Factores de configuración para el sistema solar fuera de la red

La esperanza de tener independencia energética: poder alimentar su hogar sin un pago mensual de servicios públicos y no verse afectado por apagones o interrupciones en los servicios públicos, se está volviendo cada vez más común. La fuerza impulsora detrás de este esfuerzo es el sistema de energía solar "fuera de la red". Los sistemas fuera de la red-no dependen física ni de otro modo de la compañía eléctrica para su funcionamiento como lo son los sistemas conectados a la red-, sino que son un sistema de generación, almacenamiento y distribución de energía completamente autónomo-. Un sistema de energía solar fuera-de la red es un ejemplo de un sistema de 'circuito cerrado' y proporcionará energía a una cabaña en el bosque, una caravana o un vehículo recreativo, u otras ubicaciones remotas que no tienen acceso a una red eléctrica.

La única forma de lograr una desconexión completa del proveedor de energía es tener un sistema de energía solar independiente en su propiedad. Instalar sólo un par de células solares en el tejado no es suficiente para conseguirlo; Primero debes decidir cuánta electricidad utilizas y luego diseñar un sistema de energía solar independiente que pueda proporcionarte esa cantidad de electricidad. El sistema de energía solar también debe tener el tamaño adecuado para sus necesidades específicas de consumo de energía, ya que comprar demasiados o muy pocos paneles eléctricos solares provocará un desperdicio de energía, así como un agotamiento frecuente de la batería y casi ningún ingreso de su instalación. Este artículo proporciona una comparación de algunos de los factores más importantes a considerar al crear un sistema de energía solar con bajos costos operativos y un rendimiento confiable a largo plazo-.

Para realizar cálculos con precisión, es importante comprender, primero, la función de cada uno de los cuatro componentes que componen un sistema fuera de la red (-independiente).

Paneles Solares (Fotovoltaicos): Prácticamente todos los sistemas fotovoltaicos están compuestos por paneles solares y sus diversas tecnologías. Las células del panel solar que convierten la luz (radiación solar) en electricidad (CC - corriente continua) se llaman células fotovoltaicas y el proceso en el que convierten la luz en electricidad se llama efecto fotovoltaico.

Controlador de carga CC (Regulación):La electricidad CC fluye desde los paneles solares hacia este dispositivo que se utiliza como puerta de enlace. La responsabilidad principal del controlador de carga es regular el voltaje y la cantidad de corriente proveniente de sus paneles solares para que no sobrecargue sus baterías, asegurando así que no se dañen.

Para los sistemas fuera de la red-, la opción preferida de controlador será un controlador de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) en lugar de un modelo anterior con modulación de ancho de pulso (PWM), ya que los controladores MPPT rastrean el punto de máxima potencia para los paneles fotovoltaicos, lo que proporciona una eficiencia mucho mayor que los controladores PWM, y especialmente en condiciones climáticas frías o nubladas.

Banco de baterías (almacenamiento):El banco de baterías se considera el corazón de un-sistema solar fuera de la red. Dado que el 100% de la generación de energía solar fotovoltaica no se produce durante la noche, es necesario tener algo en lo que almacenar todo el exceso de energía eléctrica producida durante las horas pico de producción de energía para su uso tanto durante la noche como en días nublados o lluviosos.

Aunque las baterías de plomo-ácido inundadas son más baratas en el costo inicial-; Las baterías de fosfato de hierro y litio (LiFePO₄) se están convirtiendo en un nuevo tipo de batería estándar de la industria para nuevas instalaciones debido a su vida útil mucho más larga, mayores profundidades de descarga y funcionamiento sin mantenimiento-.

Inversor:La cantidad de energía almacenada en las baterías es un voltaje de CC bajo. Sin embargo, la mayoría de los electrodomésticos utilizan voltaje de corriente alterna (CA) para funcionar. Para convertir el bajo voltaje de CC de sus baterías en voltaje de CA utilizable (generalmente 120 voltios o 240 voltios) para sus otros electrodomésticos (luces, refrigeradores, etc.), necesitará comprar un inversor.

Para operar equipos sensibles, necesitará un inversor de onda sinusoidal pura, ya que proporciona una salida de onda sinusoidal suave (ideal para que equipos electrónicos sensibles funcionen correctamente).

No puede elegir ningún componente hasta que sepa cuánta energía utiliza realmente. Este proceso se denomina análisis de carga o auditoría energética.

Para determinar cuántos vatios consume tu oficina u hogar diariamente (para realizar este cálculo), necesitas conocer varios datos sobre cualquier electrodoméstico que utilices. Específicamente, necesita saber cuánta electricidad utiliza cada uno de sus electrodomésticos por -vatio, cuánto tiempo funcionan los dispositivos cada día y cuántos vatios consumen sus electrodomésticos por hora. Otra razón por la cual-los sistemas fuera de la red no cumplen con las expectativas de los usuarios es que pocos sistemas han sido dimensionados adecuadamente en función del uso máximo.

Conociendo tu consumo diario, puedes dimensionar el banco de baterías. La pregunta clave aquí es "Días de autonomía". Esto se refiere a cuántos días desea que su sistema funcione sin ninguna entrada del sol (es decir, durante una tormenta de nieve o un período prolongado de nubosidad).

La mayoría-de los diseñadores de sistemas fuera de la red recomiendan un mínimo de 2-3 días de autonomía para sus sistemas fuera de la red. Además, es fundamental evitar una descarga excesiva de las baterías para prolongar su vida útil. Con las baterías de litio, puede ser aceptable utilizar entre un 80% y un 90%, pero esto deberá tenerse en cuenta en el cálculo de la capacidad.

También deberá seleccionar un inversor que pueda soportar la "sobretensión" de energía o la carga máxima. Aunque su uso normal puede ser bajo, una bomba de agua o un motor de refrigerador pueden usar de 3 a 5 veces su consumo normal cuando se encienden inicialmente. Un inversor que no pueda soportar esta sobretensión se desconectará.

Es necesario determinar el voltaje del sistema de 12 V, 24 V o 48 V. Los sistemas más pequeños (es decir, furgonetas o cabinas pequeñas) tienden a utilizar 12 V, por lo que generalmente se requieren sistemas de 24 V o 48 V en los hogares debido a la mayor distancia entre las baterías y los electrodomésticos. Los sistemas de voltaje más alto son ventajosos porque se requiere cableado de cobre más delgado y menos costoso, y la pérdida de energía es menor a lo largo de la distancia.

Finalmente, las especificaciones técnicas no son los únicos factores. La ubicación física de sus paneles es crucial. En el hemisferio norte, lo ideal es que los paneles miren hacia el sur en un ángulo de inclinación igual a su latitud para maximizar la exposición.

Además, investigaciones académicas recientes destacan la necesidad de "factores de adaptabilidad" en el diseño fuera de la red-, particularmente en áreas en desarrollo. Factores como la capacidad del usuario para pagar el mantenimiento, la integridad estructural del techo e incluso la capacidad de reubicar el sistema son consideraciones vitales que a menudo se pasan por alto en los marcos de dimensionamiento estándar.

Considere los requisitos totales de energía y la cantidad de paneles solares que puede acomodar en el techo o área del suelo disponible. La única otra consideración es elegir entre paneles Mono y Poly. Es un camino largo y sinuoso plagado de ciencia y matemáticas. Sin embargo, la aventura solar fuera de la red- culmina en la autosuficiencia: una gran recompensa. Además del importante umbral de conocimiento para predecir con precisión las cargas del sistema y minimizar las pérdidas de energía, es un requisito la capacidad de dimensionar las baterías de almacenamiento para lograr un estado autónomo. La capacidad de hacer coincidir los paneles solares con las horas de sol locales y seleccionar los inversores apropiados también es un requisito previo para construir sistemas que produzcan energía limpia y funcionen en silenciosa soledad en los años venideros. Ya sea un sistema de bricolaje o un sistema profesional, el conocimiento de estos principios hará que el sol trabaje para usted.