¿Cuantos paneles y baterías necesito?✍

Summary

En este video, Juan aborda el cálculo de paneles solares y baterías para equipos fuera de la red. Se calcula la potencia total de los paneles utilizando la consumición diaria y las horas de sol pico, considerando valores teóricos y la eficiencia en condiciones estándar de iluminación (NOCT). A continuación, se examina la elección de inversores y la configuración de paneles en series, teniendo en cuenta las tensiones máximas. El cálculo de la bancada de baterías requiere de la consumición diaria, la autonomía deseada, la profundidad de descarga y la tensión de cada batería. Se analizan diferentes tipos de baterías y sus ciclos de vida en función de la profundidad de descarga. Finalmente, se presentan cálculos para diferentes configuraciones de autonomía y se discute cómo la vida útil de las baterías puede ser mayor de lo esperado debido a la descarga promedio real. El video es una guía práctica para quienes deseen comprender y optimizar su sistema de energía solar fuera de la red.

Takeaways

• 📊 Para calcular las paneles solares necesarios, se necesitan dos datos principales: el consumo diario y las horas de sol pico.
• 🏡 Se considera un consumo diario teórico de 5,500 vatios, el cual es suficiente para una casa medianamente grande.
• ☀️ Las horas de sol pico son utilizadas para determinar la potencia total de los paneles solares requerida, considerando 5 horas como valor para el ejemplo.
• 🔢 Se calcula la potencia total de los paneles dividiendo el consumo diario en vatios-horas entre las horas de sol pico, dando un resultado de 1,100 vatios.
• 🚀 Se sugiere utilizar datos de NOCT (Normal Operating Cell Temperature) para considerar la eficiencia de los paneles sin tener que aplicar un coeficiente adicional.
• 🌡️ La elección de la profundidad de descarga (DoD) de la batería es crucial ya que afecta directamente la vida útil de la misma.
• 🔋 Se debe definir la autonomía de la batería, es decir, por cuantos días la misma debe ser capaz de suministrar energía.
• 🔌 La capacidad total de la batería se calcula dividiendo el consumo diario por la autonomía, la profundidad de descarga y el voltaje de cada batería.
• 🔁 Se discuten diferentes configuraciones de batería en paralelo y en serie según el voltaje de trabajo (24V o 48V).
• 🔩 Es importante elegir el inversor adecuado teniendo en cuenta la autonomía deseada y la capacidad de los paneles solares.
• 💡 La vida útil de las baterías puede ser mayor de lo esperado debido a que la mayoría del tiempo no se alcanza la profundidad de descarga máxima.
• ⚖️ Al aumentar la capacidad de la batería, se extiende la vida útil de la misma, lo que puede justificar un mayor gasto inicial.
• 📈 Los cálculos demuestran que la verdadera profundidad de descarga promedio anual es menor que la profundidad de descarga máxima soportada por la batería.

Q & A

¿Qué datos son necesarios para calcular las paneles solares que necesitamos?

Para calcular las paneles solares necesarios, se necesitan dos datos: el consumo diario y las horas de sol pico en el lugar de instalación.

¿Cómo se calcula el consumo diario de energía?

El consumo diario de energía se puede calcular a partir de la energía total requerida para operar todos los dispositivos y sistemas de una vivienda en un día. En el script se utiliza un valor teórico de 5500 vatios por día.

¿Qué son las horas de sol pico y cómo se encuentran?

Las horas de sol pico son las horas en las que el sol emite la mayor cantidad de energía en una ubicación específica. Se pueden encontrar utilizando herramientas en línea o consultando datos climáticos de la región.

¿Cómo se determina el total de potencia de los paneles solares necesarios?

El total de potencia de los paneles solares se determina dividiendo el consumo diario en vatios-horas entre las horas de sol pico. En el ejemplo dado, sería 5500 vatios-horas / 5 horas = 1100 vatios.

¿Por qué se utilizan los valores de NOCT para calcular la potencia de los paneles?

Los valores de NOCT (Normal Operating Cell Temperature) son utilizados para tener en cuenta la eficiencia real de los paneles a diferentes condiciones climáticas, evitando la necesidad de aplicar coeficientes de eficiencia adicionales.

¿Cómo se deciden las configuraciones de los paneles en serie y paralelo?

Las configuraciones de los paneles en serie y paralelo dependen del regulador MPPT utilizado, el cual soporta series de 2 o 3 paneles. Además, se debe considerar la tensión máxima que soportan los inversores.

¿Qué datos son necesarios para calcular la batería que necesitamos?

Se necesitan cuatro datos para calcular la batería: el consumo diario, la autonomía (días de reserva de energía), la profundidad de descarga de la batería y la tensión de cada batería.

¿Cómo se define la autonomía de la batería?

La autonomía de la batería se define como la cantidad de días que la batería puede suministrar energía sin necesidad de ser recargada o sin recibir energía del sol.

¿Qué es la profundidad de descarga (DoD) de una batería y cómo afecta la vida útil de la misma?

La profundidad de descarga es la cantidad de energía que se extrae de una batería en relación con su capacidad total. Un DoD más bajo aumenta la vida útil de la batería, mientras que un DoD más alto disminuye la vida útil.

¿Cómo se calcula la capacidad total de la batería requerida?

La capacidad total de la batería se calcula multiplicando el consumo diario por la autonomía y luego dividiendo por la profundidad de descarga y la tensión de la batería. Por ejemplo, para 1.5 días de autonomía sería (5500 Wh x 1.5) / (0.6 x 12 V) = 1146 Ah.

¿Por qué la vida útil de las baterías puede ser mayor que lo indicado por los ciclos de vida si se reduce la profundidad de descarga?

La vida útil de las baterías aumenta cuando se reduce la profundidad de descarga porque se está utilizando una fracción menor de la capacidad total de la batería, lo que reduce el estrés químico y mecanico en la misma.

¿Cómo se conectan las baterías para formar una batería de almacenamiento?

Las baterías se conectan en paralelo o en serie para formar una batería de almacenamiento. La conexión depende de la tensión requerida y la capacidad de energía necesaria. En el script se discute cómo conectar baterías de 275Ah y 190Ah en diferentes configuraciones para lograr la autonomía deseada.

Outlines

00:00

🔍 Cálculo de paneles solares para sistemas autónomos

Juan, en su video, aborda el cálculo de paneles solares y baterías para equipos fuera de la red. Se centra en proporcionar una explicación detallada y práctica de cómo calcular la potencia necesaria de los paneles y la capacidad de las baterías. Juan utiliza una tasa de consumo diaria teórica de 5500 vatios, que es suficiente para una casa pequeña o mediana con pocos residentes y sin electrodomésticos de alto consumo como hornos eléctricos. Para calcular la potencia total de los paneles, Juan divide la consumición diaria en vatios-horas entre las horas pico de sol, considerando un valor de 5 horas. Además, utiliza la potencia en NOCT (un dato tomado de la hoja de datos de los paneles) para obtener una estimación más realista de la potencia que los paneles proporcionarán. Finalmente, Juan discute las configuraciones de paneles en serie y paralelo, dependiendo del regulador MPPT utilizado.

05:02

🔋 Cálculo de la capacidad de la batería para la autonomía deseada

Juan procede a explicar cómo calcular la capacidad de la batería requerida para un sistema off-grid. Para esto, se necesitan cuatro datos: el consumo diario, la autonomía (1.5 días y 2 días son los ejemplos utilizados), la profundidad de descarga de la batería y la tensión de cada batería. Se discuten diferentes tipos de baterías, como las de tecnología AGM de Leoch, Ultracell y Trojan, y se evalúa su vida útil en función de la profundidad de descarga. Juan concluye que una mayor autonomía y una menor profundidad de descarga resultan en una vida útil más larga para las baterías. A continuación, se calcula la capacidad total de la batería y se presentan diferentes configuraciones de baterías para diferentes niveles de autonomía y voltajes, tanto para 24 como para 48 voltios.

10:06

🔌 Consideraciones finales sobre ciclos de vida y descarga de baterías

Juan finaliza el video abordando la relación entre la vida útil de las baterías y la profundidad de descarga. Calcula el almacenamiento de vatios-horas para dos escenarios de autonomía y muestra que, en promedio anual, la profundidad de descarga real es menor que la fijada inicialmente (40% para 1.5 días y 30% para 2 días). Esto implica que la vida útil de las baterías es mayor de lo previsto y que invertir en una mayor capacidad de batería al principio puede resultar en una recuperación de costos a lo largo del tiempo. Juan alienta a los espectadores a suscribirse y a dar 'me gusta' si les gustó el contenido, y les invita a esperar el próximo video.

Keywords

💡energía solar

Es una fuente de energía renovable que proviene de la radiación del sol. En el video, se discute cómo calcular las placas solares y las baterías necesarias para un sistema de energía off-grid, destacando la importancia de la energía solar en la generación de energía limpia y autónoma.

💡fotovoltaica

Es la conversión directa de luz solar en energía eléctrica a través de la utilización de celdas fotovoltaicas. En el contexto del video, la energía fotovoltaica es fundamental para el funcionamiento de las placas solares que captan y convierten la energía solar en electricidad.

💡paneles solares

Son dispositivos que contienen celdas fotovoltaicas y que son capaces de convertir la energía solar en energía eléctrica. En el video, se calcula la potencia total de los paneles necesarios para satisfacer el consumo diario de energía de una vivienda, tomando en cuenta el consumo diario y las horas de sol pico.

💡consumo diario

Se refiere a la cantidad de energía eléctrica que se utiliza en un día. En el script, se menciona un consumo diario teórico de 5,500 vatios-horas, lo que es suficiente para una casa pequeña o mediana con un número limitado de personas y sin electrodomésticos de alto consumo de energía.

💡horas de sol pico

Son las horas en las que la radiación solar alcanza su máximo en un día. En el video, se utiliza un valor de 5 horas de sol pico para realizar los cálculos, lo que es crucial para determinar la potencia total de los paneles solares requeridos.

💡NOCT

Es la abreviatura de 'Nominal Operating Cell Temperature', que se traduce como 'Temperatura de Celda Operativa Nominal'. Es un valor que se encuentra en la hoja de datos de los paneles y se utiliza para calcular la potencia real que un panel solar entrega considerando las condiciones ambientales. En el video, se utiliza esta información para estimar la potencia de los paneles sin tener que aplicar un coeficiente de eficiencia.

💡baterías

Son dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica que son esenciales en sistemas off-grid para proporcionar energía durante períodos de falta de sol. El video explora cómo calcular la capacidad de la banco de baterías necesarias basándose en el consumo diario, la autonomía deseada y la profundidad de descarga de la batería.

💡autonomía

Refiere a la capacidad de un sistema de energía off-grid para funcionar sin necesidad de energía externa por un período de tiempo determinado. En el script, se consideran ejemplos de autonomía de 1.5 días y 2 días para calcular el tamaño del banco de baterías necesario.

💡profundidad de descarga

Es la cantidad de energía que se puede extraer de una batería antes de que necesite ser recargada. El video utiliza esta información para determinar la vida útil de la batería y para calcular la capacidad total de la banco de baterías requerida. Se menciona que a una profundidad de descarga del 60%, una batería puede tener alrededor de 850 ciclos de vida.

💡inversor

Es un dispositivo que convierte la energía eléctrica producida por las placas solares en una forma que pueda ser utilizada por los equipos eléctricos. En el video, se discute cómo elegir el inversor adecuado basándose en la tensión de las baterías y la potencia de los paneles solares.

💡vida útil de la batería

Es el período de tiempo que una batería puede mantener un rendimiento aceptable antes de que necesite ser reemplazada. En el video, se destaca la importancia de la elección de la profundidad de descarga y la relación entre la capacidad del banco de baterías y la vida útil de la misma.

Highlights

El video se centra en el cálculo de paneles solares y baterías para equipos off-grid.

Se asume un consumo diario de 5500 vatios, suficiente para una casa mediana.

Se necesitan dos datos principales: el consumo diario y las horas de sol pico.

Se utiliza un valor teórico de 5 horas de sol pico para simplificar los cálculos.

El cálculo de la potencia total de los paneles se basa en el consumo diario dividido por las horas de sol pico.

Se consideran los valores de potencia en NOCT para no tener que aplicar un coeficiente de eficiencia.

Se analizan diferentes paneles y se calcula la potencia que proporcionarían en diferentes configuraciones.

Se debe tener en cuenta el múltiplo de 3 o 2 en las configuraciones de paneles debido a los reguladores MPPT.

Se calcula la tensión máxima que los paneles pueden proporcionar para elegir el inversor adecuado.

Se necesitan 4 datos para calcular la capacidad necesaria de la batería: consumo diario, autonomía, profundidad de descarga y voltaje de cada batería.

Se analizan diferentes baterías y se calculan sus ciclos de vida en función de la profundidad de descarga.

Se muestra que la vida útil de las baterías aumenta si se reduce la profundidad de descarga.

Se calcula la capacidad total de la batería necesaria para 1.5 días y 2 días de autonomía.

Se presentan diferentes configuraciones de baterías para 24V y 48V y para ambas autonomías.

Se aclara un malentendido sobre la profundidad de descarga real que se tiene la mayoría del tiempo.

Se muestra que la vida útil real de las baterías es mayor debido a la menor profundidad de descarga promedio.

Se sugiere que invertir en más baterías al principio puede prolongar la vida útil de la batería y resultar en ahorro a largo plazo.

Se pide suscriptores y 'me gusta' si les gustó el video para ayudar al canal.

Transcripts

Hi everybody how are you? My name is Juan again here contributing topics of solar

energy, photovoltaic energy, today's video arises from consultations that have been made to us so that everything

you write to us helps us to improve and generate new content. Today what we are

going to see is the calculation of solar panels and batteries for an off-grid equipment, we made

a video but it was very long, this is specific to these two topics and we go deeper, it allows us to go

a little deeper into each One of them, we are going to do the panel calculation in a

different, more practical way and in the case of batteries we are going to see some curves, some examples,

different brands and different types of batteries. Do not miss until the end of the video because it

really does not have waste, so well ... we just started then.

We are going to start with the calculation of the solar panels that we need, so for this we

need two data, the first is the daily consumption, here I am going to leave a link for those who

do not know how to calculate it but in this video we are going to consider that we already have These two

data are very clear, we are going to take a theoretical value of 5,500 watts per day, this is

enough for a small house or a medium house but with few people, that does not have all electrical:

hot water heater, electric oven. What it represents is 165 Wh per month and the second

value we need is the peak sun hours of the place where it will be installed, there are several

of our videos in which we show how to find them. We are going to take an integer value

so that it is easier to do the accounts, 5 hours we will consider in our case.

We are going to calculate then what is the total power of the panels that we need, that is the same as the

daily consumption in watts hours divided by the hours of peak sun, then they are 5,500 watts hours / 5 hours

that will give us the total power in panels that is 1,100 watts, that's what we need.

Now we are going to see different examples to see how we got there but in order not to have to put

an efficiency coefficient what we are going to do is consider the powers in NOCT

this data is taken from the data sheet of the panels, here above I leave you a link to a

video that we explain well how to see these values. For example, the 260 W panel gives us 191 W,

the 340W = 251 W and the 370W = 276 W. Well, we are going to take those values ​​so as not to have to

multiply by any coefficient, so for example 6 panels of 260 W They are going to give us 1,146 Wp,

we are fairly well! 4 panels of 340 W give us 1,004 W, here we are missing and 4

panels of 370 W would be giving us 1,104 W, so what do we have here? that there are two values

that exceed the necessary watts and one that does not, so we are going to stay with these two cases

that if they reach and what we are going to do now is see what configurations we should have,

why did we put 6 and 4 panels? because it has to be multiples of 3 or a multiple of 2

we are working with MPPT regulators so you can put 2 or 3 in series. So let's

see ... in 24 volts the configurations would be these with series of 2 and in the case of 48 V those

of 260 W can go in series of 3. What we are going to see now to choose which inverter we have to

have in It counts the voltages but in STC, the voltages have to be the maximum because at

some point the panels can deliver that voltage and we cannot consider them in NOCT,

what we see is, for example, that two 260 W panels in series deliver 60.15 V and the 370

W ones give us 79 volts and the panels in the case of 48 volts three in series give us 92 volts,

the only problem we can have is this, here there are inverters that

work with 24 volts that have a voltage maximum of 80 volts, we are very at the limit!

but hey, you will search the market and see which option is the best option.

We are now going to do the calculation of the bank, of batteries that we need, for this we need

four data, one of them is the daily consumption, which we already use for the calculation of panels, it

is 5,500 watts hour, then we need the autonomy that we go to define that our bank

can supply, how many days of autonomy. let's take two examples 1.5 days and 2 days. We are also

going to need data which is the depth of discharge of the battery that we use, this

is how much we are going to discharge from the battery and here we stop to see some data of some

batteries so that we can evaluate it, although what we are going to see are the curves of the numbers of

life cycles that a battery has as a function of the depth of discharge, the first one we are going to

see is a Leoch battery with AGM technology and we are going to take a depth of discharge of 60%

we are going to see what we have about 850 life cycles, that would be less than three years.

Then we are going to do the same with an Ultracell, this is GEL (gelled) we take the same

value 60 cycles and it gives us something very similar, we are going to say that here there is something less, 840 cycles is what

it seems to have, well now it What we see is a Trojan battery, this is liquid, it is not the

most common Trojans , they say they have 8 years of useful life, we see that at 70% depth of discharge we have

practically 1300 cycles, it is also much more expensive. It is better and it is more expensive. Let's see

what happens if we take 50% if we discharge the battery less and here there are practically 2,000 cycles,

1980 we are going to place, here the life cycles go up a lot. So when choosing the

depth of discharge we have to evaluate this, what useful life will our battery have with that

depth of discharge. Well, we are going to take 60% depth is load to do

the rest of the calculations and do not be scared by the life cycles that it gives us because in the end I

am going to explain something that is a little hidden behind everything, this is not so just as it seems.

We define then 60% of discharge depth and the last data has to do with the voltage

of each battery that we are going to use. In this case, we are going to choose 12-volt batteries

, if they use 6-volt batteries they will have to do the calculation with that. What will the total battery capacity

be equal to? it will be equal to the daily consumption by the autonomy divided the depth of discharge

by the voltage, then this would be 5,500 watt hours for a day and a half of autonomy

(the first example) divided 0.6 by 12 volts (which is the voltage) the first Example gives us 1,146 amperes

Now ... we are going to do the same with 2 hours of autonomy 5500 x 2 / 0.6 x 12, in this

case it gives us 1,528 Ah, now we are going to see the different battery configurations

for In both cases, we are going to see then the case of a day and a half of autonomy

and that of two days of autonomy, in 24 and 48 volts, for 2 days of autonomy,

eight 275 Ah batteries are needed and in the case of 1.5 days can be eight 190 Ah batteries or

in the case of 24 volt 6 275 Ah batteries. Here you can see how they are connected in parallel series

in all cases. This is important and at some point we will see the connection of batteries

but to understand it, here you have the different configurations that can be used.

Earlier I told you that at the end I was going to explain a little about the life cycles

depending on the depth of discharge that we choose, well, I told you that it was not as well

as it seemed and now we will see why. We are going to make a calculation in each case of the

watts hours that each example stores, the one of 1.5 days and the one of 2 days. So the one of 1.5

days is 1,146 Ah that we must multiply by the battery voltage

to give us the watt hours that our bank would store, that gives us 13,752 watts hours,

and in the case of the 2 days of autonomy we had 1,528 Ah that multiplied by 12 volts gives us

18.336 Wh, what happens? We actually consume 5,500 Wh, that is to say that if we divide these 5,500 by each of these values ​​that he gave us, it will

give us the true depth of discharge that we are going to have most of the time, we would

only reach 60% when there are problems, which let's not have sunny days, cloudy days, in winter.

then if we make this division we see that we are going to have a

discharge depth in the first case of 40%, not 60%, on an annual average

, and in the second case, in the two days of autonomy

we are going to have a depth of 30% discharge only. This tells us, on the one hand, that the useful life of

the batteries is going to be higher, but it also tells us that if we put more

batteries in, our bank is bigger, we are going to extend the useful life of our bank, yes?

The batteries will have a longer useful life, this must also be taken into account when

investing because perhaps what one spends in the beginning will be recovered over time

I think it was too much for a video, I try to do my best but

times are running out. Then don't stop subscribing, if you liked the video please give it a like!

Those two things help us a lot. Thanks for watching us and it will be until the next video!