Lección 2: Potencia en Paneles según localidad

En el mapa superior podemos ver la radiación global terrestre. La que llega a la corteza terrestre. Como vemos hay zonas muy beneficiadas y otras no tanto. El Norte de Argentina y toda la zona de latino América hacia el noroeste es de las mas beneficiadas del mundo, al igual que los sectores del desierto de Atacama en Chile y los mismos sectores vecinos a la Argentina.

Muchas veces en congresos escuche decir que la zona de menor radiación en el País equivale a la mejor zona de radiación de Alemania, cuyo desarrollo de la energía solar, fue un objetivo claro. Lo importante es que en menor o mayor medida, tanto el sol, como el viento, llegan a todos lados.

Muchas veces se cree que un panel de por ejemplo 100 Watt, va a generar su potencia por la cantidad de horas de sol. Pero la realidad es que la curva de radiación es como una panza acentuada al mediodía. Por lo que en condiciones climáticas de 1000 Watt por metro cuadrado y 25ºC, produce, la potencia indicada, 100 Watt. En general en verano los paneles están mas calientes y generalmente producen menos con el calor, pero claro hay mas radiación. También influye el tipo de paneles, monocristalino, policristalino, amorfo, todos tienen diferentes comportamientos. Abajo vemos un ejemplo con una curva de generación y una curva de consumo.

Hay diversos caminos calcular la generación anual, ya que son parámetros a los que se le suele seguir agregando más. Tal vez tenemos que hacerlo más simple.

En el gráfico superior vemos una escala de medición, que va desde 2700 kWh/m2 por año a 700 kWh/m2 por año. Si lo dividimos por los 365 días del año, podemos sacar el promedio que va desde los 1,9 kWh/m2 día a 7,4 kWh/m2 día, sólo para este ejemplo, quedémonos con el promedio de éstos dos números, que es 4,6 kWh/m2 x día. Acordémonos de este número.

Los Paneles Policristalinos, pueden alcanzar una eficiencia real por metro cuadrado del 12 al 18%, según marca y calidad de construcción, por lo que por este caso, podemos suponer un número medio, 15.

En un metro cuadrado el panel puede durante un día promedio que damos como ejemplo, producir sólo el 15% de ello. Hagamos el cálculo:

(4,6 kWh/m2 x día) x (15% Eficiencia) = 0,7 kWh/m2 x día 

Es Decir, 700 Watt x metro cuadrado por día de generación. (Es bastante!)

Por ahora estamos viendo números nomas, pero luego veremos como todo se va uniendo. Si vemos las potencias de paneles policristalinos y comparamos las mismas con la superficie en metros cuadrados del panel, podemos ver cuantos Watt entran en 1 metro cuadrado. Un ejemplo, panel LV-Energy de 240 Watt de 60 celdas, superficie: 0,998m x 1,663 m. Multiplico y me da la superficie, que son 1,66 metros cuadrados.

Por regla de 3 simple, si  1,66 m2 es 240 Watt, entonces (240 Watt / 1,66 m2) = 144,5 Watt x metro cuadrado.

Conclusiones:

Llegamos a estos dos números interesantes:

  • 144,5 Watt por metro cuadrado de panel

  • 700 Watt por metro cuadrado por día

dividimos 700 / 144,5 = 4,8 Es un factor promedio anual. Con el que en cualquier zona que este puedo determinar cuanto puede producirme un panel por día.

por ejemplo en Buenos Aires ese promedio puede ir desde 2,7 en invierno hasta casi 4,8 en determinadas circunstancias de verano. Y es lógico porque estamos dentro del promedio del mapa que mostramos arriba de todo (puede hacer zoom para verlo).  Va a ver este ejemplo de mas abajo y va a poder ver e color de buenos aires, se acerca a 4,5

 

 

Creo que un buen mapa y esta escala nos dice mucho, hay algunos mapas que muestran el verano y el invierno, incluso de mes a mes, podemos ver como varían.

En el siguiente mapa de Argentina vemos otro tipo de escala, en un promedio anual, pero lo interesante es que podemos saber la variación entre en invierno y verano, en los lugares donde hay mucha diferencia entre el verano e invierno es conveniente o dimensionar para invierno ó que las estructuras de los paneles puedan tener dos grados de inclinación.

Con este gráfico podemos acercarnos, entendiendo que es un promedio, y sabiendo la variación, podemos aproximarnos al valor de radiación para invierno y para verano. Por ejemplo analicemos la franja D donde se encuentra Buenos Aires, me dice que tiene 4,19 horas de sol a un promedio de 1000W/m2 de radiación (sabemos que esto en realidad no es constante sino que es un promedio porque el sol al mediodía entrega mas radiación) y nos dice que hay una variación del 20%, por lo que si estamos en el medio, tenemos que hacer 10% para arriba y 10% para abajo:

10% de 4,19 = 0,4

Verano = 4,19 + 0,4 = 4,6 x 1000 w/m2 = 4600 W/m2

Invierno = 4,19 – 0,4 = 3,7 x 1000 w/m2 = 3700 W/m2

Pero ojo con estos datos, es un aproximado de radiación que no contempla días nublados, entre otras cosas. Todo lo que mostramos es para llegar a distintas conclusiones y comprender como estimar un valor, si uno no posee soft complejos de cálculos o no sabe como usarlos. Las simulaciones en estos soft suelen tomar en consideración al menos unas 15 variables, cruzar datos con la página de la nasa.

Coeficientes de cálculo.

Tanto en buenos aires como en el resto del País ya usamos estos programas de cálculos y simuladores, algunos nos dan un análisis mes a mes, otros un promedio anual. Los valores que fuimos obteniendo para el País son los siguientes, vamos a dividirlos en 6 zonas para simplificar, según el mapa de zonas y ajustados con el porcentaje de días nublados al año.

  • A: 2,5
  • B: 3,1
  • C: 3,5
  • D: 3,7
  • E: 4,2
  • F: 5,0

Por ejemplo, para Santa Cruz, comodoro Rivadavia, vamos a ver de llegar maso menos al mismo resultado por el calculo de un simulador de la empresa SMA, veamos el valor anual de generación segun SMA SUNNY DESING : 116 kWh x panel de 100 Watt.

Dividido 365 días del año = 0,3 kWh > 317 Watt (promedio anual) x metro cuadrado de panel de 100 Watt.

Ahora, tenemos una variación del 30% entre los extremos de verano e invierno, es decir que 15% para arriba y 15% para abajo, veamos como queda:

  • 317 x 15% + = 364
  • 317 x 15% – = 269

Importante a la hora de sobredimensionar para invierno.

Sabemos que con un panel de 100 Watt obtenemos 317 Watt promedio diario (anual) y tenemos por otro lado los coeficientes que son valores que fueron saliendo en base a la práctica de diferentes casos de estudios, en la zona que estamos analizando Santa Cruz, comodoro Rivadavia, el coeficiente nos da 3,1.

Si un panel de 100 Watt lo multiplico por 3,1, me va a dar la potencia diaria que va a generar, en este caso 310 Watt.

Por otra parte, supongamos que según Lección 1: Cálculo sencillo de consumos, llegamos a un valor similar en el ejemplo:

3267 Watt.h.día

lo que teneos que hacer es simplemente dividir ese requerimiento en Watt por el coeficiente de cada zona y obtenemos la potencia necesaria en paneles.

3267 Watt.h.día / 3,1 = 1053 Watt en paneles.

Es simple, ¿verdad?. Esto no termina acá, hay que analizar ahora según el tipo de sistema que se instale, que porcentajes tenemos que agregar para cubrirnos. Para una instalación on grid, ese valor es muy útil, pero si tenemos una instalación Off Grid, que no posee un sistema eólico o grupo electrógeno de apoyo, podemos estar muy justos, por lo que tenemos que considerar el peor porcentaje para invierno (para el caso que estamos viendo es un 15% mas de paneles) y adicionalmente a ello, calcular que cada 3 días soleados, se pueda obtener la carga para un día entero de consumo (33% +). Por lo que en total debemos agregar un 48% adicional para estar cubiertos, redondeando, para esta localidad, debemos agregar un 50% mas.

1053 Watt + (0,5 x 1053 Watt) = 1579 Watt

Si dividimos este valor por la cantidad de Watt, obtenemos la cantidad de paneles (suponiendo un panel de 240 Watt) veamos el ejemplo:

1579 Watt / 240 Watt = 6,5 paneles.

Ahora, es importante que sepamos que un sistema solar tiene que estar equilibrado, en las siguientes lecciones vamos a ir viendo como se conectan reguladores y en general, vemos que conviene instalar paneles de a pares, en este caso simplemente podemos poner 6 paneles, o cubrirnos con 8, lo que va a estar muy bien. Es importante tener sentido común, ya que uno puede tener el mejor sistema de cálculo pero el tema es como interpretar los valores.

ir a la siguiente lección: Lección 3: Cálculos de sombras en paneles

Espero le sea útil.