Consejos técnicos

Diseño de un sistema energético de estilo "híbrido" basado en baterías

Designing

Comprender el proceso de diseño:

Haz un plan antes de comprar e instalar tu sistema de energía híbrido basado en baterías. Si no planifica cuidadosamente el proceso de diseño de su sistema de energía, su inversión puede resultar subóptima y más cara de lo previsto.

Los siguientes pasos deben seguirse para diseñar su sistema de energía híbrido, ya sea para sistemas móviles, marinos, aislados de la red o para otros sistemas de energía, incluida la energía solar fotovoltaica.

A la hora de diseñar un sistema de energía, siga los pasos de diseño. Por supuesto, hay que hacerlo con precisión. Tenga en cuenta que se trata de directrices para que los diseñadores comprendan el proceso general de creación del sistema energético.

El diseño del sistema no es algo único. Pruebe diferentes supuestos para ver los resultados y compárelos para llegar al diseño óptimo.

Los pasos del diseño son los siguientes:

  • Cálculo de la carga energética y selección de la tensión del sistema
  • Para un sistema de energía solar, es necesario estudiar los recursos solares y seleccionar los módulos fotovoltaicos
  • Dimensionamiento y selección de las baterías
  • Dimensionamiento y selección del inversor (y del regulador de carga solar cuando el sistema es fotovoltaico)
  • Dimensionamiento y selección del cargador de baterías
  • Dimensionamiento y selección del generador de CC o CA cuando sea necesario
  • Dimensionamiento y selección de la distribución de CA y CC, la supervisión de las baterías y la supervisión y el control del sistema
  • Finalmente, una vez diseñado el sistema. Es necesario seleccionar y dimensionar el cableado, los fusibles, los interruptores y los componentes de la instalación.
  • Después de la instalación, comprobación del sistema y puesta en marcha inicial y primera inspección/comisión del sistema
  • A lo largo de los años, le aconsejamos que realice una inspección periódica del sistema y que esté al tanto del mantenimiento necesario para el mismo.

Consideraciones sobre la planificación

  • El sistema energético es una inversión relativamente grande. Este es uno de los principales motivos por los que la gente no suele poder permitirse comprar un sistema energético de tamaño perfecto de una sola vez. Si este es el caso, planifique la construcción del sistema por fases. Empezando con menos aparatos y aumentando el uso de energía cuando el sistema haya crecido o esté terminado.
  • Cuando planifique un sistema energético, tenga en cuenta que en la mayoría de los casos el consumo de energía crecerá. Hay que tener en cuenta que no siempre es posible añadir componentes al sistema, como por ejemplo baterías, tanto desde el punto de vista técnico como desde el punto de vista del tamaño y el espacio.
  • Es aconsejable disponer de un plano de planta/plano de instalación que muestre dónde debe instalarse el sistema. De este modo, se tiene una idea clara de los equipos que caben con sus tamaños físicos.
  • Mantenga los sistemas tan simples como sea posible. Cuanto más complejo sea el sistema, mayor será la posibilidad de que salga mal o, peor aún, de que no pueda funcionar. Otro problema que puede surgir es que el operador/usuario final/propietario de la embarcación no entienda el sistema y se queje de ello incluso en el ámbito público. Esto dará lugar a llamadas de postventa y de servicio y podría dañar la imagen del instalador o incluso de la marca Whisper Power.
  • Si está comparando sistemas de diferentes marcas, compruebe la calidad, el rendimiento y la funcionalidad en lugar de optar únicamente por el precio más bajo.
  • Calcule las cargas de forma realista y con cuidado. La sobreestimación de la carga aumentará los costes del sistema de forma significativa. La subestimación de la carga dará lugar a continuos problemas con la batería y/o a largas horas de funcionamiento del grupo electrógeno. Considerando las aplicaciones profesionales (críticas): en el peor de los casos, el trabajo que se va a realizar se interrumpe porque hay escasez de energía.

Voltaje del sistema

La tensión del sistema es la tensión nominal a la que funcionan las baterías, los inversores y los reguladores de carga. En la mayoría de los casos se trata de una tensión de 12, 24 o 48 voltios de corriente continua. Ofrecemos para todos estos niveles de tensión de batería sistemas y productos de energía. En los casos en los que la necesidad de energía es alta, elegimos sistemas de 24Volt DC, o en algunos casos incluso de 48Volt DC, dependiendo de los requisitos específicos y las necesidades de energía.

Necesidad total de energía diaria del sistema - cálculos importantes

¿Cuánta energía se necesita para alimentar un sistema cada día?

Empieza por hacer una lista de todas las luces y otros aparatos que necesitan ser alimentados. Cuantos más electrodomésticos se puedan conseguir con un bajo requerimiento de energía, mejor será. La demanda de energía de la carga diaria es la cantidad de energía que se necesita cada día para suministrar energía a la carga, como las lámparas y otros aparatos. Se mide en vatios-hora o amperios-hora. La suma del consumo de energía de todos los aparatos individuales da el uso diario. Separe los aparatos alimentados por corriente continua (conectados directamente a la batería, en la mayoría de los casos de 12 o 24 voltios, a veces de 48 voltios) y los aparatos de corriente alterna que están conectados a un inversor o a un generador, o incluso a la red eléctrica cuando ésta está disponible. Cálculo de la energía de la carga y selección de la tensión del sistemaHay dos métodos comunes para calcular el consumo de energía en los sistemas de energía basados en baterías. Los dos métodos son:

  • Amp-hora
  • Watt-hora

Si se hace el cálculo correctamente, ambos cálculos llegan al mismo uso de energía.

En la mayoría de los casos, los cálculos se realizan con el método del amperio-hora, que se suele utilizar en las aplicaciones profesionales y recreativas en el entorno móvil y marino. Para los sistemas relacionados con la energía solar se suele utilizar el método del vatio-hora. Esto es más fácil, ya que la producción de energía de los módulos solares con reguladores de carga MPPT se puede calcular con el método de los vatios-hora. Por último, convertimos los vatios-hora en amperios-hora cuando tenemos que dimensionar la batería de todos modos.

Preferimos hacer ambas cosas cuando los sistemas son cada vez más grandes. La conversión de uno a otro se puede hacer fácilmente.

Calcule la demanda de energía de la carga diaria en vatios-hora/día.

Puede rellenar la lista de carga de CC donde ponemos los aparatos, la cantidad de aparatos que tenemos, por ejemplo 10 luces, la potencia nominal de los aparatos y el tiempo en horas que se utilizarán los aparatos en un periodo de 24 horas. Vea a continuación un ejemplo de una lista de carga de CC. En este caso se ha calculado en vatios hora al día. La conversión a Ah por día es la siguiente fórmula:

Usos en Ah = (uso en vatios hora/día) / tensión CC del sistema (ver tabla 1)

Para los aparatos de CA se puede hacer una lista de carga similar. Vea a continuación la lista de carga de CA. En este caso conectamos todos estos aparatos a un inversor (como el Super Inverter de WhisperPower de 4, 7 y 14kVA de potencia). En la práctica, se puede ampliar la lista de cargas y poner también todas las demás cargas que deban conectarse a la toma de tierra o al generador, dependiendo de la configuración del sistema. Como el concepto Octo-Power plus con un gran inversor y el Super Charger que funciona con energía de la red (de la costa) y los sistemas Whisper Power Piccolo y Scalino Genverter con CA o CC. (ver tabla 2)
En este ejemplo tenemos el siguiente consumo de la batería y un resumen del consumo total de Ah y Wh de la batería:

El siguiente paso será seleccionar la configuración del sistema y calcular y elegir todos los componentes necesarios del sistema, como el tipo y la tecnología de la batería, así como la capacidad del sistema. También hay que calcular la capacidad del inversor y del generador. Cuanto más precisas y realistas sean las listas de carga, más preciso será el diseño del sistema energético híbrido.
Explicaremos los demás pasos en otro consejo.