Cómo dimensionar un sistema de energía solar: auditoría energética, paneles, baterías y retorno

Empiece con una lista de cargas y una auditoría energética

Liste cada carga, su potencia en vatios y las horas que funciona, y multiplique para obtener kilovatios hora (kWh) al día. Sume los totales y compárelos con las facturas de doce meses, porque el aire acondicionado de verano puede duplicar la cifra de invierno. La factura da el total; la lista de cargas muestra de qué se compone y qué cargas deben seguir funcionando cuando falla la red.

Hay dos cifras que importan y que a menudo se confunden. La energía (kWh al día) determina cuántos paneles y cuánta batería hacen falta. La potencia pico (kW, las cargas que funcionan a la vez, incluido el arranque de motores) determina el tamaño del inversor y del cableado. Una villa puede consumir una energía moderada y tener un pico alto cuando arrancan dos equipos de aire acondicionado a la vez.

Conectada a red, híbrida o aislada

Esta elección condiciona todo lo demás. La conectada a red reduce la energía que compra y no tiene batería; se detiene cuando falla la red. La híbrida añade una batería para que circuitos elegidos sigan funcionando durante un corte. La aislada no tiene red y se dimensiona para varios días de autonomía, como en las unidades de videovigilancia solares. La comparación está en nuestra página de energía solar fotovoltaica.

Paneles: a partir de las horas de sol, con pérdidas

Las horas de sol pico son las horas al día con la intensidad estándar de 1,000 W/m². Riad tiene mucho sol, aproximadamente de 5 a 6 horas de sol pico de media y menos en invierno. La producción de los paneles se reduce después por la temperatura (las células se calientan mucho más que el aire), el polvo, las pérdidas de cableado, el rendimiento del inversor y el desajuste. Solemos tomar un rendimiento del sistema del 70 al 80% para planificar y luego lo comprobamos en el sitio concreto.

La potencia de paneles en kWp es la energía diaria que quiere que aporte el sol dividida entre las horas de sol pico y el rendimiento del sistema.

Inversor y batería

• Inversor: se dimensiona según la carga pico que debe soportar y según el campo solar. Para el circuito respaldado se incluyen las corrientes de arranque de motores.
• Batería: la energía que necesita de noche o en un corte, dividida entre la profundidad de descarga utilizable y el rendimiento del inversor. Una batería de fosfato de hierro y litio suele permitir un uso profundo; la de plomo-ácido permite mucho menos, así que la capacidad nominal debe ser mayor.
• Autonomía: cuánto tiempo deben funcionar las cargas críticas solo con batería. En una villa se mide en horas; en un punto aislado, en días.
• Las baterías envejecen más rápido con calor, así que el local importa tanto como la capacidad.

Ejemplo resuelto

Una villa que quiere reducir su consumo diurno y mantener luces, red de datos y algunos circuitos durante un corte. Todas las cifras son supuestos del ejemplo.

La misma villa con otra cubierta, otro sombreado u otros hábitos de climatización dará un resultado distinto. Lo importante de la tabla es que cada línea se puede cuestionar.

Cubierta, sombras y orientación

Fíjese en la superficie útil, no en la total. Los depósitos de agua, los petos, las antenas, los casetones de escalera y los edificios vecinos proyectan sombra que reduce la producción de toda una cadena de módulos, no solo de un panel. En Arabia Saudí la inclinación hacia el sur da la mejor producción anual, pero las cubiertas planas y las inclinaciones bajas reducen la carga de viento y convienen a sitios polvorientos. La separación entre filas, la resistencia de la cubierta, la impermeabilización y el acceso seguro para la limpieza forman parte del diseño.

Mantenimiento y limpieza con polvo

El polvo es una pérdida recurrente. La producción cae entre limpiezas y una tormenta de polvo puede reducirla en un día. La estimación de producción y el plan de mantenimiento deben indicar cada cuánto se limpian los paneles, quién lo hace y de dónde sale el agua. El inversor, las baterías, las conexiones y el montaje se revisan según un calendario. Véase mantenimiento.

Monitorización

La monitorización debe mostrar producción, consumo, estado de la batería y alarmas, y comparar la producción real con la estimada. Sin ella es habitual que un sistema produzca un 20% menos durante un año sin que nadie lo note.

Prever ampliaciones

Deje espacio en la cubierta, capacidad en el cuadro de distribución y una batería a la que se pueda añadir, y elija un inversor que admita más módulos o baterías. Ampliar más tarde es mucho más barato si se previó desde el principio.

Híbrido de grupo electrógeno y solar

En sitios que no admiten cortes, la energía solar y la batería pueden sostener la carga la mayor parte del tiempo, con un grupo electrógeno de reserva para cortes largos y días de poco sol. La transferencia del grupo, los ajustes del inversor y el plan de combustible deben diseñarse juntos. Véanse interfaces con grupos electrógenos y continuidad eléctrica. Los equipos electrónicos críticos siguen necesitando una UPS para cubrir cualquier transferencia, y el alumbrado de emergencia tiene sus propias reglas; véanse los sistemas de batería central.

Qué debe incluir un estudio de viabilidad

• La lista de cargas y los datos de consumo de 12 meses
• Visita a la cubierta o terreno con análisis de sombras
• Tipo de sistema y cargas respaldadas
• Dimensionado de paneles, inversor y batería con todos los supuestos declarados
• Pérdidas por calor y polvo, y el plan de limpieza
• Esquema unifilar y la vía de aprobación de la compañía eléctrica para sistemas conectados a red
• Una comparación de energía y coste con método declarado, incluida la sustitución de baterías e inversores durante la vida del sistema

Unas palabras sobre el retorno de la inversión

El retorno depende de su tarifa, su patrón de consumo, el coste del sistema, la parte de energía solar que se usa en el sitio y el mantenimiento. No damos cifras de retorno por adelantado. Un estudio de viabilidad debe mostrar el método y sus supuestos para que usted los contraste con sus propias facturas.

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