2. Radiación Solar
a) La radiación solar varía significativamente a lo largo del año. Con el fin de llegar a algunas estimaciones razonables , tenemos cifras de irradiación para cada mes del año.
b) Conocer la disponibilidad de energía solar en un lugar deseado implica consultar los "mapas solares" o "tablas de radiación solar" que son datos promedios diarios y/o mensuales extrapolados por especialistas dedicados cien por ciento a ello en los Observatorios Metereorológicos.
c) Es oportuno conocer esta equivalencia: 1.0 kWh = 3600 kJ
d) La máxima radiación solar que puede percibir los paneles es al medio día con rayos directos, cielo despejado y en la estación de verano->1000 Watts/m².
e) La energía que es capaz de absorber el área de los paneles solares depende, no sólo de la climatología, sino también del ángulo de inclinación que tengan respecto de los rayos solares precisamente (60o, 15o, etc).
f) Gracias a la NASA, el cálculo de la irradiación solar es simple y disponible para los EE.UU. lo que no es igual en otros países especialmente de américa del centro y del sur, que manejan datos promedios de hace 15 años.
g) En el cuadro sgte. se muestra el promedio diario anual de energía solar en la Provincia de Lucanas-Ayacucho: "Atlas de Energía Solar del Perú", publicación del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI) en convenio con la Dirección Ejecutiva de Proyectos del Ministerio de Energía y Minas (DEP-MEM) 2003:
| Ene | Feb | Mar | Abr | May | Jun | Jul | Ago | Set | Oct | Nov | Dic |
| 5.75 | 5.75 | 6.25 | 5.25 | 5.25 | 4.75 | 4.75 | 4.75 | 5.75 | 6.00 | 6.75 | 5.25 |
Promedio: 5.48 kWh/m²
h) Conocida la radiación solar, se puede multiplicar esta cifra por la potencia de los paneles solares para dar una idea de la cantidad diaria de energía que se puede esperar que nuestro panel solar.
Espectro de la radiación del sol sobre Paneles Solares
i) Hagamos un ejemplo: Con nuestro panel solar de 70 Watts que acabamos de construir podremos disponer de energía diaria:
En el mes de Junio: 4.75 x 70 = 332.50 Wh
En el mes de Noviembre: 6.75 x 70 = 472.50 Wh
j) Vemos, hay diferencia la cantidad de energía que podemos tener en un período de invierno (Junio) que la de verano (Noviembre).
POR LO TANTO:
Utilizando los datos de la Radiación Solar podemos dimensionar aproximadamente la capacidad de Potencia necesaria de los paneles solares fotovoltaicos.
3. Cálculo de cantidad de paneles solares para el proyecto
Ahora, la preocupación es calcular cuántos paneles necesitamos para completar el proyecto.
Nuestra necesidad planteada en este curso es de 1.90 kWh/día para mantener con energía dentro de nuestra casita con todas las comodidades propuestas para no tener problemas en disponibilidad de corriente eléctrica.
Cálculo de consumo de energía eléctrica para usar paneles solares FV
Por otro lado hemos conseguido los promedios mensuales de Irradiación Solar (el cuadro arriba) para tomar una fórmula básica que usan muchos Instaladores y que yo sepa no falla porque es un camino con resultados ligeramente mayor a lo teórico pero de seguro muy positivos.
En este cuadro se observan los peores meses con baja irradiación de sol Junio y Julio (4.75 kWh/m2/d) y el mejor mes, es decir con harto sol, Noviembre (6.75 kWh/m2/d). Resultado promedio: 5.48 kWh/m2/d.
La fórmula es la siguiente:
Np = (1200)(Nc/Er)
Donde: Np => Número o tamaño de panel (Wp)
Nc => Necesidad de energía a cubrir (kWh/d)
Er => Energía disponible a tiempo real (kW/m2/d)
1200 (explicación) : La Irradiación a medio día con cielo despejado es de 1000 W/m2. Éste es un factor teórico promedio utilizado para estos fines
Pero se adiciona un 10% porque los paneles fotovoltaicos siempre arrojan aproximadamente 100 Wp por metro cuadrado. Este 100 Wp representa un 10% de la Irradiación total por metro cuadrado.
Porque se debe asegurar aún más este 10% es duplicado a 20%.
la Irradiación con factor de seguridad 1000 W/m2 se traduce a 1000 x 1.10 x 1.10 = 1200.
Fórmula utilizada: Np = (1200)(Nc/Er) como se dijo arriba.
Resultado:
Np = (1200 kWh/m2/d)(1.90 kWh-d/5.48 kWh/m2)
Np = 416 Wp
Pero nosotros tenemos paneles de 70 Wp.
Por lo tanto, requerimos un total de 6 paneles (416 wp / 70 wp)
Hasta aquí es un buen avance. Pero cuántos paneles necesitaremos en el peor de los meses? (nuestro ejemplo)
Veamos: [(1200)(1.90/4.75)]/70 = 7 paneles solares
Baterías para sistemas de 'Panel Solar' FV
Continuación...
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