En este artículo te enseñaré a utilizar PVWatts para determinar la cantidad de módulos fotovoltaicos necesarios para producir la energía requerida por los artefactos eléctricos de consumo contemplados en un proyecto fotovoltaico.
Un poco de contexto.
Los módulos fotovoltaicos siempre producirán energía eléctrica al incidir luz sobre ellos. Incluso, en las capacitaciones presenciales que realizo, especialmente de sistemas fotovoltaicos Off Grid, empleamos luz artificial para experimentar con el sistema fotovoltaico y así poder realizar mediciones.
Sin embargo, en casos reales debemos en lo posible lograr que la luz incida de forma perpendicular sobre la superficie del módulo fotovoltaico, y con ello obtener el máximo rendimiento de producción de energía eléctrica.
Pero, en las mayorías de las instalaciones residenciales, los módulos fotovoltaicos estarán de manera coplanar, es decir, instaladas paralelo al techo. La otra opción es que el sistema fotovoltaico esté proyectado a piso. Al estar proyectado a piso, podemos calcular la mejor inclinación de los módulos fotovoltaicos.
Para este ejercicio, usaremos la aplicación Online PVWATTS desarrollada por NREL (National Renovable Energy Laboraty) de Estados unidos, alojada en el sitio web: https://pvwatts.nrel.gov/
El idioma por defecto es el inglés, pero puede ser cambiado al español.
Cabe destacar que esta aplicación no calcula la cantidad módulos fotovoltaicos, sino que simula la producción de energía eléctrica de un campo fotovoltaico. En otras palabras, al ingresar en la aplicación una cierta potencia expresada en kW (kilowatt o kilovatio) podemos identificar cuánta energía producirá el sistema fotovoltaico y con ello verificar si la potencia fotovoltaica seleccionada cumple con el requisito de energía para alimentar los consumos eléctricos.
Paso 1: Ingresar la Ubicación Geográfica
El primer paso es ingresar la dirección en donde se pretende instalar el sistema fotovoltaico y luego hacer clic en IR. Para este ejemplo usé la dirección física de la oficina comercial de ilumin en Chile. Pero, también podemos ingresar la localidad con coordenadas geográficas (Latitud, Longitud).
Paso 2: Verificar la ubicación del Sistema Fotovoltaico
El segundo paso es verificar en el mapa la ubicación geográfica y si esta es correcta hacemos clic en la flecha hacia adelante (Ir a Información del Sistema).
Paso 3: Ingresar los Datos del Sistema Fotovoltaico
*La imagen muestra los valores por defecto de PVWatts.
En el tercer paso ingresamos los datos del campo fotovoltaico:
Tamaño del sistema
Es la potencia nominal en CC (corriente continua) del campo fotovoltaico en kilowatts (kW) en condiciones de prueba estándares (STC). Por ejemplo, si estamos pensando instalar 8 módulos fotovoltaicos de 500 Watts, el tamaño del sistema es 4kW (8 x 500W). Recordemos que el prefijo kilo (k) hace referencia a una unidad de mil, por lo tanto, 4kW son 4000 Watts.
Tipo de módulo
El tipo de módulo describe los módulos fotovoltaicos del campo. Si no tiene información sobre los módulos del sistema, utilice el tipo Estándar predeterminado. En caso contrario, para escoger el tipo de módulo, puede usar la información de la siguiente tabla.
Tipo de campo
PVWatts permite simular en los siguientes tipos de campos fotovoltaicos:
Fijo (bastidor abierto): para esta condición, ****el aire fluye libremente por debajo de los módulos fotovoltaicos, por ejemplo instalaciones a piso sobre estructura.
Fijo (montaje en techo): de forma coplanar (paralelos al techo). La manera más habitual en instalaciones residenciales.
Seguimiento de 1 eje: Seguidor solar de un eje.
Retroseguimiento de 1 eje: Seguidor solar de un eje con tecnología backtracking, utilizado para no proyectar sombras entre las filas de módulos fotovoltaicos.
Seguimiento de 2 ejes: Seguidor solar que busca que en todo momento la luz solar incida perpendicularmente sobre la superficie de los módulos fotovoltaicos.
Pérdidas del sistema
Las pérdidas del sistema comprenden las pérdidas de rendimiento que se esperarían en un sistema real.
El valor predeterminado de pérdidas del sistema es 14 %, se basa en las categorías de la tabla de abajo.
Las pérdidas sugeridas por PVWatts, no consideran las eficiencias del equipamiento fotovoltaico, que para sistemas On Grid (conectado a la Red) es el inversor y para sistemas Off Grid (Aislados de la Red) es el controlador de carga, baterías e inversor.
Inclinación
Si la instalación fuese sobre la cubierta del techo (coplanar) tendremos que ingresar la inclinación del techo. Algunas personas instalan bases o ángulos para mejorar la inclinación y con ello mejorar la producción de energía.
Es importante señalar que la inclinación (ángulo º) de los módulos fotovoltaicos, dependerá del tipo de sistema fotovoltaico (On Grid, Off Grid o Bombeo directo). Si no sabes determinar o calcular la mejor inclinación para el tipo de sistema fotovoltaico, puedes intentar con diferentes inclinaciones en PVWatts y elegir la que mayor energía produzca.
Acimut
Para campos fotovoltaicos fijos, el ángulo de acimut es el ángulo, en el sentido de las agujas del reloj, respecto del norte verdadero, que describe la dirección a la que está orientado el campo.
Un ángulo de acimut de 180° es para campos fotovoltaicos orientados hacia el sur, y un ángulo de 0° es para campos orientados hacia el norte.
Paso 4: Resultados de la Simulación
En esta último paso, podemos identificar la energía eléctrica que producirá el campo fotovoltaico a partir de los datos de entrada ingresados.
Como referencia:
Para sistemas fotovoltaicos Off Grid (Aislados de la red), que requieren baterías, nos debemos asegurar de producir la energía necesaria en el mes crítico (mes con mayor consumo y menor generación fotovoltaica), para este ejemplo junio.
Para sistemas fotovoltaicos On Grid (Conectados a la Red), donde el objetivo es reducir el consumo de la red del distribuidor eléctrico, debemos poner atención en la energía producida anualmente.
Como dato, para las instalaciones sobre techo, a veces para aumentar la producción, es más conveniente sumar módulos fotovoltaicos que invertir en ferretería para mejorar la inclinación y el acimut. Pero como siempre digo, todo se debe evaluar, ya que, cada proyecto es únic
muy buena y clara la introduccion …
Saludos Rodolfo. Un abrazo!
Estimados amigos de Ilumin, excelente herramienta de trabajo. Es un gran apoyo para responder en forma rápida y segura cuando se requiere conocer la capacidad de producción de energía en un lugar determinado. Muchas gracias por esta útil herramienta. Saludos
Saludos Sergio, un abrazo!
Gracias profe
Sirve mucho la información nos sirve a los ex alumnos
Saludos
Saludos Roberto, un gran abrazo!
Muchas gracias
Saludos
Saludos Juan Carlos!
Buena información, se agradece al equipo Ilumin
Saludos Fernando!
excelente estimado luis peña ,profe ,siempre preocupado de sus alumnos ,y invitaciones a sus cusos ,agradecido de su conocimiento experiencia y innovación y conceptos técnicos a destacar!!
Saludos!