Dimensionamiento de la batería
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¿Cómo se dimensiona la batería para una aplicación determinada?

El uso del suministro de energía solar sin conexión a la red es cada vez más popular para aplicaciones domésticas, industriales y municipales. Debido a la naturaleza variable de las fuentes de energía renovable, muchas de las instalaciones incluyen un sistema de almacenamiento de energía para permitir el suministro para los picos de demanda y cuando la generación de energía es limitada. Existen tecnologías de almacenamiento alternativas, pero el método de cálculo del El dimensionamiento de la batería de plomo-ácido necesaria es común a todos los productos químicos. Para garantizar un sistema que satisfaga los requisitos de uso es necesario obtener una imagen razonablemente detallada de la autonomía de carga y de funcionamiento de la batería.

Cómo calcular el tamaño de la batería - cómo calcular el tamaño de la batería

Hay que tener en cuenta la eficiencia de los componentes del sistema para convertir la energía de la fuente de entrada en la demanda de la batería. Para ello, el tamaño de la carga individual, la carga total y los tiempos de funcionamiento individuales son factores cruciales a la hora de calcular una capacidad de batería precisa para los requisitos del sistema. Ya sea como única fuente de electricidad o como suministro híbrido de combustible, es necesario conocer a fondo las características del equipo y la aplicación para diseñar y especificar una instalación eficaz y sin problemas. Para suministrar electricidad durante la noche, en su totalidad o en parte, a partir de un conjunto solar fotovoltaico se necesitan baterías para almacenar la energía eléctrica.

¿Qué es el dimensionamiento de la batería?

Un enfoque meticuloso para calcular la carga de autonomía también garantizará que la selección de la batería solar sea precisa. Una especificación correcta de la batería garantizará no sólo una autonomía satisfactoria, sino también una vida útil larga y rentable. A continuación se ofrece una guía para obtener la información detallada y correcta necesaria para calcular el tamaño de la batería que se requiere para maximizar su rendimiento, eficiencia energética y rentabilidad.

Resumen del método: En esta sección se presenta un resumen del método general para ofrecer una explicación de la metodología utilizada para obtener los datos. El cálculo detallado y los métodos de obtención de las cargas y los rendimientos se indican en la sección de operaciones.

Un dimensionamiento inadecuado de la batería puede...

Un dimensionamiento inadecuado de la batería puede tener resultados rápidos e indeseados. En las grandes instalaciones de baterías, los fallos pueden producirse rápidamente debido a un dimensionamiento inadecuado de las mismas. La capacidad resultante puede no ser suficiente para suministrar el número de horas necesario para una carga determinada. Es muy importante asegurarse de que el dimensionamiento de la batería se hace con cuidado. Microtex ayuda a todos sus clientes si es necesario dimensionar la batería.

Oferta de Microtex:

  • Dimensionamiento de la batería para ups
  • Dimensionamiento de la batería para el sistema solar
  • Dimensionamiento de la batería para el conjunto solar
  • Dimensionamiento de la batería del vehículo eléctrico
  • Dimensionamiento de la batería para sistemas sin conexión a la red
  • Dimensionamiento de la batería para los inversores
  • Dimensionamiento de la batería para la subestación
  • Dimensionamiento de la batería en función de la carga

cómo calcular el tamaño de la batería necesaria

  • Estimación de la autonomía en horas (H)

Este es el tiempo que la batería debe funcionar sin recargarse. Esto se designa como H Generalmente, hay más de una carga de varios dispositivos y estas cargas pueden no estar funcionando continuamente. Para estas cargas individuales habrá autonomías individuales. Éstas se enumerarán por separado como carga 1, 2, 3, etc., con los correspondientes tiempos de funcionamiento, es decir, las correspondientes autonomías. Estas autonomías individuales se designan como h1, h2. h3 etc.

  • Cálculo de la carga total y media (Lt y La)

Es importante evaluar el número total de amperios-hora que la batería necesita suministrar durante su funcionamiento. Sin embargo, también es importante conocer la variación de las cargas y el tipo de carga que se utiliza. El cálculo de la carga puede hacerse de dos maneras:

  • Estimación a partir de la clasificación del equipo
  • Medición directa de la carga

Para la estimación a partir del valor nominal del componente, es importante conocer no sólo el valor indicado sino también el factor de potencia. Muchas cargas tienen un elemento inductivo, como el televisor, el frigorífico o las luces LED. Las cargas individuales (en vatios-hora) se denominan l1, l2, l3, etc.

El valor nominal de la carga debe ajustarse a su factor de potencia multiplicando la carga por el factor de potencia. Si la carga se obtiene por medición, este paso es innecesario y el valor medido puede utilizarse directamente. La carga y la carga media pueden calcularse tomando la suma de las cargas individuales o la carga máxima medida (Lt) y dividiéndola por el número de horas de funcionamiento de la batería (H) para obtener la carga media (La). Un método más preciso es observar las cargas individuales y su tiempo de funcionamiento. Para calcular el total de vatios-hora necesarios, se multiplican las cargas por su tiempo de funcionamiento.
La eficacia del sistema

El principio básico de funcionamiento de un suministro de energía solar fotovoltaica o renovable es que tiene que convertir la energía (vatios) en una forma que tiene un voltaje controlado para el almacenamiento o el uso directo a través de un inversor o DC: DC donde hay un suministro de tensión constante. Cada operación desde la fuente de alimentación hasta la carga tendrá una pérdida de eficiencia que debe ser considerada al calcular la cantidad de energía disponible para el periodo autónomo. El rendimiento total del sistema depende del número de etapas entre la fuente de alimentación, la carga y el % de rendimiento en cada etapa.

El principio básico de funcionamiento de un suministro de energía solar fotovoltaica o renovable es que tiene que convertir la energía (vatios) en una forma que tiene un voltaje controlado para el almacenamiento o el uso directo a través de un inversor o DC: DC donde hay un suministro de tensión constante. Cada operación desde la fuente de alimentación hasta la carga tendrá una pérdida de eficiencia que debe ser considerada al calcular la cantidad de energía disponible para el periodo autónomo. El rendimiento total del sistema depende del número de etapas entre la fuente de alimentación, la carga y el % de rendimiento en cada etapa. Por ejemplo, la eficiencia total de un sistema simple sin almacenamiento de energía sería:

  • Conjunto fotovoltaico —-> CC: DC —–> Inversor —–>Carga

Producción de los paneles solares x eficiencia del convertidor de CC (EDC) x eficiencia del inversor (EI)= producción total disponible.

En el caso del almacenamiento de energía, también hay que tener en cuenta la eficiencia del cargador de la batería y la eficiencia de la química de la batería en la descarga y la carga. La pérdida de tensión a través de los cables es otro factor que hay que añadir para calcular la necesidad de potencia de la batería.

  • Salida requerida de la batería solar.

Es posible calcular la necesidad de potencia simplemente a partir del total de vatios-hora necesarios durante el periodo de autonomía, utilizando los valores medidos o calculados, como se explica en el apartado 2. Sin embargo, el dimensionamiento de la batería del sistema solar necesario para obtener esta producción requiere un enfoque más detallado. Hay que conocer los siguientes parámetros:

  • El estado de carga mínimo de la batería al final de la autonomía
  • El estado de carga máximo de la batería al final del periodo de carga
  • La carga máxima de la batería durante el periodo de autonomía
  • El momento en que se produce la carga máxima
  • La pérdida de tensión entre la batería y la carga de CC y la pérdida de tensión entre el inversor y la carga de CA
  • Temperatura de funcionamiento de la batería

Estos estados de carga máximos y mínimos son importantes para garantizar que la batería no sólo proporcione la energía suficiente para el período de autonomía, sino también que la batería obtenga el ciclo de trabajo previsto y tenga suficiente aporte de energía durante el período de recarga para completar el ciclo de trabajo. Los picos de carga y su ocurrencia durante el periodo de descarga son importantes, ya que esto provocará una caída de tensión.

El dimensionamiento de la batería solar debe realizarse para evitar que esta caída, incluyendo las pérdidas de tensión en el sistema, sea inferior a la tensión de funcionamiento necesaria para las cargas o el inversor. La capacidad de la batería solar varía con la temperatura. Cuanto menor sea la temperatura, menor será la capacidad. La duración de la batería también dependerá de la temperatura de funcionamiento de la misma: generalmente, cuanto más alta sea la temperatura, menor será la duración de la batería. Esta información sobre el tamaño de la batería en cuanto a su capacidad y vida útil será proporcionada por el Equipo técnico de Microtex. Puede contactar con Microtex aquí.

Estimación de la capacidad disponible de la batería mediante la carga media

La carga media puede calcularse por cualquiera de los métodos descritos, que incorporan las ineficiencias, el tiempo de funcionamiento, las cargas máximas y el momento en que se producen durante la descarga. Esto debería utilizarse para estimar la capacidad disponible que necesita la batería. Sin embargo, no sólo es importante la energía total requerida, ya que es poco probable que haya un consumo de corriente uniforme durante toda la autonomía. El pico de carga es importante, sobre todo si se produce cerca del final del periodo de descarga, ya que puede hacer que el voltaje de la batería caiga por debajo del mínimo necesario para el funcionamiento del equipo, a pesar de que la batería tenga capacidad suficiente para suministrar la energía total requerida.

Dimensionamiento de la batería – Entrada necesaria para la carga de la batería

El cargador debe tener una corriente de salida suficiente para recargar la batería hasta el estado de carga necesario para completar el periodo de autonomía. Es importante obtener de Microtex el régimen de recarga correcto para el tipo de batería solar utilizada y también que haya tiempo suficiente para la recarga requerida. Es necesario tener en cuenta la eficiencia del cargador y la eficiencia de la batería que se carga. La eficiencia del cargador dependerá de las pérdidas debidas a la conversión desde la fuente de energía a la batería. El hecho de que sea un transformador, un cargador conmutado o un cargador de alta frecuencia determinará la eficacia de la conversión.

Existen otras pérdidas debidas a las diferencias entre la tensión de carga y la tensión de descarga de la batería, que dependerán del perfil de carga utilizado y del porcentaje de estado de carga que debe alcanzar la batería. La eficiencia energética, es decir, amperios x voltios x tiempo (vatios-hora), no debe confundirse con la eficiencia culombiana, es decir, amperios x tiempo (amperios-hora). La mayoría de las empresas de baterías sólo citan la eficiencia de recarga coulombiana en su literatura. Esto no es una medida real de la eficiencia del sistema, que debería medirse en vatios-hora. El equipo técnico de Microtex le asesorará sobre el régimen de tarificación y la eficiencia a efectos de cálculo.

Dimensionamiento de la batería para la energía solar

Microtex Dimensionamiento de la batería solar

Una vez que se comprenda plenamente la necesidad de potencia utilizando las metodologías descritas, y se identifiquen las características de recarga, se podrá calcular el tamaño de la batería solar. Esta es la ecuación:
El total de vatios incluyendo las ineficiencias que se sacan de la batería = el total de vatios incluyendo las ineficiencias que se ponen en la batería.

Otros dos factores son la temperatura ambiente y la profundidad de descarga y recarga para proporcionar la vida útil y el tiempo de recarga necesarios para el funcionamiento de la batería. La cantidad de capacidad de la batería utilizada puede expresarse como una fracción, por ejemplo, si el SOC mínimo es del 20% y el SOC máximo es del 95%, la fracción de capacidad es del 75% o 0,75. La temperatura de funcionamiento proporcionará la compensación de la capacidad y la DOD y el %SOC determinarán el tamaño de la batería, de modo que:

  • Tamaño de la batería = (total de vatios de salida/fracción de capacidad) x compensación de temperatura

Esto dará el tamaño correcto de la batería sin margen de error. Se recomienda añadir una contingencia de +5% a este valor final para garantizar un funcionamiento sin problemas.

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