empresas especializadas, que gracias a la experiencia y el uso de software de simulación sofisticada, un sistema puede dimensionarse de la manera más adecuada.
Orientación e inclinación de los módulos
La orientación ideales para los paneles solares es, sin duda, la del Sur . Las superficies expuestas al Sur tienen la máxima cantidad de radiación solar.
A menudo sucede que el espacio disponible para la instalación no se enfrentan perfectamente a el Sur; Esto en la mayoría de los casos no es un problema importante.
De hecho, incluso los grandes desplazamientos hacia el sudeste o Suroeste implican disminución insignificante en el producibilidad planta eléctrica.
Para las instalaciones conectadas a la red, la inclinación ideal es con respecto a la superficie horizontal es el que maximiza la producción de electricidad sobre una base anual. El ángulo de inclinación de los módulos depende de la latitud elegido para la instalación. Un valor medio habitualmente recomendada es de 30 ° , pero puede ir bien inclinaciones de 20 ° o 40 °.
Incluso para sistemas aislados, es aconsejable un ángulo de inclinación de los paneles de cerca de 30 °. Sin embargo, para estos sistemas la inclinación elegida debe responder principalmente a la necesidad de cobertura instantánea de la carga eléctrica y la carga de las baterías.
Me explico mejor con un ejemplo. Asumimos un refugio de montaña aisladoo de la red y se usa todo el año, que se basa únicamente en la energía fotovoltaica para satisfacer sus necesidades de electricidad.
Sabemos que en invierno la radiación solar disminuye mucho y la trayectoria del sol está bajo en el horizonte. Esto significa que, si usted quiere maximizar el rendimiento del sistema en invierno , el ángulo óptimo de inclinación de los módulos plano horizontal también puede ser de 50 ° o 60 °.
A la inversa, si la cabaña de montaña se usa sólo en la temporada de verano, entonces el ángulo de inclinación de los módulos puede ser tan poco como 15 ° -20 °, para interceptar la radiación solar en verano es casi perpendicular al plano horizontal.
Estimación y producción de energía
Para estimar la capacidad real de la producción de la planta de electricidad es necesario correlacionar los datos proporcionados por los atlas solares con el rendimiento técnico de los componentes del sistema. Sólo de esta manera, se puede estimar cual serà la cantidad de energía suministrada por la planta, expresado en kWh de electricidad por kWp de potencia instalada.
La eficiencia de los paneles solares
Los rendimientos de los módulos fotovoltaicos, calculados en condiciones de irradiación estándar (1,000 W / m² a 25 ° C de temperatura), varían dependiendo de la tecnología utilizada, que van desde 6-10% de los valores para el silicio amorfo a 10-15% para mono y silicio policristalino.
Suponiendo una eficiencia promedio de 12,5%, que debe tener 8 m² de superficie de módulos para tener una capacidad instalada de 1 kWp, capaz de producir una cantidad anual (teórico) de kWh eléctricos igual a la radiación solar anual
La eficiencia de conversión
Este es el denominado BOS ( Balanza del sistema ) que no tiene en cuenta los paneles , pero si la parte restante de la instalación fotovoltaica, y luego teniendo en cuenta las pérdidas que se atribuyen a los diferentes dispositivos eléctricos en el sistema.
El valor medio de la BOS es de aproximadamente 85%. Así que tenemos que corregir el potencial anual estimado a partir de los datos sobre la radiación solar, multiplicándolo por el BOS.
Por ejemplo: 1,700 kWh elett./kWp año x 85% = 1.445 kWh años BOS elett./kWp .
Tome un sistema fotovoltaico instalado en el techo de una casa . Sabemos que la radiación solar media anual (1.700 kWh / m²), y también la posibilidad de fabricar el sistema eléctrico, neto de BOS (1.445 kWh elett./kWp años). Suponiendo un sistema fotovoltaico con 2 kWp, que ocupa aproximadamente 16 m² de superficie, que tendrá una producibilidad anual estimado en alrededor de 2.890 kWh eléctrico
Dimensionamiento de un sistema aislado de la red elèctria
Los sistemas fotovoltaicos que alimentan edificios carentes de conexión a la red eléctrica, se deben dimensionar con especial cuidado. Muy a menudo, estas utilidades dependen de la tecnología fotovoltaica para abastecer la totalidad o la mayor parte de la electricidad.
Los usuarios aislados deben ser capaces de tener electricidad incluso en ausencia de radiación solar (durante la noche o en días nublados). Esto hace necesaria la presencia de una bateria para acumular la energía eléctrica, alcanzable con un sistema electroquímico de la batería.
Por lo tanto, la planta fotovoltaica debe estar dimensionaao de manera que se satisfagan, en días favorables, no sólo las necesidades de los usuarios, sino también el almacenamiento de energía eléctrica para un uso poaterior.
La integración entre la fotovoltaica y otras fuentes de energía (viento, generadores diesel, etc.) constituye una de las mejores soluciones de plantas para los usuarios aislado de la red, ya que permite una mejor dimensionamiento de los diversos componentes..
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Dimensionamiento de un sistema conectado a la red
Un sistema fotovoltaico conectado a la red no necesariamente debe estar dimensionado para satisfacer todas las necesidades de electricidad de los usuarios. De hecho una de las principales funciones de la red es para compensar el déficit de la producción de energía, lo que permite la retirada de la energía a favor de los usuarios en caso de necesidad.
La conexión a la red es particularmente útil para las fuentes de energía al azar, es decir, no programable, entre toda la potencia de energía y el viento solar.
En la práctica, para los sistemas conectados a la red, en el que la continuidad asegura el suministro de energía eléctrica, los criterios de tamaño se determinan más por las consideraciones económicas y de tarificación relacionadas con el intercambio de energía con la red y a los honorarios para el autoconsumo y la venta de energía, la necesidad de aplicar las cargas eléctricas.
Simuladores para el diseño de sistemas
para evaluar la conveniencia y la viabilidad de un sistema fotovoltaico, un buen ejercicio preliminar es utilizar uno de los muchos simuladores disponibles en la web. Los simuladores son herramientas interactivas que, a partir de un conjunto de parámetros de entrada del usuario, como resultado de alguna -poder de datos específico, área ocupada, etc.- sistema fotovoltaico “ideal”.
