autoconsumo coautoconsumo-con-acumuladores-solaresn acumuladores solares

7/23/2019 Autoconsumo CoAutoconsumo-con-acumuladores-solaresn Acumuladores Solares

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www.victronenergy.com

Rev 02

Autoconsumoy

Independencia de la red

con el Storage Hub (centro de almacenamiento) de Victron Energy


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1. Introduccin

2. Tres sistemas alternativos2.1. VE Storage Hub-12.2. VE Storage Hub-22.3. VE Storage Hub-3

3. Caracterstica esencial de los tres sistemas alternativos: GridAssist

4. Descripcin breve de los componentes principales del VE Storage Hub4.1. Batera: cido-plomo o Li-Ion, 1 parte.

4.2. Inversores/cargadores MultiPlus y Quattro4.3. Controlador de carga solar BlueSolar MPPT

4.4. Inversor FV

5. Consumo elctrico domsticoCarga base (cargas de 1 categora)Otras aplicaciones listas para conectar (cargas de 2 categora)Cargas fijas (cargas de 3 categora)

6. Eficiencia del Hub

7. El Hub para viviendas conectadas a la red7.1. Alimentacin de la carga base con el Hub-1 y una batera de Li-Ion7.2. Carga base ms otras aplicaciones listas para conectar (cargas de categora 2 y 3)

alimentadas por el Hub-17.3. Alimentacin de la carga base con los Hub-2 y -37.4. Carga base ms otras aplicaciones listas para conectar alimentadas con los Hub-2 -37.5. Problemtica de los inviernos oscuros y lluviosos

8. El Hub no conectado a la red8.1. Micro-CHP8.2. Generador diesel

9. Definicin: el sistema 100% FV y 100% batera

10. Coste10.1. Autoconsumo: capacidad de almacenamiento ptima10.2. Sistema no conectado a la red: capacidad de almacenamiento ptima10.3. Batera: cido-plomo o Li-Ion, 2 parte.10.4. El sistema FV

10.5. Ejemplos: coste de los componentes principales


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1. IntroduccinLa cantidad de electricidad generada por el sol y/o el viento nunca concuerda con el consumoelctrico real.Como consecuencia, cuando generamos demasiada electricidad debemos devolverla a la red, ycuando no generamos suficiente debemos recurrir a dicha red.

Cuanta ms energa solar o elica llega, ms difcil y costoso resulta garantizar la estabilidad en lared.Como consecuencia, el almacenamiento intermedio de energa se est convirtiendo en unaherramienta indispensable para mantener las fluctuaciones de energa en la red dentro de unoslmites razonables.

Adems, debido al descenso de las tarifas de alimentacin a la red elctrica (feed in tariff), losmotivos econmicos para instalar un sistema de almacenamiento de energa domstico queincremente el autoconsumo son cada da ms slidos.

El almacenamiento intermedio de energa aumenta el autoconsumo de la energa solar o elica

recogida.El siguiente paso natural es un autoconsumo del 100% y la independencia de la red elctrica.

El Storage Hub de Victron Energy ofrece una solucin y numerososbeneficios adicionalesCon decenas de miles de sistemas, tanto independientes como conectados a la red, instalados portodo el mundo, contamos con la experiencia y los productos necesarios para disear el sistema msadecuado.

BateraEl ncleo del centro de almacenamiento es la batera, que se carga si hay un exceso de

energa solar/elica y se descarga si el consumo excede la produccin.Se ha comprobado que las bateras de placa tubular OPzS y las de plomo-cido OPzVfuncionan muy bien en sistemas conectados a la red, as como en sistemas no conectados ala red.Como alternativa, una batera de Li-Ion ser la mejor opcin cuando sea importante laeficacia de alta carga/descarga y un tamao o un peso pequeos.Para ms informacin, consulte las secciones 4.1 y 9.3.

Respetuoso con la redEl centro de almacenamiento puede emplearse para reducir la demanda mxima en la red(descargando la batera), as como el suministro mximo de vuelta a la red (recargando la

batera).Para ms informacin, consulte la seccin 9.1.

Poder operar en caso de apagonesLa energa almacenada en la batera puede emplearse para suministrar energa a losequipos esenciales durante un apagn.

Independencia de la red elctricaCon suficiente capacidad de batera y, si es necesario, un micro-cogenerador CHP o ungenerador auxiliar, puede conseguirse una independencia total de la red.

Flexible

No ofrecemos un solo centro de almacenamiento, sino tres configuraciones alternativas,


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cada una de las cuales puede personalizarse para adaptarse a unos requisitos especficos.

Actualizable segn las necesidadesPuede conectarse energa solar/elica y almacenamiento de batera adicional enuna etapa posterior.


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2. Tres sistemas alternativos

2.1. VE Storage Hub-1Hub-1 es la solucin de mayor eficacia cuando la mayor parte de la energa producida debealmacenarse en la batera antes de su uso.

Es tambin la solucin ms sencilla, estable y econmica.

El controlador de carga BlueSolar MPPT utiliza energa solar para cargar la batera.La energa almacenada es empleada por un inversor/cargador MultiPlus o Quattro para suministrar

energa AC a la carga y para devolver el exceso de energa a la red.En caso de un corte del suministro elctrico, el centro de almacenamiento se desconectar de lared y seguir funcionando como un sistema autnomo.Si se devolviese energa a la red, se podra aadir al sistema un dispositivo anti-isla, dependiendode las normativas locales.


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2.2. VE Storage Hub-2Esta es la solucin ms prctica para aadir almacenaje de batera a un sistema FV conectado a lared ya existente.

Por medio de un inversor FV conectado a la salidade CA de un inversor/cargador se convierte enCA la energa elctrica CC generada por los paneles solares.La entrada CA del inversor/cargador se conecta a la red.Si se devolviese energa a la red, debera aadirse al sistema un dispositivo anti-isla que cumpla con

las regulaciones locales.

La energa del inversor FV es suministrada directamente a la carga.

En caso de que la energa FV fuese insuficiente, el inversor/cargador suministrar energa adicionalde la batera o de la red.

En caso de un exceso de energa FV, el inversor/cargador usar el exceso de energa para recargarla batera, y/o para devolver energa de vuelta a la red.

En caso de un corte del suministro elctrico, el centro de almacenamiento se desconectar de la

red y seguir funcionando como un sistema autnomo.

La planificacin y la puesta en marcha de esta solucin son ms complicadas que las del Hub-1,debido a la interaccin entre el inversor/cargador y el inversor de red.


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2.3. VE Storage Hub-3Por medio de un inversor FV conectado a la entradaAC de un inversor/cargador se convierte enCA la energa elctrica CC generada por los paneles solares.

La energa del inversor FV es suministrada a la carga por medio del inversor/cargador.En caso de que la energa FV fuese insuficiente, el inversor/cargador suministrar energa adicionalde la batera o de la red.En caso de exceso de energa FV el inversor/cargador utilizar ese exceso para recargar la batera.Una vez que la batera est totalmente cargada, el inversor FV redirigir el exceso de energa a la

red.Si el inversor FV ya est equipado con un dispositivo anti-isla que cumpla con las regulacioneslocales, entonces no ser necesario otro dispositivo anti-isla.A diferencia de las soluciones Hub-1 y Hub-2, el inversor FV se apagar si se produce un corte en elsuministro elctrico. El centro de almacenamiento seguir suministrando energa hasta que labatera se haya descargado.

3. Caracterstica esencial de los tres sistemas alternativos: GridAssist

Gracias a GridAssist, puede reducirse la carga del inversor/cargador comparada con la energamxima esperada necesaria para la carga. Con GridAssist, el inversor/cargador est sincronizadocon la red y se toma energa adicional de la red cuando la energa CA requerida excede lacapacidad del inversor/cargador, previniendo as que haya un corte del sistema provocado porsobrecarga.GridAssist-1Una solucin es hacer que el inversor/cargador est sincronizado, pero no conectado, con la red. Seprocede a la conexin con la red (cerrando el rel de proteccin de retroalimentacin en elinversor/cargador) en caso de:

Sobrecarga del sistema. Se emplea energa adicional de la red hasta que se haya reducidola carga a un nivel que pueda ser controlado por el inversor/cargador.

El exceso de energa FV o elica se devuelve a la red (si las regulaciones locales lo

permiten).

GridAssist-2


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La alternativa es conectar permanentemente el centro de alimentacin a la red. Elinversor/cargador controlar su salida para coincidir con la carga, de manera que la energa mediaque se tome de la red sea cero, excepto en caso de sobrecarga o de exceso de energa que deba serdevuelta a la red. Aviso: la tensin en la red debe ser estable!


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4. Descripcin breve de los componentes principales del VE Storage Hub

4.1. Batera: cido-plomo o Li-Ion, 1 parte.Con un tamao ms pequeo y menor peso, Li-Ion (fosfato de hierro y litio: LiFePO o LFP) es unaalternativa interesante a las bateras de plomo-cido, tanto en sistemas conectados como no

conectados a la red, debido a su eficiencia y vida til.

EficienciaLa eficiencia energtica de ciclo completo (descarga de 100% a 0% y vuelta a cargar al 100%) deuna batera de plomo-cido normal es del 70 al 80%.El proceso de carga de las bateras de plomo-cido se vuelve especialmente ineficiente cuando sealcanza el 80% del estado de la carga. Entre el 80% y el 100% de la eficiencia de la carga es amenudo menor del 50%. Estos porcentajes son an peores en caso de cargas o descargas demucha intensidad.La eficiencia de una batera de plomo-cido no se asemeja en absoluto a la de una Li-Ion. Laeficiencia de una batera LFP es de alrededor del 92% en todas las condiciones de funcionamiento.

http://www.almaden.ibm.com/institute/2009/resources/2009/presentations/ChetSandberg-AlmadenInstitute2009-panel.pdfhttp://people.duke.edu/~kjb17/tutorials/Energy_Storage_Technologies.pdf

Eficiencia de los sistemas de almacenamiento de energa, tomado dehttp://catedrasempresa.esi.us.es/endesared/documentos/jornada_almacenamiento/Pet_Hall.pdf

Vida til

La batera en un sistema FV o elico no conectado a la red puede quedarse sin energa durantesemanas o incluso meses (en invierno). Esto es fatal para una batera de plomo-cido. La baterafallar antes de tiempo debido a la sulfatacin.En el caso de un sistema no conectado a la red con bateras de plomo, la preocupacin principaldebera ser el estado de carga de la batera: ocurra lo que ocurra, la batera debe recargarse porcompleto regularmente y no dejarse nunca en estado de descarga durante das o semanas.En un sistema conectado a la red, la batera puede recargarse fcilmente al 100% de maneraregular.

Nota:Para ms informacin sobre el problema de la sulfatacin en aplicaciones solares, consulte por ejemplo

http://mnre.gov.in/file-manager/UserFiles/report_batteries_solar_photovoltaic_applications.pdf(en especial las fotografas de la pgina 18)


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La vida til de una batera LFP no depende de su estado de carga, siempre y cuando la corrientepor cada celda de la batera se mantenga dentro de los lmites (unos lmites amplios). El BMS(Sistema de Gestin de Bateras) de una batera de Li-Ion lo controla por s misma, por lo que noser necesario ningn mantenimiento de la batera.

Para ms informacin sobre bateras, ver seccin 9.

4.2. Inversores/cargadores MultiPlus y QuattroEl inversor/cargador VE va desde los 800VA hasta los 10kVA de red monofsica, y puede tener hastaseis mdulos 10kVA que pueden conectarse en paralelo. Todos los modelos pueden configurarsepara un funcionamiento trifsico.Todos los inversores/cargadores MultiPlus y Quattro puede programarse para integrarse de formaininterrumpida enHub-1, -2 -3.

4.3. Controlador de carga solar BlueSolar MPPTEl controlador de carga convierte la corriente CC de los paneles solares en corriente apta paracargar la batera. Pueden conectarse en paralelo varios controladores BlueSolar, aunque su nicalimitacin es la carga mxima de la corriente de la batera (muy alta en el caso de las Li-Ion).La eficacia de un controlador de carga BlueSolar MPPT supera el 98%.

4.4. Inversor FVEl inversor FV convierte la corriente CC de los paneles solares en corriente CA apta para alimentarlas cargas CA. En un sistema sin batera, toda la energa excedente se devolver a la red, y serecurrir a la red si hay una falta de energa.Un inversor FV no puede funcionar sin una fuente/disipador externo de alimentacin CA (ACpss). Elinversor FV se apagar si no hay ACpss disponible (como una red estable, un inversor apto o uninversor/cargador).


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5. Consumo elctrico domsticoUna lista de los electrodomsticos ms comunes y de la cantidad de electricidad que utilizanayudar a dimensionar el centro de almacenamiento.

Carga baseElectrodomstico Potencia Perodo Energa/da mnima durante

el verano para

una familia dedos personas

Carga base (cargas de 1 categora)Acuario tropical con calentador de agua 100 W 24 h 2400 Wh

Frigorfico de alta eficiencia 20 W 24 h 480 Wh 480 WhCongelador de alta eficiencia 20 W 24 h 480 Wh 480 Whcon motor compresor de CC con imn permanente)Frigorfico normal 50 W 24 h 1200 WhCongelador normal 60 W 24 h 1440 Wh

Cargadores de disp. y cargas en espera 30 W 24 h 720 Wh 720 Wh

Mdem 10 W 24 h 240 Wh 240 WhVentilacin 30 W 24 h 720 Wh 720 Wh

Calefactor elctrico 2000 W 12 h 24,000 WhCalentador de agua (hervidor) 3000 W 2 h 6000 Wh

Calefaccin central (encendida) ycalentador de agua (encendido) 130 W 8 h 1040 Wh (por gas, en invierno)Calefaccin central (apagada) ycalentador de agua (apagado) 130 W 2 h 260 Wh 260 WhCalefaccin central en espera 10 W 24 h 240 Wh 240 Wh

Iluminacin de bajo consumo 200 W total 6 h (invierno) 1200 Wh

3 h (verano) 600 Wh 600 WhBombilla incandescente tradicional de 100W 100 W 6 h (invierno) 600 Wh

3 h (verano) 300 Wh

Hilo radiante elctrico en el bao 1000 W 3 h 3000 Wh

Radio 30 W 3 h 90 Wh 90 WhTV LCD 50 W 3 h 150 Wh 150 WhTV de plasma grande 300 W 6 h 1800 Wh

Ordenador de sobremesa 100 W 3 h 300 Wh 300 WhOrdenador porttil 30 W 3 h 90 Wh 90 Wh

Extractor de aire 150 W 300 W 1 h 150 Wh 150 Wh________

Carga base total en verano, familia de dos personas con un consumo responsable 4370Wh


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Otras aplicaciones listas para conectar (cargas de 2 categora)Aspirador 1000 W 30 m 500 Wh 500 Wh(potencia de arranque 2000 W o ms)

Secador de pelo 800 W 6 m 80 Wh 80 Wh

Jarra elctrica de 1000 W a 3000 W Poniendo a hervir 3 litros de agua 360 Wh(energa necesaria para hacer hervir 1 litro: 120 Wh)

Cafetera 800 W 10 m 120 Wh 120 WhOtros electrodomsticos de cocina (batidora, licuadora, etc.) 100 Wh 300Wh

________Total de otros electrodomsticos, familia de dos personas con consumo responsable 1360Wh

Electrodomsticos conectados siempre al mismo enchufe (cargas de 3 categora)Lavadora, llenado en fro 2000 W calentador ms 600 W motor 1000 Wh por carga

Lavadora, llenado en caliente, normal 600 W (mxima potencia) 400 Wh por cargaLavadora, llenado en caliente, de 1 clase 165 W 100 Wh por cargahttp://www.fisherpaykel.com/admin/pdfs/pdf_usecares/4912_NZ_QuickSmart_WashSmart_UG_hi.pdf

Secadora con calentador elctrico 3000 W 3000 Wh por cargaSecadora con calentador de gas 300 W 300 Wh por cargaSecadora con bomba de calor 1350 W 1350 Wh por cargahttp://www.atcoenergysense.com/NR/rdonlyres/635CE05C-6BD3-4421-A1D0-C54CE4DDF20A/0/ManagingElectricityatHomeWebVersion.pdf

Lavavajillas, normal 2000 W 1100 Wh por cicloLavavajillas con llenado en caliente 1200 W 400 Wh por ciclo

http://reg.energyrating.gov.au/comparator/product_types/Microondas 2000 W 200 Wh

Cocina elctrica, mxima potencia 8000 WPotencia media al cocinar una comida 2000 W 30 mn a 1 h 1000 Wh a 2000 Wh

Horno elctrico de 2000 W a 4000 W 30 m 2000 Wh

Bomba para una piscina 700 W 8 h 5600 Wh

Bomba para un pozo 700 W 3 h 2100 Wh

Bomba de fro/calor (aire acondicionado) puede ser 10 kWh al da o ms

Tabla 1: Impacto elctrico de algunos electrodomsticos comunes

Carga base (cargas de 1 categora)Algunas cargas estarn prcticamente siempre presentes: en conjunto constituyen la carga base deun hogar.Todas las cargas bases pueden estar funcionando a la vez.No es fcil reducir la carga base. Podran ponerse programadores para apagar por completo ciertascargas durante la noche y ahorrar como mximo 1 kWh (1 kWh = 1000 Wh).Debido a que las horas de iluminacin y de calefaccin en invierno son mayores, la carga base en

invierno es notablemente superior que la del verano.


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De la tabla 1:La carga base mnima diaria razonable en verano es 4370 WhLa potencia mxima esperada es de 660 WY la potencia media es de 182 W

Ms horas de luz y de calefaccin en invierno (en un clima templado) aumentarn la carga basemnima hasta 5750 WhLa potencia mxima no aumenta 660 WPero la potencia media s aumenta 240 W

Una casa ms grande y/o ms personas pueden aumentar fcilmente la carga base en verano hastalos 8000 WhY en verano hasta los 11,000 Wh

Nota:En una oficina o un taller pequeo la carga base puede ser bastante ms alta (durante las horas de trabajo) encomparacin con otras cargas.

Otras aplicaciones listas para conectar (cargas de 2 categora)Los electrodomsticos pequeos pueden enchufarse en cualquier enchufe de la casa. Esto esqueda especialmente cierto con el aspirador. Por lo tanto, es virtualmente imposible separar lacarga base del aspirador (en especial), con sus 1000 W de potencia de funcionamiento, y a menudocon una potencia de arranque muy superior.Pero es muy improbable que todos los electrodomsticos pequeos se utilicen al mismo tiempo.

Electrodomsticos conectados siempre al mismo enchufe (cargas de 3 categora)En muchos hogares de Europa, la lavadora y el lavavajillas son de llenado en fro, y la secadorafunciona con un calentador elctrico. Si se usan cada dos das, y no simultneamente, representan

una carga mxima de 3kW, y junto con el microondas requieren 3 kWh al da de media.A menudo, es posible reorganizar la instalacin elctrica para que estas cargas queden totalmenteseparadas de los electrodomsticos de carga base y de otros electrodomsticos pequeos.Adems, es fcil evitar que estn en funcionamiento al mismo tiempo.

Nota:La tabla 1 refleja que puede hacerse mucho para reducir la energa elctrica y la potencia (mxima) necesariapara el funcionamiento de estos electrodomsticos.

La clasificacin de las cargas en tres categoras muestra perspectivas interesantes y ayuda a ver lasposibilidades y limitaciones del autoconsumo o del funcionamiento no conectado a la red.


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El impacto elctrico de las tres categoras se resume en la siguiente tabla 2.

CargaEnerga de dos personas

familia responsableHogar medio Por encima de la media

categora

Energa Pico Media Energa Pico Media Energa Pico Mediapor da energa energa por da energa energa por da energa energa

Wh W W Wh W W Wh W W

Carga base(verano) 4.370 660 182 8.380 1.305 349 18.960 2.560 790

Otroselectrodomsticosconectados 1.360 2.000 57 1.640 2.000 68 1.920 2.000 80

Electrodomsticossiempre 350 1.200 15 2.050 2.500 85 7.100 12.600 296

conectados almismo enchufe

Total (verano) 6.080 3.860 253 12.070 5.805 503 27.980 17.160 1.166

Invierno adicionalcarga base 1380 0 58 2760 0 115 4140 0 173

Total (invierno) 7.460 3.860 311 14.830 5.805 618 32.120 17.160 1.338

Tabla 2: Energa y potencia por categora de carga

Notas:

1.

En el caso de una familia de dos personas con un consumo responsable de energa se han elegidolas alternativas de electrodomsticos ms eficientes.

2. Un hogar medio est habitado por una familia con dos nios y equipado con los aparatos elctricosque se encuentran en el hogar medio europeo hoy en da.

3. El hogar por encima de la media est equipado con las mximas comodidades y lujo, incluyendo unaplaca de induccin en la cocina. La bomba de fro/calor (aire acondicionado) se ha excluido: esnecesario un estudio caso por caso debido a su alto consumo de energa.

4. En todos los ejemplos se ha dado por sentado que los aparatos de alto consumo no se usan demanera simultnea.

Como se muestra en los grficos anteriores derivados de la tabla 2, la energa y, por tanto, la

potencia media necesaria para la carga base (azul) constituye ms de dos tercios del total.


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Pero si nos fijamos en la potencia mxima necesaria, la carga base (azul) es en todos los casosmenor del 30% del total.

En otras palabras: el ndice de carga mxima a carga media en la carga base es mucho menor queen las otras dos categoras (ver tabla 3).

Cargacategora

Energa de dos personasfamilia responsable

Hogar medio Por encima de la media

Pico/carga media Pico/carga media Pico/carga media

Carga base (verano) 3,6 3,7 3,2

Otroselectrodomsticosconectados 35,3 29,3 25,0

Electrodomsticos

siempre 82,3 29,3 42,6conectados almismo enchufe

Total (verano) 15,2 11,5 14,7

Tabla 3: El ndice de carga mxima a media de las tres categoras de cargas

ConclusinLa carga basepodra alimentarse desde la batera con un inversor de 1200 VA a 3 kVA.

Las cargas de las categoras 2 y 3necesitan mucha ms potencia (mxima) cuando estn en uso y,por lo tanto, un inversor ms potente. Sin embargo, se usan solamente durante periodos cortos detiempo y, por tanto, la energa que consumen al da es baja. Un inversor que abasteciera a un hogarcompleto (todas las categoras) funcionara la mayor parte del tiempo a un porcentaje bajo de supotencia nominal.

En caso de tratarse de un hogar conectado a la red, resultara muy provechoso abastecernicamente la carga base con un inversor, y conectar las otras cargas a la red.

En el caso de un hogar no conectado a la red, la red no est disponible y no puede hacerse uso deella cuando hay encendidos electrodomsticos que consumen mucha energa. Por lo tanto, sernecesaria ms potencia del inversor.


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Utilizar electricidad para generar calor (lavar, secar, cocinar) es muy caro. Calentar el aguaempleando gas o una fuente solar son alternativas ms baratas.

Un sistema de gestin de cargasque conecte las cargas cuando el sol brille puede mejorar el

autoconsumo. Las cargas que primero vienen a la mente (ver tabla 1) son:

Calentador de agua (hervidor)Bomba para una piscinaBomba para un pozoLavadoraSecadoraLavavajillas

A excepcin de las bombas de agua, la mejor solucin es reducir primero la energa elctricanecesaria para estas cargas utilizando el llenado en caliente (calentando el agua con gas o energasolar trmica).

6. Eficiencia del Hub

El centro de almacenamiento se coloca entre el suministro solar/elico y la carga. Por desgracia,parte de la energa se perder en el centro de almacenamiento. No se trata de prdidasinsignificantes. El propsito del siguiente clculo es mostrar de dnde proceden las prdidas(respuesta: de la batera!).Es posible saltarse los clculos y pasar a leer directamente la conclusin.

La energa cosechada Ehdebera cubrir la energa Elconsumida por la carga, ms las prdidas de lacarga/descarga de la batera, las prdidas de la conversin de potencia y prdidas en el cableado y losfusibles.

6.1. Si toda la energa cosechada se almacena en la batera antes de utilizarseEn el caso del Hub-1, si el 0% de la energa cosechada es consumido directamente por la carga (el 100% de laenerga cosechada se almacena en la batera antes de ser utilizada) la eficiencia resultante aproximada =

El /Ehes: i x b x m x wCon, por ejemplo:94% de eficiencia de conversin CA a CC del inversor/cargadori 0,9492% de eficiencia de batera de Li-Ion b 0,9298% de eficiencia del controlador de carga m 0,982% de prdidas en cableado y fusibles w 0,98El resultado: 0,83

Con una batera de plomo-cido (b 0,8 o inferior, consultar seccin 4.1)El resultado: 0,72 o inferior.

Y en el caso del Hub-2 -3: cibpvvCon:94% de eficiencia de conversin CA a CC del inversor/cargador:c 0,9494% de eficiencia de conversin CC a CA del inversor/cargador:i 0,9492% de eficiencia de batera de Li-Ion: b 0,9297% de eficiencia del inversor FV: pv 0,971% de prdidas en cableado y fusibles: v 0,99

El resultado es: 0,78

Con una batera de plomo-cido (b 0,8 o inferior, consultar seccin 4.1)


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El resultado: 0,68 o inferior.

6,2. Si el 40% de la energa cosechada es consumida directamente por la cargaLa eficienciaser mayor si parte de la energa cosechada es consumida directamente por la carga.En el caso del Hub-1: i(Xd+b(1-Xd))mwDonde d representa el factor de consumo directo.d = 1 si toda la energa se consume directamente, sin ningn almacenamiento intermedio, yXd = 0 si toda la energa se almacena antes de ser utilizada.Si el 40% de la energa cosechada es consumida directamente por la carga: d = 0,4 and 0,86 (con unabatera de Li-Ion)

Y en el caso del Hub-2 -3: (d+cibc(1-Xd))pvCon el 40% de la energa consumida directamente por la carga: d = 0,4y 0,86 (con una batera de Li-Ion)

Notas:1. Queda claro que, si una parte importante de la energa cosechada es consumida directamente por la

carga, el aumento ms importante en la eficiencia se obtiene en el caso del Hub-2 y -3, porque elconsumo directo no solo evita la batera, sino tambin el inversor/cargador. En la prctica, elaumento no ser tan pronunciado, ya quecy i son dependientes de la carga y desciendencuando la carga media del inversor/cargador se vuelve baja.

2. Tal y como se indica en la nota 1, la eficiencia de los distintos dispositivos que constituyen el centrode almacenamiento no es constante.El inversor/cargador tendr una eficiencia baja en cargas bajas, y una eficiencia mxima en torno al75% de su potencia nominal de salida. Ninguna prdida de carga est en torno al 1% de la potencianominal de salida.El inversor FV y el controlador de carga solar tienen un mejor rendimiento en cargas bajas, sinninguna prdida de carga de aproximadamente el 0,2% y el 0,05%.Las prdidas en el cableado y los fusibles son proporcionales al cuadrado de la corriente que fluye

por ellos, lo que resulta en prdidas que aumentan con rapidez (= eficiencia decreciente) en cargasaltas.La eficiencia de la batera de Li-Ion es la ms constante de todas, ya que es virtualmenteindependiente de la corriente de carga/descarga y del estado de carga.

3. En el caso de la energa producida por el sol, en muchos hogares el consumo directo de la carga sermuy inferior al 40%. Prcticamente todo el consumo (excepto el de la nevera y el congelador) tendrlugar cuando la entrada fotovoltaica sea cero, sobre todo en el caso de que todas las personas de lacasa se vayan al trabajo o al colegio por la maana y vuelvan por la tarde.nicamente cuando alguien se queda en casa, o en el caso de una oficina pequea, un hotel u otrotipo de negocio, puede conseguirse un 40% o ms de consumo directo.Por lo tanto, el Hub-1 ser casi siempre la solucin ms eficiente para un hogar que emplee energafotovoltaica.

6.3. ConclusinDebido a continuas variaciones de la carga durante el da y de un da para otro, es imposiblecalcular de manera precisa la eficiencia del centro de almacenamiento. Adems, debido a que laentrada fotovoltaica o elica est sujeta normalmente a grandes variaciones, hacer clculosprecisos de la eficiencia es totalmente intil.En los siguientes ejemplos, se supone un 85% de eficiencia para sistemas con una batera de Li-Iony un 75% para sistemas con una batera de plomo-cido.


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7. El Hub para viviendas conectadas a la red

7.1. Alimentacin de la carga base con el Hub-1 y una batera de Li-IonEn el caso de una cabaa para las vacaciones, una oficina pequea o un hogar sin ninguna carga delas categoras 2 y 3, o bien si la carga base pudiera separarse de todos los electrodomsticos de altoconsumo (pero nicamente teniendo en cuenta que en una casa ya construida tendra que

renovarse toda la instalacin elctrica, y en una casa de nueva construccin tendra que planificarsemuy bien la instalacin) un inversor/cargador de 800 VA a 3000 VA sera la opcin indicada.

7.1.1. Batera de Li-IonSi el requisito es almacenar suficiente energa para alimentar la carga base durante todo un da deverano, seran necesarios de 4,4 kWh a 19 kWh de energa almacenada (ver tabla 2 o tablas 6-8 en laseccin 9), ms una prdida de conversin del 6% (en el inversor/cargador), ms un 20% parapoder limitar la descarga de la batera de Li-Ion al 80% (para el nivel mximo de descarga de lasbateras consultar seccin 9.3).La capacidad total de almacenamiento de energa tendra que ser, por lo tanto, de 5,8 kWh (familiade dos personas con un consumo responsable de energa) a 25 kWh (el hogar por encima de la

media).La capacidad de una batera de Li-Ion de 24 V tendra que ser entonces de entre 240 Ah hasta lafriolera de 1000 Ah.Mejor irse hasta los 500 Ah en 48 V en el ltimo caso (ver tabla 8). La batera no ser ms cara, peroel cableado CC ser ms barato y menos voluminoso, y el controlador de carga producir dos vecesms energa en la misma corriente de salida.

Notas: Energa almacenada en la batera: E (kWh) = Ah x V x 1000.

En la prctica, no toda la energa producida durante el da se almacenar. Una parte ser consumida

directamente por la carga, lo que supone menos del 80% de descarga de la batera. Seccin de cable: las prdidas en el cableado son proporcionales a RI. El I real se vuelve dos veces

menor cuando va de los 24 V a los 48 V, de modo que la seccin del cable puede reducirse en unacuarta parte.

7.1.2. Paneles solaresAqu entran en juego muchos parmetros: superficie apta disponible, clima local, si el exceso deenerga puede devolverse a la red, etc.

Nota:La radiacin solar en los das soleados de verano en paneles orientados al sur con inclinacin axial latitud esaproximadamente de 8 kWh/m/da y relativamente independiente de la latitud.La radiacin solar media durante un mes soleado de verano es de 6-8 kWh/m/da.http://rredc.nrel.gov/solar/pubs/redbook/

La potencia nominal de salida de un panel solar (Wp) sale a 25y 1000 W/m de radiacin.Por lo tanto, en un laboratorio la potencia de salida diaria de un panel FV de 1 kWp irradiado a 8 kWh/m/daser de 8 kWh.En la prctica, debido a una orientacin imperfecta, a la alta temperatura del panel y a la acumulacin departculas en los paneles, la potencia de salida de un panel FV de 1 kWp irradiado a 8 kWh/m/da ser un25% menor:. 6 kWh en lugar de 8 kWh.La hiptesis en los clculos en los siguientes prrafos es, por lo tanto, que en un da soleado de veranoun panel solar de 1 kWp es irradiado con 8 kWh/m/da y producir 6 kWh/da, prcticamente encualquier lugar del mundo.https://www.nvenergy.com/renewablesenvironment/renewablegenerations/documents/PVPerformanceSummary.pdf

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php


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La potencia de salida media diaria de un panel solar depender del clima local, y ser ms baja, y a menudomucho ms baja, que la potencia de salida en un da soleado de verano: ver tabla 4. ver tabla 4.

Latitud CiudadMedia

salida anualsalida anual media /

da de verano soleadoDa de diciembre* medio/

da de verano soleado

kWh/kWp

60 Helsinki, Finlandia 800 39% 4%61 Anchorage, Alaska 800 38% 6%

52 msterdam, Pases Bajos 900 43% 14%

48 Mnich, Alemania 1000 46% 18%

47 Seattle, EE.UU. 1000 46% 18%

43 Marsella, Francia 1500 68% 41%

41 Nueva York, EE.UU. 1250 58% 35%

37 Sevilla, Espaa 1600 74% 50%

34 Los ngeles, EE.UU. 1500 70% 63%

33 Phoenix, EE.UU. 1750 81% 61%

26 Miami, EE.UU. 1400 65% 56%

*El peor mes en trminos de potencia de salida FV en el hemisferio norte

Tabla 4: muestra que la enorme reduccin de potencia de salida FV depende de la latitud

Si, por ejemplo, el requisito es recoger suficiente energa para abastecer la carga base en un dasoleado de verano, ser necesario un panel solar de 850 Wp para la familia de dos personas con unconsumo responsable, y en torno a 3700 Wp para el hogar por encima de la media (ver tablas 6-8).7.1.3. Carga de la bateraUn BlueSolar MPPT 150/70 se encargar de un panel solar de 850 Wp, junto con una batera de 24 V(850 Wp*m*w / 24 V = 34 A corriente de carga necesaria).Con un panel solar de 3700 Wp, una batera de 48 V es la mejor opcin, y an as sern necesariosdos controladores MPPT 150/70 * (3700 Wp*m*w / 48 V = 74 A corriente de carga necesaria).

7.1.4. Porcentaje del consumo de energa elctrica suministrada por FV cuando se alimenta la cargabase con Hub-1 y batera de Li-IonComo puede deducirse de la tabla 2, esta solucin sencilla y de bajo coste proporcionar ms del70% de la energa elctrica necesaria por da, al menos durante los das soleados de verano.Y debido a que la potencia de salida FV nunca superar al consumo, no es necesario devolverenerga a la red.

Nota:

Dependiendo de la latitud y del clima local, un porcentaje medio aproximado del consumo de energaelctrica suministrada por FV a lo largo de un ao, puede calcularse de la siguiente manera:

Consumo total anual de energa elctrica (ver tablas 6-8):Ey = 365*(consumo en verano + consumo en invierno)/2Potencia de salida media FV utilizable al ao (ver tabla 4): Eypv = kWp*(potencia de salida mediaanual)*(eficiencia del centro de almacenamiento)Porcentaje cubierto por FV: (%) = 100*Eypv/Ey

Tomando, por ejemplo, el hogar medio en Sevilla (Espaa) o en msterdam (Pases Bajos):De la tabla 7: Ey = 4788 kWhDe la tabla 4: Eypv = 1,643*1600*0,85 = 2234 kWh (Sevilla) y 1,643*900*0,85 = 1257 kWh (msterdam)

Porcentaje cubierto por FV: = 100*2234/4788 = 47% (Sevilla) y 26% (msterdam)


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7.1.5. Cunto autoconsumo?Si los paneles solares tienen unas dimensiones tales que nunca recolecten ms energa de lanecesaria para la carga base (ms las prdidas), entonces se conseguir el 100% de autoconsumo.

Una batera de menor capacidad puede dar como resultado un exceso de energa solar (una vezque la batera est cargada por completo).

Este exceso podra devolverse a la red.De manera alternativa, podra reducirse el tamao de los paneles solares para que coincidiese conla capacidad de la batera.

7.1.6. Qu pasa si la batera se descarga (invierno, mal tiempo)?El inversor/cargador transferir la carga a la red (sin interrupciones) y se apagar. Elinversor/cargador puede configurarse para reiniciarse una vez que el sol y/o el viento hayarecargado total o parcialmente la batera.Una batera de plomo-cido no debera utilizarse durante largos perodos de tiempo cuando estparcialmente descargada.Es necesario recargarla totalmente de manera regular empleando energa de la red o un generador.

7.1.7. Qu pasa si hay un exceso de produccin?Esto puede ocurrir cuando la casa est vaca durante las vacaciones, por ejemplo.El exceso de energa puede devolverse a la red.Si no es posible devolver energa a la red, el controlador de carga limitar la energa tomada de lospaneles solares, una vez que la batera se haya cargado por completo.

7.2. Carga base ms otras aplicaciones listas para conectar (cargas de categora 2 y 3)alimentadas por el Hub-1La sencilla configuracin descrita en la seccin anterior puede actualizarse fcilmente a un sistemams eficiente empleando la funcin GridAssist.La capacidad CA mxima de paso de la energa de los modelos MultiPlus 800, 1200 y 1600 es 3,6 kW(16 A a 230 V). Hay disponibles modelos de 2 kVA y superiores con 6,9 kW o ms capacidad de paso.Por lo tanto, las cargas de la categora 2 pueden ser abastecidas con ayuda de la red. En caso desuficiente capacidad de paso, las cargas de alto consumo de la categora 3 tambin podran serabastecidas por el MultiPlus o Quattro, con ayuda de la red.De manera alternativa, las cargas de la categora 3 podran conectarse directamente a la red,evitando el MultiPlus o Quattro (asumiendo que haya una conexin monofsica a la red), o podranconectarse a otra fase (en caso de una conexin trifsica a la red). Debido al breve on-time de lascargas de la categora 3, evitar el centro de almacenamiento es una solucin prctica y conun impacto limitado en el rendimiento del autoconsumo.Por desgracia, con las cargas de la categora 2 no es fcil evitar el centro de almacenamiento, yaque se mueven con frecuencia de un enchufe CA a otro (especialmente la aspiradora).

Nota:Multiplus o QuattroEl MultiPlus tiene una entrada CA, mientras que el Quattro tiene dos entradas CA con un interruptor detransferencia integrado.El Quattro puede conectarse a dos fuentes CA independientes, por ejemplo a la red y a un generador,o a dos generadores. Se conectar automticamente a la fuente de alimentacin activa.


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7.2.1. Batera, etc.La energa diaria necesaria para las cargas de las categoras 2 y 3 es baja en comparacin con lacarga base (ver tabla 2). Por lo tanto, la capacidad de la batera y la energa FV deben aumentar enun 25% para poder abastecer tambin a estas cargas en un da soleado de verano.

7.2.2. Porcentaje de consumo de energa elctrica cubierto por FVEn un da soleado de verano, estar cubierto aproximadamente el 100% de la energa elctricanecesaria al da.

Y una aproximacin del porcentaje medio del consumo de energa elctrica cubierto por FV a lolargo de un ao puede verse en la tabla 4, y modificarse despus con las prdidas:Batera de Li-Ion: 0,85*74% = 63% para Sevilla and 0,85*43% = 37% para msterdam.Bateras OPzS: 0,75*74% = 56% para Sevilla and 0,75*43% = 32% para msterdam.

7.2.3. Cunto autoconsumo?Solo si se programa cuidadosamente, el consumo de energa de las cargas de las categoras 2 y 3ser relativamente constante en el da a da. Algo de exceso de energa puede estar disponiblealgunos das soleados de verano, y puede haber escasez otros das.

7.3. Alimentacin de la carga base con los Hub-2 y -3

En lugar del controlador de carga solar, el inversor/cargador carga ahora la batera.La consecuencia es que la corriente de carga necesaria puede ser el factor determinante paraclasificar/ordenar el inversor/cargador.Para alimentar la carga base de una hogar de dos personas con un consumo responsable en unada soleado de verano es necesario un panel solar de 850 Wp (ver seccin 7.1). La corriente de cargamxima resultante (cuando toda la energa recolectada se emplea para cargar la batera) a 24 V es850 Wp*c*pv*v / 24 V =32 A.Esto significa que ser necesario un MultiPlus 1600 VA (ver tabla 6).Los paneles solares de 3700 Wp del hogar por encima de la media necesitarn un Quattro 8 kVA (odos MultiPlus 5 kVA en paralelo, o 3 MultiPlus 3 kVA en configuracin trifsica).


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Teniendo que reemplazar el controlador de carga solar por un inversor FV y con la necesidad de uninversor/cargador mucho mayor, la alternativa del Hub-2 -3 es claramente la solucin ms cara (ytambin la menos eficiente: ver seccin 6).

No obstante, Hub-2 -3 pueden ser la mejor solucin si: Se aade almacenamiento intermedio de energa a un panel solar FV ms un inversor FV ya

instalado. La tensin FV relativamente baja necesaria para abastecer al controlador de carga (mx.150 V) y, por tanto, a una seccin mayor de cable, es conveniente debido al largo recorridodel cable.

Notas: Incluso con algunas prdidas extra en el cableado desde el panel FV hasta el controlador de carga

solar, el Hub-1 sigue siendo la solucin ms eficiente. Consultar el manual del MPPT 150/70 paracalcular las prdidas del cableado CC.

Tambin es posible una combinacin de Hub-1 con Hub-2 -3.

La sensibilidad del inversor FV a las variaciones de la tensin CA (cuando las cargas de alto consumo

estn conectadas) puede reducir la potencia de salida FV (debido a fallos tcnicos en la tensin que

pueden causar cortes temporales en el inversor FV).

7.4. Carga base ms otras aplicaciones listas para conectar (cargas de categora 2 y 3)alimentadas por el Hub-2 -3El inversor/cargador ms potente (necesario para cargar la batera, consultar seccin 7.3) podraabastecer las cargas de las categoras 2 y 3 con muy poco o ningn apoyo de la red.La capacidad de la batera y el panel FV deberan aumentar en un 25% para ser totalmenteindependientes de la red en nuestro famoso da soleado de verano.En ese caso, el autoconsumo estara cerca del 100%.

Pero lograr esto tiene un precio: son necesarios ms FV, ms capacidad de batera y un

inversor/cargador mucho ms potente.

7.5. Problemtica de los inviernos oscuros y lluviosos

En perodos de mal tiempo (que podran alargarse durante das o semanas), la potencia de salidaFV puede reducirse drsticamente a no ms de un porcentaje muy reducido de su potenciamxima de salida en verano (ver tabla 4).El panel FV puede aumentarse para proporcionar una potencia de salida suficiente, incluso en dasmenos soleados, lo que dara como resultando un excedente en das soleados que deberadevolverse a la red. Pero aumentar el panel por diez o ms es caro, y requiere de un espacio grandepara el panel FV que es, por otro lado, bastante inusual.Tambin es extremadamente caro aumentar la capacidad de la batera para poder abastecer ensemanas con una potencia de salida muy baja o cercana a cero.Las soluciones ms comunes para compensar una energa FV insuficiente son:

Usar energa de la red elctrica. Instalar un sistema micro-CHP de gas (potencia y calor combinados). El micro-CHP

proporcionar el calor y la energa elctrica necesarios cuando el sol (y/o el viento) no estnpresentes.

Instalar un generador diesel.


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8. El Hub no conectado a la red

8.1. Micro-CHPEn las zonas densamente pobladas, si quiere desconectarse de la red puede hacerlo agregando unmicro-CHP de gas al sistema.

Generar calor con electricidad es fcil mientras que a la inversa, generar electricidad con calor, no loes. Por lo tanto es preferible un micro-CHP con una eficiencia elctrica alta.

Los pocos sistemas micro-CHP de alta eficiencia probados (25% electricidad, 75% calor) se basan enun generador accionado por un pequeo motor de combustin interna y de larga vidaquefunciona con gas natural o propano. La electricidad producida por el generador se consumedirectamente o se almacenada en la batera. Al mismo tiempo, se captura el calor del motor paracrear energa trmica. El calor se utiliza para la calefaccin central y/ o para producir agua caliente.Para obtener ms informacin, vase por ejemplo http://www.bhkw-infothek.de/

Los sistemas basados en el motor Stirlingtienen una menor eficiencia elctrica (10 a 15% de la

electricidad, 90 a 85% de calor) que puede provocar una produccin excesiva de calor en unsistema no conectado a la red verdadero.

El micro-CHP de clulas de combustiblees todava una promesa de futuro.

La potencia elctrica de salida del micro-CHP debe ser mnimamente igual a la potencia mediarequerida. Esto no es difcil de lograr: incluso el promedio de invierno del hogar por encima de lamedia es 32,12 kWh por da (ver tabla 8), lo cual es inferior al promedio de 1,4 kW en un perodo de24 horas.

Si la instalacin se realiza en combinacin con paneles solares trmicos y fotovoltaicos, el sistema

micro-CHP se utilizar principalmente durante el invierno. El inversor/cargador debe estardimensionado para alimentar toda la casa. Como puede verse en la tabla 2, se necesitarn de treshasta diecisis kVA.Se recomienda utilizar gas para cocinar y para el secado de la ropa, y el llenado en caliente para lalavadora y el lavavajillas para as reducir la potencia mxima necesaria.La capacidad de la batera es suficiente para cubrir un da de consumo elctrico en verano ya quelos perodos de funcionamiento del sistema micro-CHP pueden sincronizarse con los perodos mselevados de consumo de electricidad.

El sistema micro-CHP se ejecutar en paralelo con el inversor cargador, similar al inversor FV delHub-2 -3.El exceso de energa se utilizar para recargar la batera, y la insuficiencia de electricidad secomplementar con la energa de la batera (funcin PowerAssist del MultiPlus y inversor/ cargadorQuattro).El calor (calor del motor ms calor de escape) puede utilizarse para el sistema de calefaccin y paracalentar la caldera.Cuando se utilizan plenamente tanto la produccin elctrica como la produccin calrica, laeficiencia del micro-CHP es de un 98%. (Es decir, el 98% del contenido calrico del gas quemado setransforma en calor til y electricidad).Y con el 40% de la produccin elctrica consumida directamente por la carga, la eficiencia del Hub,incluyendo el micro-CHP, ser del 86% aproximadamente en el caso de una batera de Li-Ion (verseccin 6.2).


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Nota:En el caso de las dos personas concienciadas con la energa, el consumo diario de agua caliente ser de 100a 150 litros (incluyendo lavado en caliente de lavavajillas y lavadora), la cual necesita de 5 a 7 kWh de calorpara aumentar su temperatura a 40C.(Capacidad de calor especfico del agua: C = 4,2 J/(gK) 1,2 Wh/(literC),vase http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_capacity)

Al 25% de eficiencia elctrica, el sistema micro-CHP producir 25/75 = 0,33 kWh de energa elctrica por kWhde calor.Con 6 kWh de calor necesario, la produccin elctrica del sistema micro-CHP ser de 2 kWh.La energa elctrica disponible es de 1,7 kWh contando con un 15% de prdida (85% de eficiencia) en el hub.El consumo total diario de energa elctrica durante el invierno es de 7,5 kWh/ da (ver tabla 6).Esto significa que el sistema micro-CHP cubrir aproximadamente el 23% del consumo de electricidad de loshogares de dos personas concienciadas con la energa slo cuando se ejecuta para producir el agua calientenecesaria.

Si durante el invierno es necesaria la calefaccin, se producir mucha ms energa elctrica:En los Pases Bajos el consumo medio de gas natural por ao para calentar una casa independiente de 2000m.

El contenido calrico del gas natural es de 32 MJ/m y 1 kWh = 3,6 MJ.La necesidad energtica media por da durante los 6 meses que se necesita calefaccin es: 32 MJ/m x 2000m / 182 das = 352 MJ / da, o 97 kWh por da.Con 97 kWh de calefaccin necesarios por da, la produccin elctrica diaria de micro-CHP sera 97 x 0,33 = 32kWh.Este sera el consumo medio de energa elctrica por da de invierno de la casa sealadaanteriormente (vase la tabla 8).

Es evidente que el micro-CHP es la solucin preferida en zonas ms fras donde la calefaccin esnecesaria en el hogar.

8.2. Generador diesel

En las zonas remotas donde no se dispone de electricidad de la red o esta no es de confianza, lasolucin tradicional sera instalar un generador de motor diesel (generador). El generadordispondr de una potencia nominal suficiente como para cubrir el requerimiento de electricidadms elevado.El generador es mucho ms barato (por kVA tasados) y ms fcil de instalar y usar que el micro-CHP,pero es ruidoso, maloliente, menos eficiente (se pierde calor) y requiere un mantenimientofrecuente.Adems tiene una vida til mucho ms corta.

Nota:El generador diesel tradicional puede modificarse para que se parezca ms a un sistema micro-CHP de gas,

principalmente modificaciones para reducir el ruido y para disminuir el mantenimiento, y aadiendo unsistema de recuperacin del calor del motor.Para obtener ms informacin, consulte http://www.bhkw-infothek.de/

Cuando se ejecuta las 24 horas del da durante los 7 das de la semana o la mayor parte del da, lasolucin tradicional del generador diesel tiene dos desventajas principales:

Mantenimiento y vida tilLos generadores necesitan un mantenimiento frecuente: cambio de aceite cada 500 horas, cambiode la correa cada 1000 horas, etc.La vida til de un buen generador de 1500 rpm es de unas 10.000 horas (= 3 aos si se ejecuta24/7).

Consumo de combustible con poca carga


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Un generador de 10 kW consume entre 3 y 3,5 kg de combustible (= 3,7 a 4,4 litros) por horacuando se enciende una carga de 10 kW.Y con una carga cero an consume 1 kg/h. (Vase el grfico 1).

Ejecutar un generador las 24 horas del da 7 das a la semana que da suministro a un hogar con unpromedio mximo de carga de menos de 10% (vase la tabla 3), es una solucin extremadamente

ineficiente y costosa, debido al mantenimiento y a la vida de servicio por kWh producido, yespecialmente debido al elevadsimo consumo especfico de combustible (= consumo decombustible por kWh producido).

Grfico 1: Consumo de combustible de los tres generadores disel de 1500 rpm, potencia mxima9-11 kW

Como se muestra en el grfico 1, cuando el generador funciona prximo a la carga mxima (10 kW),el consumo especfico de combustible es de unos 0,3 kg por kWh.Cuando se opera con carga de 500 W, el consumo especfico de combustible es de alrededor de 2kg por kWh.

Un generador de 10 kW funcionando las 24 horas/7 das y quemando una media de 1kg/hr para darsuministro a un hogar medio consumir unos 9.000 kg (!) de combustible por ao para producir los4,788 kWh necesarios (vase la tabla 70).

Sin gas butano o propano para cocinar y para el agua caliente, la solucin todo elctricoaumentara la energa elctrica diaria necesaria con 8 kWh y 21 kWh, y la carga media delgenerador se aproximara a 1 kW. Como se puede observar en el grfico 1, esto slo aumentara demanera marginal el consumo de combustible a unas 10 tonelada/ao.Y si se instala un generador ms grande para hacer frente a cargas ms elevadas potencialmentems altas, el consumo de combustible ser an mayor.

El Grfico 2 muestra la eficiencia absoluta de tres generadores, con una capacidad de 3,5 kW, 7 kW

y 11 kW respectivamente. Claramente, la eficiencia absoluta es de alrededor de 25% en el punto decarga ms eficiente. Esto significa que incluso cuando se usa en su punto de carga ms eficiente,


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slo el 25% del contenido calrico del combustible disel (el contenido calrico del disel deautomocin es de aproximadamente 45,6 MJ/kg, o de 12,7 kWh/kg) se convierte en energaelctrica. El restante 75% se transforma en calor y se evaca a travs de los gases de escape y delsistema de refrigeracin del motor.

Nota:Para obtener ms informacin sobre los generadores vase el Test Generador Marino VE que puededescargarse a travs de www.victronenergy.com

Grfico 2: Eficiencia absoluta de tres generadores representativos

Como puede observarse en el grfico 2, la eficiencia del generador se reduce un 5-10% cuando seopera con 500 W de carga.

Evidentemente esto puede mejorarse.

Opcin 1: aadir un inversor-cargador de potencia baja solamente para los periodos nocturnos depoca cargaPor ejemplo MultiPlus C 24/1600/40.El inversor de 1600VA alimentar la carga base. Sin embargo una carga repentina adicional, comouna lavadora, har que el MultiPlus entre en modo de proteccin de sobrecarga, y se apagar elsuministro de CA.Para evitar esto, el generador debe estar en lnea antes de encender cualquier carga pesada.

En la prctica esta opcin funciona bien si el inversor/cargador suministra la carga base durante lanoche y el generador est encendido durante el da.Con el generador apagado durante 8 horas al da, el consumo de combustible al ao por un hogar

medio sin red elctrica se reducira a 10.000 (24-8)/24 = 6.700 kg

Opcin 2: inversor/cargador de alta potencia para reducir sustancialmente el tamao delgenerador y las horas de funcionamientoLa potencia del inversor debe ser la suficiente como para soportar cargas elevadas hasta que elgenerador est en lnea.La seal de arranque del generador automtico dependiente de la carga la puede generar elinversor/cargador. Adems el inversor/cargador, el monitor de la batera o el BMS de la batera deLi-Ion pueden emitir una seal de "batera descargada" para que el generador arranque. Por lotanto el sistema puede funcionar de manera totalmente automtica.Con referencia a la tabla 2, el ndice combinado "Multi/Quattro + generador" debe ser de entre 10kW y 20 kW.

0

5

10

15

20

25

30

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Load (kW)

Absoluteefficiency(%)

Onan e-QD MDKBL 7kW

Onan e-QD MDKBN 11kW

Paguro 4000 3,5kW


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As el generador funcionar slo durante los perodos en que se necesita una potencia elevada, ycon ayuda de PowerAssistel inversor/cargador podr configurarse para operar el generador en supunto de potencia ms eficiente: aproximadamente el 80% del valor de su placa de identificacinkW. Cualquier exceso de potencia disponible se utilizar para cargar la batera, mientras que lainsuficiencia de potencia se complementar con energa de la batera.

El hogar medio completamente elctrico (sin gas butano o propano para cocinar y agua caliente)necesitar un promedio de 21 kWh por da suponiendo un 85% de eficiencia para el Hub de Li-Ion,por lo tanto la potencia total necesaria sera de 21/0,85 = 25 kWhCon un inversor/cargador de 10 kVA podra reducirse la potencia del generador a 7 kVA.Un generador de 7 kVA con una carga de entre 4 y 5 kW funcionar alrededor de 6 horas al da (sihay entrada de energa solar/ elica).La eficiencia ser del 25%, (0,3 kg de combustible por kWh) y el consumo anual de combustibleser de 0,3 kg/kWh x 25 kWh x 365 das = 2.700 kg.Menos de un tercio de la solucin 24/7.Con una batera OPzS, el consumo de combustible ser de 0,3 kg / kWh x (21/0,75) kWh x 365 das =3100 kg.

Decidimos poner calefaccin elctrica en el suelo del bao (3 kWh/da) y una piscina (sincalefaccin, solo con bomba: 5,6 kWh/da). Esto aumentara el consumo de combustible anual a3.800 kg (Li-Ion) o 4.300 kg (OPzS)

Energa solar y/o elica para reducir an ms las horas de funcionamientoSe trata por supuesto del siguiente paso para reducir an ms las horas de funcionamiento y elconsumo de combustible. Puede utilizarse tanto el l Hub-1 como el Hub-2, pero el Hub-3 no es una

opcin en este sistema debido a que el inversor FV se apagar cuando el generador no est enfuncionamiento.


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Generador trifsico o monofsico?El problema con un generador de potencia (relativamente) baja es equilibrar las cargas durante lastres fases.Un generador de 10 kVA, por ejemplo, puede suministrar 3,3 kVA por fase.

Cmo conectar las cargas de un hogar medio?La conexin de una lavadora, una secadora y un lavavajillas cada uno a una fase diferente dejarauna potencia muy limitada para otras cargas que pueden estar encendidas de manera simultnea.Podran conectarse una lavadora, una secadora y un lavavajillas a una fase, siempre y cuando estoselectrodomsticos no se utilicen al mismo tiempo. Todos los dems aparatos podran distribuirseentre las otras dos fases.En situaciones extremas puede ocurrir que una fase est totalmente cargada o inclusosobrecargada y otra fase est operando casi a carga cero.

Al cablear todas las cargas a un generador monofsico se elimina el problema de balanceo de lacarga.

Bombas trifsicasLas bombas de piscinas y de agua son a menudo trifsicas, pero de potencia nominal no superior a3 kVA.La solucin es aadir un variador de frecuencia con entrada monofsica. El variador defrecuencia se conectar a una alimentacin monofsica y tambin eliminar el pico de corriente dearranque.

El suministro de cargas elevadas slo se realiza cuando el generador est en marchaDurante los das nublados o en invierno, cuando la energa solar tiene que ser complementada conla alimentacin del generador, el generador debe funcionar durante periodos de alta demanda deenerga o, en su defecto, se pueden encender las cargas de potencia elevada (bombeo de agua,calentamiento de agua) si el generador est en marcha.Los inversores/cargadores Multi y Quattro tienen una segunda salida programable CA para este fin.Esta salida conectar las cargas adicionales con 1 minuto de retraso para permitir la estabilizacindel generador.PowerAssisttendr en cuenta estas cargas adicionales (lo cual no sera el caso si se conectadirectamente al generador).


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9. Definicin: el sistema 100% FV y 100% batera

De la seccin 7.1.2:La radiacin solar en los das soleados de verano en paneles orientados al sur con inclinacin axial latitud esaproximadamente de 8 kWh/m/da y relativamente independiente de la latitud.

Con esta (vaga) aproximacin es posible hablar de salida de FV independientemente de la latitud yel clima local, y ajustarse a las condiciones locales, con la ayuda de la tabla 4.Teniendo en cuenta esta aproximacin, puede ser muy clarificador discutir la produccin FV enunidades de produccin durante das soleados de verano ( 6 kWh por kWp como se explica en laseccin 7.1.2) y, en cuanto a la relacin del consumo con la produccin, para discutir FV en relacincon el consumo de una casa, una pequea oficina, un taller o cualquier otra situacin en la que laenerga elctrica diaria necesita valores entre uno kWh y 100 kWh.

Por lo tanto se discutir la produccin de las placas FV los das soleados de verano y, de manerasimilar, la capacidad de almacenamiento til de la batera, en trminos de consumo energticodiario.

El sistema 100% FV se define como aquel sistema necesario para cubrir el 100% del consumo deenerga elctrica de una casa particular o similar en un da soleado de verano.Un sistema 50% FV podra cubrir el 50% del consumo de energa en un da soleado de verano.

De manera similar, una batera 100% es una batera con suficiente capacidad de almacenamientoutilizable que almacena la energa necesaria para un da de verano.

10. Coste

10.1. Autoconsumo: capacidad de almacenamiento ptima

El autoconsumo es un fenmeno relativamente nuevo. Su creciente popularidad se debe alaumento del precio de la electricidad y al mismo tiempo al descenso de las tarifas de alimentacina la red elctrica (feed in tariff). Vender el exceso de energa FV por unos 15 cntimos de euro porkWh al medioda y comprarla de nuevo por la noche por 25 cntimos de euro parece un malnegocio. Es mejor almacenar ese exceso para un uso posterior.

Desde un punto de vista puramente econmico, el almacenamiento intermedio sera unapropuesta interesante si el coste adicional fuera inferior al coste de vender electricidad por unprecio bajo y comprarla de nuevo ms tarde a un precio elevado.

No es tan sencillo encontrar una justificacin financiera para el almacenamiento intermedio quesea razonablemente precisa. A excepcin de las regiones desrticas de latitud baja donde el solbrilla todos los das, la produccin FV estar sujeta a las variaciones extremas del da a da y de lasdiferentes estaciones del ao. Instalar placas FV ms un almacenamiento de energa que cubra el100% de las necesidades de energa de un da soleado de verano (la solucin autoconsumo 100%)no es ptimo en las regiones de latitud alta: la batera sera demasiado grande los das nublados eincluso podra detenerse los das oscuros de invierno incluso cuando la produccin FV es casi cero.Lo que s puede afirmarse es:

La capacidad ptima (econmicamente) de almacenamiento incrementa con el aumentode la diferencia entre el precio de la electricidad y las tarifas de alimentacin a la redelctrica (feed in tariff).

La capacidad de almacenamiento ptimo disminuye con la latitud (y tambin depende delclima local).

La capacidad ptima de almacenamiento aumenta cuando disminuye el coste del sistema.


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Ya que (an) no hemos ideado un mtodo simple para calcular aproximadamente la capacidadptima de almacenamiento intermedio, simplemente asumimos que se trata del 30% de laproduccin de las placas FV de un da soleado de verano.

Otro punto es que el autoconsumo propio es necesario para asegurar la estabilidad de la red. Unsistema con capacidad de almacenamiento limitada se comportar como un sistema sin

almacenamiento intermedio una vez que la batera est completamente cargada. En un dasoleado de verano, la batera puede cargarse completamente antes del medioda y no ser deutilidad para atenuar las fluctuaciones y limitar la retroalimentacin cuando ms se necesita.

Por lo tanto puede suponerse que en un futuro prximo se establecer un lmite de un tipo u otropara la cantidad de electricidad reversible a la red.El lmite puede ser por ejemplo que la retroalimentacin no supere nunca un porcentaje del valorPw de las placas. Con un lmite de 60%, por ejemplo, la potencia de realimentacin no debeexceder el 60% de la potencia FV instalada.A continuacin se calcula una aproximacin irregular a la energa que se desperdiciara o quepodra almacenarse mejor en una batera como resultado de tal regulacin:

Suponiendo que la produccin de las placas puede aproximarse por un semicrculo (comenzando en ceropor la maana, incrementando la produccin mxima al medioda y volviendo a cero por la tarde), serepresenta mediante un segmento circular verde en la figura 5 la energa que no debe revertirse a la red(podra revertirse ms tarde ese da).

Figura 5: Limitacin de la reversin de exceso de potencia a la red

Con Pw = R = 1, dPw es la potencia mxima que puede revertirse a la red.

El rea A del segmento circular verde es

A = (R/2)( sin con

(vase http://en.wikipedia.org/wiki/Circular_segment)

Y el rea del semicrculo es C = ()R

Con estas frmulas, el porcentaje que debe "recortarse" para limitar la reversin para dPw puede calcularsepara diferentes valores de d:d = 0,6: C/A = 0,45/1,57 0,3d = 0,5: C/A = 0,61/1,57 0,4d = 0,4: C/A = 0,79/1,57 0,5

(Vase http://www.handymath.com/cgi-bin/arc18.cgi)


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Si d = 0,6 (lo que significa que la reversin en la red nunca debe superar el 60% del valor Pw de lasplacas), el rea verde representa el 30% del semicrculo, y por lo tanto al menos el 30% de laproduccin de las placas debe ser absorbida por la carga y/ o almacenada en la batera.

En este caso, suponiendo que la carga es cero, eficiencia de sistema 100% y batera descargada porla maana, el almacenamiento de la batera podra reducirse al 30%de la produccin FV en un

da soleado de verano al mismo tiempo que se cumplen la regulacin (hipottica) para elautoconsumo. La batera se usara entonces para almacenar el contenido de energa de la zonaverde, mientras que la produccin restante de las placas solares podra revertirse a la red.

Nota:La alternativa es simplemente limitar la potencia del inversor de red al 60% del Pw instalado: no seranecesario el almacenamiento y el 30% de la produccin de las placas se desperdiciara en los das soleados deverano.

10.2. Sistema no conectado a la red: capacidad de almacenamiento ptimaCuando est disponible un micro-CHP o un generador, se acepta como regla general la capacidadutilizable suficiente que cubre un da completo.

Si el sol y/ o viento son las nicas fuentes de energa, ser necesaria una combinacin de placas FVde gran tamao y/ o una produccin elica y una gran capacidad de batera (es decir, ms del 100%tal como se define en la seccin 9) para cubrir los perodos bajos de FV o de produccin elica.

10.3. Batera: cido-plomo o Li-Ion, 2 parte.10.3.1. Fosfato de hierro y litioUna batera de fosfato de hierro y litio (LiFePO o LFP) no debe descargarse preferiblemente menosdel 20% de su capacidad nominal. Puede descargarse unas 2000 veces hasta 20%, y puede volver acargarse hasta casi el 100% (descargarla por debajo del 20% regularmente reducira la resistenciacclica desproporcionadamente).La capacidad Ah til (y kWh) es por lo tanto el 80% de su valor nominal.

10.3.2. Plomo cido de placa tubularLas bateras de plomo-cido de placa tubularya sean inundadas (OPzS: Ortsfeste Panzerplatte mitSpezialseparator) o en gel (OPzV) son bastante robustas, y han demostrado un buenfuncionamiento en los sistemas no conectados a la red. Esto es segn nuestra propia experiencia,as como segn varias pruebas:http://www.cres.gr/kape/publications/photovol/5BV-335.pdfhttp://www.iea-pvps.org/index.php?id=9&eID=dam_frontend_push&docID=376Normalmente puede descargarse al 30% de su capacidad C pero la eficiencia de carga pasa a sermuy baja y la aceptacin de la corriente de carga se reduce considerablemente una vez que labatera se ha cargado hasta el 80%.

Por lo tanto, estas bateras deberan ciclarse entre 80% y 30%, y recargarse regularmente al mximo(100%) para evitar la sulfatacin.Una segunda razn para recargar regular y completamente la batera OPzS es la estratificacin delcido.(http://batteryuniversity.com/learn/article/water_loss_acid_stratification_and_surface_charge/)Las bateras OPzS y OPzV tienen una alta resistencia interna y por lo tanto la eficiencia y lacapacidad disponible se reducen sustancialmente con corrientes de carga y descarga elevadas.(Para ms especificaciones vasehttp://www.victronenergy.com/upload/documents/Datasheet%20-%20OPzS%20batteries%20-%20rev%2004%20-%20EN.pdf)

10.3.3. Plomo-cido VRLA de placa plana inundada y de placa planaHay disponibles muchos tipos diferentes de bateras de placa plana inundada y VRLA (plomo-cidovalvo-regulada: gel y AGM), y en general, las mejores son tambin las ms caras. Sin embargo,


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segn nuestra experiencia todas ellas son menos robustas que la placa tubular OPzV yespecialmente las bateras OPzS en trminos de capacidad cclica, as como de riesgo desulfatacin.

Victron Energy vende una gama de bateras de placa plana de descarga profunda VRLA (Gel y AGM)cuyas placas son ms gruesas que las de las bateras de automvil y que las de las bateras VRLA de

menor coste. Esto se traduce en un rendimiento cclico razonable aunque no se elimina el riesgosulfatacin.(Para ms especificaciones vasehttp://www.victronenergy.com/upload/documents/Datasheet%20-%20GEL%20and%20AGM%20Batteries%20-%20rev%2007%20-%20EN.pdf )Se aconseja limitar la descarga de estas bateras al 50% de su capacidad nominal C.Al igual que las bateras de placa tubular, la eficiencia de carga es muy baja y la aceptacin actualde la carga se reduce sensiblemente una vez que la batera se ha cargado hasta el 80%.Por lo tanto estas bateras deberan ciclarse entre 80% y 50%, y cargarse regularmente al mximo(100%) para limitar la sulfatacin.En la siguiente tabla se comparan los diferentes tipos de bateras.

Placa planaAGM

Placa tubularinundada (OPzS)

Placa tubulargel (OPzV)

Li-IonLiFePO

Coste por kWhnominal

188 312 432 1.233

Capacidad utilizable 30% 50% 50% 80%Coste por kWhutilizable

627 624 864 1.541

Eficiencia @ I = 0,1C 80% 80% 80% 92%

Eficiencia @ I = 0,5C 70% 60% 60% 92%

Cantidad de ciclos @

25C

750 - 1500 2500 2000 - 2500 2000

Volumen por kWhutilizable

11,3 cm 15,4 cm 15,4 cm 8,7 cm

Peso por kWhutilizable

82 kg 82 kg 82 kg 17 kg

Aplicacinuso de temporada

casa vacacional noconectada a la red

ciclo de un aocasas, pequeasoficinas, talleres, etc



Se puede instalar enzona habitable

s no s s

Necesita recargacompleta peridica

s s s no

Necesitamantenimientoperidico

no s no no

Notas:1) Como resultado de su relativa fragilidad, las bateras de placa plana AGM y gel (y en menor medida

OPzV) de bajo coste rara vez alcanzan en la prctica el nmero de ciclos (1500) que se logran en loslaboratorios.

2) 0,1 C significa una corriente de carga y descarga de 0,1 veces la capacidad nominal en Ah. Para unabatera de 100 Ah esta corriente sera de 10 A

Tabla 5: Comparacin de las bateras


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10.4. Las placas FVLa reduccin reciente a nivel mundial de las tarifas de alimentacin a la red elctrica (feed in tariffs)ha supuesto un exceso de capacidad, en vez de una escasez, de placas FV y una reduccin enormede los precios.Como puede deducirse de la tabla 6-8 el coste del sistema 100% FV es de un 20% del coste total,mientras que la batera 100% Li-Ion representa el 70% del total.

Si no hay restricciones en la zona (tejado) disponible, las placas FV pueden ampliarsesustancialmente con un efecto limitado en el precio total.Si las regulaciones locales recompensan la reversin a la red obviamente esto habra que hacerlo.Duplicar el rea dara como resultado el autoconsumo del 50% en un da soleado de verano, y serecolectara energa suficiente para alimentar el hogar durante casi todo el ao (dependiendo delclima local, vase el tabla 4) hasta una latitud de 45 grados.Incluso si las regulaciones locales no premian o incluso prohben revertir a la red, tambin seraventajoso tener un poco de exceso de capacidad en los das soleados de verano para as tener msenerga otros das.

10.5. Ejemplos: coste de los componentes principales

Las siguientes tablas detallan las opciones que se han comentado para el autoconsumo, con unaindicacin del coste de cada uno de los componentes principales y en base a los preciosrecomendados de Victron Energy.

10.5.1. En resumen:Se analizaron tres hogares, cada uno de ellos detallado en una de las tablas siguientes:Hogar de dos personas concienciadas con el uso de la energaHogar medioHogar por encima de la mediaCon estos tres ejemplos pueden definirse fcilmente los requisitos y costes para otras aplicaciones,tales como una pequea oficina o taller.La hoja de clculo con la que se crearon las tablas puede descargarse a travs de

www.victronenergy.com.

Para cada hogar se identificaron tres tipos de cargas:Categora 1: la carga base, la cual consiste principalmente en aparatos de baja potencia que se enciendende forma permanente o durante largos perodos de tiempo cada da. La carga base tiene por tanto unarelacin kW/kWh baja y puede ser alimentada por medio de una batera ms un inversor de baja potencia. Lacarga base es de lejos el mayor consumidor de electricidad en el hogar.Categora 2: aparatos listos para conectar, los cuales pueden moverse fcilmente de un enchufe a otro(especialmente la aspiradora) y que se utilizan durante periodos de tiempo cortos. Estas cargas tienen unarelacin kW/kWh elevada pero no pueden separarse fcilmente de la carga base.Categora 3: cargas fijaslas cuales siempre estn conectadas a la misma toma. A veces es posible saltarse elHub y conectar estas cargas directamente a la red, reduciendo as la potencia pico requerida. Para fines de

calefaccin, la energa elctrica pico necesaria tambin puede reducirse mediante el uso de energa solartrmica y/ o gas en lugar de electricidad.

Con un sistema de gestin de la cargapueden activarse varias cargas de categora 3 cuando el sol estbrillando, lo que aumenta el autoconsumo sin ser necesaria la capacidad de almacenamiento de una bateraadicional.


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10.5.2. Las tres primeras tablas (tabla 6-8) reflejan los ejemplos tal y como se expusieron en laseccin 7

Placas FV:Las placas FV se han dimensionado para obtener energa suficiente para abastecer el 100% de laenerga requerida por una o ms categoras de carga en un da soleado de verano.El fundamento de esta eleccin es que:- En un da soleado de verano la energa obtenida a partir de un panel solar es casi la misma en todoel mundo. Las tablas son por lo tanto aplicables a nivel mundial.- Con un almacenamiento suficiente en la batera, el autoconsumo se acercara al 100% incluso en unda soleado de verano.La consecuencia es que en todos los dems das del ao la cantidad de energa obtenida no sersuficiente para cubrir el consumo. La red tendr que suministrar energa adicional. Sin embargo, elautoconsumo ser siempre 100%.

Batera de Li-Ion:La batera de Li-Ion se ha dimensionado para almacenar la energa necesaria para una o mscategoras de carga durante un da de verano. Por tanto se asegura el autoconsumo 100% de todoun ao. Sin embargo, la batera estar sobredimensionada aquellos das del ao en que menosenerga se colecta.

La batera de Li-Ion es de lejos la parte ms cara del sistema.

10.5.3. Tabla 9 a 11: los tres hogares con batera OPzS Batera OPzS:

En estas tablas, se ha remplazado la batera de Li-Ion por una batera OPzS, de nuevo dimensionadapara almacenar la energa necesaria para una o ms categoras de carga en un da soleado deverano. Por tanto se asegura el autoconsumo 100% de todo un ao. Sin embargo, la batera estarsobredimensionada todos aquellos das del ao en que menos energa se colecta. La capacidadnominal de almacenamiento de energa es mayor porque la capacidad til se reduce a un 50% encomparacin con el 80% de la batera de Li-Ion (ver seccin 10.3.3).

Placas FV:

El sistema FV ha vuelto a dimensionarse para colectar energa suficiente y as suministrar el 100% dela energa requerida por una o ms categoras de carga en un da soleado de verano.El sistema Pw ligeramente ms grande refleja la menor eficiencia de la batera OPzS en comparacincon la de Li-Ion.

Sin embargo, el coste total del sistema es mucho menor que la opcin Li-Ion.

Con el almacenamiento de la batera al 100% y el FV al 100%, la columna denominada Categora1+2+3 en las tablas 6 a 11 es representativa de una situacin no conectada a la red y con suficienteenerga FV como para evitar poner en marcha el sistema micro-CHP o generador en los dassoleados de verano. Las horas de funcionamiento del micro-CHP o generador pueden reducirsean ms mediante el sobredimensionamiento de las placas FV y/ o la batera.

10.5.4. Tablas 12 a 14: El almacenamiento de energa de la batera se ha reducido a un 30% de laproduccin de FVLas tablas 12 a la 14 constan de 5 tablas secundarias que resumen el coste de varias soluciones debatera y FV.

Las primeras tablas secundarias (a) son una versin concentrada de las tablas 6 a 8.La dimensin de la batera de Li-Ion y las placas FV es del 100%.

Las siguientes tres tablas secundarias (b, c y d) se basan en una regulacin de autoconsumo queestipulan que a lo sumo el 60% de la potencia Wp de las placas puede revertirse a la red. Como se

muestra en la seccin 10.1, el almacenamiento de la batera entonces puede reducirse aaproximadamente al 30% de la produccin kWh de las placas en un da soleado.


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En las tablas secundarias b, el tamao de las placas FV se ha mantenido al 100% y por lo tanto elalmacenamiento de la batera se ha reducido a un 30%.En las tablas secundarias c y d, las placas FV han aumentado un 200% y 300% respectivamente, y enconsecuencia el almacenamiento de la batera ha aumentado.

En las tablas secundarias e, las placas FV han aumentado de nuevo un 300%, pero la batera de Li-

Ion ha sido sustituida por una batera OPzS, dimensionada al 100%.Nota:En cuanto a la eficiencia del sistema el asunto se complica en el momento en que la batera es demasiadopequea como para almacenar la colecta de energa solar diaria (o elica). Tal caso se dar cuando elalmacenamiento de la batera se reduzca al 30% de la produccin de las placas FV en un da soleado. En esecaso, se desperdiciar parte de la energa potencial colectada (si la reversin a la red no es posible), o la cargala consumir directamente (si hay una carga), o se revertir a la red, puenteando la batera.La reversin directa a la red aumenta la eficiencia (sin prdidas debido a los ciclos de la batera), y al mismotiempo reduce el autoconsumo.

Nota:En la mayora de las regiones, no todos los das son das soleados de verano. Cuando se colecta menosenerga, relativamente ms energa "pasar" a travs de la batera, disminuyendo la eficiencia y aumentandoel autoconsumo.Para no complicar el tema, se han creado las tablas secundarias suponiendo que el 100% de la energaobtenida pasa a travs de la batera. Esta suposicin se aproximara a la realidad en zonas de alta latitud conpocos das de sol, pero es pesimista (en cuanto a eficiencia) en el caso de las zonas soleadas de latidud baja.Si tomamos como ejemplo Sevilla (Espaa), la Tabla 4 muestra que la produccin anual media es el 74% de laproduccin de un da de verano soleado. Si la batera tiene un tamao como para almacenar el 30% de laproduccin de un da de verano, aproximadamente 74% - 30% = 44% se revertir a la red y/ o suministrar auna carga sin pasar por la batera y evitando las prdidas relacionadas (8% en caso de Li-Ion yaproximadamente 20% en el caso de cido de plomo).

Nota:

La capacidad de la batera se reducir poco a poco con el tiempo. En general se acepta que el final de la vidatil es del 80% de la capacidad nominal Para tener la capacidad necesaria todava disponible cuando labatera alcanza el final de su vida til, una batera nueva deber sobrevalorarse por un factor de 1/0,8 = 1,25.Este factor no se incluye en la capacidad de almacenamiento de energa, tal y como se calcula en lassiguientes tablas.


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Hogar de dos personas concienciadas con eluso de la energaBatera de Li-Ion:

Categora 1:carga base

Categora 1+2(ms cargas conectables)

Categora 1+2+3(la casa completa)

Consumo de energaelctrico

verano S 4,37 5,73 6,08 kWh

Invierno W 5,75 7,11 7,46 kWh

Anual Ey = 365*(S+W)/2 1801 2286 2410 kWh

Batera li-ion con suficiente capacidad de almacenamiento para almacenar el 100% del consumo de energa elctrica diariaen veranoCapacidad dealmacenamiento deenerga

S/(0,80*0,94) 5,81 7,62 8,09 kWh

Tensin nominal 24 24 24 V

Capacidad dealmacenamiento Ah

Esc/Nv 242 317 337 Ah

Coste 1233 /kW 7.165 9.395 9.969

Panel solar con suficiente potencia de salida para suministrar el 100% de la carga durante un da soleado de verano

Salida del hub diariaobligatoria

S* 1 4,37 5,73 6,08 kWh/da

Salida del FV diariaobligatoria

RdHo/0,85 5,14 6,74 7,15 kWh

Paneles Wp RdPVo/6 857 1124 1192 WpCoste 2,19 /Wp 1.877 2.461 2.611

Hub-1

Controlador de cargasolar de eficiencia +cables CC

m*w 96 96 96 %

Corriente de carga mx. m*w*Awp/Nv 34 45 48 A

Controlador de cargasolar

MPPT 70/50 260 MPPT 70/50 260 MPPT 70/50 260

Carga mx. L 660 2660 2660 W

Inversor/cargador Multi Multi Multi

GridAssist obligatorio 24/2000/50 1.454 24/2000/50 1.454

GridAssist no necesario 24/1200/25 969 24/3000/70 24/3000/70

Hub-1: coste de los componentes principales 10.271 13.570 14.294

Hub-2 -3.

Inversor FV 1,5 kW 1.149 1,5 kW 1.149 1,5 kW 1.149 kW

Inversor FV de eficiencia+ inversor/cargador

c*pv*v 90 90 90 %

Corriente de carga mx. c*pv*v*Awp/Nv 32 42 45 A

Carga mx. L 660 2660 2660 W


GridAssist no necesario 24/1600/40 1.163 24/3000/70 2.180 24/3000/70 2.180

Hub-2 -3: coste de los componentesprincipales

11.354 15.185 15.909

Tabla 6: Hogar de dos personas concienciadas con el uso de la energaBatera 100% Li-Ion y 100% FV

La columna denominada Categora 1+2+3incluye las cargas fijas (= aparatos conectados siempre ala misma toma).En este ejemplo, las cargas fijas consumen un promedio de slo 350 Wh por da.Esto se debe a que se llevaron a cabo las siguientes elecciones:

la mejor lavadora de llenado en caliente secadora de gas lavavajillas de llenado en caliente

cocina de gas calefaccin central y caldera de gas


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Hogar medioBatera de Li-Ion:


Categora 1+2(ms cargas conectables)


Consumo de energa elctrico

verano S 8,38 10,02 12,07 kWh

Invierno W 11,14 12,78 1 4,83 kWh

Anual Ey = 365*(S+W)/2 3475 4058 4788 kWh

Batera li-ion con suficiente capacidad de almacenamiento para almacenar el 100% del consumo de energa elctrica diariaen veranoCapacidad dealmacenamiento de energa

S/(0,80*0,94) 11,14 13,32 16,05 kWh



Esc/Nv 464 278 334 Ah

Coste 1233 /kW 13.740 16.429

19.790

Panel solar con suficiente potencia de salida para suministrar el 100% de la carga durante unda soleado de veranoSalida del hub diariaobligatoria

S* 1 8,38 10,02 12,07 kWh/da


RdHo/0,85 9,86 11,79 14,20 kWh

Paneles Wp RdPVo/6 1643 1965 2367 Wp

Coste 2,19 /Wp 3.598 4.303 5.183

Hub-1

Controlador de carga solarde eficiencia + cables CC

m*w 96 96 96 %


Controlador de carga solar MPPT 150/75 720 MPPT 150/75 720 MPPT 150/75 720

Carga mx. L 1305 3305 3805 W


GridAssist obligatorio 48/3000/35 2.180

GridAssist no necesario 24/2000/50 1.454 48/3000/35 2.180 48/5000/70

Hub-1: coste de los componentes principales 19.513 23.632

27.873

Hub-2 -3.

Inversor FV 2 kW 1.393 2 kW 1.393 2,8 kW 1.670 kW

Inversor FV de eficiencia +inversor/cargador

c*pv*v 90 90 90 %


Carga mx. L 1305 3305 3805 W


GridAssist no necesario 24/3000/70 2.180 48/3000/35 2.180 48/5000/70 2.907

Hub-2 -3: coste de los componentes

principales 20.912 24.305

29.550

Tabla 7: Hogar medioBatera 100% Li-Ion y 100% FV

La columna denominada Categora 1+2+3 incluye cargas fijas (= aparatos siempre conectados a lamisma toma) que, en este ejemplo, consumen un promedio de 2050 Wh por da:

lavadora con calentador de agua elctrico

secadora con calentador elctrico

lavavajillas con calentador de agua elctrico

cocina de gas

calefaccin central y caldera de gas


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Hogar por encima de la mediaBatera de Li-Ion


Categora1+2(mscargasconectables)


Consumo de energa elctrico

verano S 18,96 20,88 27,98 kWh

Invierno W 23,10 25 ,02 32,12 kWh

Anual Ey = 365*(S+W)/2 7487 8170 10698 kWh

Batera li-ion con suficiente capacidad de almacenamiento para almacenar el 100% del consumo de energa elctrica diariaen veranoCapacidad dealmacenamiento deenerga

S/(0,80*0,94) 25,21 27,77 37,21 kWh



Esc/Nv 525 578 775 Ah

Coste 1233 /kW

31.087

34.235

45.877

Panel solar con suficiente potencia de salida para suministrar el 100% de la carga durante un da soleado deveranoSalida del hub diariaobligatoria

S* 1 18,96 20,88 27,98 kWh/da

Salida del FV diaria

obligatoria

RdHo/0,85 22,31 24,56 32,92 kWh

Paneles Wp RdPVo/6 3718 4094 5486 Wp

Coste 2,19 /Wp 8.142 8.966

12.015

Hub-1

Controlador de cargasolar de eficiencia +cables CC

m*w 96 96 96 %


Controlador de cargasolar

MPPT 150/75 720 2*MPPT 150/75 1.4402*MPPT150/75

1.440

Carga mx. L 2560 4560 10560 W



GridAssist no necesario 48/3000/35 2.180 48/5000/70 48/10000/140

Hub-1: coste de los componentes principales

42.129

46.822

62.239

Hub-2 -3.

Inversor FV 5 kW 2.554 5 kW 2.554 8 kW 4.000 kW


c*pv*v 90 90 90 %


Carga mx. L 2560 4560 10560 W


GridAssist no necesario 48/5000/70 2.907 48/8000/110 4.748 48/10000/140 5.233Hub-2 -3: coste de los componentesprincipales

44.690

50.504

67.125

Tabla 8: Hogar por encima de la mediaBatera 100% Li-Ion y 100% FV

La columna denominada Categora 1+2+3 incluye cargas fijas (= aparatos siempre conectados a lamisma toma) que, en este ejemplo, consumen un promedio de 7100 Wh por da:

lavadora con calentador de agua elctrico

secadora con calentador elctrico

lavavajillas con calentador de agua elctrico

placa de induccin elctrica calefaccin central y caldera de gas


39/44

Hogar de dos personas concienciadas con el usode la energaBateras OPzS


Categora1+2(ms cargasconectables)


Consumo de energaelctrico

verano S 4,37 5,73 6,08 kWh

Invierno W 5,75 7,11 7,46 kWh

Anual Ey = 365*(S+W)/2 1801 2286 2410 kWh

Batera OPzS con suficiente capacidad de almacenamiento para almacenar el 100% del consumo de energa elctrica diaria enveranoCapacidad dealmacenamiento deenerga

S/(0,50*0,94) 9,30 12,19 12,94 kWh



Esc/Nv 387 508 539 Ah

Coste 312 /kW 2.901 3.804 4.036

Panel solar con suficiente potencia de salida para suministrar el 100% de la carga durante un da soleado de verano

Salida del hub diariaobligatoria

S* 1 4,37 5,73 6,08 kWh/da


RdHo/0,75 5,83 7,64 8,11 kWh

Paneles Wp RdPVo/6 971 1273 1351 WpCoste 2,19 /Wp 2.127 2.789 2.959

Hub-1

Controlador de carga solarde eficiencia + cables CC

m*w 96 96 96 %


Controlador de carga solar MPPT 70/50 260 MPPT 70/50 260 MPPT 70/50 260

Carga mx. L 660 2660 2660 W



GridAssist no necesario 24/1200/25 969 24/3000/70 24/3000/70

Hub-1: coste de los componentes principales 6.257 8.306 8.709

Hub-2 -3.

Inversor FV 1,5kW 1.149 1,5kW 1.149 1,5kW 1.149 kW


c*pv*v 90 90 90 %


Carga mx. L 660 2660 2660 W

autoconsumo coautoconsumo-con-acumuladores-solaresn acumuladores solares

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