Este blog explica cómo dimensionar su sistema de energía solar. Aprenderemos a calcular cuántos paneles y baterías necesita, junto con qué controlador e inversor serán adecuados para su configuración.
Cómo dimensionar su sistema solar
Paso 1: Dimensionamiento de la carga
El primer paso para dimensionar su sistema comienza con las cargas o dispositivos que desea que su sistema solar alimente. Es importante obtener la potencia de cada elemento que planea utilizar, así como el tiempo que planea utilizarlos. Multiplicará los vatios por las horas para obtener los vatios-hora. Si tiene más de un electrodoméstico, simplemente los suma todos para obtener el total de vatios-hora.
Paso 2: Dimensionamiento de la potencia solar
A continuación, querrá averiguar en qué estado se encuentra. Esto le indicará las horas solares pico que recibe de su estado. Luego, tomará los vatios-hora de carga y los dividirá por sus horas pico para obtener los vatios. Estos serán los vatios que necesita para alimentar esos elementos antes de que se produzcan pérdidas de eficiencia.
Dado que su sistema funcionará a través de un controlador, habrá pérdidas de eficiencia.
Un controlador PWM tiene una eficiencia de aproximadamente el 79%, mientras que un MPPT alcanza aproximadamente el 94%. Ajuste el valor de vatios anterior dividiéndolo por 0.8 (para PWM) o 0.94 (para MPPT) para obtener una potencia refinada. Si un inversor forma parte de su configuración, repita este proceso dividiendo el valor por 0.9. Ahora posee la potencia esencial para alimentar sus electrodomésticos.
Paso 3: Dimensionamiento del controlador
A continuación, debe encontrar un controlador que pueda aceptar la potencia que necesita. Puede consultar la hoja de especificaciones del controlador para ver las potencias que pueden manejar. Por ejemplo, un controlador de 30 amperios puede manejar 400 W a 12 V, por lo que sabe que puede tener hasta 400 vatios allí.
*Si desea dimensionarlo usted mismo, consulte Tipos de controladores de carga solar.
Paso 4: Dimensionamiento de la batería
Para dimensionar su batería, debe duplicar su valor inicial de vatios-hora para que sus cargas solo descarguen la batería hasta el 50%. Tomará ese último valor de vatios que calculó y lo multiplicará por 2. Luego lo dividirá por el voltaje, ya sea 12 V, 24 V o 48 V, según el controlador que termine usando para encontrar los amperios-hora necesarios.
*Si desea más detalles, consulte la Guía de dimensionamiento de baterías.
Paso 5: Dimensionamiento del inversor
Para dimensionar el inversor, debe sumar todas las potencias de todos los elementos que desea hacer funcionar. Luego, debe elegir un inversor con más potencia que esta. Además, asegúrese de que su inversor también coincida con el voltaje de su banco de baterías.
*Si desea más detalles, consulte Inversores: todo lo que necesita saber.
Resumen de ecuaciones – Cómo dimensionar su sistema solar
1. Consumo diario de energía
Esta es la cantidad de energía que sus electrodomésticos necesitan por día.
Potencia de carga × Horas de uso = Vatios-hora (Wh)
2. Paneles solares requeridos
Estos pasos ajustan las pérdidas de eficiencia en el mundo real.
- Vatios-hora ÷ Horas solares pico = Vatios (necesidad básica)
- Vatios ÷ Eficiencia del controlador = Vatios (teniendo en cuenta la pérdida del controlador de carga)
- Vatios ÷ Eficiencia del inversor = Vatios finales del panel solar
3. Tamaño de la batería (para sistemas fuera de la red o de respaldo)
Multiplique por 2 para evitar que la batería se descargue por debajo del 50% para una vida útil más larga.
(Vatios-hora ÷ Voltaje de la batería) × 2 = Amperios-hora (Ah)
4. Tamaño del inversor
El inversor debe manejar la carga simultánea más alta.
Clasificación del inversor > Potencias de carga totales (todos los electrodomésticos que pueda hacer funcionar a la vez)
Ejemplo de dimensionamiento de un sistema solar
En este ejemplo, tomaremos 3 cargas: un televisor, un refrigerador y una cafetera.
- El televisor será de 125 vatios y funcionará 4 horas al día.
- El refrigerador será de 700 vatios y funcionará en un ciclo (8 horas al día).
- La cafetera será de 1500 vatios y funcionará durante 30 minutos al día.
Consumo total de carga
- Consumo del televisor: 125 vatios x 4 horas = 500 vatios-hora
- Consumo del refrigerador: 700 vatios x 8 horas = 5600 vatios-hora
- Cafetera: 1500 vatios x 0.5 horas = 750 vatios-hora
Vatios-hora totales = 500 + 5600 + 750 = 6850 vatios-hora
Si esto le resulta abrumador, la nueva calculadora de energía solar de Renogy le permite estimar el uso de energía por escenario. Los usuarios de vehículos recreativos pueden introducir los tiempos de funcionamiento diarios de dispositivos como televisores, aires acondicionados y microondas. Luego, la herramienta calcula instantáneamente el consumo diario total y sugiere el paquete de solución adecuado para usted.
Panel solar y controlador de carga
Ahora que tenemos nuestro consumo, podemos ver cuántos paneles necesitamos.
En este ejemplo, nos ubicaremos en Tennessee, que tiene 4 horas pico (referencia: Horas promedio de sol pico por estado).
Potencia requerida del panel solar (sin considerar la pérdida del controlador y del inversor) = 6850 vatios-hora / 4 horas = 1712.15 vatios.
Querremos usar el controlador MPPT ya que este es un sistema de alta potencia y queremos minimizar la pérdida. También usaremos un inversor ya que los elementos son de CA.
Potencia requerida del panel solar (considerando la pérdida del controlador y del inversor) = 1712.15 vatios / 0.94 / 0.9 = 2023.82 vatios
Ahora sabemos que necesitamos 2023.82 vatios.
En este caso, es difícil encontrar un controlador que haga esto, así que echaremos un vistazo a algunos kits y encontraremos un kit solar que debería hacer el trabajo.
Supongamos que estamos instalando un sistema solar de 24 V. Debemos tener esto en cuenta para dimensionar la batería y elegir nuestro inversor.
Batería
Ahora, al considerar el tamaño de la batería, deberá dividir el consumo total por el voltaje del sistema, en este caso, 24 V, y luego duplicar el resultado.
Capacidad de la batería = (6850 vatios-hora / 24 voltios) * 2 = 570.83 AH a 24 V.
Probablemente pueda lograr este banco de baterías con 6 de las baterías de 200 AH cableadas en serie-paralelo.
Inversor
Ahora, para calcular el tamaño del inversor que necesitamos; tenemos que sumar las potencias de carga.
Vatios de carga total = 700 vatios + 125 vatios + 1500 vatios = 2325 vatios.
En este caso, se requiere un inversor de 2500 vatios o superior. Tendría que ser de 24 voltios.
Para obtener detalles sobre cómo calcular su energía solar, consulte las calculadoras solares de Renogy.
Para longitudes de cableado y dimensionamiento de calibre, consulte Fusibles y calibre de cable.
