Energía Máxima Diaria

El cálculo y dimensionamiento de una instalación fotovoltaica eficiente requiere un análisis exhaustivo del consumo energético o energía máxima diaria y de las condiciones de uso específicas del sistema.

Este proceso implica no solo determinar cuánta energía será necesaria, sino también cómo se distribuirá el uso de esa energía a lo largo del tiempo.

● Cantidad de energía necesaria:

– Análisis del consumo energético: se elabora un inventario completo de todos los dispositivos y aparatos eléctricos que se utilizarán en la instalación.

– Consumo energético diario: se procede a calcular la energía media diaria para cada uno de los equipos identificados, en Wh/día. Esta cifra servirá de base para dimensionar todos los componentes de la instalación fotovoltaica.

● Distribución de esa energía a lo largo del tiempo:

– Uso diario vs. nocturno: el uso diurno permite que la energía generada por los paneles solares sea consumida directamente, mientras que el uso nocturno requerirá que la energía se almacene durante el día para su posterior uso.

– Estacionalidad del uso: la generación de energía solar varía significativamente entre el verano y el invierno. En instalaciones que se utilizan solo durante ciertos meses, como casas de verano o cabañas de invierno, se puede optimizar el sistema para esas estaciones específicas.

– Frecuencia de uso: ¿La instalación será utilizada diariamente, solo durante los fines de semana, o en ocasiones especiales? La respuesta a esta pregunta influirá en la capacidad de almacenamiento necesaria y en el número de paneles solares.

En el cálculo de las instalaciones fotovoltaicas, es fundamental conocer el consumo energético y los patrones de uso. La clave está en comprender plenamente cómo se utilizará la energía, lo que permitirá ajustar el sistema a las condiciones específicas de cada instalación.

Cálculo del Consumo Energético

La principal condición para dimensionar la instalación solar fotovoltaica es conocer la energía que se va a consumir en la instalación receptora a la que se va a suministrar la energía eléctrica.

La energía máxima consumida en la instalación E_{inst_Whd} se calcula por día, es decir, se tiene en cuenta la potencia de cada equipo y las horas en las que estará en funcionamiento cada equipo a lo largo de 1 día. Se mide en Whd (watios hora al día o Wh/día).

donde:

Cantidad = número de aparatos iguales

Horas = horas al día que se conecta un aparato

P_receptor = potencia de un solo aparato, en W

Después se calcula la energía máxima consumida E_{inst_Ahd}, independiente del valor de la tensión es decir, dividiéndola por la tensión de la instalación. Se mide en Ahd (amperios hora al día).

donde:

E_{inst_Whd} = energía máxima consumida en la instalación por día, en Whd

V_instalación = tensión de CC necesaria para alimentar la instalación proyectada (V_baterías)

Se debe elegir un margen de seguridad, que suele oscilar entre el 10% y el 25%. Será el técnico proyectista el que decida el margen de seguridad adecuado a la instalación diseñada.

Aplicando por defecto, un margen de seguridad del 20%, la energía máxima diaria E_máxdiaria será:

Para determinar la energía máxima diaria realmente necesaria (E_máx), también se deberán tener en cuenta las pérdidas energéticas que se producen en los distintos componentes de la instalación fotovoltaica.

Estas pérdidas se cuantifican mediante un factor denominado coeficiente de pérdidas (K_T).

Por otro lado, la fórmula general de la potencia (P = V · I) establece que, para una misma potencia, a mayor tensión en un circuito, menor podrá ser la corriente.

Por tanto, si queremos reducir la corriente continua CC con la que trabaja la instalación fotovoltaica, será necesario aumentar la tensión de CC de la instalación (banco de baterías). No obstante, esto implicará utilizar baterías con mayor tensión nominal o un mayor número de baterías conectadas en serie.

Energía Máxima Diaria de una Vivienda

Podemos tomar los datos de nuestras facturas de energía eléctrica. Lo ideal sería tener las facturas de todos los meses del año para obtener con más exactitud el consumo medio diario.

Si solo disponemos de una factura, suponiendo un mes de 30 días, miraremos el consumo de energía de ese mes (kWh). Calcularemos la energía máxima consumida, en Whd, multiplicando por 1.000 W y dividiendo por 30 días:

Ejemplo: ¿Cuál será la energía máxima diaria consumida en una vivienda, en Whd, si el consumo de energía de 30 días es de 250 kWh? ¿Cuál será la energía máxima diaria, en Ahd, si se va a instalar una batería de 24 V, aplicando el margen de seguridad correspondiente?

Energía Máxima Diaria de una Instalación Móvil o Portátil

Para este tipo de instalaciones en las que no se dispone de facturas, o simplemente, en el caso de una vivienda de la que no se conozcan estos datos, se pueden utilizar los siguientes consumos aproximados:

Ejemplo: Calcula la energía máxima diaria consumida en una instalación de una autocaravana con banco de baterías de tensión de 12 V, aplicando el margen de seguridad correspondiente, si tenemos los siguientes datos:

● 5 lámparas, 4 horas diarias, de 8 W cada una

● 1 televisor, 2 horas diarias, de 50 W

● 1 nevera portátil, 4 horas diarias, de 60 W

Ejercicios Resueltos de Energía Máxima Diaria

A continuación, se presentan 2 ejercicios resueltos sobre el cálculo de la energía máxima diaria en instalaciones solares fotovoltaicas.

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