CPU Pentium4 | 3 | 10 | 108 | 324 | 3240 | ||
CPU Celeron | 3 | 10 | 96 | 288 | 2880 | ||
Monitor | 6 | 10 | 187 | 1122 | 11220 | ||
Lamp | 2 | 10 | 32 | 64 | 640 | ||
1798 | 17980 | ||||||
Cálculo de la potencia total del sistema
= 17980*1.15*1.2
= (20677) * 1.2
= 24812.4 w h/ día.
El factor 1.15 se utiliza por la conversión de la corriente continua (CC) en corriente alterna (CA) al pasar por el inversor, considerando una eficiencia del 85% en la conversión a plena carga del equipo.
El factor 1.2, es el factor de seguridad de sobre dimensionamiento (20%), que tiene en cuenta el envejecimiento de los paneles y baterías, el polvo, la suciedad sobre los paneles, fallas en las conexiones eléctricas del cableado y otros accesorios eléctricos.
Cálculo del # de paneles o módulos necesarios
Donde:
Potencia máxima del panel.
HSP- Máxima radiación solar total que incide al día sobre los módulos, h.
Por la potencia instalada, se considera factible usar un panel solar de la marca BPsolar, modelo SX3200, de una potencia de 200 W, una tensión máxima de 24.5 V, una corriente de 8.16 A. Las características técnicas se pueden ver en el Anexo #1.
El número total de paneles a instalar es de 30 ; la potencia instalada es de 1798 w, por lo que vamos a utilizar 171V y 81.6 A, conectando 10 paneles (ver diagrama 1) y estos a su vez en paralelo para formar 3 bloques en serie (ver diagrama 2)
Diagrama 1
Diagrama 2
Selección del Cargador Inversor
El inversor debe ser capaz de garantizar los parámetros siguientes:
__ P máxima de 1798 Watt.
__ Voltaje de entrada 24V cc
__ Voltaje de salida 110V. ca
__ Frecuencia de 60 Hz
Se selecciona el inversor de la firma XANTREX PROSINE 2.0, con las siguientes características:
Psal 2000 w
V máxima 117 VAC
? Máx carga 87 %
I salida 17 A
La máxima corriente de entrada al regulador, sucederá en el caso en que la radiación solar sea máxima y las baterías estén descargadas, de modo que la corriente de los paneles fluya hacia las baterías. La corriente máxima que irá a los paneles será de 40.8 A.
La máxima corriente a la salida del regulador, sucederá cuando el inversor esté garantizando la máxima potencia del sistema (1798 Watt). Operando a 110 V, por lo que la corriente máxima hacia el inversor será de 16.35 A.
Selección de las baterías
Para la selección de las baterías, tenemos que tener en cuenta el término llamado días de autonomía , que son aquellos días en que el sistema puede continuar sus funciones sin que exista generación de la fuente primaria (paneles). Esto se logra mediante la acumulación de la cantidad de energía necesaria con ese fin en las baterías.
Hay que tener en cuenta además, que las baterías no deben descargarse por debajo del límite establecido por el fabricante porque disminuye su tiempo de vida útil, no es conveniente someter a las baterías a un proceso de carga, cuando han alcanzado el 100% por que también se reduce su tiempo de vida útil, por lo que se necesita un regulador de carga con ese fin.
En el caso que se analiza, se establecerán tres (3) días de autonomía.
El total de W.h/día que es necesario entregar para el sistema es de 47660,94 Watt, suponemos tres días de autonomía, por lo que tenemos:
Esta energía debe estar disponible para ser entregada por las baterías en tres días sin recibir carga.
Seleccionamos una profundidad de descarga (PD) del 50% para alargar la vida útil de las baterías; a pesar de aumentar por ese concepto el # de baterías, se eleva también el intervalo de reposición de las mismas.
Esto significa que los 74438 W.h representan el 50 % de la energía que en realidad debemos almacenar en tres días o sea:
Si :
1 Ah = 1 Coulomb/seg x 3600 seg = 3600 Coulomb.
Se tiene que:
Por lo que tenemos:
Se requiere que las baterías almacenen una carga disponible de 1400 Ah. De los catálogos disponibles seleccionamos dos baterías del tipo Powerblok, modelo S-750 que poseen una capacidad de 735Ah.(Anexo 3) Es una batería de 2V por celda, por lo que se requiere de la conexión siguiente:
12 V
1470 Ah
Conclusiones
Con el montaje de un sistema solar fotovoltaico, es posible poner a funcionar el laboratorio de computación sin la necesidad de utilizar energía proveniente del sistema electroenergético nacional, lo que significa además de un ahorro de energía, la posibilidad de trabajar durante tres días sin necesidad de recibirla de la fuente primaria ya que la misma está almacenada en las baterías disponibles, lo que garantiza el funcionamiento del laboratorio.
Bibliografía
D. Yogi Goswami, Frank Kreith, Jan F. Kreider, "Principles of Solar Engineering", 2000.
Revista Renewable Energy World", 2003, 2004, 2005.
Artículos de revistas especializadas y artículos de INTERNET a buscar por los estudiantes.
IDAE, €ž Manuales de Energías Renovables", Edición Especial Cinco Días, España, 1996.
Friedrich, F.J., "La Energía de la Biomasa", 1984.
Energía Eólica. CIEMAT. Madrid, 1993.
Conrado Moreno Molinos de Viento para el bombeo de agua, Editorial CUBASOLAR, 2002.
Anexos
Anexo 1
Anexo 2
Cargador Inversor XANTREX PROSINE 2.0 2000W 120V/50A INVERTER/CHARGER 100A/12V WITH GFCI, TEMP SENSOR, LCD REMOTE 805-2020
| Electrical Specifications – Inverter | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Output power continuous |
| 2000 watts | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Surge rating (5 sec) |
| 4.5 kW | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Output current |
| 17 A RMS continuous, 50 A peak | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Output voltage |
| 117 VAC RMS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Output frequency |
| 60 Hz +/- 0.05% (crystal controlled) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Output wave form |
| True sine wave <2% THD typical | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Efficiency (full load) |
| 87% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Peak efficiency |
| 89% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| No load power draw (inverting) |
| <25 W | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| No load power draw (search mode, 3 s interval) |
| <2 W | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Input DC voltage range |
| 10 – 16 VDC | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electrical Specifications – Charger | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Output current |
| 100 A DC continuous | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Output voltage |
| 12 VDC nominal | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Output voltage range |
| 0 – 17.5 V | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Charge control |
| 3 stage with manual equalize | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Charge temperature compensation |
| Remote battery sensor | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Efficiency (full load) |
| 81% typical | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| AC input power factor |
| 0.99 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Input current (for 100 A charging) |
| 15 A RMS nominal | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Input AC voltage |
| 120 VAC nominal | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Input AC voltage range |
| 90 – 135 VAC | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| General Specifications | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Compatible battery types |
| Flooded / gel / AGM / Pb-Ca | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Transfer relay rating |
| 30 a, 1/5 HP, 120 VAC | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Transfer time (AC to inverter and inverter to AC) |
| 16 ms typical | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Storage ambient temperature range |
| -40°F – 158°F (-40°C – 70°C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Optimal operating temperature range |
| 32°F – 104°F (0°C – 40°C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Operating ambient temperature range |
| -4°F – 140°F (-20°C – 60°C derated about 40°C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dimensions (H x W x D) |
| 17.7 x 11.2 x 5.7" (450 x 285 x 145 mm) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Weight |
| 24.0 lb (11 kg) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Warranty |
| Two years | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Part numbers |
| 805-2000 (Hardwire) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
| 805-2020 (Hardwire & GFCI) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
| 808-2000 (DC wiring box) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Regulatory Approvals | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CSA/NRTL certified to CSA 107.1, UL 458 (including Marine supplement) and UL 1741 standards | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| FCC Class B / Industry Canada Class B | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| KKK-A-1822D compliant, for use in "Star-of-Life" ambulances (GFCI version) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ABCY compliant, recommended practices E-8, E-9, A-20, and A-25 for marine use | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Note: Specifications subject to change without notice. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Anexo 3
Autor:
Ing. Julio Rivero González (1)
Ing. Einara Blanco Machín (2)
MsC. Luis Manuel García (3)
(1) Ingeniero Mecánico. Profesor Instructor e Investigador. Departamento de Ingeniería Mecánica. Universidad de Pinar del Río (UPR), Cuba.
(2) Ingeniera Mecánica. Profesora Instructora e Investigadora. Departamento de Ingeniería Mecánica. Universidad de Pinar del Río (UPR), Cuba.
(3) Ingeniero Mecánico. Profesora Auxiliar e Investigador. Departamento de Ingeniería Mecánica. Universidad de Pinar del Río (UPR), Cuba.
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