Esta entrada pretende dimensionar la instalación solar fotovoltaica necesaria para la alimentación de un router Alix2D2 con dos tarjetas de radio y un consumo constante de 10 W a 12 Vdc.

La instalación solar autónoma está ubicada en el valle de Xulapain, Navarra, con una latitud de 42,89º, y estará compuesta por un panel solar, una batería y un regulador de carga con salida a 12 Vdc para alimentar el router.

El primer paso es calcular el HSP, las Horas de Sol Pico. Es decir cuánto tiempo va a estar dando el panel la potencia pico (Wp).

Egenerada=Pp·HSP (Wh)

La fórmula del HSP:

HSP=0,2778·H·K·FI·FS

H es la energía en megajulios que incide sobre un m2 de superficie horizontal en un día medio del peor més del año (diciembre en hemisferio norte). Este valor se obtiene de las tablas de Censolar (página 100) para cada provincia. Para el caso de Navarra, H=4,5 MJ.

El 0,2778 es una constante para pasar a Kwh.

La K es el coeficiente de inclinación y se obtiene de las tablas de Censolar (páginas 102-108).

Como la latitud es de 42,89º, y calculando para el mes peor (diciembre) tenemos una inclinación de B=O+10. Por lo tanto, tendremos que ir a la tabla 2 de la página 107, para una latitud de 43º y una inclinación (B) de 55º, que nos da una K=1,59.

Los valores de FI y FS corresponden al Factor de Inclinación y Factor de Sombra. Esto se ha de tener en cuenta en zonas urbanas, ya que a veces no podemos darle la inclinación óptima (el tejado ya tiene una inclinación y no queremos poner una estructura), y también, puede que tengamos un edificio que nos haga sombra una parte del día.

Si no tenemos ningún obstáculo y lo podemos poner a la inclinación calculada, estos valores son igual a uno.

Así pues, tenemos un valor de Horas de Sol Pico:

HSP=0,2778·4,5·1,59·1·1

HSP=1,987659

La energía que consumirá el nodo alix es de 10 Wh y como estará conectado 24 horas necesitamos 240 Wh/día de energía.

El cálculo de la potencia pico que deben tener los paneles:

Pp= Ecarga/(HSP·PR)

siendo PR, el Performance Ratio o rendimiento de la instalación. Este valor rondará entre 0,6 y 0,75, debido a pérdidas en cableado, regulador, baterías…

Pp=240/(1,988·0,7)=Wp y previendo una ampliación futura del 20%, tenemos que conseguir unos paneles de una potencia pico Pp=20·1,2, así pues la potencia pico del panel será:

P=172Wp

El panel comercial que se acerca a este valor es el de 180 Wp y podríamos utilizar el modelo Wanxiang WXS180S.

El dimensionamiento de las baterías se realiza utilizando la siguiente fórmula:

Cútil=1,1·Ecarga·A/Vsist

donde se le añade un 10% más de energía, la Ecarga es la energía necesaria, la A es la autonomía en días (suele estar entre 4-5 días) y Vsist es la tensión del sistema.

Una vez obtenida la Cútil, debemos adecuarla a un valor comercial, como C100, calculándose de la siguiente manera:

Cútil=C100·PD, siendo PD la profundidad de descarga. Para no dañar una batería no la podemos descargar toda la capacidad que tiene, y ronda entre el 50 y 60 %, dependiendo del tipo de batería.

Así pues nos quedaría:

C100=1,1·Ecarga·A/(Vsist·PD)

Para nuestro caso, C100=1,1·240·4/(12·0,7):

C100=125Ah

Para comprobar que está bien dimensionado se ha de cumplir la siguiente ecuación:

25·Icc > C20

Siendo Icc, la corriente en cortocircuito que nos dan los paneles y es un dato que nos da el fabricante, y C20 otra forma de medir la capacidad, que cumple C20=C100/1,25.

En nuestro caso, la Icc es de 5,6 A, por lo tanto:

25·5,6 > 125/1,25 → se cumple la ecuación

El regulador de carga que debemos instalar ha de ser capaz de suministrar una corriente de 1 A (P=V·I), siendo este valor bastante pequeño, por lo que el coste del regulador será bajo.

En las instalaciones solares fotovoltáicas al trabajar en baja tensión (12 o 24V) tendremos que tener muy en cuenta la caída de tensión en los cables.

La alix consume alrededor de 1A y como está cerca el módulo del nodo, con poner cable de 2,5 o 1 mm2 sería suficiente.

También se deberían poner unas protecciones de sobretensiones y un seccionador para los paneles.

Al ser una potencia pequeña la carga se alimentará desde el regulador, por lo que no será necesaria la instalación de un magnetotérmico para limitar la corriente que va a la carga.

Existen multitud de sitios para comprar estos elementos. Seguramente más barato que lo que aquí propuesto. Así pues, si queréis mejorar el documento (en cualquier aspecto) es BY-SA ;).

A modo de ayuda, podemos ir a la tienda http://tutiendaenergetica.es [*] y localizar los elementos:

Panel FV: http://tutiendaenergetica.es/product.php?id_product=61

Baterías: http://tutiendaenergetica.es/product.php?id_product=42

Regulador: http://tutiendaenergetica.es/product.php?id_product=184

[*] Nota: No tenemos ningún vínculo con esta tienda.