Cálculo de Paneles Solares
El cálculo de paneles solares implica determinar cuántos paneles son necesarios para generar la energía máxima diaria Emáx requerida por la instalación.
Para ello, se tendrá en cuenta la irradiación solar disponible, las características específicas de los paneles y la configuración de estos en el sistema (ya sea en serie, en paralelo o una combinación de ambos).
Este cálculo es fundamental para determinar el tamaño óptimo del sistema. Un sistema subdimensionado no podrá satisfacer la demanda energética, mientras que uno sobredimensionado implicará una inversión inicial mayor y una eficiencia reducida.
Uno de los aspectos más importantes en el cálculo de las instalaciones fotovoltaicas es precisamente el cálculo de los paneles solares, ya que son la fuente primaria de generación de energía en el sistema.
La cantidad, disposición y tipo de paneles solares deben ser cuidadosamente seleccionados para garantizar que la instalación sea capaz de satisfacer la demanda energética.
A continuación, se abordará de manera exhaustiva el proceso de cálculo de paneles solares, desde la determinación de la energía máxima diaria Emáx hasta el cálculo del número de paneles necesarios en configuraciones en serie y en paralelo.
Contenidos
Cálculo de la Energía Máxima Diaria
El primer paso en el cálculo de los paneles solares es determinar la energía máxima diaria que se necesita para satisfacer la demanda de la instalación fotovoltaica.
El procedimiento será el siguiente:
1º) Tal y como vimos en el cálculo del consumo energético, se obtiene la energía máxima consumida en la instalación Einst_Whd por día, en Whd.
2º) Después se calcula la energía máxima consumida Einst_Ahd, en Ahd. Para ello, se divide por la tensión de la instalación.
3º) Se aplica un margen de seguridad, del 20% por defecto, siendo la máxima energía diaria de:
4º) Ahora se halla nuevamente el consumo energético diario teniendo en cuenta las posibles pérdidas totales de la instalación KT. Tal y como vimos en coeficiente de pérdidas totales en una instalación solar fotovoltaica, la energía máxima diaria será de:
Cálculo de la Energía Generada por un Panel Solar
Una vez que se ha determinado la energía máxima diaria requerida, el siguiente paso es calcular la cantidad de energía que puede generar un panel solar individual en un día, tal y como vimos en el apartado de energía generada por un panel fotovoltaico:
Cálculo del Número de Paneles a Conectar en Paralelo
Después de calcular la energía generada por un panel solar EPANEL, el siguiente paso es determinar cuántos paneles solares en paralelo son necesarios para generar la energía máxima diaria Emáx.
El número de paneles a conectar en paralelo depende de la energía máxima diaria Emáx, así como de la energía generada por un panel fotovoltaico EPANEL.
El número de paneles a conectar en paralelo se obtendrá con la siguiente fórmula:
(Se redondea al alza a número entero)
Esta fórmula indica que el número de paneles a conectar en paralelo debe ser igual o mayor a la relación entre la energía máxima diaria y la energía que puede generar un panel en un día.
Además, se observa que los paneles en paralelo dependerán de la energía máxima diaria teniendo en cuenta las pérdidas Emáx que consume la instalación receptora.
Dependiendo del tipo de instalación fotovoltaica, la proporción de energía cubierta por paneles solares en una instalación varía según su diseño. En el caso de una vivienda conectada a la red, si los paneles cubren, por ejemplo, el 50% del consumo total, el cálculo se realizaría considerando únicamente este porcentaje de la energía máxima demandada (50% de Emáx).
Cálculo del Número de Paneles a Conectar en Serie
La configuración en serie, por otro lado, busca sumar las tensiones de cada panel mientras la corriente se mantiene constante.
El número de paneles a conectar en serie depende de la tensión de operación de la instalación fotovoltaica Vinstalación. Esta es la tensión de CC necesaria para alimentar la instalación, 12 V, 24 V, 48 V, etc.. También depende de la tensión nominal que tenga un panel VPANEL.
El número de paneles a conectar en serie se obtendrá con la siguiente fórmula:
Este cálculo garantiza que la tensión total del conjunto de paneles en serie coincida con la tensión de operación requerida por la instalación.
Ejercicio Resuelto de Cálculo de Paneles Solares
A continuación, se presenta 1 ejercicio resuelto sobre el cálculo de paneles solares de una instalación solar fotovoltaica.
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