DIMENSIONAT INSTAL·LACIONS FOTOVOLTAIQUES

En el càlcul i dimensionat d'instal·lacions fotovoltaiques s'han de seguir les següents passes:

• Determinar el consum diari dels equips de consum que es connectin a la instal·lació fotovoltaica.

• Determinar el tipus i nombre de pannells fotovoltaics.

• Determinar el tipus i nombre de bateries que es necessiten.

• Determinar el tipus i potència del regulador i inversor.

• Determinar el tipus de cablejat que cal emprar.

En el dimensionat d'una instal·lació fotovoltaica la principal consideració a tenir en compte és que la capacitat diària de generació d'energia dels pannells  C_G (Ah) ha de ser igual a la capacitat diària de consum d'energia de les càrregues C_D (Ah).

C_G (Ah) = C_D (Ah)

Capacitat diària de consum C_D (Ah).-

C_D (Ah) = E_D (Wh) / Vtr (V)

E_D .- Energia consumida a diari (Wh)

V_tr .-Voltatge subministrat de la bateria als equips de consum (V)

Energia consumida a diari (E_D (Wh)).-

E_D = S Ei cc + S Ei ca / h (Wh)

S Ei cc .- Sumatori de tots els consums energètics de cada aparell de consum de corrent continu (Wh)

S Ei ca .- Sumatori de tots els consums energètics de cada aparell de consum de corrent continu (Wh)

h .- Rendiment del convertidor de corrent continu a corrent altern (inversor). Aquesta és una dada donada pel fabricant de l'inversor i sol oscil·lar entre 0,8 i 0,9.

Determinació del consum de cada aparell de consum tant de cc com de ca (Ei (Wh)).-

Ei = Pi · ti (Wh)

Pi .- Potència de consum de cada aparell. Aquesta potència s'obté de la placa de característiques que obligatòriament ha de disposar cada aparell. La potència s'ha d'expressar en W.

ti .- Temps màxim que s'ha previst que funcioni l'aparell en qüestió. Aquest paràmetre és difícil de determinar i és molt important (especialment quan la potència de l'aparell és mitja o elevada). A la plana de "Càrregues o equips de consum" hi ha una taula orientativa dels equips de consum més característics. El temps s'ha d'expressar en hores (h) o en fraccions d'hora.

Un cas particular és quan les càrregues no funcionen tots els dies, sinó uns dies determinats (cas dels habitatges de cap de setmana). En aquest cas és pot calcular l'energia consumida a diari (E_D (Wh)) repartint-les entre tota la setmana. Això és pot fer així degut a que els mòduls carreguen cada dia les bateries (llevat de quan és nuvolós) i el consum es realitza uns determinats dies a la setmana (normalment dissabte i diumenge). En aquest cas el càlcul és realitzaria de la següent manera:

E_D' = E_D · ( nº dies d'ús / 7 dies) (Wh)

Determinació del nombre de pannells fotovoltaics (N_T) .-

El nombre de pannells fotovoltaics necessaris per una instal·lació ve determinada per l'expressió següent:

N_T = C_D / ( I_pmax ·Tmr )

C_D .- Capacitat diària de consum d'energia de les càrregues C_D (Ah), que ha ser igual a la capacitat diària de generació d'energia dels pannells  C_G (Ah) .

I_pmax .- És la intensitat de pic màxima de cada pannell que s'obté a partir de les dades característiques del pannell. Aquest paràmetre s'ha d'expressar en ampers (A).

Tmr .- És el temps de màxima radiació solar. Aquest paràmetre és calcula a partir d'una fórmula i unes taules d'insolació segons la zona. A Catalunya és pot estimar que aquest valor oscil·la entre 2 i 4 hores a l'hivern i entre 4 i 6 hores a l'estiu. Aquests dos valors són tenint en conte que els pannells estan orientats al Sud i amb una inclinació de 45º respecte l'horitzontal i s'ha d'escollir un valor en funció del tipus d'ús de l'habitatge (estiu o tot l'any) i depenen de la insolació de la zona. Aquest paràmetre s'ha d'expressar en hores (h) o fracció.

Per realitzar aquest càlcul cal tenir present que els pannells proporcionen el mateix voltatge que necessita la instal·lació i per tant no cal connectar pannells en sèrie.

Capacitat de l'acumulador o de les bateries (C_B (Ah)).-

Per a determinar la capacitat de la bateria C_B en Ah cal seguir la següent expressió:

C_B = ( C_D · nº dies autonomia) / Pf   (Ah)

C_D .- Capacitat diària de consum d'energia de les càrregues C_D (Ah), que ha ser igual a la capacitat diària de generació d'energia dels pannells  C_G (Ah) .

nº dies autonomia .- És el nombre de dies que es vol tenir d'autonomia en cas que hi hagin dies nuvolosos. Aquest valor en cas d'habitatges habitats tot l'any sol oscil·lar entre 5 i 10 dies, i de 3 dies per les de cap de setmana. En el cas d'altres usos diferents al dels habitatges, s'ha de determinar el valor e funció de l'aplicació.

Pf .- És la profunditat de descàrrega màxima de la bateria, per evitar que la bateria entri en processos irreversibles i disminueixi la seva vida útil. El valor de la Pf depèn del tipus de bateria i el seu valor la de proporcionar el fabricant. En cas de no disposar d'aquesta dada la taula següent pot servir de referència. El seu valor s'expressa en tant per 1.