Acerca de las calculadoras de Solar y autónomo
El diseño de energía solar y fuera de la red es uno de esos problemas de ingeniería donde los números cuadran o el sistema decepciona: un banco de baterías que se agota a las 3 a.m., un inversor que se dispara con el pico de arranque de la bomba del pozo, paneles que producen un tercio de su potencia nominal por una sola esquina sombreada, o un generador que consume mucho más combustible de lo que prometía la ficha técnica. El centro Solar de AllCalculators reúne las cuentas a las que recurren en cada etapa de un proyecto las personas que se pasan a la red autónoma, los dueños de cabañas, quienes equipan furgonetas y casas rodantes, los integradores de sistemas marinos y los pequeños instaladores solares. La auditoría de cargas va primero: un total realista de vatios-hora por día para cada dispositivo del sistema, ajustado por la eficiencia del inversor y los consumos parásitos, es la base sobre la que se apoya todo lo demás: si lo subestimas, el resto del diseño queda mal por ese mismo porcentaje. El dimensionamiento del arreglo convierte esa carga diaria en la potencia de panel necesaria según tu latitud y las horas de sol del peor mes, con un buen multiplicador para los tramos nublados y la degradación de los paneles.
El dimensionamiento del banco de baterías transforma la carga en amperios-hora a un voltaje de sistema elegido y una profundidad de descarga objetivo (el litio tolera 80–90% de DoD, el plomo-ácido solo 50% si quieres que dure) y luego se multiplica por los días de autonomía para la racha de nubes que de verdad quieres poder superar. El dimensionamiento del controlador de carga ajusta el voltaje y la corriente del arreglo a un controlador MPPT o PWM sin superar el límite de entrada del controlador, y el dimensionamiento del inversor maneja tanto la carga continua como la demanda de pico de motores, compresores y bombas de pozo que arrancan tirando 3–7× sus vatios de funcionamiento. Las cuentas de inclinación y azimut de panel devuelven el ángulo que maximiza la producción anual en tu latitud (aproximadamente latitud menos 15° para cargas con sesgo de verano, más 15° para las de sesgo de invierno). La producción por irradiancia estima la producción real para el mapa de recurso solar de un sitio dado.
La pérdida por sombra cuantifica lo que cuesta a través de una serie una sola chimenea, ducto de ventilación o rama de árbol, y suele ser más de lo que la gente supone, porque el comportamiento de los diodos de paso hace que la sombra sea no lineal. Las cuentas de medición neta comparan la producción conectada a la red con las tarifas de la compañía para ver si el medidor gira hacia atrás o hacia adelante a lo largo de un ciclo de facturación. El dimensionamiento de combustible del generador combina tiempo de funcionamiento, carga y tipo de combustible en un plan de tanque y bidones para los días en que el sol no aparece. La cuenta de financiar contra pagar de contado compara los sistemas financiados frente a los pagados de contado sobre una base real de costo de por vida, incluyendo intereses, el crédito fiscal federal y degradación.
Hechas de antemano, estas cuentas marcan la diferencia entre un sistema que adoras durante quince años y uno por el que sigues disculpándote.
Cuándo usar una calculadora de Solar y autónomo
- Auditar las cargas diarias en vatios-hora antes de dimensionar cualquier panel, batería o inversor
- Dimensionar un banco de baterías en amperios-hora a partir de la carga diaria, el voltaje del sistema, la profundidad de descarga y los días de autonomía
- Elegir un controlador de carga MPPT o PWM que coincida con el voltaje y la corriente del arreglo sin superar su límite de entrada
- Dimensionar un inversor tanto para la carga continua como para el pico de arranque de bombas de pozo, compresores y aire acondicionado
- Fijar la inclinación y el azimut de los paneles para maximizar la producción anual o estacional en tu latitud
- Cuantificar la pérdida por sombra de una chimenea, ducto de ventilación o árbol antes de comprometerte con la disposición del arreglo
- Comparar la compra financiada frente a la de contado de un sistema sobre una base real de costo de por vida, incluyendo degradación y créditos
Preguntas frecuentes
¿Por qué mi sistema fuera de la red se queda sin energía aunque sobre el papel los paneles cubren mi carga diaria?
Porque la coincidencia sobre el papel casi siempre ignora las pérdidas del mundo real. La eficiencia del inversor (típicamente 88–94%), la eficiencia de ida y vuelta de la batería (85% para plomo-ácido, 95% para litio), las pérdidas del controlador de carga, las pérdidas de cableado, la reducción por temperatura del panel (los paneles calientes generan menos energía) y la diferencia entre las horas de sol nominales y las del peor mes restan en conjunto un 30–40% al número de cabecera. Suma unos cuantos días nublados seguidos y un banco dimensionado para un día de autonomía se agota por la mañana. La secuencia correcta es primero la auditoría de cargas, luego un arreglo de paneles dimensionado para las horas de sol de tu peor mes con un multiplicador generoso, y después un banco dimensionado para varios días de autonomía a una profundidad de descarga segura.
¿Cuánta profundidad de descarga puedo usar realmente en mi banco de baterías?
Depende de la química. Las baterías LiFePO₄ de calidad están a gusto al 80–90% de DoD diario y entregarán 3,000–6,000 ciclos a esa profundidad. Las baterías de plomo-ácido selladas (AGM, gel) solo entregan su vida nominal si te mantienes en torno al 50% de DoD; bajar más reduce a la mitad la vida de ciclo aproximadamente por cada 10% adicional. El plomo-ácido inundado es similar. Eso significa que un banco de plomo-ácido de 200 Ah te da unos 100 Ah de energía utilizable, mientras que un banco de litio de 200 Ah te da unos 170 Ah y dura varias veces más. La calculadora de autonomía te permite fijar el límite de DoD según la química para que el número de capacidad utilizable sea honesto.
¿Cuánto cuesta realmente la sombra en un arreglo solar?
Mucho más de lo que sugeriría el área sombreada, porque los inversores de cadena tradicionales y los paneles cableados en serie se comportan de forma no lineal bajo sombra parcial: una sola celda sombreada puede arrastrar hacia abajo toda la serie hasta que entra en acción un diodo de paso, e incluso entonces el panel afectado puede aportar casi nada. La sombra de una chimenea sobre una esquina de un panel en una serie de 10 paneles puede costar 10–25% de la producción de la serie durante ese tramo, no el 1%. Los microinversores y los optimizadores de CC reducen la penalización al aislar cada panel, pero la respuesta correcta sigue siendo diseñar la disposición del arreglo para evitar la sombra durante las horas pico de producción. La calculadora de pérdida por sombra estima el costo diario y anual para que puedas decidir si mover paneles, podar árboles o aceptar el golpe.
¿Vale la pena un generador cuando ya tengo un gran arreglo solar y un banco de baterías?
Para la mayoría de los sistemas fuera de la red, sí. Dimensionar un sistema puramente solar para cubrir la peor semana de clima en diciembre en latitudes altas es disparatadamente caro: terminas con un arreglo que es dos o tres veces más grande de lo que necesitas de marzo a octubre solo para superar unas pocas malas semanas de invierno. Un generador de propano o diésel de tamaño modesto combinado con un interruptor de transferencia automático y un cargador de baterías cubre esos casos extremos por una fracción del costo. La calculadora de combustible de generador combina tiempo de funcionamiento, carga y tipo de combustible en un plan de tanque y bidones para que sepas qué reserva mantener a mano en los tramos nublados prolongados.