Aprovechamiento de la radiación solar

Analizamos el aprovechamiento de la energía solar en Quito a lo largo del día (horas de claridad) para hacer funcionar los aparatos eléctricos del hogar en el mismo momento que se dispone de ella y, si hay exceso de energía, almacenarla en baterías para utilizarla durante la noche.

Motivación En vista que la cantidad de radiación solar y de aparatos eléctricos conectados a la red de energía y que están funcionando en un hogar es variable en el transcurso del día, es importante hacer un análisis, así también a lo largo del día, de la cantidad de energía disponible y, si hay exceso,  almacenarla para utilizarla en la noche, para lo cual elegimos un día en particular y mi hogar.

Curvas de la energía disponible de un sistema de paneles solares fotovoltaicos y curva de carga o de consumo.

En la figura 1 tenemos los valores de energía solar disponible, de un sistema de paneles solares fotovoltaicos y los valores de energía requerida para el funcionamiento de los aparatos eléctricos de mi hogar el día 08 de mayo del año 2025 en la ciudad de Quito (día sombreado y lluvioso). La información de la energía solar sobre la superficie de la Tierra (por metro cuadrado), fue obtenida del repositorio del INAMHI (Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología – Ecuador) y la energía requerida es la real de mi hogar.

Comparando las curvas de energía disponible, con un panel solar de tamaño 2 metros cuadrados, 400 vatios de potencia, en rojo, y de energía requerida por los aparatos eléctricos, en azul, el mismo instante que se captura la energía del sol, solamente entre 10h00 y 11h00 y  entre 15h00 y 16h00 la energía disponible es suficiente para poner a funcionar los aparatos eléctricos. En estas condiciones no es útil ni práctico.

Ahora comparemos las curvas de energía disponible con 2 paneles solares PV, en verde, del mismo tamaño y tipo del caso anterior, y de la energía requerida, en azul. En este caso, existe suficiente energía solar disponible entre las 10H00 y 16H00 para hacer funcionar los aparatos eléctricos y, el excedente (792 Wh, vatios hora) se puede almacenar para utilizarla durante la noche.

Notemos que la potencia máxima consumida por los aparatos eléctricos (Sin utilización de ducha eléctrica ni plancha) es de 150 W (vatios). Notemos que a pesar que la potencia nominal (placa de fábrica) que puede suministrar 1 panel solar PV es de 400 W es mayor que la requerida por los aparatos, al no tener suficiente energía solar disponible, un único panel PV no es suficiente para poner a funcionar nuestros aparatos eléctricos (recordemos que estamos en un día nublado y lluvioso), de allí que con 2 paneles PV ya podríamos hacerlo durante 6 horas del día.

Claro está que si quisiéramos que nuestros aparatos funcionen más tiempo con energía solar, se debería poner más paneles solares, lo que implica mayor inversión y mayor espacio para instalarlos. En definitiva hay que balancear la relación costo/benefico a lo largo de todo un año ya que, en días despejados y plenamente soleados la situación cambia y con 2 paneles solares de entre 400 y 500 vatios es suficiente para 8 o 10 horas de abastecimiento con energía solar.

Conclusiones

Para dimensionar de manera eficiente un sistema de paneles solares fotovoltaicos (cantidad de paneles solares, tamaño, potencia eléctrica) y aprovechar la energía del sol es necesario hacer el balance de la relación costo/benefico a lo largo de todo un año puesto que, en días nublados y lluviosos habrá poca radiación solar disponible y, por el contrario, en días despejados y plenamente soleados habrá exceso de radiación solar y exigirá un banco de baterías de suficiente capacidad para almacenarla.

Francisco Castro – Si2a