Modulo calculo de paneles para sistemas de generacion solar off grid

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MODULO CALCULO DE PANELES PARA SISTEMAS DE GENERACION SOLAR FOTOVOLTAICA
AISLADOS U OFF GRID
AUTOR
ING ANTONIO FAVIO OSPINO MARTINEZ
FOXMANCOL@HOTMAIL.COM
CANAL YOUTUBE: ANTONIO OSPINO
PAG WEB: http://refrigeracionyclimatizaciondelasabana.mex.tl/intro.html

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TABLA DE CONTENIDO DEL MODULO
Contenido
1. TIPOS DE SISTEMAS DE GENERACION FOTOVOLTAICAS............................................................. 3
1.1. SISTEMAS OFF GRID, AISLADOS O FUERA DE RED. ............................................................. 3
2. HERRAMIENTAS PARA MONTAJES DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS. .......................................... 4
3. CALCULOS BASICOS DE EQUIPOS PARA EL MONTAJE DE UN SISTEMAS OFF GRID O AISLADO.
10
3.1. CALCULO BASICO DE BATERIAS......................................................................................... 11
3.2. CALCULO BASICO DE INVERSORES OFF GRID.................................................................... 14
3.2.1. CALCULO DE LOS CABLES DE ALIMENTACIÓN PARA INVERSORES OFF GRID ........... 17
3.3. CALCULO BASICO DE PANELES SOLARES........................................................................... 19
3.3.1. METODOS PARA CALCULO PANELES SISTEMAS DE GENERACION TIPO OFF GRID... 19
3.3.1.1. METODO DEL CALCULO DEL HSP........................................................................... 19
3.3.1.2. METODO DEL INDICE DE RENDIMIENTO DEL PANEL EN SITIO.............................. 26
4. CONFIGURACIONES GENERALES DE SISTEMAS DE CONTROL PARA GENERACION
FOTOVOLTAICA OFF GRID............................................................................................................. 27

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1. TIPOS DE SISTEMAS DE GENERACION FOTOVOLTAICAS
1.1. SISTEMAS OFF GRID, AISLADOS O FUERA DE RED.
Los sistemas off grid, aislados o fuera de red, se usan en sitios donde no se tenga cerca ningún tipo
de energía eléctrica o en lugares donde se desee ser independiente del sistema de red eléctrica
local. Se compone de un arreglo de paneles, regulador o reguladores, de un banco de baterías e
inversores para convertir la energía de tipo DC a AC.
Entre las ventajas de este sistema están:
• Aplicable a sistemas de baja a media potencia de generación.
• Sistemas de bajo precio.
• Sencillos de instalar.
• No se necesita de tener cerca red eléctrica.
• Compatible sus sistemas con otros sistemas de generación como la eólica.
Entre sus desventajas están:
• Necesitan bancos de baterías que son costosos.
• La mitad de la producción de los paneles es para carga de baterías por tanto se necesitan
paneles adicionales para los requeridos para las cargas.
• Sistemas aislados de la red externa.
• Por lo general requieren instalaciones eléctricas adicionales.

4
Los arreglos de los paneles en estos sistemas se pueden configurar a 12, 24, 36 y 48 voltios,
dependiendo de las características el regulador y potencia requerida de los paneles.
2. HERRAMIENTAS PARA MONTAJES DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS.
Entre las herramientas manuales se tienen:

8
Entre las herramientas eléctricas se tienen:

9
Entre la instrumentación requerida están:

10
VER VIDEO:
HERRAMIENTAS, EQUIPOS E
INSTRUMENTACION REQUERIDOS PARA
MONTAJES DE SISTEMAS DE GENERACION
SOLAR
https://youtu.be/hQnaNb0JkyM
3. CALCULOS BASICOS DE EQUIPOS PARA EL MONTAJE DE UN SISTEMAS OFF GRID O
AISLADO.
Hay que tener en cuenta los siguientes pasos para llegar al cálculo y selección de los equipos
necesario para la instalación de un sistema de generación solar fotovoltaica aislada:
• Determinar las cargas que tiene sostener la batería en su horario de trabajo.
• Calcular las potencias de las cargas y la energía consumida por las cargas que son
responsabilidad de las baterías.
• Calcular la energía a entregar por las baterías en Watts-Hr, para mover esas cargas
teniendo en cuanta los factores de corrección.

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• Teniendo en cuenta el factor de profundidad de las descargas profundas, halle la
capacidad total requerida por el banco de baterías.
• Halle la capacidad del banco de baterías en AH, para los voltajes de 12, 24, 36 y 48 vdc.
• Determinar las cargas que tiene sostener los paneles solares en su horario de trabajo.
• Calcular las potencias de las cargas y la energía consumida por las cargas que son
responsabilidad de los paneles solares.
• Calcular la energía a entregar por los paneles en Watts-Hr, para mover esas cargas
teniendo en cuenta los factores de corrección y la energía que deben entregar a las
baterías para su recarga.
• Teniendo en cuenta la el menor valor de la radiación del sitio por día, la eficiencia de los
paneles de acuerdo con las condiciones ambientales, halle el HSP del sitio y calcule la
potencia total Wp*N del arreglo de paneles en Watts.
• Con el valor del Wp*N, verifique la capacidad nominal de corriente del regulador y su
voltaje de trabajo.
• Seleccione el Wp del panel requerido para los voltajes de 12, 24, 35 y 48 vdc, que requiera
el regulador y después, establezca el arreglo de paneles.
• Seleccione el arreglo de baterías para trabajar de acuerdo al voltaje requerido por el
regulador.
• De acuerdo a las distancias, seleccione los calibre de los cables que unen a los paneles, con
la caja principal, cables de alimentación a baterías y cables de alimentación del inversor.
• Seleccione los accesorios de control y potencia requeridos para el sistema como breakers,
fusibles, spd, temporizadores, reles, etc.
3.1. CALCULO BASICO DE BATERIAS.
Para hallar la capacidad y cantidad de baterías requeridas para un sistema solar de tipo off grid, lo
primero que debe hacer se es un cálculo de las potencias de las cargas y el tiempo que serán
activadas para de esta forma hallar la energía requerida que las baterías deben proporcionar;
apóyese en la siguiente tabla:
EQUIPO VOLTAJE
OPERACIÓN
DE EQUIPO
CORRIENTE
DE
CONSUMO
EQUIPO
POTENCIA
DE EQUIPO
EN WATTS
CANTIDAD
EQUIPOS
USO DEL
EQUIPO EN
HORAS
ENERGIA
CONSUMIDA
POR EL
EQUIPO EN
WATTS - HR
CONSUMO TOTAL EN (WATTS – HR)/Dia
OBSERVACIONES

12
Si no conoce la potencia del equipo, la obtiene de multiplicar su voltaje de operación por la
corriente consumida por el equipo:
POTENCIA EQUIPO = VOLTAJE OPERACIÓN EQUIPO * CORRIENTE CONSUMO EQUIPO
La energía consumida por el equipo se obtiene de multiplicar la Potencia del equipo por la
cantidad de quipos que operan al mismo tiempo por las horas de uso del mismo:
ENERGIA CONSUMIDA = POTENCIA DE EQUIPO * CANTIDAD EQUIPOS * HORAS USO
Hagamos el siguiente ejemplo:
Se desea calcular las baterías requeridas para mover las siguientes cargas:
6 bombillos de 20 watts cada uno que operan desde las 19:00 hasta las 23:00 horas.
Un Tv de 80 watts plasma que opera desde las 18:00 hasta las 22:00 horas.
Dos ventiladores de 80 watts cada uno que operan desde las 20:00 hasta las 06:00 horas
Se llena la tabla con los datos:
Como se pude observar del análisis, las baterías comienzan a trabajar desde las 18:00 hasta las
06:00, lo que dan 12 horas de trabajo.
Para efectos prácticos, convertimos los 3520 Watts –Hr a 3,52 Kwatts – Hr, si lo desea
Se halla la cantidad de energía que las baterías deben proporcionar teniendo en cuenta los
siguientes factores que puedan afectar su operación.
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = CONSUMO ENERGÍA CARGAS * FACTORES DE
CORRECCION
A continuación veremos los diferentes factores de corrección:

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FACTOR DE VARIABILIDAD DE CARGAS ( FVC ): Se relaciona con un factor de seguridad que se
adiciona para compensar cargas extras o tiempos prolongado a los dados por el cliente, como
recomendación se da a este factor una adición de un 10 a 20%, por tanto el FVC varia de 1,1 a 1,2;
para nuestro caso tomaremos una variación de carga del 20% y por tanto el FVC = 1,2 y la ecuación
queda:
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = CONSUMO DE ENERGIA CARGAS * FVC
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = 3520 Watt-Hr * 1,1
FACTOR DE PERDIDAS ELECTRICAS POR EMPALMES, RECALENTAMIENTOS ETC ( FPE ): Se
relaciona con un factor de seguridad que se adiciona para compensar las pérdidas en empalmes,
conexiones, longitudes de cable, como recomendación se da a este factor una adición de un 3% a
5%, por tanto el FPE varia de 1,03 a 1,05; para nuestro caso tomaremos unas pérdidas estimadas
en un 5%, por tanto el FPE = 1,05 y la ecuación queda:
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = CONSUMO DE ENERGIA CARGAS * FVC *FPE
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = 3520 Watt-Hr * 1,2 * 1,05
FACTOR DE EFECTO EFICIENCIA DE INVERSOR Y REGULADOR PARA CONVERSION A SISTEMAS AC
( FEI ) : En el proceso de conversión en el inversor hay una pérdida del 10% al 15%, dependiendo
del tipo de inversor. Si la carga es de tipo DC, este factor es igual a 1. Para el caso se trabajará con
pérdida en el inversor del 10% que habrá que compensar; por tanto el FEI = 1,1, ahora la fórmula
queda:
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = CONSUMO DE CARGAS * FVC * FRE* FEI
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = 3520 Watt-Hr * 1,2*1,05*1,1
FACTOR DIAS DE AUTONOMIA DE LA BATERIA ( FDA ): Las baterías las puede diseñar para uno,
dos o tres días de autonomía, estos días van a afectar nuestra fórmula con el factor DA, cuyo valor
es 1 para un día de autonomía, 2 para dos días de autonomía y 3 para tres días de autonomía. Para
el caso tomaremos un día de autonomía, por tanto FDA = 1; La fórmula general queda:
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = CONSUMO DE CARGAS WATTS-HR * FVC * FRE * FEI *
FDA
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = 3520 Watt-Hr * 1,2 * 1,05 * 1,1 * 1 = 4878.72 Watts-Hr
De acuerdo a lo anterior, éste sería la energía requerida a entregar por el banco de baterías, y es el
valor de la energía que deben recargar los paneles en el día; en otras palabras, este valor debe
adicionarse a las cargas que mueven los paneles en el día para su cálculo o dimensionamiento.
Ahora, recordemos que vamos a calcular la capacidad total del banco de baterías con base en una
descarga profunda; esta energía calculada anteriormente representa es porcentaje de descarga
que se la aplicará al banco de baterías, por tanto hay que hallar ese 100% de capacidad del banco
teniendo en cuenta ese porcentaje de descarga.

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FACTOR DE DESCARGAR PROFUNDAS DE LA BATERIA ( FDP ): Es el porcentaje de la descarga que
se pretende dar a la batería o banco de baterías para su buen funcionamiento y durabilidad. Se
recomiendan descargas profundas de máximo un 60%. Lo recomendado es del 30%, según el tipo
de batería a escoger. Para el ejemplo se usará un porcentaje de descarga del 40%. Con este valor
hallamos la capacidad energética máxima del banco de baterías.
CAPACIDAD TOTAL DE ENERGIA BANCO BATERIAS = ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS * (
100%/FDP )
CAPACIDAD TOTAL DE ENERGIA BANCO BATERIAS = 4878,72 Watt-Hr * ( 100% / 40%)
CAPACIDAD TOTAL DE ENERGIA BANCO BATERIAS = 12196.8 Watts-Hr
El objetivo es el de hallar los AH ( amperios hora ) requeridos por el banco de baterías para hallar
la unitaria. Recordemos que:
ENERGIA BATERIAS = POTENCIA BATERIAS * TIEMPO USO BATERIAS
ENERGIA BATERIAS = VOLTAJE BANCO BATERIAS * CORRIENTE BATERIAS * TIEMPO USO BATERIAS
ENERGIA BATERIAS = VOLTAJE BANCO BATERIAS * CAPACIDAD BATERIAS EN AH
Despejando la capacidad en AH se tiene que:
CAPACIDAD TOTAL BANCO BATERIAS EN AH = CAPACIDAD TOTAL ENERGIA BANCO BATERIA /
VOLTAJE BANCO BATERIA
Ahora hay que seleccionar el voltaje de operación que tendrá el banco de baterías, ya sea de 12,
24, 36 o 48 Vdc; para efectos del ejercicio se calculan las condiciones para todos los voltajes.
Reemplazando entonces:
CAPACIDAD BANCO BATERIAS EN AH A 12 VDC = 12196.8 WATT – HR / 12 V = 1016,4 AH
CAPACIDAD BANCO BATERIAS EN AH A 24 VDC = 12196.8 WATT – HR / 24 V = 508.2 AH
VER VIDEO:
CALCULO DE BATERIAS PARA SISTEMAS DE
GENERACION SOLAR FOTOVOLTAICA
https://youtu.be/10rJc1Oc7c4
3.2. CALCULO BASICO DE INVERSORES OFF GRID

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El primer paso es identificar las cargas de tipo resistivo e inductivas de baja potencia o aquellas
que no posean potencias de arranque mayores a la potencia nominal de operación y se les calcula
sus potencias de operación, ya sea por el dato de potencia del equipo u obtenido ese valor por
medio de su voltaje y corriente de operación. Consignar datos en la siguiente tabla:
Veamos el siguiente ejemplo:
Un Tv de 80 watts plasma que opera desde las 18:00 hasta las 22:00 horas.
Dos ventiladores de 80 watts cada uno que operan desde las 20:00 hasta las 06:00 horas
Ahora hagamos el cálculo de las cargas inductivas cuyas potencias de arranque sean mayores que
la potencia nominal o de operación del equipo, tales como neveras, aires acondicionados,
electrobombas, lavadoras, etc. Por ejemplo:
1 neveras de 120 watts que opera desde las 19:00 hasta las 23:00 horas.
La nevera posee un potencia de arranque de 10 veces su potencia nominal, por tanto su potencia
de arranque es de 1200 watts.
Se relaciona en la tabla

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De las tablas anteriores se deduce que si las cargas encienden al mismo tiempo, la potencia pico
que tendría que asumir el inversor es:
POTENCIA PICO INVERSOR > POTENCIAS ARRANQUE TOTAL SISTEMA
En nuestro caso se tiene:
POTENCIA PICO INVERSOR > 1720 watts
Recordemos que la potencia nominal de un inversor o de referencia es la mitad de la potencia pico
del mismo, por tanto
POTENCIA NOMINAL INVERSOR CALCULADA = POTENCIA PICO INVERSOR / 2
En nuestro caso se tiene:
POTENCIA NOMINAL INVERSOR CALCULADA = 1720 Watts / 2
POTENCIA NOMINAL INVERSOR CALCULADA = 860 Watts
Por recomendaciones de fabricantes, el inversor debe trabajar como máximo al 80% de su
capacidad, por tanto hay que ajustar esta capacidad con la fórmula:
POTENCIA NOMINAL INVERSOR AJUSTADA = 1,25 * POTENCIA NOMINAL CALCULADA
POTENCIA NOMINAL INVERSOR AJUSTADA = 1,25 * 860 Watts
POTENCIA NOMINAL INVERSOR AJUSTADA = 1075 Watts
Se selecciona el inversor de 1200 watts
Para comprobar, Para nuestro caso, sabemos que el inversor de 1200 watts posee una potencia
pico de 2400 watts; ahora si las cargas las encendemos al mismo tiempo, se tendrá una potencia
de arranque del sistema de 1720 Watts, muy por debajo de la pico del inversor que es de 2400
watts, garantizando el encendido normal de las cargas.

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Después que las cargas arrancan, la nevera llega a su potencia nominal de 120 watts y se suma al
resto de las cargas cuyas potencias de arranque y nominales son las mismas, el sistema quedaría
con una potencia de consumo de 120 watts + 520 Watts = 640 watts; valor muy por debajo de la
potencia nominal del inversor.
VER VIDEO:
CALCULO Y SELECCIÓN DE INVERSORES OFF
GRID
https://youtu.be/9UJEcLV0gWw
3.2.1. CALCULO DE LOS CABLES DE ALIMENTACIÓN PARA INVERSORES OFF GRID
Por lo general los inversores traen sus cables de conexión a batería o banco de baterías; pero sino
lo traen, es fácil calcular los mismos. Le recomiendo usar la siguiente formula que ya viene con su
factor de seguridad:
Potencia Entrada DC = 1,25 * Potencia Salida AC
Voltaje entrada DC * Corriente entrada DC = 1,25 * Potencia Salida AC
La potencia de salida se conoce que es la potencia nominales de las cargas AC a conectar, se
conoce el voltaje DC de entrada del inversor que puede ser de 12, 24 o 48 VDc de acuerdo al
montaje del banco de baterías. De la formula anterior se despeja la corriente de entrada del
inversor:
Corriente entrada DC = ( 1,25* Potencia Salida AC )/Voltaje entrada DC
Lo que falta ahora es conocer la longitud del cable, para de esta forma determinar el calibre del
cable AWG, teniendo como máximo una caída de voltaje del 0.5% en ese cable.
También puede usar las siguientes tablas donde se relaciones las máximas corrientes a una caída
de tensión menores del 3%.

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Para voltajes de paneles a 12 vdc se tiene:
Para voltajes de paneles a 24 Vdc se tiene:

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3.3. CALCULO BASICO DE PANELES SOLARES
3.3.1. METODOS PARA CALCULO PANELES SISTEMAS DE GENERACION TIPO OFF GRID
3.3.1.1. METODO DEL CALCULO DEL HSP
Recordemos los parámetros del panel y otros para poder hacer el proceso:
• Voc: Voltaje máximo del panel en circuito abierto o sin carga bajo
condiciones STC.

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• Isc: Corriente de panel en corto circuito bajo condiciones STC.
• E: Irradiancia, es la cantidad de potencia solar por unidad de área.
• Ac: Area superficial solar.
• STC: Condiciones estandar para medición: Temp de célula a 25
grados celsius, E de 1000 watt/Mts cuad y masa de aire espectral AM
de 1.5
• Eficiencia de conversión de energía radiante a STC: Es el valor de eficiencia en conversión
de energía radiante del sol y la potencia eléctrica de salida del panel ( Pmax ), a una
irradiancia bajo condiciones STC. Su valor esta entre el 12 y el 22% y depende del tipo de
panel.
ηSTC= P max / ( ESTC * Ac )
ηSTC= P max / ( 1000 * Ac )
• Eficiencia de entrega de energía en condiciones reales: Es el valor de eficiencia en relación
a la potencia real entregada por el panel en condiciones reales, comparada con la potencia
nominal Pmax, obtenida bajo condiciones STC. Su valor varía desde el 100% hasta el 60% y
depende del sitio geográfico y condiciones ambientales
ηRC= P RC / P max
Donde:
PRC : Potencia de salida real del panel watts bajo las condiciones de reales ambientales a una
irradiancia en 1000 watt/mts cuad a la temperatura del sitio.
• Voltaje de potencia optima o pico o Vmp: Es el voltaje que dará el panel cuando trabaja a
la potencia pico o máxima bajo carga en condiciones STC.
• Corriente de potencia pico o máxima o Imp: Es la corriente que dará el panel cuando
trabaja a la potencia pico o máxima bajo carga y condiciones STC.
• Irradiación ( I ) : Cantidad de irradiancia E, recibida en el tiempo. Sus unidades comunes
son Watt Hr / Mts2
o también ( Watt Hr / Mts2
)/Día.
I = E * Tiempo ( Hrs )
• Potencia Nominal Pico o de referencia Wp o Pmax: Es la potencia obtenida bajo
condiciones STC y por la cual se consigue el panel en el comercio.
Wp = Pmax = Imp * Vmp

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• Horas de Sol Pico o HSP: Es el número de horas en el que se tiene una irradiancia solar
constante de 1000 Watt / Mts cuad. Su valor depende del valor de irradiación por mes y
por lugar.
HSP = I / E
• Energia entregada del panel: Es el valor de energia en Watts-Hr, que es transferida por el
panel al sistema:
E = HSP * N * Wp * PR = HSP * N * Wp * ηRC = HSP * N * PRC
Donde:
N: Es el número de paneles del arreglo.
PR: Factor global de funcionamiento cuyo valor oscila entre 0,65 y 0,90; algunos lo definen como
el ηRC
• Factor de llenado o forma: Es la relación entre la potencia máxima que puede entregar el
panel y el resultado del producto Voc * Isc.
FF = Pmax / ( Voc * Isc )
El factor de forma es adimensional y su valor es menor que 1, los paneles son mas eficientes a
medida que su FF se acerca a 1.
• Coeficiente de temperatura Voc: Es la relación que me permite calcular la perdida de
voltaje Voc por cada grado Celsius que se incremente la temperatura del panel. Sus
unidades son ( V/ºC ) o ( %/ºC )
• Coeficiente de temperatura Ioc: Es la relación que me permite calcular la perdida de
corriente Ioc por cada grado Celsius que se incremente la temperatura del panel. Sus
unidades son ( mA/ºC ) o ( %/ºC )
• Coeficiente de temperatura Pmax: Es la relación que me permite calcular la perdida de
potencia Pmax por cada grado Celsius que se incremente la temperatura del panel. Sus
unidades son ( %/ºK

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Para comenzar, se necesita saber el número de horas de operación del articulo y la cantidad de
los mismos. Para el caso analizaremos cargas de tipo AC conectadas en el horario diurno de las
07:00 hasta las 17:00, lo cual nos da un tiempo de operación de los paneles de 10 horas por día.
Ejecuta una matriz como la mostrada para ello. El consumo de energía se obtiene con la formula:
Energía consumida = Potencia * Tiempo operación
Veamos el siguiente ejemplo:
Se poseen las siguientes cargas a mover en el día:
1 cerca eléctrica de 10 watts que operan desde las 07:00 hasta las 17:00 horas.
1 nevera de 80 watts que opera 7 horas.
Un Tv de 80 watts plasma que opera 8 horas.
Dos ventiladores de 80 watts cada uno que operan 8 horas.
Se llenan esos valores en la siguiente tabla:

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Si se tiene que cargar baterías o bancos de baterías que funcionaron en horas nocturnas, es
necesario sumar esta energía al cálculo previo, por tanto:
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = ( CONSUMO TOTAL DE ENERGIA DE LAS CARGAS DIA +
ENERGIA CARGAR DE BATERIAS ) * FACTORES DE CORRECCION
En un ejercicio anterior habíamos calculado esta energía ( ENERGIA PARA CARGAR BATERIAS ) y
sale del proceso de calculo de la ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS , para el caso, el valor de
esa energía, con todos los factores de corrección fue de:
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = 4878,72 Watt – Hr
Por tanto:
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = (1880 Watts–Hr + 4878,72 Watts–Hr)*FACTORES DE
CORRECCION
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = (6758,72 Watts – Hr)*FACTORES DE CORRECCION
Se aplican los siguientes factores de corrección:
FACTOR DE VARIACION DE CARGAS ( FVC ): Es un porcentaje que varía de acuerdo al calculador
que tiene que ver con la variación de horas de las cargas o cargas adicionales que se pueden
conectar al sistema. Este factor varia de un 10% a un 30%. Para el caso tomaremos un 20%, por
tanto el FVC = 1,2
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = (6758,72 Watts – Hr)* FVC
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = 6758,72 Watts-Hr * 1.2
FACTOR DE PERDIDAS ELECTRICAS ( FPE ): Es un porcentaje que tiene que ver con las pérdidas por
recalentamientos en empalmes, caídas de voltaje etc del panel al regulador. Este factor varia de
un 3% a un 5%. Para el caso tomaremos un 5%, por tanto el FRE = 1,05.
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = (6758,72 Watts – Hr)* FVC*FPE

24
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = 6758,72 Watts-Hr * 1.2*1,05
FACTOR DE PERDIDAS EN REGULADORES ( FPR ): Es un porcentaje que se toma para compensar la
energía que se consume el regulador para su funcionamiento, conexiones, etc. Este factor varia de
un 3% a un 5%; para el caso tomaremos un 5%, por tanto el FPR = 1,05
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = (6758,72 Watts – Hr)* FVC * FRE * FPR
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = 6758,72 Watts-Hr * 1.2 * 1,05 * 1,05
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = 8941,78 Watts - Hr
Se buscan los valores de irradiación solar por mes en el sitio del proyecto; en este caso para Costa
Atlántica Colombiana:
Para efectos de cálculo tomaremos el menor valor de la tabla, que para el caso corresponde al mes
de noviembre con aproximadamente I = 3700 Watt-Hr/Mts Cuad, pero también tendremos en
cuenta el mes de mayor producción ( Febrero con I = 5000 Watt-Hr/Mts Cuad ) para verificación
de nuestro proceso mas adelante.
Ahora se calcula el valor del HSP:
Hsp = Valor de irradiación minima anual ( I ) / E en stc
Hsp = ( 3700 Watt-Hr/Mts Cuad ) / 1000 Watt/Mts cuad
HSP = 3,7 Hrs
Recordemos que:
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = HSP * N * Wp * ηRC
Despejando Wp*N, que es la potencia requerida del arreglo de paneles del sistema:
Wp*N = ( ENERGIA A PROVEER POR PANELES ) / ( HSP * PR)

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Wp*N = ( 8941.78 Watt-Hr/Dia ) / ( 3.73 Hr * 0.7)
Wp*N = 3424.65 watts
Si se emplean paneles de 150 watts, la cantidad de los mismos a usar es:
N = [ 3424.65 Watt-Hr/Dia ] / ( 150 Watts )
N = 22.83
Por redondeo se escogen 24 paneles de 150 watts, le recomiendo trabajar con números pares.
Ahora hagamos una verificación de los cálculos realizados:
Ahora veremos cuanta energía por dia nos darían los paneles seleccionados en los meses de
menor irradiación solar y en el de mayor irradiación solar, comparado con los requerimientos
energéticos calculado, con las formulas:
Hsp = Valor de irradiación mínima anual ( I ) / E en stc
Energía paneles = HSP * N * Wp * ηRC
Para el mes de noviembre con menor irradiación solar:
I = 3700 Watt-Hr/Mts Cuad
Por tanto:
HSP = 3,7 Hrs
Por reemplazo en la fórmula de energía:

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Energía proveer por paneles = HSP * N * Wp * ηRC
Energía proveer por paneles = 3,7* 23*150*0,7 = 8935,5 Watts-HR
Para el mes de febrero con mayor irradiacion solar:
I = 5000 Watt-Hr/Mts Cuad
Por tanto:
HSP = 5 Hrs
Por reemplazo en la formula de energía:
Energía proveer por paneles = HSP * N * Wp * ηRC
Energía proveer por paneles = 5*23*150*0,7 = 12075 Watts-HR
3.3.1.2. METODO DEL INDICE DE RENDIMIENTO DEL PANEL EN SITIO
Este método que me he ideado, lo propongo con el fin de hacer los cálculos más sencillo y
consiste en hacer una prueba de rendimiento de cuanta energía nos entrega el panel
seleccionado a la red en un día de trabajo ( de 6 a 10 horas ) dependiendo del sitio y obtener
por medio de instrumentos la entrega a red de energía en ese día en Watts-Hr.
Por ejemplo en un montaje de dos paneles de 150 watts cada uno, se trabajo desde las 7:00 y
finalizo la prueba a las 17:00, lo que nos da 10 horas de trabajo diario, en esta caso se obtuvo
una producción de 900 Watt-Hr en ese día. Se recomienda hace esta prueba en los meses de
menor radiación.
De aquí calculamos el índice de rendimiento del panel en sitio ( IRPS ), cabe aclarar que este
índice es muy particular del sitio, del tipo de panel, horas de trabajo etc.
IRPS = ENERGIA PRODUCIDA EN DIA EN WATTS-HR / POTENCIA NOMINAL ARREGLO PANELES
EN WATTS
Para el caso:
IRPS = ENERGIA PRODUCIDA EN DIA / POTENCIA NOMINAL ARREGLO PAN
IRPS = 9000 Watts – Hr / 300 Watts = 3 ( Watts-Hr / Watts )
El numero de paneles ( N ) a seleccionar vendrá con la fórmula:

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Wp*N = FS (ENERGIA A PROVEER POR PANELES en Watt-Hr ) / ( Indice de Rendimiento del panel o
IRPS )
Donde:
Wp*N: Es la potencia del arreglo de paneles.
FS: Es un factor de seguridad que oscila entre el 5 y el 20%, por tanto su valor es de 1,05 a 1.2. Por
lo general se trabaja en un factor del 10%, por tanto FS = 1.1
Reemplazando en la formula:
N*Wp = 1.1[( 8941,78 Watt-Hr )* ]/ [ (3Watts-Hr / Watts) ]
N * Wp = 3278.6 Watts
Si se desea saber un numero de paneles, por ejemplo, si se selecciona de 150 Watts, entonces:
N = 3278.6 / 150 = 21.85
Por redondeo se seleccionarían 22 paneles.
VER VIDEO
CALCULO DE PANELES SOLARES PARA
SISTEMAS OFF GRID
https://youtu.be/Oj9E5Dph7-M
4. CONFIGURACIONES GENERALES DE SISTEMAS DE CONTROL PARA GENERACION
FOTOVOLTAICA OFF GRID
En lo relacionado con los sistemas de control le sugiero los siguientes esquemas para sistemas de
baja, media y alta potencia:

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En cuanto a los arreglos de baterías, podemos usar baterías con voltajes de 12 vdc o baterías de
vaso que poseen voltajes menores pero corrientes menores; tiene que hacer los arreglos de forma
que satisfagan los voltajes y corrientes necesarios por el regulador y el sistema. Veamos unos
ejemplos:

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