Dimensionamiento de un sistema solar fotovoltaico básico
Diseñar un sistema solar off-grid requiere calcular con precisión el consumo diario, la capacidad de paneles y baterías, y el dimensionamiento del regulador e inversor. Un error de cálculo deja sin en
Dimensionamiento de un sistema solar fotovoltaico básico
Diseñar un sistema solar off-grid requiere calcular con precisión el consumo diario, la capacidad de paneles y baterías, y el dimensionamiento del regulador e inversor. Un error de cálculo deja sin energía justo cuando más se necesita. Esta guía explica paso a paso cómo dimensionar un sistema fotovoltaico autónomo para un refugio o vivienda aislada.
Paso 1: Calcular el consumo diario
El primer paso es listar todos los aparatos que se van a alimentar, su potencia en vatios (W) y las horas de uso diario. La fórmula es simple: Energía (Wh) = Potencia (W) × Horas de uso.
| Aparato | Potencia (W) | Horas/día | Consumo (Wh/día) |
|---|---|---|---|
| Iluminación LED (4 puntos) | 40 | 5 | 200 |
| Cargador de móvil | 10 | 3 | 30 |
| Radio receptor | 5 | 8 | 40 |
| Nevera 12V (compresor) | 50 | 12 | 600 |
| Bomba de agua 12V | 60 | 1 | 60 |
En este ejemplo el consumo diario total es de 930 Wh/día. Se aplica un factor de seguridad del 25% para cubrir pérdidas en cables, regulador e inversor: 930 × 1,25 = 1.162 Wh/día.
Paso 2: Dimensionar los paneles solares
La producción de un panel depende de las Horas Solares Pico (HSP) de la zona. En España peninsular oscila entre 3,5 HSP (invierno) y 6 HSP (verano). Para un diseño conservador se toma el valor de invierno.
Potencia necesaria de paneles = Consumo diario / HSP = 1.162 Wh / 3,5 h = 332 Wp. Se redondea al alza: 2 paneles de 200 Wp (400 Wp totales) proporcionan margen suficiente.
- Paneles monocristalinos: Mayor eficiencia (20-22%), mejor rendimiento con poca luz. Recomendados para instalaciones con espacio limitado.
- Paneles policristalinos: Eficiencia algo menor (17-19%), precio más económico. Válidos cuando el espacio no es problema.
- Paneles flexibles: Útiles para instalaciones portátiles o sobre superficies curvas, pero menor durabilidad y eficiencia (15-18%).
Paso 3: Dimensionar el banco de baterías
Las baterías deben cubrir al menos 2 días de autonomía sin sol. Con un consumo de 1.162 Wh/día, se necesitan 2.324 Wh almacenados. Las baterías de plomo-ácido no deben descargarse más del 50% (profundidad de descarga), así que la capacidad real necesaria es: 2.324 / 0,5 = 4.648 Wh.
Para un sistema a 12V: Capacidad (Ah) = 4.648 Wh / 12V = 387 Ah. Se pueden usar 2 baterías de 200 Ah en paralelo (400 Ah a 12V). Con baterías de litio LiFePO4 (80% de profundidad de descarga) bastarían 242 Ah, es decir, 2 baterías de 120 Ah.
Paso 4: Regulador de carga e inversor
El regulador de carga protege las baterías de sobrecarga y sobredescarga. Existen dos tipos principales:
- Regulador PWM: Económico y sencillo, pero los paneles deben tener tensión similar a la batería (18V para batería de 12V). Eficiencia del 75-80%.
- Regulador MPPT: Más caro pero extrae la máxima potencia del panel mediante seguimiento del punto de máxima potencia. Eficiencia del 95-99%. Permite paneles de mayor tensión.
Corriente del regulador: con 400 Wp a 12V, la corriente máxima es 400W / 12V = 33,3 A. Se elige un regulador MPPT de 40 A como mínimo.
El inversor convierte 12V DC a 230V AC. Su potencia debe cubrir el pico de consumo simultáneo. Si la nevera arranca con 150W y se usan luces (40W) a la vez, se necesitan al menos 200W nominales. Un inversor de onda senoidal pura de 500W cubre con margen. Evitar inversores de onda modificada ya que pueden dañar equipos electrónicos sensibles.
Cableado y protecciones
El cableado es crítico en instalaciones de 12V porque las corrientes son altas. Una caída de tensión superior al 3% provoca pérdidas significativas y calentamiento peligroso.
| Tramo | Corriente (A) | Distancia (m) | Sección mínima (mm²) |
|---|---|---|---|
| Panel → Regulador | 33 | 5 | 10 |
| Regulador → Batería | 33 | 1 | 6 |
| Batería → Inversor | 42 | 1 | 10 |
| Inversor → Consumos | 2 (a 230V) | 10 | 1,5 |
Cada tramo debe llevar fusible o magnetotérmico DC dimensionado al 125% de la corriente nominal. Las conexiones deben ser con terminales de crimpado, nunca empalmes retorcidos con cinta aislante.