Coeficiente de Pérdidas

Una de las consideraciones más críticas en el diseño de sistemas fotovoltaicos es el cálculo del coeficiente de pérdidas totales.

Este coeficiente engloba una serie de factores que pueden afectar la cantidad de energía útil que se obtiene de una instalación solar, desde la generación en los paneles solares hasta el consumo final en los dispositivos eléctricos.

El coeficiente de pérdidas totales es una medida que permite cuantificar y prever las diversas ineficiencias y pérdidas que se presentan en una instalación fotovoltaica.

Estas pérdidas pueden originarse en diferentes componentes del sistema, como baterías, inversores, reguladores, cableado, y otros elementos que afectan el flujo de energía.

En el cálculo de la instalación fotovoltaica se han de determinar adecuadamente estas pérdidas para diseñar un sistema que funcione de manera eficiente, maximizando la producción de energía.

Se deben tener en cuenta factores como la autodescarga de las baterías, el rendimiento del sistema de almacenamiento, el rendimiento de los inversores y reguladores, y otras pérdidas inherentes al sistema, como las caídas de tensión y el efecto Joule.

Además, también se deben considerar los días de autonomía en el cálculo de las pérdidas totales.

Coeficiente de Pérdidas Totales en una Instalación Solar Fotovoltaica

Anteriormente se analizó el cálculo del consumo energético o energía máxima diaria y obtuvimos, la siguiente fórmula, en la que E_{inst_Ahd} es la energía máxima consumida en la instalación por día, en Ahd:

A partir de la E_máxdiaria (Ahd) de la instalación, se halla nuevamente el consumo energético teniendo en cuenta las posibles pérdidas totales de la instalación. Para ello, se introduce un coeficiente K_T, que se denomina coeficiente de pérdidas y que se calcula así:

K_A = pérdidas debido a la autodescarga diaria de la batería. El fabricante suele dar este valor en las hojas de características. Su valor por defecto será del 0,5%.

K_B = pérdidas debido al rendimiento de la batería. Aumentan con el uso de la batería, con las descargas fuertes o con las bajas temperaturas, en cuyo caso las pérdidas podrían llegar hasta el 10%. Su valor por defecto será del 5%.

P_d = profundidad de descarga de la batería. El fabricante suele dar este valor en las hojas de características. Su valor oscila entre el 50% o 80%. El valor por defecto será del 60%.

K_C = pérdidas debidas al rendimiento del inversor utilizado, si procede. Como el rendimiento oscila entre el 80% y el 95%, las pérdidas oscilarán entre 20% y el 5%.

K_R = pérdidas debidas al rendimiento del regulador utilizado. Como el rendimiento suele ser del 90%, su valor por defecto será del 10%.

K_X = otras pérdidas no contempladas, tales como, caídas de tensión, efecto Joule, etc. Su valor por defecto será del 15%.

D_aut = días de autonomía estimados en el cálculo.

Energía máxima diaria considerando las pérdidas

Todas estas pérdidas en % se pondrán en la fórmula de K_T en tanto por uno. Por ej: 1% ⇒ 0,01.

A partir de la energía máxima diaria de la instalación E_máxdiaria, obtendremos la energía máxima diaria E_máx, teniendo en cuenta las posibles pérdidas totales de la instalación K_T:

Coeficiente de Pérdidas Totales por Defecto

Si en un problema de cálculo no se dan los valores K_A, K_B, K_R, K_X o P_d, se pondrán los valores por defecto. El valor de pérdidas por rendimiento del inversor K_C siempre lo obtenemos del fabricante y D_aut es un dato del diseño.

Para una instalación fotovoltaica en la que se utilicen los valores por defecto:

● Si NO se necesita un inversor: no será necesario el inversor si los receptores funcionan a la tensión de CC del banco de baterías. En este caso K_C = 0 y el coeficiente de pérdidas K_T quedará en función de los días de autonomía D_aut:

● Si es necesario un inversor: el coeficiente de pérdidas K_T quedará en función de las pérdidas del inversor K_C y de los días de autonomía D_aut:

Ejercicios Resueltos de Coeficiente de Pérdidas

A continuación, se presentan 2 ejercicios resueltos sobre el coeficiente de pérdidas a tener en cuenta en el cálculo de la energía máxima diaria de una instalación solar fotovoltaica.

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