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Diseñar un kit solar de autoconsumo

Ideas iniciales

Actualmente debido al desconocimiento técnico, los precios cambiantes de los componentes de los kits solares, y la dificultad en calcular la rentabilidad que se va a obtener por el ahorro en la factura eléctrica, la tendencia es intentar diseñar un sistema lo más pequeño posible para cubrir los consumos de la vivienda e intentar amortizar la inversión lo más pronto posible.

Además esta idea inicial viene acompañada con la idea de ampliar el sistema solar conforme vayamos necesitando. Pero cuando entramos en el aspecto técnico nos encontramos con:

  • Todos los inversores tienen unos requisitos de configuración que debemos respetar con un número mínimo y máximo de paneles solares. Por lo que no podemos empezar con muy pocos paneles solares con un inversor de gran tamaño e ir aumentando el número de paneles solares hasta lo que queramos.
  • Los inversores híbridos , los que son capaces de gestionar una batería, no son paralelizables, y por lo tanto no podemos poner nuevos inversores en compañía con el inversor inicial, por lo que la potencia del inversor elegido inicialmente será la potencia máxima de la planta fotovoltaica si no queremos sustituir el inversor por uno nuevo más potente.
  • Si ponemos más de 10kw de potencia de inversor es necesario hacer un proyecto técnico. Aunque los precios de los proyectos no son muy elevados, sí que es un factor a tener en cuenta para la amortización de la instalación.

Espacio disponible

Lo más frecuente en una vivienda es que el espacio disponible para colocar paneles solares esté limitado por el tamaño del tejado o terraza, la orientación y la inclinación del tejado o terraza, las sombras que producen barandillas, máquinas de aire acondicionado, chimeneas, etc.

Mucha gente piensa que una cubierta de unos 20 metros cuadrados permite poner 20 paneles solares o más. Pero os pongo un ejemplo:

Imaginemos que una cubierta plana de 20m2 tiene las medidas 10m x 2m: En este caso, se podrían poner 1 fila de 10 paneles de 400W en posición vertical con medidas 2×1 (Alto x ancho en metros) e inclinación de 30º. Pero si los paneles solares se colocan en horizontal, tan solo se podría poner 5 paneles, ya que para poner una segunda fila de paneles sin que tengan sombras de la primera fila es necesario separar la segunda fila unos 2m.

También tenemos que tener en cuenta que si hay una barandilla de 1 metro de altura, será necesario separar lateralmente 1m o más la fila de paneles solares, por lo que el espacio de instalación se reduce.

Máximos y mínimos

Si pensamos a medio-largo plazo es fácil pensar que en un futuro muy próximo, debido a la bajada de los precios de los paneles solares, inversores, etc, y el aumento del precio de la luz, instalaremos todos los paneles solares que nos permita el espacio disponible.

Por lo tanto, la forma más fácil para diseñar un sistema solar de autoconsumo es pensar en términos de máximos y mínimos.

Selección del inversor

Si tenemos en cuenta el criterio de máximos y mínimos, para un caso donde caben como máximo 12 paneles solares de 400W, seguiríamos los siguientes pasos:

  1. Seleccionamos el inversor capaz de albergar el máximo de paneles solares, en este caso con los 12 paneles solares de 400W (4.800W) que permite la cubierta, sería un inversor de 4kw o 5kW.
  2. Calculamos el mínimo de paneles solares que permite configurar el inversor. En este caso el mínimo son 6 paneles solares. Total 2.400Wp
  3. Ampliación en un futuro. Podemos instalar ahora 6 paneles solares y en futuro ampliar con otros 6 paneles en el segundo MPPT. O poniendo 7 paneles en cada MPPT para llegar al máximo de 14 posibles.

Otro ejemplo donde no existe limitación de espacio, podríamos tener como parámetro de configuración el mayor inversor monofásico de Fronius que tiene 8,2kw

  • Inversor Fronius 8,2Kw con máximo de 30 paneles solares, utilizando 15 paneles en cada MPPT. Total de paneles solares máximo: 12.000Wp
  • El mínimo de paneles solares configurable para este inversor sería: 7 paneles solares. Total: 2.800Wp

Si no tenemos en cuenta el aspecto de máximos y mínimos, inicialmente podríamos querer instalar un inversor de 2kw para colocar 6 paneles solares y posteriormente tener que instalar un nuevo inversor en paralelo para alcanzar una potencia superior.

Nota: los inversores no híbridos de una misma marca, Huawei, Fronius, Ingeteam, SMA, etc se pueden conectar en paralelo para aumentar la potencia total del sistema. No obstante, 2 inversores pequeños son siempre más caros que 1 grande. Los inversores híbridos no se pueden paralelizar.

Configuración de los MPPTs del inversor

Para configurar un inversor de autoconsumo tenemos que ver las características técnicas del inversor:

  • Potencia pico máxima recomendada (Pmax)
  • Voltaje de entrada máxima (Voc)
  • Rango voltaje en MPPT (V)
  • Voltaje de arranque (V)
  • Voltaje nominal de máxima potencia (V)
  • Corriente entrada máxima por MPPT (A)
  • Corriente entrada cortocircuito por MPPT (A)

Y las características técnicas de las placas solares:

  • Potencia máxima (Pmax)
  • Tensión a potencia máxima (Vmp)
  • Corriente a potencia máxima (Imp)
  • Tensión en circuito abierto (Voc)
  • Corriente de cortocircuito (Isc)

1.- En autoconsumo residencial el 100% de los casos, la conexión de los paneles solares es en serie. (Conexión serie de placas solares). Los inversores suelen tener un límite de corriente por MPPT suficiente para conectar un único string. Solamente en inversores muy potentes se utilizan cadenas en paralelo.

2.- Conectamos el número necesario de paneles solares en serie para alcanzar la tensión necesaria para trabajar en el punto óptimo de funcionamiento del MPPT.

3.- Es imprescindible tener en cuenta el valor Voc del string para no superar en ningún caso la máxima tensión de entrada permitida por el MPPT porque si se sobrepasa se quema el equipo. Para ello es necesario dejar un margen de seguridad contando el incremento de la tensión de salida de los paneles solares por efecto de la temperatura. Como afecta la temperatura a una placa solar.

4.- Respetar la máxima potencia aceptada por el inversor. Si respetamos los valores de tensión y corriente de entrada del MPPT difícilmente superaremos la máxima potencia recomendada para el fabricante, no obstante también se debe realizar el cálculo por si acaso.

Conclusiones

1.- Tener claro si quiero la posibilidad de poner baterías en el futuro.

  • Sí.- Inversor híbrido: Huawei (kits Autoconsumo HUAWEI)
  • No.- Puedo utilizar cualquier marca: Huawei, Fronius, Ingeteam, SMA, etc

2.- Voy a querer poner más inversores en paralelo en un futuro?

  • Sí.- No se puede poner inversor híbrido
  • No.- Puedo utilizar cualquier marca: Huawei, Fronius, Ingeteam, SMA, etc

2.- Seleccionar el inversor utilizando el criterio de máximos y mínimos.
Ejemplos:

  • Inversor de 4kw al que en un principio quiero ponerle 2kw de paneles solares.
  • Inversor de 5kw al que en un principio quiero ponerle 2,5kw de paneles solares.

3.- Calcular el número mínimo y máximo de paneles solares para configurar los MPPTs del inversor

  • Teniendo en cuenta la posible ampliación de futuro.

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Acerca de Jorge Insa

Soy un apasionado de la tecnología y la naturaleza, si juntas las 2 descubres todo un mundo de posibilidades con las energías renovables. Y como todos tenemos que trabajar, yo lo hago siguiendo una idea bien clara, la sostenibilidad del planeta. Mis esfuerzos están dirigidos a promover, divulgar y concienciar a la gente en el uso de energías alternativas por un futuro sostenible.

4 Comentarios

  1. Gustavo marrugo

    Disculpa podrias aclararme por qué en el mercado ofresen la opción de poner inversor hibridos en paralelo pero acabo de leer tu articulo y dejas en claro que en paralelo no es posible , gracias.

    • Jorge Insa

      Lee bien. Híbridos no paralelizables, los no híbridos sí se pueden poner en paralelo.
      No obstante 1 inversor es más barato que 2. Es mejor poner uno grande y ampliar paneles en el futuro que poner otro inversor para ampliar.
      saludos

  2. Jordi

    Hola!

    Me encanta todo lo que tiene que ver con energía fotovoltaica pero por problemas de espacio no puedo ponerme las placas solares.
    He leído que para instalaciones de menos de 800 va sin vertido a red.. se pueden conectar sin tener que legalizarlo.
    Podrías hacer una entrada sobre esto o informarme si sabes algo?

    Muchas gracias y me encanta este blog!

    • Jorge Insa

      Hola Jordi,
      No sé nada sobre que no se tenga que legalizar cualquier tipo de instalación.
      Para los casos donde no caben muchos paneles solares se pueden utilizar microinversores: KITS MICRO AUTOCONSUMO
      saludos

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