Tema: [Dudas] Diseño para un consumo anual de 3.000 kWh

Buenos días,

Me gustaría compartir y resolver con todos vosotros algunas dudas que tengo en referencia al diseño de una instalación fotovoltaica aislada. A continuación voy a hacer referencia a las características de los paneles, regulador, baterías y inversor que he elegido y que creo que son necesarios para que una instalación puede producir un consumo anual estimado en 3.000 kWh.


Consumo

He estimado que el consumo anual de la vivienda es de 3.000 kWh, donde el mes más desfavorable es Diciembre con un consumo de unos 273 kWh/mes (8.83 kWh/día). La distribución del consumo es la siguiente:

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Paneles

La instalación se ubicará en Figueres y he calculado que son necesarios 16 paneles Atersa A- 240P para poder subministrar el consumo mínimo durante el mes de Diciembre. He calculado que estos 16 paneles producirían aproximadamente unos 277 kWh durante este mes y un total de 4.900 kWh al largo del año. He leído que para instalaciones aisladas la mejor solución es conectar los paneles fotovoltaicos en paralelo pero que la distribución final de los panelesdepende del inversor y las baterías elegidas.

¿Creéis que 16 paneles es un valor optimo para este tipo de instalación?

¿Podrías indicarme cual es la mejor distribución de los paneles teniendo en cuenta el inversor y las baterías detallas a continuación?

Las especificaciones de los paneles fotovoltaicos son las siguientes:

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Mi intención es trabajar a 48V, con lo cual pienso que la mejor solución sería conectar 8 paneles en paralelo conectados en serie con otros 8 paneles en paralelo. Esto me daría un voltaje máximo de 58.42V y una intensidad de 65.68A. ¿Es viable esta configuración?


Baterías

Para calcular las baterías he considerado un voltaje de 48V, 3 días de autonomía, un 70% de descarga y un 1.1 de seguridad. Con estos datos he obtenido que las baterías deberían se capaces de subministrar una carga diaria de 920A en Febrero. La batería elegida en este caso es una batería de 6 vasos de 2V 985 Ah. Este diseño final requiere un total de 4 baterías como esta conectadas en serie para poder trabajar a 48V.


Inversor

El inversor elegido sería un EFFEKTA MF4048 PWM. Las características del inversor son:

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Regulador de carga

El regulador de carga elegido sería un regulador BlueSolar MPPT 150/70 (12/24/36/48V - 70A). Las características técnicas del regulador son las siguientes:
No code has to be inserted here. En este caso he considerado que se conectan 8 paneles en paralelo conectados luego en serie con otros 8 paneles en paralelo. Esta distribución tal y como he comentado antes me daría un voltaje máximo de 58.4V y una intensidad de 65.6A.

¿Creéis que es viable técnicamente esta instalación para abastecer una vivienda con un consumo de 3000 kWh?

Muchas gracias.
Saludos,
Xavi

Hola

llama la atención que tienes los consumos más altos en invierno, allí convendría cambiar algo, si tienes calefacción por luz ya sabes lo que hay que cambiar. La batería que tienes prevista está bien, un bicharraco. Placas le echaría más, mejor unos 5 Kwp. El inversor que has puesto consume mucho, también hace ruido, pero si es barato(comprandolo en ebay que lo hay bajo otro nombre).Conviene tener otro inversor más chico para conectar los consumidores pequeños a este y así poder tener el grande en stadby y así ahorrar consumo. El regulador no encuentro si se pueden poner las tensiones de carga a gusto, sino no lo cogería, las tensiones que pone en las especificaciones son bajas para PzS. Las placas las pondría en strings de 3, (osea 3 en serie ) por ejemplo 3 x 7 ; serían 5040 Wp
saludos

si las placas te producen poco mas que lo que necesitas, tendrias que ampliar mas placa, pues considera que si gastas lo producido, que es lo que dejas de reserva para los dias malos.
ademas si calculas que necesitas 920a dia no puedes poner una bateria de 980a necesitas minimo el doble para 1 dia de autonomia, para que no descargues mas del 50%.

dijo que tiene un consumo de 8.83 Kwh diarios, la batería sería 985 Ah x 48V = 47.28 Kwh lo que significa que tendría 3 dias de autonomía a 50% DoD que no está mál...
lo que ha querido decir con carga de 920 a tanpoco lo he pillado

Yo creo que teniendo este inversor te conviene mas un grupo electrogeno que poner baterias mas grandes,el mismo inversor tiene para poner en marcha automaticamente el grupo,de esta forma,si alguna vez se te juntan varios dias de mal tiempo no te quedaras sin luz,y sale mas economico que ampliar baterias.Este inversor tiene bipass,lo que quiere decir que puede conmutar en milisegundos con una fuente de alterna como es el grupo o con la red si lo prefieres,ademas es programable la preferencia.Si lo compras en la web de mpp solar te saldra mas barato.

bueno, 60% ..

Gracias por vuestras respuestas.

@ Coyotazo. Se que el consumo es elevado pero este se ajusta a los equipos que tengo previsto utilizar. Creo que si que es mejor poner unas placas de mas, pero lo que no me queda claro es que pueda suprimir el regulador de carga. Yo pensaba que cualquier instalación aislada necesitaba de un regular de carga, ¿no es así? Por otro lado he visto que el inversor elegido es un inversor cargador que a la vez es regulador. ¿Puede este equipo substituir el regulador de carga? Por último si la conexión de los paneles la hago en 3 strings x 7 paneles (considerando que aumento a 21 paneles), ¿representa esto algún inconveniente al tener un voltaje de 3 x 29.2V? ¿Este valor no debería ser próximo al voltaje de las baterías (48V)?

@andymnoche. He calculado que el consumo medio diario en Diciembre es de unos 9kWh. Esto significa que necesito unos 190A diarios. Luego teniendo en cuenta que las baterías trabajan a 48V, con 3 días de autonomía, un 70% de descarga y unl 1.1 de seguridad me salen aproximadamente unos 880A. Seguramente podría reducir las baterías a 4 baterías de 6 vasos, 2V 897Ah. ¿Como lo ves? ¿Piensas que estos valores muy elevados para las baterías? Por otro lado, voy a tener en cuenta también tu comentario donde indicas que debería poner algún panel de mas para no ir justo en invierno.

Saludos,
Xavi

vas a tener que poner los paneles a 45-50 grados de inclinación o sobredimensionar que flipas la superficie en panel y quedar totalmente descompensada en verano.

Iniciado por xac

Gracias por vuestras respuestas.

@ Coyotazo. Se que el consumo es elevado pero este se ajusta a los equipos que tengo previsto utilizar. Creo que si que es mejor poner unas placas de mas, pero lo que no me queda claro es que pueda suprimir el regulador de carga. Yo pensaba que cualquier instalación aislada necesitaba de un regular de carga, ¿no es así? Por otro lado he visto que el inversor elegido es un inversor cargador que a la vez es regulador. ¿Puede este equipo substituir el regulador de carga? Por último si la conexión de los paneles la hago en 3 strings x 7 paneles (considerando que aumento a 21 paneles), ¿representa esto algún inconveniente al tener un voltaje de 3 x 29.2V? ¿Este valor no debería ser próximo al voltaje de las baterías (48V)?

@andymnoche. He calculado que el consumo medio diario en Diciembre es de unos 9kWh. Esto significa que necesito unos 190A diarios. Luego teniendo en cuenta que las baterías trabajan a 48V, con 3 días de autonomía, un 70% de descarga y unl 1.1 de seguridad me salen aproximadamente unos 880A. Seguramente podría reducir las baterías a 4 baterías de 6 vasos, 2V 897Ah. ¿Como lo ves? ¿Piensas que estos valores muy elevados para las baterías? Por otro lado, voy a tener en cuenta también tu comentario donde indicas que debería poner algún panel de mas para no ir justo en invierno.

Saludos,
Xavi

Sobre la configuracion de cuantos paneles solares en series y paralelo para llegar a 48v. Lo que tu dices es si usas un controlador de carga de los viejos. Y tampoco es recomendable porque tendrías que usar un cable muy ancho por los amperes tan altos que vas a manejar

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lo que te dije del consumo alto era que justo en invierno es lo más alto, eso no va bien con lo de cuanto sol hay en invierno...porque consumes más en invierno que en verano ?
respecto al regulador por supuesto necesitas uno, el que viene integrado en el inversor no te sirve para baterías de acido liquido, por la misma razón que te dije que no se si te vale el victron, porque la tensión de carga es demasiado baja, es la adecuada para baterías de gel o AGM. Con lo cual necesitas averiguar si las tensiones de final de carga se pueden ajustar en el regulador de Victron, en un principio me estrañaría que no, pero como te dije en las especificaciones no lo pone. Alternativas buenas serían Outback, Midnite, o Morningstar MPPT.
Poner las placas en serie de 3 es necesario ya que para hacer lo que se llama ecualisación (darle un voltaje muy alto un dia al mes para igualar el estado de los vasos) necesitas mas tensión que 2 en serie pueden producir. También para la carga diaría con temperaturas muy altas las placas bajan de tensión y no te basta para alcanzar el voltaje de carga.

Regulador para ese numero de placas el victron 150 no te vale, creo que en 48 volt llega a sobre 4200 watt así que necesitarías 2, cosa que no estaría mal, ya que si se avería 1 te quedas a media carga, pero no sin carga. En cuanto a la batería, si la mayor parte de los consumos son durante el día, se podrían reducir no? Mas aun si va a contar con un generador

Al final creo que voy a diseñar la instalación con 18 paneles fotovoltaicos de 240W conectados en strings de 3 en serie con 6 paneles en paralelo cada uno. El único inconveniente que veo es que el cable tiene que ser de 35mm2 i el magnetotérmico de 63A. He visto que el regulador de carga Victro BlueSolar MPPT 150/85 me permite trabajar a 48V y conectar paneles hasta 4850W.

Mis dudas son:

¿Es necesario poner un magnetotérmico de 63A entre el regulador de carga y las baterías o? ¿Tiene que ser este de menor/mayor intensidad nominal?

¿Cómo lo hace el sistema para controlar el excedente de producción que hay en verano? He calculado que por ejemplo en Julio tendré un excedente de unos 8 kWh. Estos sirven para cargar las baterías. ¿Qué sucede cuando las baterías ya están cargadas y hay excedente de producción?

¿Creéis que el borrador de esquema unifilar que adjunto es viable / correcto?



Al final he reducido la carga de las baterías para reducir costes. En este caso voy a tener en cuenta que cuando no hay sol hay que moderar el consumo y solo consumir lo necesario (esto debería aplicarse siempre).

@Coyotazo. Tengo más consumo en invierno que en verano porque consumo más en iluminación, en calefacción y en equipos de entretenimiento (TV, video, etc.).

En el esquema los paneles están mal, tendrian que ser series de tres y formar paralelos. El regulador duraría poco así.

pues si, los paneles así no los puedes conectar, tienen que 6 strings con 3 paneles en paralelo, osea un string son 3 paneles. Como llegas a 35mm2 de cable ?? A 90V no tiene que ser tan gordo ni de coña, con 6mm2 vas bien.
Lo de calefacción con electricidád es un no-go, las baterías sufren y justo cuando hay menos producción, es una receta segura de problemas, te lo desaconsejo totálmente ya que si lo diseñas así ahora va llegar el momento en que te va salir más interesante tener calor que proteger las baterías.
Cuando las baterías están llenas el regulador simplemente corta el suministro y la energía que se podría cosechar no se aprovecha. Se pueden montar cosas, por ejemplo para calentar agua, es un poco complicado. El victron tiene un relé programable para cosas así, pero hay quien dice que con un Midnite se hace mejor, tendría que decirtelo alguien que lo sepa mejor.
saludos

Tal y como están conectados los paneles, puede funcionar en condiciones ideales. Pero nada más que haya diferencias de irradiación por sombras, diferentes orientaciones u otros motivos, el rendimiento de uno(s) pocos perjudica a toda la serie. Como ya han apuntado anteriormente, mejor hacer series independientes de 3 paneles, y luego todas las series en paralelo. Las diferencias por sombras de 1 panel, nada más perjudica esa serie.

La línea de bajada, con 10mm2 perderías un 6% de potencia a la máxima potencia. Con 25mm2 perderías un 2,3% de potencia. Con 35mm2 perderías un 1,6% de potencia. Suponiendo una tirada de 2 cables x 30m cada uno. Elige tu mismo...
Pero para mi gusto, pondría varias líneas de bajada. Lo mejor, 6 líneas, una por cada serie, y cada una con su magnetotérmico bipolar de 10A. No pondría fusibles.

Ese magneto común para regulador+inversor...no mola nada nada nada. Si algún día lo abres, hay posibilidades de que se te fastidie el inversor. Cada equipo con su protección, directo a baterías.
Después del regulador, una protección. Un magneto o fusible, de 100A. Cable de 35mm2
Antes del inversor, otra protección. Un magneto o fusible, de 100A. Con 35mm2 va bien, pero por 4 m de cable 50mm2... mejor ir sobrado.

La sección del cable de bajada del cable DC la he calculado utilizando la siguiente fórmula.

S = (2 x L x I) / (k x e),

Donde,
S = Sección del cable (mm2)
L = Longitud de la línea (m) = 30
I = Intensidad máxima = 6 x 8.73 A = 52.38 A
k = Conductividad eléctrica del cobre = 56
e = Caída de tensión máxima admisible (V) = 1.5% x (3x37.16V) = 1.672V

Con estos datos obtengo un resultado de 33.56mm2, es por eso que elijo un cable de 35mm2. ¿Es correcto este cálculo?

Adjunto dos esquemas unifilares con la única diferencia en los strings de los paneles. ¿Es mejor conectar los 6 strings de forma independiente al regulador de carga? Creo que en este caso el coste sería más elevado que conectar los 6 strings en paralelo al regulador de carga a través de una única línea.

Pues con 6 lineas a 6mm2 tienes una pérdida de 1,5% ...

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Lo del victron lo encontré al finál, si deja ajustar las tensiones de final de carga

Correcto, la línea de bajada puede ser de 6mm2.
Actualizo el esquema



¿Cómo justifico que los magnetotérmicos tienen que ser de 100A? ¿Podría el primero ser de 63A? (6x8.73A=52.38A)

Pon el que pone en su manual que pongas, mejor justificación imposible.

En este caso, ¿el manual del inversor o del regulador? Supongo que te refieres al del inversor, ¿verdad?

has descartado el victron ?

String Calculator » Morningstar Corporation

Morningstar calcula con un 20% de potencia de reserva por ley en E.E.U.U creo, así que según ellos no puedes poner tantas placas al TS 60 MPPT
Con MPPT no puedes hacer el calculo simplemente con los amperios como con PWM. Supongo que podrías arriesgarte, pero desde luego aumenta la posibilidád que te pete el tristar un dia...

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Ya que te has interesado por eso de aprovechar la energía "sobrante" quizas te interese un Outback FM 80 o un Midnite 150/96
; con los dos no tendrías problemas respectoa potencia y podrías poner hasta 5000 Wp, con el Midnite incluso más. Yo personalmente preferiría al Midnite porque se puede enchufar el whizbang, una cosa que actua como monitor de baterías

Iniciado por xac

Correcto, la línea de bajada puede ser de 6mm2.
Actualizo el esquema

A mi me gusta más así, porque puedes individualizar cada serie, pudiendo controlar de una forma fácil, si tienes algún problema de producción (alguna cable que se ha soltado, un panel que ha dejado de trabajar, etc)

Iniciado por xac

¿Cómo justifico que los magnetotérmicos tienen que ser de 100A? ¿Podría el primero ser de 63A? (6x8.73A=52.38A)

El magneto del regulador. En teoría, los 4320W te van a dar 4320W/48V= 90 A. En la práctica, si le quitas el rendimiento del regulador, el rendimiento de los paneles a temp. ambiente, rendimiento por orientación/inclinación, y tensión "normal" de trabajo del regulador/baterías, puedes considerar que por el regulador te van a salir unos 70A. Pero digo yo ¿qué más te da?¿para que ir tan justo?. Lo más probable es que el de 80A no te salte nunca , pero es que de 80A te va a ir muy justo, y de 80A ya pasan a 100A. Yo he tenido uno de 80A a un FM80, a tope de potencia, no me saltó nunca, pero se calentaba de lo lindo. Al final, churrasco seguro.

El magneto del inversor. Ese inversor "puede" dar 4000W de potencia continua (habría que verlo...), así que 4000W/48V= 83A. Como tiene un rendimiento del 90% creo recordar, 4000+10%=4400W/48V=91A. De 90A no hay, pasas a 100A.
Luego están los picos de potencia. Parece ser que es capaz de soportar un 200%, (que también me gustaría a mi verlo). Eso corresponde a 182A, pero como no sabemos durante cuanto tiempo (seg, o milisegundos), es una lotería. Yo estoy por decirter que, con ese inversor, uno de 100A no te va a saltar nunca.

Me refería al MPPT, pero es aplicable ambos.

En la pag 92 lo tienes. Max fusible de 120A

http://www.victronenergy.com/upload/...E_ES_SE_A5.pdf

En la practica con poner un fusible de CC de 100A de Victron vas que te matas.

Hola Xavi,

Si no queres cargartes las baterias en 2-3 años, tienes que aumentar la producción y el tamaño de las baterias.... claro que así ocurre que en verano tienes una producción enorme, pero no pasa nada... no va a esplotar nada, y esta famiglia tendrá energia de sobra para el AC.

he hechado unas cuentas con mi hoja de calculo muy bien comprobada y me sale esto:

Placas: 4,3kWp (18 placas de 240Wp de 60 celdas)
Baterias: 1250Ah-48V-C100 (cualquier opzs)
Regulador: mppt de 80A (mejor el outback fm80)...con placas de 60 celdas el mppt está obligatorio)
Inversor-cargador: 5000W-70A-48V (debido a la potencia....un victron por ejemplo)

....las placas en series de 3 y luego todas en paralelo el reguladro mppt.

...y no.... un regulador normal no te vale, a menos que las placas no sean de 72 celdas y en serie de 2, que van a neceistar cables bastantes más gruesos.

Gracias por vuestra colaboración. Al final creo que voy a poner los siguientes equipos:

Placas: 18 Atersa A-240P (6 líneas independientes de 3 paneles en serie cada uno)
Regulador: 1 Victron BlueSolar MPPT - 150/85A
Baterías: 1 Bateria OPzS. Estacionaria BAE 48V 1000Ah (Según mis cálculos necesitaría unos 979Ah)
Inversor: Victron 5000/70/48
Magnetotérmicos: 6 x 10A y 2 x 100A

Adjunto el borrador del esquema unifilar actualizado.



Con estos datos creo que seria necesaria una inversión aproximada de 25.000€, teniendo en cuenta que las baterías tienen una esperanza de vida de 12 años y los paneles de 25 años.