La energía solar es una fuente de energía renovable que está ganando cada vez más popularidad debido a sus numerosos beneficios ambientales y económicos. Sin embargo, para aprovechar al máximo la energía solar, es importante calcular correctamente el tamaño de un sistema fotovoltaico. En este artículo, exploraremos los pasos básicos para calcular la energía solar y cómo obtener la capacidad solar óptima para maximizar los ahorros en la factura de servicios públicos y las reducciones de carbono.
Requisitos básicos para calcular la energía solar
Antes de comenzar a calcular la energía solar, es importante comprender los requisitos básicos. Usaremos California como ejemplo, pero los pasos básicos son los mismos independientemente de la ubicación y la geografía.
Comencemos con un consumo mensual hipotético de energía de 500 kilovatios-hora (kWh). Esto es un consumo bajo para California, pero nos permite simplificar los números.
Suponiendo que hay 30 días en un mes, podemos determinar el consumo diario promedio de energía de un cliente potencial dividiendo su consumo mensual entre 30. La fórmula para este cálculo es:
Consumo Diario de Energía = Consumo Mensual de Energía / Días en el Mes
17 kWh/día = 500 kWh/mes / 30 días/mes
A continuación, necesitamos los valores de insolación. Como se mencionó en la Principiantes de la Energía Solar, los valores de insolación se informan en kWh/m2/día. Dado que el equivalente a una hora de sol completo de energía solar entrante es aproximadamente 1 kW/m2, los valores de insolación proporcionan una estimación aproximada de cuántas horas de sol completo recibe una ubicación a lo largo del día.
Para una casa en Palo Alto, el valor promedio diario de irradiación solar es de 2 kWh/m2/día. Al multiplicar el consumo diario de energía por las horas de sol completo en un día, se puede calcular la salida total del sistema fotovoltaico de la siguiente manera:
Producción de Energía = Consumo Diario de Energía * Horas Diarias de Sol Completo
21 kW = 17 kWh/día * 2 horas/día
Tener en cuenta que 21 kW representa el tamaño ideal asumiendo una eficiencia del 100% en condiciones de laboratorio óptimas. Sin embargo, esto no es realista, ya que todos los sistemas fotovoltaicos tienen un factor de reducción correspondiente que tiene en cuenta las ineficiencias del sistema en el campo, como la suciedad de los paneles y las conexiones eléctricas imperfectas.
Según la calculadora PVWatts del Laboratorio Nacional de Energía Renovable, un factor de reducción típico es 0.8Para este cálculo, asumiremos que el factor de reducción es aproximadamente 80% (o 0.8). Por lo tanto, para determinar correctamente el tamaño ideal del sistema fotovoltaico para aplicaciones en el campo, es necesario dividir la producción de energía requerida por el factor de reducción.
Tamaño del Sistema Fotovoltaico = Producción de Energía / Factor de Reducción
01 kW = 21 kW / 0.8
Según este análisis, un propietario que desee compensar completamente un consumo mensual promedio de energía de 500 kWh/mes necesitaría un sistema fotovoltaico de 01 kW.
Comparación de estimaciones de tamaño del sistema fotovoltaico con resultados simulados
Dado que esta es una estimación aproximada, ¿cómo se compara con un diseño real y completo para una casa con las mismas características? A través del software de diseño de sistemas fotovoltaicos de Aurora Solar, utilizando las variables mencionadas anteriormente, se encontró que el tamaño del sistema requerido es de aproximadamente 4 kW, lo que significa que las condiciones de laboratorio se acercan a las condiciones ideales en el campo una vez que se completa la instalación.
Sin embargo, hay una última pieza en la ecuación: la sombra. Ya sea por árboles cercanos o edificios vecinos, la sombra a veces puede bloquear partes de un sistema fotovoltaico. Además, esta sombra a menudo puede variar a lo largo del año a medida que la trayectoria del sol cambia con las estaciones, o a medida que los árboles ganan y pierden sus hojas.
Aunque la sombra se tiene en cuenta parcialmente en el factor de reducción, este valor puede no capturar con precisión el efecto que la sombra tiene en la producción total de energía de un sistema fotovoltaico. Afortunadamente, el software de diseño de sistemas fotovoltaicos de Aurora Solar puede tener en cuenta esta variabilidad de sombreado a lo largo del año, lo que permite instalar la capacidad solar fotovoltaica suficiente para cubrir las necesidades energéticas anuales de cada cliente para obtener ahorros óptimos y reducciones de carbono.
Por lo tanto, espere que los resultados sean menos precisos al modelar una ubicación con sombra.
Consultas habituales sobre la calculación de la energía solar
- ¿Cuál es la importancia de calcular correctamente la energía solar?
Calcular correctamente la energía solar es fundamental para dimensionar adecuadamente un sistema fotovoltaico y optimizar los ahorros en la factura de servicios públicos y las reducciones de carbono. Un cálculo incorrecto puede resultar en un sistema sobredimensionado o subdimensionado, lo que puede afectar negativamente la eficiencia y rentabilidad del sistema.
- ¿Cómo se determina el consumo diario promedio de energía?
El consumo diario promedio de energía se determina dividiendo el consumo mensual de energía entre el número de días en el mes.
- ¿Qué son los valores de insolación y cómo se utilizan en el cálculo de la energía solar?
Los valores de insolación representan la cantidad de energía solar que recibe una ubicación específica en un día determinado. Estos valores se utilizan para estimar la producción de energía de un sistema fotovoltaico multiplicándolos por el consumo diario de energía.
- ¿Qué es el factor de reducción y por qué es importante en el cálculo de la energía solar?
El factor de reducción tiene en cuenta las ineficiencias del sistema fotovoltaico en el campo, como la suciedad de los paneles y las conexiones eléctricas imperfectas. Es importante dividir la producción de energía requerida por el factor de reducción para obtener el tamaño adecuado del sistema fotovoltaico.
Calcular correctamente la energía solar es esencial para dimensionar adecuadamente un sistema fotovoltaico y maximizar los ahorros en la factura de servicios públicos y las reducciones de carbono. Siguiendo los pasos básicos de cálculo y teniendo en cuenta factores como la insolación y la sombra, es posible determinar la capacidad solar óptima para satisfacer las necesidades energéticas de cada cliente. Recuerda que los cálculos pueden variar según la ubicación y las características del sitio, por lo que es recomendable utilizar herramientas de diseño y software especializados para obtener resultados precisos.