¿Cómo dimensionar  y calcular una instalación fotovoltaica de autoconsumo y cuántas placas solares necesito?

A lo largo de este post, vamos a explicar cómo se realiza el cálculo de los paneles solares necesarios para instalar en una casa. Para ello hablaremos de cómo se calcula la energía que genera un panel solar y de las diferentes formas de conexión entre ellos (serie, paralelo,...) y por último, pondremos un ejemplo práctico con una panel de calidad probada.

¿Cuánta energía produce una placa solar?

Para calcular la energía generada por una placa solar durante un día (Epanel) debemos utilizar la siguiente ecuación:

Epanel =Ipanel x Vpanel x HSPx ŋ [Whd]

Siendo:

  • Epanel = Energía generada por un panel
  • Ipanel = Corriente máxima del panel
  • Vpanel = Tensión máxima del panel
  • HSP = Horas de sol pico
  • ŋ = rendimiento del panel (85% - 90%)

Esto es la energía generada por una única placa fotovoltaica pero si lo que queremos saber es cuánta energía produce una instalación de placas solares, la fórmula de cálculo es la siguiente:

Einstalación- paneles =Iinstalación- paneles x Vinstalación-paneles x HSP x ŋ[Whd]

La corriente y la tensión resultante variarán en función de como se conecten los paneles de cada rama (string): en paralelo o en serie. 

Conexión de placas solares en serie o en paralelo

En todas las instalaciones de autoconsumo fotovoltaicas, existen tres opciones para conectar los paneles entre sí. Cada una de ellas presenta una serie de ventajas y desventajas tal y como se explica a continuación:

Conexión de placas solares en  paralelo:

En este tipo de instalaciones, los paneles solares se conectan entre sí asociando por un lado,  todos los polos positivos entre sí, y por otro, los polos negativos.

Con este tipo de conexión conseguimos aumentar la corriente generada en cada rama (string) , la cual será el resultado de sumar las corrientes de cada panel. Sin embargo, la tensión de salida será la misma que la de cada módulo fotovoltaico que compone la rama.

Es decir, con los paneles solares en paralelo, la corriente generada será igual a multiplicar el número de paneles solares que componen la rama por la corriente unitaria y la tensión se mantendrá constante e igual a la unitaria.

Conexión de placas solares en serie:

En este tipo de instalaciones, los paneles solares se conectan entre sí asociando el polo positivo de un panel con el polo negativo del siguiente, y así sucesivamente.

Con este tipo de conexión conseguimos aumentar la tensión de salida de cada rama (string) , la cual será el resultado de sumar las tensiones de cada panel. Sin embargo, la corriente generada será la misma que la de cada módulo fotovoltaico que compone la rama.

Es decir, con los paneles solares en serie, la tensión de salida será igual a multiplicar el número de paneles solares que componen la rama por la tensión unitaria y la corriente se mantendrá constante e igual a la unitaria.

Es importante mencionar que debemos conectar siempre paneles de las mismas características. ¿Qué pasa si se produce una avería y hay que sustituir un único panel de una rama? Pues deberíamos comprar un módulo fotovoltaico de las mismas especificaciones o superiores de tensión y corriente para asegurar la producción del sistema de generación solar.

Conexión mixta de placas solares:

Es el tipo de conexión de placas solares menos utilizado. En él, hay varias ramas con varios paneles conectados en serie y asu vez estas ramas están conectadas en serie. Se utiliza cuando necesitas unas configuraciones de tensión y corriente muy específicas.

Resumiendo:

En conexiones en serie, la corriente de salida es igual a la corriente unitaria y la tensión total es la suma de las tensiones unitarias de cada rama o string. En conexiones en paralelo, ocurre lo contrario, es decir, tensión total igual a unitaria y la corriente total es la suma de las unitarias. 

Caso práctico: Energía generada por una instalación de paneles solares

Una vez comprendido como se cálcula la energía generada por una placa solar y las diferentes formas de conexionado que existen entre estos, vamos a ilustrar con un ejemplo lo anteriormente explicado.

Para ello, vamos a utilizar unos módulos solares CanadianSolar ALL BLACK CS6K 300 MS con las siguientes características:

  • Tensión de circuito abierto (Voc): 39,7 V
  • Tensión máxima (Vmpp): 32,5 V
  • Corriente de cortocircuito (Isc): 9,83 A
  • Corriente máxima (Impp): 9,24 A

Y tenemos una instalación de autoconsumo fotovoltaico que consta de 8 paneles Canadian conectados en dos ramas en paralelo compuesta cada una por 4 paneles solares.

Ahora procedemos a realizar el cálculo empleando la fórmula mencionada más arriba:

Einstalación-paneles =Iinstalación- paneles x Vinstalación-paneles X HSP  x ŋ[Whd]

  • Iinstalación= Corriente máxima de cada panel x Número de ramas en paralelo = 9,24 x 2= 18,48 A
  • Vinstalación= Tensión máxima de cada panel x Número de paneles en serie =32,5 X 4= 130 V

El cálculo es éste, ya que consideramos que utilizamos el mismo modelo de panel y que cada rama tiene el mismo número de paneles.
Suponiendo que nos encontramos con HSP de 4 de Y y con un rendimiento de panel del 90 %, tenemos que:

Einstalación- paneles = 18,48 x 130 x 4 x 0,9 = 8648, 64 Whd= 8, 65 kWhd

Esta es la forma de calcular el número de paneles solares necesario para tu vivienda.


  

       

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