Sistema FV autonomos (I)

A todos no ha pasado alguna vez, hemos fantaseado con escapar de la civilización comprar una gallinas, unas cabras, plantar un pequeño huerto con tomates, judías, cebollas y olvidarse de todo y todos. Mas o menos convertirnos en el "Abuelito de Heidi" y bajar al pueblo solo para hacer las compras necesarias de la semana.. o del mes..

Pero en esta situación tan idílica... ¿Nos vamos a iluminar con velas? ¡¡¡No!!!  Nadie puede vivir sin ver su serie favorita los lunes o los jueves a las 22:30... necesitamos igualmente electricidad para novivir, como poco, en la edad media.

La mejor solución energética, si algún te da por este camino es añadir a tu casa algún sistema e auto abastecimiento energético. Existen varias opciones en función del clima pero para asegurarte que no te vas a quedar a oscuras:

Para generacin eléctrica

- Solar FV

- Mini eólica

- Mini hidráulica 

Para calefaccion y ACS

- Geotérmica

- Biomasa

- Solar térmica

En esta entrada voy a comentar un poco lo que son los sistemas autónomos fotovoltaicos. Estos son sistemas e energía eléctrica que no están conectados a la red (por no tener un punto de conexión cerca, o por ser mas barata la instalación que llevar una conexión hasta el punto en cuestion: Tu casa de la montaña) y dependen únicamente del sol como fuente de energía. Pueden valer tanto como para una casa, como para alimentar a un parkímetro.

Para nuestra casa de la montaña, el esquema basico seria mas o menos como el que sigue:

concienciadespierta.wordpress

Como vemos tenemos:

- Los módulos FV: que pueden estar conectado en serie o en paralelo y dentro del circuito actúan como generadores.

- Regulador de carga: su función en básicamente regular la carga y descarga de las baterías.

- Inversor: los paneles generan electricidad en corriente continua (CC) y muchos electrodomésticos de nuestra casa funcionan con corriente alterna, la función de este dispositivo es convertir la corriente continua en alterna.

Para poder dimensionar un sistema de este tipo existen cientos de formas. La mas sencilla e intuitiva para mi (que no quiere decir la mejor ni la mas económica, eso daría para otra entrada) es la de contar la demanda de energía diaria máxima de nuestra casa (para el día que mas gastemos) de la montaña e instalar tantos paneles como sean necesarios para el peor dia del año (Horas de sol pico HSP). La baterías dimensiona teniendo en cuenta el mayor periodo temporal que se puede estar sin sol, es decir, en el que el sistema no tendrá generación y tendrá que chupar baterías. 

He implementado este método de forma muy general y contando que solo se tienen cargas para corriente alterna en el siguiente código de python. Es, obviamente muy mejorable, pero basta para hacerse una idea. Queda prometido mejorar para la V.1, esto queda como inicio de proyecto ya que me gustaría:

- Implementarlo en una ventaa  windows con tkinter

- Adaptarlo para android.

Solo algunos apuntes:

• Wp: los vatios pico de los paneles son suministrados por el fabricante.
• DOD: el es porcentaje de vaciado de la batería que se puede llevar a cabo sin dañarla, en teoria es programable desde el regulador por el instalador. Los ciclos de carga y descarga dañan las baterías.
• Tensión nominal: es la tensión necesaria para las cargas mas altas de la instalación.
• Fp: factor global de perdidas, aquí he metido perdidas por conexiones, por punto de trabajo del sistema, la disminución de potencia real de los módulos frente a la teórica. Suele rondar el 25 % - 30%

Para finalizar, solo comentar que los porcenajes se meten en forma decimal (10% = 0.1)

Javier Martín Blázquez

Ingeniero Geologo

MSc Oil and Gas enginering

Technician in Renewable Energies Systems

linkedin: http://goo.gl/shQ74Q
https://www.facebook.com/ingeorrecursos

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##########CODIGO PARA DIMENSIONADO DE SISTEMAS FV AUTONOMOS################
###############################################################################
--------------------DATOS INICIALES-----------------------------------
HSP = float (raw_input("- Horas de sol pico para el peor mes HSP = "))
Wp = float(raw_input("- Watios pico de los paneles. Wp = "))
Vn = float(raw_input("- Tension nominal de la instalacion (v). Vn = "))
DOD = float (raw_input("- Profundidad maxima de caida permisible de bateria. DOD ="))
rg = float (raw_input("- Rendimiento de descarga de la bateria. rg ="))
rinv = float (raw_input("- Rendimiento medio diario del inversor. rinv ="))
Nu_c = float (raw_input("- Rendimiento cables Nu_c ="))
Fp = float(raw_input("- Factor global perdidas. Fp ="))
N = float(raw_input("Numero maximo dias de autonomia (d). N = "))

############### CALCULO DE CONSUMOS ##############
R = int(raw_input("Numero de cargas conectadas al sistma: "))
Ld = 0
for i in range (1,R + 1):
    print "Carga", i ,"en W"
    Wi = float(raw_input( ))
    print "Horas de funcionamineto"
    T = float(raw_input())
    Wh = Wi*T
    Ld += Wh
print "Energia diaria (Wh/dia)", Ld

###########CALCULO DE ENERGIA REAL NECESAIRA (L)#######
print "Energia diaria --> Ld = Wt * Hd "
print "Ecuacion Energia real --> L = Ld / (rg * rinv"
L = Ld / (rg * rinv)
print "Energia diaria real L (Wh/dia)=", L

#######ESTIMACION CAPACIDAD DE LA BATERIA (CBAT)####
print "Ecuacion: --> CB = (Lr x Vn x N) / (DOD * Nu_c) / Vn"
C = ((L * N) / (DOD * Nu_c)) / Vn
print "Capacidad de las baterias CB (Ah) = ", C

#########NUMERO DE MODULOS FV ############
print "Ec. Numero de paneles = L / (Wp * HSP - (1-Fp) )"
N = L / (Wp * HSP * (1 - Fp ))
n = round (N)

print "Numero de paneles fotovoltaicos. NPFV = ", n


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Geological engineer.(Areas: geotech, mining, energy and enviroment technologies)
MSc oil and gas engineering & Technician in renewable energies 
Student of  degree in physics