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Dimensionar un sistema solar aislado de verdad

Vatios-hora, sol de invierno y números honestos

6 minAvanzadoActualizado Dimensionar un sistema solar aislado de verdad
Aprenderás
  • Construir una lista de consumos en vatios-hora al día
  • Dimensionar paneles y batería para el caso de diseño de invierno
  • Entender por qué la nevera y la bomba del pozo dominan el diseño
⚠️ Los bancos de baterías pueden entregar corrientes de cortocircuito enormes. Pon un fusible en cada cable cerca de la batería y usa herramientas aisladas.
⚠️ La conexión a red, el cableado fijo de la vivienda y los cuadros eléctricos son trabajo de electricista y están regulados legalmente. En Portugal las instalaciones fijas se rigen por las normas de la DGEG.
⚠️ Nunca hagas funcionar un generador dentro de casa, en un garaje ni cerca de una ventana abierta. El monóxido de carbono de los generadores mata gente todos los años.

Empieza por una lista de consumos, no por un panel

Anota cada aparato, sus vatios y las horas que funciona al día, y multiplica. Un LED de 10 vatios durante 5 horas son 50 vatios-hora. Un portátil son unos 250 vatios-hora al día. Una nevera moderna de clase A son de 300 a 500 vatios-hora al día y funciona todo el año. Una lavadora en ciclo frío son de 300 a 600 vatios-hora por colada. Súmalo todo y tienes tu consumo diario. La mayoría de las casas pequeñas aisladas de la red se sitúan entre 1,5 y 4 kilovatios-hora al día. Añade un 20 por ciento por pérdidas en el inversor, el cableado y el ciclo de la batería. Ese número, y no la superficie del tejado, es lo que manda en el diseño.

💡 Mide los aparatos reales con un medidor de enchufe durante una semana. Los datos de la placa mienten en los dos sentidos.

Los paneles y la batería hacen cosas distintas

Los paneles aportan energía; la batería te compra tiempo. Dimensionar uno sin el otro da un sistema que o desperdicia sol o se muere a las 3 de la madrugada. Como regla aproximada, en un invierno mediterráneo un panel fijo orientado al sur da alrededor de 2 a 3 horas de producción plena al día, así que un panel de 400 vatios devuelve en torno a 0,8 a 1,2 kilovatios-hora en un buen día de diciembre y mucho menos con una semana de nubes. Para cubrir un consumo diario de 3 kilovatios-hora durante el invierno estás hablando de 1,5 a 2,5 kilovatios de panel, varias veces lo que sugerirían las cifras de verano.

💡 Hoy los paneles son la parte más barata del sistema. Sobredimensionar el campo solar suele ser más inteligente que sobredimensionar la batería.

Días de autonomía y química de la batería

La autonomía es cuántos días funciona la casa sin nada de sol. Dos días es un mínimo realista, tres es cómodo. Un consumo diario de 3 kilovatios-hora con dos días de autonomía necesita unos 6 kilovatios-hora de almacenamiento útil. El plomo-ácido solo te da alrededor de la mitad de su capacidad nominal sin dañarse, así que eso es un banco de 12 kilovatios-hora, y dura quizá de 500 a 1200 ciclos. El litio ferrofosfato da del 80 al 90 por ciento utilizable, tolera ciclos profundos y suele durar de 3000 a 6000 ciclos, lo que normalmente lo hace más barato por kilovatio-hora a diez años pese al precio de partida más alto.

💡 El frío recorta mucho la carga del litio. Nunca cargues una batería de litio por debajo de 0 grados Celsius sin un habitáculo calefactado.

Diseña para la peor semana, no para la media

Las medias anuales no sirven de nada fuera de la red, porque no puedes pedirle a julio el sol de diciembre. Diseña contra la peor semana realista: días cortos, sol bajo y nubes. Inclinar más un campo fijo, aproximadamente tu latitud más 15 grados, favorece el invierno y hace que resbalen el polvo y la lluvia. Asume que la mayoría de los sistemas necesitan un respaldo, normalmente un generador pequeño de gasolina o diésel funcionando unas horas en los peores días, y dimensiónalo para cargar la batería, no para alimentar la casa. Prever el generador desde el principio es mucho más barato que duplicar el campo solar para perseguir cinco días malos al año.

💡 En verano tendrás excedente. Pasa la colada, el bombeo y el taller a las tardes soleadas.

La nevera y la bomba mandan en el diseño

Dos consumos suelen dominar una casa pequeña aislada de la red: la nevera, porque funciona todas las horas de todos los días, y la bomba del pozo, porque pide un pico grande en ráfagas cortas. Una bomba de pozo profundo que arranca a 1,5 kilovatios puede exigir de tres a cinco veces eso durante un segundo, y un inversor que no puede entregar ese pico simplemente salta. Se arregla bombeando a un depósito elevado durante las horas de sol para que la casa se alimente por gravedad, y eligiendo una nevera moderna de alta eficiencia. Recortar bien esos dos consumos vale más que otro panel.

💡 Un arrancador suave en la bomba a menudo te ahorra tener que comprar un inversor más grande.

Ponte a prueba

¿Con qué criterio hay que dimensionar un diseño solar?

No puedes guardar el sol de julio hasta diciembre. Los sistemas aislados se dimensionan para la peor semana, normalmente con un generador para los extremos.

Una casa consume 3 kWh al día y quiere dos días de autonomía. ¿Cuánto almacenamiento útil hace falta aproximadamente?

El consumo diario por los días de autonomía da el almacenamiento útil. Con plomo-ácido, después hay que duplicar aproximadamente el banco nominal porque solo la mitad es utilizable.

¿Por qué una bomba de pozo profundo dispara a menudo la protección del inversor?

Los motores piden una corriente de arranque muy alta. O dimensionas el inversor para ese pico, o pones un arrancador suave, o bombeas a un depósito por gravedad en las horas de sol.

¿Qué consumo suele gastar más vatios-hora a lo largo de un año en una casa pequeña aislada de la red?

La nevera consume pocos vatios pero funciona todas las horas de todos los días, así que domina el consumo anual junto con el bombeo.

Pruébalo de verdad: Crea tu lista de consumos y dimensiona el campo solar

  1. Haz una lista de todos los aparatos con sus vatios y sus horas diarias y suma los vatios-hora
  2. Añade un 20 por ciento por pérdidas del sistema
  3. Multiplica por dos días para obtener la capacidad útil de batería que necesitas
  4. Divide la cifra diaria entre 2,5 horas de sol invernal para estimar los vatios de panel
  5. Identifica tus dos consumos mayores y escribe una forma de recortar cada uno

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Fuentes

Escrito y revisado por el equipo de Human Skills con las fuentes de abajo. Cómo revisamos el contenido

  • DGEG (Direcao-Geral de Energia e Geologia)
  • International Energy Agency Photovoltaic Power Systems Programme
  • US Department of Energy Solar Energy Technologies Office

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