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Dimensionar reguladores de carga eléctrica

por: Eliseo Sebastian
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Regulador de carga en sistemas fotovoltaicos

Tamaño y Calidad antes de ser instalado

1. Introducción

Empezamos este mensaje con dos recomendaciones:

  • Del Departamento de Energía Solar del Instituto para la ‘Diversificación y Ahorro de Energía (IDAE) y
  • Del ‘Centro de Estudios de Energía Solar’ CENSOLAR como siguen:

Un Regulador de Carga se selecciona para que sea capaz de resistir sin daño una sobrecarga simultánea a la temperatura ambiente máxima en la instalación de paneles o placas, como dice en el video.

La energía recibida en los paneles pasan por este elemento

Considerar siempre en la línea del generador, un 25 % superior a la corriente de cortocircuito (Isc) del generador fotovoltaico, en Condiciones Uniforme de Medida (CEM). 

  • La Corriente en la línea de consumo debe ser un 25 % superior a la corriente máxima de la carga de consumo.

2. Procedemos a los cálculos

Nos enseñan que debemos tener los datos de Intensidad de entrada al Regulador y la Intensidad de Salida de este Regulador.

2.1 Intensidad de entrada al Regulador

Para esto ya hemos calculado la cantidad y calidad de paneles para nuestro sistema donde se va a instalar un Regulador, entonces ya sabemos el dato o los datos de Isc de los paneles.

Ahora sí. La Intensidad de entrada o de carga al regulador está dada siempre por la fórmula:

(entrada) = Isc (panel) x No. Paneles x 1.25 

Donde Isc (corriente en cortocircuito) recordamos quees el dato que se tiene en el catálogo del panel o paneles calculados anteriormente.

Un ejemplo:

En nuestra cabaña que debe instalarse en Huancayo Perú, se ha calculado un total de 5 unidades de paneles cuyo Isc (Corriente de cortocircuito de fábrica) es 8.3 A (datos del catálogo del panel modelo REC 230 PE).

Datos ya calculados.

Por lo tanto, ya podemos dimensionar el tamaño del Regulador de carga:

I (entrada reguladora) = (Isc) x  N (No. Paneles) x (1.25)

O sea, tenemos ya el dato de entrada a nuestro Regulador:

I  = (8.3) x (5)x (1.25) 

51.87 A

2.2 Intensidad de Salida del Regulador

Para esto nos orientamos a los artefactos o herramientas o equipo para lo cual necesitamos el Regulador. Nuestra mirada es el Consumo de Energía.

Entonces, se puede seleccionar un Regulador cuya máxima corriente sea 25 % mayor que la Intensidad de Consumo (I consumo). Otros expertos recomiendan el 20 %. 

Importante: Debe conocerse el dato de la Intensidad Máxima de Instalación (Imax) para cargas de corriente alterna (AC). Investigar curva IV.

Regulador dimensionado

Tomamos como ejemplo nuestro caso, Cálculo de Paneles para Cabaña en cuya tabla se puede sumar las Potencias (Watts) de los Equipos/Carga total de carga alterna, este dato es de Una Imax igual a 1,205 Watts ojo, como carga instalada, que es la suma de cada uno de los artefactos instalados:

Televisor (70W), Cafetera (200W), Microondas (900 W), Ventilador (15 W) y Mini Refrigerador (20)

Hasta aquí hemos hallado el dato de Salida de un Regulador para esta Potencia Instalada (1,205 W), con ubicación de sus fusibles en sus lugares técnicos.

Continuamos…

Vamos a estimar que la Tensión en nuestro sistema opere con baterías de 12 V cuyo rendimiento estimamos un 80 %.

Aplicando la siguiente fórmula, estaremos conociendo la Intensidad Máxima de Instalación (Imax) como sigue:

Imax = 1,205/(12×0.80)

Imax = 125.52 A

Cuyo dato será finalmente considerando un 25 % de seguridad, es decir, la Intensidad de Carga o Salida del Regulador (Dimensión del Regulador), es:

I (salida) = Imax * 1.25

(salida) = 125.52 x 1.25      

156.90 A 

3. Resultados 

Alternativa 1: Se requiere un Regulador de la dimensión de entrada 50 A y salida >150 A <= como mínimo.

Alternativa 2: Se disponga de un Regulador de entrada 50 A y salida 10 A sin conectar el Inversor a la salida del Regulador, es decir considerando que el Inversor regule la descarga de la Batería.

4. Recomendaciones

Instalar Reguladores con capacidad de desconectar automáticamente los paneles durante la noche para evitar la descarga de la batería.

Puedan medir temperatura de la Batería y corregir las tensiones de sobrecarga.

Que tenga el sistema de modulación de duración de impulsos (Pulse with modulation-PWM).

Capaces de rastreo del Punto de Potencia Máxima del banco de paneles solares (Máximum PowerPoint Sondeo continuo – MPPT).

Que cuenten con indicadores de Corte por Baja, Corte por Alta y de Rearme (LVD, HVD, LRV respectivamente).

Tenga, mucho mejor, alarmas de los indicadores anotados arriba.

Repasar lo concerniente a lo básico de paneles solares fotovoltaicos.

5. Conclusión

Según aplicación, potencia, distancias y tipo de módulos disponibles, etc. puede ser ventajoso emplear un regulador MPPT o uno PWM en caso de que es mayor la potencia del campo fotovoltaico. Más conviene un  Regulador MPPT.

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