Energia Eolica

Cuarto caso práctico: Granja avícola alimentada por energía solar fotovoltaica
Por: Claudio Forner
En una instalación de energía solar fotovoltaica para aplicación de iluminación y bombeo de agua en una granja avícola en la provincia de Sevilla se ha de abastecer un consumo diario de 200 W (25 puntos de luz de 8 W cada uno con c.c. a 24 V) durante 6 horas para iluminación, y una potencia de 350W (en 220
V c.a.) para bombeo y circulación del agua del pozo, durante un tiempo de 1,5 horas diarias. Se asumirán, por simplicidad, los consumos constantes durante el año

La siguiente tabla resume las necesidades de potencia y consumo para la granja avícola

Item Cantidad potencia (W) Total potencia horas CC/CA Vt (V) Consumo diario (Wh/dia)
Alumbrado 25 8 200 6 CC 24 1200
Bomba 1 350350 1.5 CA 220 525
total 550 1725

Necesidades de generación de energía

El total de las necesidades energéticas de la granja viene dada por la siguiente ecuación, que combina puntos de corriente alterna y corriente continua:

E=E_T/P_er (en Wh)

El calculo de la energía consumida por el sistema viene dado por la fórmula:

E_T=Consumo en CC+(Consumo en CA)/(1-K_c ) (en Wh)En donde Kc es el coeficiente de pérdidas por rendimiento del inversor que, para efectos del ejercicio, asumo será de 0.05

Tomando los datos de la tabla, la energía consumida será igual a:

E_T=1200+525/(1-0.05)= 1752.6 Wh

Sin embargo, la energía que debe ser generada para suplir las necesidades de la granja debe ser superior como consecuencia de las diferentes pérdidas y eficiencias delsistema. Estas pérdidas se calculan por medio de la siguiente fórmula:

P_er=(1-K_b-K_c-K_(v )) x(1-K_a ( N)/P_d )

Para efectos del ejercicio asumiremos los siguientes valores:

Kb, coeficiente de pérdida por rendimiento de las baterías, será igual a 0.02
Ka, coeficiente por pérdida de autodescarga de la batería, será igual a 0.008
Kc, coeficiente de pérdidas provenientes del inversor,será igual a 0.05
Kv, Coeficiente de pérdidas varias, será igual a 0.1
Pd, profundidad de descarga de la batería será igual a 0.2
N, número de días de autonomía será de 5

Remplazando estos valores en la ecuación, tenemos que:

P_er=(1-0.02-0.05-0.1) x(1-0.008 x 5/0.2)= 0.647

Así, teniendo en cuenta las pérdidas del sistema y las necesidades energéticas, la energía total que deberáproporcionar la instalación fotovoltaica será igual a:

E=E_T/P_er = (1752.6 Wh)/0.647= 2708.9 Wh

Si asumimos, adicionalmente, pérdidas del regulador iguales a un 10 por ciento, el total de la energía generada deberá ser igual a 3009.8 Wh


Consumos diarios

Para calcular los consumos eléctricos diarios utilizamos los datos de la de las necesidades energéticas de la granja avícola ycalculamos las intensidades de diseño:

Item Cantidad horas Vt (CC/CA) I diseño (W/V) I diseño/dia
Alumbrado 25 6 12 CC 220 CA 0.666667 100
Bomba 1 1.5 12 CC 220 CA 1.590909 2.386363636
total 102.3863636

Considerando un rendimiento del inversor del 90%, la intensidad de diseño viene dada por la siguiente ecuación:

I_dis=I_cc+(I_ca/n_inv ×V_ca/V_cc )=100 A⁄dia+2.38/0.9A⁄dia×220/12=148.6 A⁄dia


Subsistema de generación

Para el ejercicio trabajaré con paneles solares marca Silex, modelo SLX 170. La selección de este panel se hace sólo para efectos del ejercicio. Como se verá más adelante, este panel es de bajo amperaje (Imax=4.73) de manera que es necesario instalar una mayor cantidad para suplir la necesidad diaria de intensidad. Las características del panel son lassiguientes:

Tamaño 1539Lx798Wx48h
Celdas solares 72 celdas monocristalinas de 125 m x 125 conectadas en serie
Potencia máxima 170W
Tensión máxima (Vmax) 36V
Intensidad máxima (Imax) 4.73 A
Intensidad de corto circuito 5.19 A
Coeficiente de temperatura Isc 0.065 +/- 0.015%/C
Coeficiente de temperatura de Voc -0.36+/-0.05 %/C
Coeficiente de temperatura de P -0.5 +/- 0.05 %/C...