Energía Solar, Sistemas de Energía DC/AC
Cálculo capacidad de baterías para un sistema fotovoltaico: parte 2
Abr
En nuestro anterior post, titulado Cálculo de capacidad de baterías para un sistema fotovoltaico: parte 1 vimos como dimensionar la capacidad de baterías. Tomando en cuenta parámetros, como potencia del sistema, eficiencia de carga y descarga y tiempo de autonomía.
Ahora veremos esta estimación de manera más afinada tomando en cuenta la profundidad de la descarga y el rendimiento del inversor.
Cálculo de la capacidad de las baterías tomando en cuenta la profundidad de la descarga
La profundidad de la descarga, también se le conoce como DOD (por sus siglas en inglés Depth Of Discharge). Este es un factor que cuantifica la energía que se le ha sacado a una batería, con respecto a su capacidad.
Dicho de otra forma, es la parte del total de la capacidad de la batería que se ha usado en un ciclo de descarga y carga. Así, si por ejemplo se tiene una batería de 200 Ah y durante el proceso de descarga se le extraen 160 Ah. Entonces la DOD es del 80 % o 0,80.
Esta es una medida importante, puesto que influye en la vida útil de la batería. Ya que, a mayor profundidad de la descarga, la batería sufre mayor deterioro afectando negativamente su vida útil.
Para estimar la capacidad de las baterías, incluyendo la profundidad de la descarga, debes utilizar la siguiente ecuación.
Donde:
PS; potencia del sistema de energía solar
TA; tiempo de autonomía
EF; eficiencia del sistema fotovoltaico
EC; eficiencia de carga de batería
ED; eficiencia de descarga de batería
DOD; profundidad de la descarga
El valor de la profundidad de descarga varía de 0 a 100 % (0 a 1). Sin embargo, en la práctica, ese valor no desciende del 50 %. Ya que, por debajo de este número, la batería sufre daños irreversibles.
Con el fin de que tengas claro el término kW y W, te sugerimos leer nuestro post Magnitud eléctrica, múltiplos y submúltiplos.
Ejemplo
Supongamos que se desea calcular la capacidad de la batería para un sistema fotovoltaico, con las siguientes características:
- Potencia del sistema de energía solar: 1000 W
- Tiempo de autonomía del sistema fotovoltaico: 4 horas
- Eficiencia del sistema de energía solar: 0,85
- Eficiencia de carga de la batería: 0,90
- Eficiencia de descarga de la batería: 0,88
- Profundidad de la descarga de la batería: 0,50
- Voltaje de batería del sistema: 12 V
Entonces:
Para expresarlo en Ah, dividimos la Capacidad (Wh) entre el voltaje de la batería. Por tanto:
Luego, podrías colocar una batería de 1000 Ah o 2, conectadas en paralelo, de 500 Ah. Estos son valores comerciales.
Cálculo de la capacidad de las baterías tomando en cuenta el rendimiento del inversor DC/AC
El rendimiento del inversor, es un valor que señala la eficiencia del equipo al convertir energía continua (DC) en energía alterna (AC). Se expresa en porcentaje y representa la relación entre la potencia de entrada DC y la potencia de salida AC.
En otras palabras, este índice cuantifica la potencia que se pierde durante el proceso de conversión. Este rendimiento varía según factores como son el diseño del sistema fotovoltaico, carga conectada, calidad del inversor, entre otros.
Por lo tanto, mientras mayor sea este número, más eficiente es el inversor DC/AC. Su valor oscila entre 0 y 1 (0 al 100 %). Aunque en la actualidad, estos equipos tienen un rendimiento mínimo entre el 85 y el 90 %.
La ecuación, para la determinación de la capacidad de la batería, incluyendo el rendimiento del inversor, quedaría como sigue.
Donde:
PS; potencia del sistema de energía solar
TA; tiempo de autonomía del sistema fotovoltaico
EF; eficiencia del sistema de energía solar
EC; eficiencia de carga de batería
ED; eficiencia de descarga de batería
DOD; profundidad de la descarga
EI; eficiencia del inversor DC/AC
Ejemplo
Queremos determinar la capacidad de la batería, para un sistema fotovoltaico, tomando en cuenta todos los parámetros que involucra. Los cuales se detallan a continuación.
- Potencia del sistema: 1000 W
- Tiempo de autonomía del sistema: 4 horas
- Eficiencia del sistema: 0,85
- Eficiencia de carga de la batería: 0,90
- Eficiencia de descarga de la batería: 0,88
- Profundidad de la descarga de la batería: 0,50
- Eficiencia del inversor: 0,95
- Voltaje de batería del sistema: 12 V
Entonces, sustituyendo valores en la ecuación tenemos:
Llevando este resultado a Ah:
Luego, en valores comerciales, requieres una batería que suministre unos 1050 Ah, 3 conectadas en paralelo de unos 350 Ah o 2, también conectadas en paralelo, de 500 o 550 Ah.
Conclusión
Con este artículo finalizamos esta serie, por lo que esperamos te hayan sido útiles. En este último cálculo se contemplan todas las variables, aunque también puedes estimarlo obviando algunas de ellas. Tal y como te lo hemos mostrado.
En el blog de energydcac hay mucho contenido relevante y útil, sobre energía solar y DC, que de seguro te interesaran. Por lo que te los recomendamos. Y si tienes alguna pregunta, no dudes en hacérnosla.
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