PREGUNTAS FRECUENTES SOBRE ENERGÍA SOLAR
Si te estás iniciando en energías renovables no convencionales, o de lleno quieres conocer más de energía solar fotovoltaica, aquí encontraras información relevante respecto de como evitar errores en las instalaciones fotovoltaicas y elegir de la mejor manera paneles fotovoltaicos, controladores de carga, inversores fotovoltaicos y baterías solares para tú sistema, planta o proyecto solar fotovoltaico.
15.- ¿Cuantas Baterías necesito para un Inversor de 6000 Watts?
En muchas ocaciones recibimos cliente que nos consultan cuantas baterías se necesitan para un inversor solar, la respuesta no es tan sencilla pues dependera no solo de la potencia del inversor sino tambien de la energía que esperan consumir en el día desde su planta fotovoltaica. Aquí damos una breve guía con algunas sugerencias de la cantidad minima a considerar de baterías para inversores de 6000W, esta información puede ser util pero recomendamos que la valida con su instalador pues en algunos casos podrá aumentar el tamaño dependiendo de la cantidad de energía que desen respaldar por día.
Atender la Potencia Máxima del Inversor de 6000W con el Banco de Baterías:
El banco de baterías para un inversor de 6000W debe ser capaz de entregar, al menos, 6000W de potencia en un determinado momento. Para nuestro calculo consideraremos baterías de litio del fabricante Dyness, en especifico el modelo A48100 que es de 100Ah@48V y que puede descargar hasta un 75% de su capacidad, en otras palabras, de sus 4800Wh de almacenamiento podrá entregar al inversor 3600Wh por lo que se recomendaria utilizar al menos 2 de estas baterías para atender una demanda peak de 6000W que podría experimentar el inversor en algún instante (el banco de litio de 2 Dyness A48100 será capaz de suministrar hasta 7200W instantaneos).
Atender la demanda de Energía Máxima del Inversor de 6000W con el Banco de Baterías:
Ahora bien, entendiendo el calculo anterior podemos tomar una segunda variable que será el consumo desde las baterías que se requerira en horas de ausencia de sol. En este caso, supondremos que en 10 horas de la noche el usuario requiere 10.000Wh de energía, en este caso, para suplir dicha demanda energetica, el diseñador indicara que son necesarias 3 baterías de 4800Wh pues con ello será capaz de almacenar hasta 14.400Wh y podrá atender la demanda nocturna de energía hasta que nuevamente salga el sol para proveer de energía a la planta fotovoltaica atraves de los paneles solares.
Si la demanda de energía desde el banco de baterías ubiese sido de 13.000Wh tambien se requeririan en total 3 baterías de litio de 100Ah 48V como las del ejemplo.
14.- ¿Cómo Instalar un Panel Solar?
Aquí te damos una breve guía con todo lo que necesitas saber sobre la instalacion de paneles solares, este es un proceso que a veces puede resultar complejo pero que de asesorarte con un experto obtendrás una solución confiable y duradera de energía solar en el tiempo. Hablaremos de la instalación y también de todos los pasos previos y posteriores que se tienen que dar para instalar una planta solar fotovoltaica en tú hogar.
Etapas previas a la instalación de paneles solares fotovoltaicos
El primer paso en el proceso de instalación de paneles solares es obtener una propuesta o cotización de instalación fotovoltaica en base a las posibilidades estructurales de la vivienda y a un análisis del consumo energético que posee la propiedad.
La segunda etapa consiste en que un equipo de profesionales con experiencia, que sepan cómo se instalan los paneles solares, realice un estudio previo de la topología fotovoltaica, orientación y la superficie a utilizar, así como de las posibles sombras o ineficiencias asociadas al entorno para así determinar la mejor alternativa para tú propiedad. Esto es crucial y va a ayudar a obtener un mejor rendimiento y generación de energía de tú planta fotovoltaica.
Una vez hecho estos 2 pasos, deben presentarse ante la SEC los planos para realizar el tramite fotovoltaico y en algunos casos la autorización para vender los excedentes de energía a la compañía de distribución de electricidad. En este paso se deberá cancelar un costo asociado a la revisión de planos y otros documentos por parte de profesionales que garantizan la correcta ejecución del proyecto, es un costo menor que no representa más del 1% del valor total de la instalación.
Al tener estos pasos previos cubiertos y evaluados, ya podrás avanzar aceptando el presupuesto y dar inicio a la instalación fotovoltaica en tú techumbre o directo a piso.
A continuación detallamos el proceso de la instalación en sí.
Ahora te explicaremos los pasos o metodología para montar los paneles solares fotovoltaicos en tú propiedad. No obstante, debemos tener presente que es un proceso de detalle y que debe hacerse con el mayor de los cuidados por parte del técnico o profesional a cargo para garantizar el óptimo funcionamiento de la planta y evitar así fallas o problemas futuros.
Primer Paso: Montaje de los Soportes de los Paneles Fotovoltaicos
Antes de colocar sobre la cubierta los paneles solares, es necesario instalar las estructuras de montaje para los mismos sobre la cubierta, sea esta techo o piso. Dependiendo de la topología e inclinación deseada, se podrán utilizar distintos tipos de estructura. Por ejemplo, la estructura de soporte de los paneles solares no será la misma en una cubierta cuyos módulos se coloquen de forma coplanar a ella, que en una cubierta plana en la cual sea necesario inclinar los módulos a un determinado ángulo de forma para obtener la mayor cantidad de energía a partir de la radiación incidente, y además fijar la estructura para evitar el llamado “efecto vela” (esto es, asegurarnos que los paneles solares y estructura no “salgan volando” debido al viento presente en el entorno).
Segundo Paso: Fijación de los Paneles Solares a la Estructura
Una vez ubicada la estructura, debemos fijar los paneles fotovoltaicos sobre ella. Dependiendo de la topología e inclinación de la misma, este proceso se hará de diferentes formas.
Lo más usual es que la cubierta sea inclinada (en Chile la gran mayoría de las cubiertas están inclinadas entre 20º y 45º, esto dependerá de cada región) y de zinc o teja asfáltica, sin embargo pueden darse caso diferentes, como tejas Chilenas, lozas, entre otros. El anclaje de la estructura soporte variará en función de la cubierta sobre la que irá fijada.
Una vez fijada la estructura sobre la cubierta, los paneles solares se colocan y fijarán a la misma tras lo que se interconexionan entre sí (serie o paralelo), para por último ser conectados al controlador MPPT o inversor solar.
Tercer paso: Conexión al Inversor Solar
La interconexión de los paneles se realiza en serie entre los módulos de una misma fila o string, y en paralelo para conectar las filas entre sí lo requiere la configuración paneles/controlador/inversor. Esto se lleva a cabo mediante los llamados conectores MC4 que sirven para conectar los módulos en serie o paralelo, o directamente al controlador/inversor. Es importante verificar el apriete fuerte y el correcto ensamble de conectores, ya que una mala conexión repercutirá en el rendimiento de la instalación, incluso provocando fallas eléctricas y hasta riesgos de incendio. De esta forma la generación eléctrica total del sistema de paneles solares se conduce a un mismo punto, cuyo destino final es pasar por el controlador y llegar al inversor.
Por último, se realiza una conexión en paralelo, que podrá realizarse directamente en el inversor, completándose así la instalación de corriente continua (CC), y siendo así conducida toda la energía cosechada en los paneles solares hacia el inversor, que estará situado en un punto cerca del tablero eléctrico de la propiedad.
Es importante que el inversor se encuentre resguardado frente a los rayos del sol, es decir, no deben ubicarse en la cara norte de la propiedad ya que se ve afectado su rendimiento si se eleva la temperatura en su interior, por lo que se sugiere su ubicación en el interior de la casa u oficina, o en caso de no poderse y situarlo en el exterior, considere un gabinete como elemento de protección.
La función del inversor es simplemente convertir la electricidad que recibe en forma de corriente continua (CC) a corriente alterna (CA), que es la que utilizamos en nuestra propiedad día a día. Dicho cambio lo realiza el inversor de forma automática, con una magnitud y frecuencia específicas, para que podamos disfrutar de ella sin mayores preocupaciones.
Por último, se incorporan las protecciones fotovoltaicas en CA y se conexiona el inversor en el tablero eléctrico, quedando así lista la parte de instalación de corriente alterna (CA).
Cuarto Paso: Conexión de las Baterías
Si vas a optar por almacenar la energía que generas, por ejemplo para utilizarla en horarios en los cuales no hay radiación, te interesará este paso.
Primero deberás contar con un inversor solar híbrido, capaz de gestionar la carga y descarga del banco de baterías, pues es el elemento más costoso y delicado de la planta fotovoltaica. La capacidad de almacenamiento de tú banco de baterías se dimensionará en función de tú demanda y los requerimientos de autonomía solicitados.
Hay más de una forma de hacerlo, dependiendo de la tensión y capacidad necesaria. La conexión de las baterías se puede hacer en paralelo, en serie o en serie/paralelo, siempre con baterías iguales y del mismo fabricante. En el caso de las conexiones en paralelo se duplica la capacidad de las baterías, pero mantiene el voltaje. En el caso de conexiones en serie, los resultados obtenidos van a ser opuestos: se mantiene la capacidad de las baterías, pero su voltaje será el doble. Y por último, si optas por un solución con baterías solares de litio, en la mayoría de los casos las conexiones solo serán en paralelo.
Conclusiones sobre la Instalación de Paneles Solares
La instalación de paneles solares consiste en:
- Montar las estructuras de soporte de los paneles solares
- Fijar los paneles solares a la estructura
- Realizar la conexión del sistema con el controlador/inversor
- Instalar protecciones y conectar el inversor al tablero eléctrico
- Conectar las baterías en el caso de las instalaciones fotovoltaicas hibridas o aisladas (Off Grid)
Ahora que te hemos contado cómo se instalan los paneles solares, sabes que la instalación de paneles fotovoltaicos es un trabajo laborioso y complicado para toda persona ajena a conocimientos eléctricos, por eso se recomendamos siempre dejarlo en manos de técnicos o profesionales fotovoltaicos y con experiencia comprobada en este tipo de instalaciones.
13.- ¿Cómo Instalar una Luminaria Solar?
Si estas comenzando en energías renovables una de las mejores alternativas es iniciarte instalando luminarias solares en tú jardín, este tipo de luminarias LED fotovoltaicas tienen diversos nombres dependiendo del País donde se instalan, a continuación mencionamos algunos de los más populares:
- Luminaria Solar
- Luminaria Solar LED
- Luminaria All in One
- Foco Solar Fotovoltaico
- Poste Solar Fotovoltaico
- Luminaria Solar Exterior
- Luminaria Solar Integrada
- Luminaria Solar Todo en Uno
La instalación de una luminaria solar de exterior en la mayoría de los casos es muy sencilla pero siempre es recomendable leer el manual del fabricante de la luminaria solar y tener en cuenta, al menos, los siguientes puntos:
- Antes de comenzar, es recomendable cargar las luminarias solares de 2 a 3 días a pleno sol
- El lugar de instalación no debe generar sombras sobre el panel solar que dificulten la carga de la luminaria solar
- Evitar ubicaciones debajo de aleros, arboles y donde existan construcciones que no dejan pasar los rayos del sol
- El panel de la luminaria solar de exterior debe quedar siempre mirando al sol, en nuestro caso por estar en el hemisferio Sur es con orientación norte
- Si la zona donde se instalara es de poca lluvia o hay polvo en suspensión se debe limpiar el panel solar periódicamente
- Una vez instaladas las luminarias solares, podrás comprobar su correcta operación cubriendo el panel solar que esta en la parte superior de la luminaria solar y así validar su encendido y apagado.
Y listo, como ves los pasos a seguir para la instalación de una luminaria solar de exterior son muy sencillos. Es importante no saltarse ninguno de estos pasos pues podrías tener una operación defectuosa o incluso acortar la vida útil de la batería, esto último en desmedro de tú inversión y de tus nuevas luminarias solares.
12.- ¿Cuáles son las mejores baterías para paneles solares?
Si estás en búsqueda de una solución de energía con paneles solares fotovoltaicos y con respaldo de baterías solares lo primero a saber es que tipos de baterías son utilizadas para almacenar la energía solar que producen los paneles fotovoltaicos durante el día. Las baterías que almacenan energía solar pueden ser de tipo Ácido-Plomo, de Gel, AGM o las ultimas y más recomendadas las baterías de ion de litio.
Principales tipos de baterías solares:
A) Baterías AGM de Ciclo Profundo
Las baterías solares AGM (Absorbent Glass Material) son del tipo plomo-ácido y tienen la ventaja de contar con un gel que evita derrames además de válvulas reguladoras de gases que facilitan una mejor recombinación de los mismos. Con la válvula, la presión interna se regula de forma más sencilla y por este motivo se obtiene un mayor aprovechamiento de la energía que se traduce en un rendimiento mayor sobre la energía almacenada a su interior.
Las baterías de ciclo profundo AGM son adecuadas para corrientes elevadas de descarga en cortos espacios de tiempo, esto se debe principalmente a su baja resistencia interna. Esta tipo de batería ciclo profundo es más idónea que las baterías de GEL para situaciones de alta intensidad de descarga, son utilizadas en autos eléctricos de tipo Star/Stop, sillas de ruedas eléctricas, como también en instalaciones solares fotovoltaicas del tipo Off Grid o híbridas con opción de almacenamiento de energía.
B) Baterías GEL de Ciclo Profundo
Estas baterías solares de GEL presentan un funcionamiento cíclico de mejor calidad que las de tipo AGM, esto las convierte en candidatas para instalaciones de tamaño mediano o grande cuyo propósito de funcionamiento sea en largos períodos de tiempo. Estas baterías de ciclo profundo también son recomendadas en sistemas cuyo mantenimiento sea complicado de realizar (Ejemplo: lugares aislados o de difícil acceso). El gel se produce de la mezcla del electrolito con silicio y se caracterizan por tener una vida útil mayor a las del tipo AGM.
Otro dato importante es que las baterías de Gel de Ciclo Profundo son recomendadas para uso en embarcaciones pues al ser selladas son seguras al contacto con el agua.
C) Baterías de Litio (LPF) para Energía Solar
Las baterías solares de litio permiten descargas profundas sin alterar su vida útil. A modo de ejemplo, una batería de litio 48V 50Ah se podrá descargar al 90% manteniendo una vida de 12 años o más, al contrario baterías de ciclo profundo AGM o GEL que con descargas del 90% o similares verán reducidas significativamente su vida útil llevándolas a solo algunos meses de uso para luego tener que reemplazarlas.
Otra característica importante de las baterías solares de litio es su capacidad de carga y descarga rápida, sus características químicas no se verán alteradas si realizamos (des)cargas a corrientes altas respecto a su máxima capacidad, normalmente soportan corrientes de hasta un 50% de su capacidad nominal pero ya existen modelos con 75% y 100%(1C).
Algo importante a tener presente es que toda batería de litio para energía solar debe tener incorporado un gestor de carga o BMS pues es importante mantener sus distintas celdas ecualizadas en toda su vida útil. Hoy en día, marcas como Victron Energy, Voltronic Power, Growatt, Nat Power y Sumry cuentan con inversores cargadores capaces de adaptar sus algoritmos de carga a baterías de litio de 12V, baterías litio 24V y baterías de litio de 48V. Dentro de las marcas de baterías de litio que te recomendamos destaca la marca Dyness que tiene diversos formatos para kit solar hogar, sistemas de respaldo de energía tipo UPS, proyectos con paneles solares, plantas fotovoltaicas BESS o sistemas de energía solar para comercio e industria en general. Las baterias para paneles solares pueden ser tanto para paneles solares monocristalinos como policristalinos.
El tamaño del banco de baterias de litio a utilizar con proyectos de paneles solares siempre dependerán de la necesidad de energía a cubrir, es sumamente importante informarse bien y asesorarse con un especialista antes de realizar su instalación o en caso de querer actualizar tú proyecto con paneles solares a esta nueva tecnología.
11.- ¿Cómo funcionan los paneles solares?
Conocer cómo funcionan los paneles solares es el primer paso para incursionar en el mundo de la energía fotovoltaica y así poder explorar distintas maneras de reducir tú cuenta de luz y no depender en demasía de la compañía de electricidad.
Los paneles solares o módulos fotovoltaicos están formados por un conjunto de celdas fotovoltaicas capaces de producir electricidad a partir de los fotones (luz-radiación solar) que inciden sobre su superficie, este fenómeno es conocido científicamente como "efecto fotoeléctrico".
El principio de funcionamiento de un panel solar radica en el efecto fotoeléctrico donde los fotones provenientes del sol impactan sobre un material semiconductor, en el caso de los paneles solares el más común es el silicio, que al ser excitado libera electrones y así se genera un flujo eléctrico entre el elemento tipo N y el elemento tipo P. La corriente eléctrica generada por cada celda solar, y que fluye en la placa fotovoltaica, es del tipo continua (DC) y puede ser almacenada en baterías solares o utilizada directamente para alimentar cargas continuas o convertirla en corriente alterna para su uso en la industria, comercio u el hogar.
10.- ¿Cuánta energía produce un panel solar?
La energía que puede producir un panel solar depende principalmente de 4 factores:
- Ubicación Geográfica
- Época del Año
- Ángulo de Inclinación
- Orientación
Por ejemplo, para un panel solar 550Wp ubicado en Valparaiso, instalado de forma horizontal, podría generar la siguiente energía al día.
- Junio: 1.292 Wh/día
- Marzo: 2.844 Wh/día
Si deseas conocer que energía puede generar este panel solar de 550Wp en otros meses del año, a continuación te dejo la radiación incidente para los 12 meses que corresponde a la radiación promedio de los últimos 10 años.
9.- ¿Cuántos paneles solares necesito para una casa?
El número de paneles solares que se necesitan para suministrar energía a una casa varia entre 4 y 18 módulos. En función del consumo anual y la radiación de invierno, será recomendable instalar más o menos placas fotovoltaicas para rentabilizar la inversión o asegurar una buena producción con bajas horas sol.
Si deseas un cálculo más exacto, para conocer cuantos paneles solares fotovoltaicos son necesarios para tú hogar debes identificar algunos datos básicos como:
1) El consumo de energía diaria (kWh/día) y conocer cuanto de ese consumo es diurno y cuanto es nocturno.
2) Otro factor importante para saber cuantos paneles solares necesito para una casa es identificar la potencia máxima que usaras de forma simultanea (W).
3) Y lo ultimo, informar la comuna o zona donde instalaras tú kit fotovoltaico porque así podrás calcular la radiación solar incidente para dicho lugar en los distintos meses del año.
Otros datos a tener en cuenta son la superficie disponible para instalar los paneles solares, la existencia de sombras que afecten el rendimiento de los paneles solares y la inclinación del techo o superficie donde se desea instalar la planta fotovoltaica.
A continuación un ejemplo de un Kit de Energía Solar para Casa en Chile:
Tengo una casa de 80 metros cuadrados con un consumo de energía al mes de 207kWh, con una potencia máxima simultanea de 5kW y estoy ubicado en la comuna de Santiago. Deseo instalar un Kit Solar Off Grid para desconectarme de la distribuidora ENEL.
Primero es importante despejar algunos datos:
- Energía Requerida al Día será (198kWh/mes)/(30días), esto nos da como resultado 6.6kWh/día
- Potencia Máxima 5kW
- Ubicación: Santiago, RM (Radiación 2.26 horas sol día en el peor caso)
Para construir este sistema fotovoltaico vamos a suponer que solo la mitad de la energía se utiliza de noche (3.3kWh) y consideraremos los siguientes elementos:
8 Paneles Solares Monocristalinos de 450Wp
1 Inversor Solar de 6kW con controlador MPPT
1 Batería de Litio Dyness de 3.6kWh
Con esto el conjunto de paneles solares o string será capaz de generar en Junio 8.362 Wh/día y considerando que las perdidas totales del sistema fotovoltaico serán de 21%, tendremos una energía disponible para el usuario de 6.606 Wh/día en el peor mes del año.
Cabe destacar que en este ejemplo utilizamos un panel solar 370W pero podríamos elegir otros formatos como panel solar 580W o panel solar 450W, en estos casos utilizaríamos una superficie algo mayor. Otra opción es elegir paneles de más capacidad como el panel solar 660W, todos monocristalinos de 144 celdas y con los cuales la superficie a utilizar para el sistema sería menor al diseño que considero el panel solar de 370W (esto dada su mayor eficiencia).
Nota: Las perdidas del sistema dependen de la eficiencia de los componentes fotovoltaicos considerados en el diseño la solución, además de las perdidas en cables, por acumulación (baterías) y los márgenes de seguridad que definió el especialista fotovoltaico que hizo la memoria de calculo o diseño del sistema fotovoltaico, en este caso, para el kit fotovoltaico de autoconsumo en Chile utilizado en el ejemplo.
8.- ¿Cómo funciona la Ley 20.471? o Generación Ciudadana
La ley 20.471 (Actualizada el 2019 como Ley 21.118) de Generación Distribuida para Autoconsumo, conocida también como Netbilling o Netmetering, entrega el derecho a los usuarios de las compañías de distribución de electricidad a vender los excedentes de energía solar que producen sus instalacion de paneles solares fotovoltaicos directamente a la distribuidora eléctrica a un precio regulado el cual debe estar publicado en el sitio web de cada empresa distribuidora.
Las instalaciones acogidas a la ley 21118 consisten en proyectos con paneles fotovoltaicos más un inversor on grid que en su conjunto generan energía eléctrica y, al estar conectados a la red, permiten inyectar excedentes de la energía que Usted no consume, lo que se traduce en una disminución y ahorro en su cuenta de la luz, tanto por la producción propia como por la inyección de los excedentes de su generación a la red de distribuición electrical local.
Si desea información de Inversores On Grid o Paneles Solares Certificados SEC lo invitamos a visitar el sitio de Generación Ciudadana de la superintendencia de electricidad y combustibles. Además si quieres comprar un kit on grid nosotros ofrecemos los productos y también la instalación completa de tú proyecto fotovoltaico.
Nota del Autor: La ley 20.471 fue actualizada el año 2019 y ahora se conoce como ley 21.118.
7.- ¿Qué es un Regulador MPPT?
Los reguladores solares MPPT son aquellos que utilizan algoritmos de seguimiento del punto máximo de potencia para de maximizar la energía y rendimiento que pueden entregar los paneles fotovoltaicos, una característica derivada de esta tecnología es que permiten utilizar paneles solares que no se pueden emplear con reguladores PWM (debido a cuestiones de compatibilidad de tensión del panel y la batería). Los controladores MPPT poseen múltiples ventajas como la posibilidad de conectar paneles solares en serie con un voltaje mayor al del banco de baterías, esto es especialmente relevante pues permite minimizar en gran medida problemas de baja tensión y reduce la corriente con lo cual podemos utilizar conductores de menor calibre y ahorrar conectares durante la etapa de construcción de la planta solar fotovoltaica.
Como inconvenientes los reguladores MPPT son más costosos que los PWM en micro instalaciones pero se compensan su valor en instalaciones con varios paneles pues permiten utilizar hasta un 25% menos de paneles para generar la misma cosecha de energía que un controlador PWM.
6.- ¿Qué es la Energía Solar?
Las energías renovables que se obtienen a partir de la radiación solar se conocen como energías solares, este tipo de energía la utiliza el hombre hace miles de años y en la actualidad es muy común encontrarla en el hogar o la industria donde se usan colectores térmicos para calentar agua o energía fotovoltaica con paneles solares que sirven para producir electricidad.
Cada día la energía solar gana más adeptos y es utilizada en reemplazo de energías convencionales como lo son las de combustibles fósiles. Son energías limpias no contaminantes y se pueden considerar casi inagotables pues el sol opera como una fuente constante de radiación electromagnética hacia la tierra. Quizás la única desventaja importante es que no se puede aprovechar durante la noche y es aquí donde distintas tecnologías de almacenamiento van ganando terreno para solucionar de forma eficiente esta problemática. Cabe señalar que hoy día, la combinación de paneles solares con el uso de baterías de litio resuelven en un 100% este situación otorgando soluciones de larga vida útil, incluso superando los 15 años.
5.- Energía Solar: Ventajas y Desventajas
Las principales ventajas de la energía solar son su fuente inagotable de energía (renovable) y el ser no contaminante. Dentro de sus desventajas esta su incapacidad de generar energía durante la noche y su baja eficiencia en días de alta nubosidad o de lluvia. A pesar de estos inconvenientes hoy la energía solar fotovoltaica esta ampliamente difundida pues en combinación con baterías de ciclo profundo o baterías solares de litio se utilizan como fuente de generación de energía en todas las industrias, tanto en grandes como mediana instalaciones, y también es posible utilizarla en kits solares para el hogar.
4.- Proyectos de Energía Solar en Chile
Proyectos de energía solar a destacar en Chile son Cerro Dominador, Planta Solar Bolero y Planta Solar El Romero, además en el norte grande podemos encontrar múltiples proyectos que apoyan a la gran minería o entregan energía al sistema interconectado del Norte Grande. Para los próximos años se espera un crecimiento acelerado de la energía solar fotovoltaica tanto en grandes proyectos como en soluciones industriales, comerciales y residenciales. Al ritmo actual, Chile se convertirá, en las próximas décadas, en la potencia energética fotovoltaica de la región; todo gracias a las excepcionales condiciones de radiación del norte grande, donde incluso existen zonas con más de 2000W/m2.
3.- Errores más comunes en instalaciones Solares Fotovoltaicas
Si tú instalacion de paneles solares ha empezado a funcionar mal, aquí tienes una lista de los errores más comunes que suelen hacer que una instalación solar fotovoltaica tenga problemas.
Es importante mencionar que sea cual sea el problema, el resultado final es el mismo; nos quedamos sin energía en las baterías y se va la luz. Si no somos de los que normalmente hacemos tareas de mantenimiento y revisión a nuestra instalación solar, solamente nos daremos cuenta de que tenemos un problema cuando empezamos a quedarnos sin luz o cuando el sistema deje de funcionar.
A) Cuando todo está correcto pero nos quedamos sin luz:
La mayoría de los casos en los que nos quedamos sin energía en las baterías, no hay problema alguno, solamente han cambiado las condiciones que hacían que nuestro sistema solar tuviera un balance positivo (generaba más energía solar que la energía que consumía).
a.1) Un nuevo electrodoméstico que pensábamos que consumía poco.
En verano:
Es muy común añadir un pequeño congelador para almacenar más comida. El hecho de que este congelador sea pequeño nos hace pensar que su consumo será pequeño. Pero puede que sea un congelador antiguo con muy baja eficiencia energética que tenga un consumo pequeño pero durante las 24h del día. Lo que supone un aumento de consumo considerable durante la noche.
La utilización de aire acondicionado durante la noche. Es uno de los peores consumos que podemos aplicarle a una instalación solar fotovoltaica ya que el consumo de energía debe venir directamente de las baterías cuando no hay carga solar.
Otros consumo que aparecen normalmente en verano son: ventiladores por la noche, luces de exterior…
En definitiva, en verano debemos tener en cuenta que aunque hay más horas de luz solar, todos los consumos que se realicen durante la noche serán directamente de las baterías. Y aunque éstas estén cargadas al 100% hasta las 8h de la tarde, si nuestro consumo nocturno es elevado obligaremos a la batería a descargas profundas incluso pudiendo llegar a quedarnos sin luz.
En invierno:
El uso de la calefacción eléctrica es sin duda el peor consumo para una instalación solar. Cuando menos horas de sol hay y sobretodo durante la noche, el uso de la energía de las baterías para calentar radiadores, calienta camas, estufas eléctricas o bombas de calor descargaran nuestra batería solar rápidamente. Sobretodo si utilizamos elementos de elevada potencia como radiadores o estufas eléctricas durante varias horas.
a.2) Las baterías se están haciendo viejas y la capacidad es cada vez más pequeña.
Esto realmente no es un problema de la instalación, esto es la vida misma. Conforme las baterías van envejeciendo la capacidad que pueden almacenar va disminuyendo y cuando antes no me quedaba sin luz, ahora haciendo los mismos consumos me quedo varias veces sin luz.
¿Cómo puedo saber si mis baterías solares se están haciendo viejas?
El síntoma de baterías viejas es que se cargan muy pronto y se descargan muy pronto. Es decir, que no “aguantan” nada de consumo.
Durante las horas de sol, como los paneles solares están produciendo energía, no tenemos problemas de consumo, ya que lo que consumimos proviene directamente de la producción solar fotovoltaica. Pero cuando el sol se pone a las pocas horas nos quedamos sin energía en las baterías.
Para que te hagas una idea de lo que deben durar las baterías si están bien diseñadas aquí tienes una breve estimación para las baterías solares más utilizadas:
Baterías plomo-ácido de CICLO PROFUNDO AGM: Esperanzas de vida entre 4-6 años. (unos 1600 ciclos de carga y descarga con profundidades de descarga del 30%).
Baterías plomo-ácido de CICLO PROFUNDO GEL: Esperanzas de vida entre 6-8 años. (unos 2400 ciclos de carga y descarga con profundidades de descarga del 30%).
Baterías estacionarias OPzS: Con unos 5000 ciclos de carga y descarga con profundidades de descarga del 30% y unos 3200 ciclos con profundidades del 50%. Esperanzas de vida de 10 – 15 años.
Baterías solares de Litio: Con unos 6000 ciclos de carga y descarga para profundidades de descarga del 90%. Esperanzas de vida de 12 – 15 años.
*Si el diseño de baterías solares no es correcto, y no se ha calculado una autonomía de 3-4 días, la esperanza de vida en todos los casos es la mitad o menos.
B) Cuando Realmente tenemos algún problema:
El primer punto a tener en cuenta cuando nuestra instalación solar empieza a fallar y pensamos que tenemos algún problema es acotar la búsqueda del problema.
b.1) Si todo funcionaba correctamente durante varios años y ahora ya no va bien:
b.1.1) Las baterías han llegado al final de su vida.
Este es seguramente el problema. Desconecta las baterías, (OJO: desconecta primero los paneles solares del regulador ya que algunos reguladores pueden dañarse con paneles solares si no está conectada la batería) y mide una a una la tensión de cada elemento, si alguna tensión es muy baja seguramente se ha dañado algún vaso y lo mejor será cambiar todas las baterías.
Si aún persiste el problema verifica si las baterías se cargan con mucha rapidez y se descargan de la misma manera, en este caso, las baterías ya no son capaces de retener carga y están al final de su vida útil.
b.1.2) Muerte prematura de baterías.
Baterías solares nuevas con viejas. Las viejas hacen de carga de las nuevas y el sistema tiene muy mal rendimiento.
Descargas profundas continuas en las baterías. Mal diseño de baterías para el consumo real.
b.2) Si mi instalación funcionaba bien durante el verano y en invierno ya no va bien:
b.2.1) Tengo muchos paneles solares pero pocas baterías.
Esto puede ser un fallo de diseño donde se están utilizando baterías muy pequeñas para el consumo realizado. Suele ser un error común de diseño, donde se asegura al cliente que se puede realizar un consumo de Xwh/día teniendo en cuenta que ese consumo será diurno. En verano como tenemos muchos paneles solares no tenemos problemas, pero en invierno cuando hay menos horas de sol y dependemos de la autonomía de las baterías para pasar la noche nos quedamos sin luz.
b.2.2) Sombras en los paneles solares.
A veces esto no es un error porque depende del entorno donde están ubicados los paneles solares, pero otras veces no somos conscientes de las sombras y el efecto que producen en los paneles solares.
¿Sabías que una sombra puede reducir a CERO la potencia de un panel solar?
Un panel solar colocado en vertical con una sobra que corta total o parcialmente una fila de células solares NO PRODUCE NADA.
Si una célula solar está sombreada toda la cadena de células en serie queda inhabilitada ya que no tiene paso de corriente. Los diodos de bypass están colocados de forma que independizan cada cadena de células solares. Así si una cadena queda inhabilitada, la corriente de las demás cadenas será capaz de fluir a través del diodos de bypass de esa cadena que no permite el paso de corriente.
Pero cuando la sombra corta una célula solar de cada una de las cadenas del panel solar, todas las cadenas quedan inhabilitadas y el paso de corriente es CERO.
El ángulo de inclinación del sol es cada vez más bajo conforme nos acercamos al invierno. Y puede ser que tengamos sombras cuando antes no las teníamos.
En la imagen vemos paneles solares sin ninguna sombra aparente. Pero los problemas vinieron a partir del mes de octubre cuando el muro empezó a hacer sombra a todas las células solares de la primera final. Desde ese momento la producción solar fue CERO.
C) Si mi instalación nunca ha funcionado bien:
c.1) Paneles de 60 células con reguladores PWM para carga de baterías. Placas solares de 24v que no lo son!
c.2) Paneles solares de 12V que no tienen 36 células solares con reguladores PWM no son capaces de cargar baterías de 12V.
c.3) Paneles solares de 24V que no tienen 72 células solares con reguladores PWM no son capaces de cargar baterías de 24V.
c.4) Reguladores solares MPPT mal diseñados.
c.5) Mala configuración de las tensiones de carga de las baterías.
c.6) Secciones de cables no adecuadas y con muchas pérdidas y calentamiento de los cables.
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2.- Placas Solares de 24V que no lo son!
Existe gran confusión con las placas solares de 24V. Y es que hay infinidad de ofertas por Internet de placas solares de 24v que realmente no lo son. Paneles solares de 250w, 255w, 260w, 270w, 275W, 280W, 310W, 320W, etc. que realmente tienen 60 células y que se ofertan como placas solares de 24V.
Por qué las placas solares de 60 células no son de 24V. La explicación rápida:
Las placas solares de 24V tienen 72 células. Los paneles solares de 24V están formadas por una matriz de 72 células ( 12 x 6) conectadas en serie para alcanzar una tensión de funcionamiento a máxima potencia de unos Vmp: 37V. Esta tensión es suficiente para realizar cargas de baterías solares al 100% a una tensión de 28,8V en la fase de absorción. Incluso en las peores condiciones para las placas solares donde la temperatura es muy elevada y la tensión de trabajo de las placas solares cae varios voltios.
Las medidas de estas placas solares están entre Longitud: 1500mm y 2190mm; Ancho: 800mm y 1090mm; Marco: 35mm y 40mm, y las potencias actuales van desde los 370W hasta los 560W.
Por el contrario, las placas solares de 60 células están formadas por una matriz de 60 células (10 x 6) conectadas en serie para trabajar a una tensión en su punto de máxima potencia de unos Vmp:30V. Cuando la temperatura exterior es muy elevada, la tensión de salida de estas placas solares puede caer por debajo de los 28,8V resultando en cargas incompletas de las baterías solares.
Las medidas de estas placas solares están entre Longitud: 1400mm y 1700mm;; Ancho: 900mm y 990mm; Marco: 35mm y 50mm. Y las potencias actuales entre los 240W y los 280W.
Y la consecuencia del error es:
Sulfatación excesiva en las baterías solares y reducción drástica de su vida útil. Utilizar placas solares (paneles solares) de 60 células como si fueran de 24V utilizando reguladores solares PWM (los normales y más económicos) resulta en una tensión insuficiente para cargar al 100% las baterías solares.
¿Por qué se ofertan placas solares de 60 células como si fueran placas solares de 24V?
El principal motivo es el desconocimiento. A priori una placa solar de 60 células en condiciones ideales puede cargar perfectamente una batería solar de 24V. El problema viene cuando la temperatura exterior es elevada (en verano) y la tensión de salida de las placas solares se reduce. Por lo tanto, una vez realizada la instalación solar pueden pasar varios años hasta que apreciemos el excesivo deterioro de las baterías solares. Hay que tener en cuenta que una batería de ciclo profundo bien diseñada y con buen mantenimiento nos debería durar entre 6 y 15 años. Si no se realizan las cargas completas habitualmente se podría reducir la vida de las baterías solares a unos 2 años o menos.
Y otro motivo es porque las placas solares de 60 células son más baratas. Las placas solares de 60 células son ampliamente utilizadas en instalaciones solares con conexión a red (On Grid). Instalaciones que utilizaban configuraciones con tensiones de trabajo de 200V a 600V y con inversores solares de conexión a la red con seguidores MPPT para controlar el punto óptimo de trabajo de las placas solares. Como resultado se empiezan a fabricar los reguladores solares MPPT para poder cargar baterías solares con estas placas para sistemas desconectados de la red (Off Grid).
Conclusión: las placas solares de 60 células son más baratas que las placas solares de 24v y 72 células, pero en cambio una placa solar de 72 células puede ser utilizada con reguladores solares PWM más baratos que los reguladores solares MPPT. Lo que ahorramos por un lado lo gastamos por el otro. Y en caso de ahorrar por los 2 lados el error sale caro pues en solo meses o pocos años será necesario reemplazar todas las baterías del sistema.
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1.- Baterías de Litio y Sistemas de Gestión de Baterías (BMS)!
Existen muchas preguntas sobre como integrar baterías de litio a los sistema solares fotovoltaicos. A continuación una breve explicación de las baterías LiFePO4 o LPF y su interacción con sistemas de gestión de baterías (BMS).
A) Baterías LiFePO4 (Baterías LPF)
Las baterías de fosfato de hierro y litio (LiFePO4 o LFP), son las baterías tradicionales de Ion-Litio más seguras del mercado. La tensión nominal de una celda LFP es de 3.2V (plomo-ácido: 2V por celda). Una batería LFP de 12,8V, por lo tanto, consiste de 4 celdas conectadas en serie; una batería de 25,6V consiste de 8 celdas conectadas en serie; y así sucesivamente.
Una batería de litio LFP no requiere estar completamente cargada, su vida útil incluso mejora en caso de que esté parcialmente cargada. Esta se traduce en una ventaja decisiva en comparación con las de ácido-plomo.
Otras ventajas de las baterías de litio son el amplio rango de temperaturas de trabajo, excelente rendimiento cíclico, baja resistencia interna y alta eficiencia.
La composición química de las LFP las convierte en la elección adecuada para aplicaciones muy exigentes.
La eficiencia de ciclo completo de una batería LFP es del 92%. El proceso de carga de las baterías de plomo-ácido se vuelve particularmente ineficiente cuando se alcanza el estado de carga del 80%, que resulta en eficiencias del 50% o incluso inferiores en sistemas solares en los que se necesitan reservas para varios días (baterías funcionando entre el 70% y el 100% de carga). Por el contrario, una batería LFP seguirá logrando una eficiencia del 90% en condiciones de descarga leve.
Las baterías de litio solares LFP son más fáciles de cargar que las baterías de ciclo profundo de plomo-ácido. La tensión de carga puede variar entre 14V y 16V (siempre y cuando ninguna celda está sometida a más de 4,2V), y no precisan estar completamente cargadas. Por lo tanto, se pueden conectar varias baterías de litio en paralelo y no se producirá ningún daño si algunas baterías de litio están más cargadas que otras.
B) Sistema de Gestión de Baterías (BMS)
El BMS se conecta al banco de baterías de litio y sus funciones esenciales son:
b.1) Desconectar o apagar la carga cuando la tensión de una celda de la batería cae por debajo de 2,5V.
b.2) Detener el proceso de carga cuando la tensión de una celda de la batería sube por encima de 4,2V.
b.3) Apagar el sistema cada vez que la temperatura de una celda exceda los 50°C.
Además de equilibrar las celdas, un BMS realizará las siguiente funciones sobre la batería solar de litio:
– Evitará la subtensión en las celdas desconectando la carga cuando sea necesario.
– Evitará la sobretensión en las celdas reduciendo la corriente de carga o deteniendo el proceso de carga.
– Desconectará el sistema en caso de sobrecalentamiento.
Por lo tanto, un BMS es indispensable para evitar que se produzcan daños en banco de baterías Li-Ion de gran tamaño. Si estas pensando en comprar baterías de litio para energía solar, te recomendamos las marcas BYD, DYNESS, Huawei y Pylontech, todos sus modelos consideran un modulo BMS para gestión de carga de estás baterías de litio.
Actualmente el mercado de almacenamiento de energía con baterías de litio ha consolidado su oferta en baterías litio 12V 100Ah, batería litio 24V 100Ah y baterías de litio de 48V en 50Ah y 75Ah. Respecto a los inversores, puedes encontrar modelos de la serie RP compatibles con baterías de litio en 24V al igual que los modelos Voltronic que soportan baterías solares de litio de 24V y 48V. Si deseas sistemas fotovoltaicos avanzados y para uso industrial te recomendamos combinar baterías de litio Dyness con inversores Multiplus y Quattro de la marca Victron Energy que en conjunto con un modelo GX son capaces de gestionar y monitorear de forma remota el estado y salud de la batería.
Si deseas más información de como configurar baterías de litio con inversores solares nos puedes escribir a proyectos@naturaenergy.cl y uno de nuestros ingenieros te asesorara de forma gratuita para que des tus primeros pasos en este nuevo mundo del almacenamiento de energía con baterías de litio de nuestras representadas.