Relación de panel solar a batería: Cómo dimensionar los paneles solares y el almacenamiento de baterías

Cuando se agrega almacenamiento de batería a un sistema de energía solar fotovoltaica, una pregunta común es cuánta capacidad de batería debe combinarse con un array solar dado. Esta relación a menudo se describe como la relación entre el panel solar y la batería o la relación PV-a-batería.

No existe una relación única que funcione para cada sistema solar más almacenamiento. La configuración adecuada depende de la generación fotovoltaica, la demanda eléctrica, la capacidad de la batería, la potencia del inversor o PCS, y la aplicación deseada.

La relación puede proporcionar un punto de partida útil para comparar configuraciones de sistemas, pero no debe tratarse como un método completo para dimensionar baterías.

¿Qué es la relación de los paneles solares a las baterías?

La relación entre el panel solar y la batería describe la relación entre la capacidad de un sistema fotovoltaico y la capacidad energética de su almacenamiento en batería.

La capacidad de fotovoltaica solar se expresa generalmente en kilovatios (kW) o kilovatios pico (kWp), mientras que la capacidad de almacenamiento de batería se mide en kilovatios-hora (kWh).

Una forma sencilla de expresar la relación es:

Relación de capacidad de panel solar a batería = capacidad de panel solar (kW) ÷ capacidad de batería (kWh)

Por ejemplo, un sistema solar de 10 kW acoplado con una batería de 20 kWh tiene una relación de PV a batería de:

10 kW ÷ 20 kWh = 0,5 kW/kWh

Esta figura muestra cómo se compara la capacidad de PV con la capacidad de energía de la batería. No indica si la batería está adecuadamente dimensionada para una aplicación específica.

¿Existe una relación estándar de energía solar a batería?

No. No existe una relación universal de solar a batería que se aplique a cada sistema de solar y batería.

La generación solar y la demanda de electricidad no siempre ocurren al mismo tiempo. Un sistema puede generar energía solar excedente durante el día mientras que la mayor parte de su demanda de electricidad ocurre más tarde. Por lo tanto, la cantidad de almacenamiento en batería necesaria depende de cómo se espera que opere el sistema.

Entre los factores clave se incluyen:

• Generación de PV: Cuánta energía solar puede producir la instalación y cuándo está disponible.

• Demanda de electricidad: Cuánta energía consume el edificio o instalación y cuándo ocurre la demanda.

• Capacidad de la batería: ¿Cuánta energía se necesita almacenar para el uso previsto.

• Inversor o potencia de PCS: Qué cantidad de potencia puede convertir, cargar o descargar el sistema en un momento dado.

• Aplicación: El autoconsumo, la reserva, la reducción de picos y la operación fuera de red pueden requerir configuraciones diferentes.

Como resultado, una relación fija puede ser útil para comparar diseños de sistemas, pero no debe utilizarse como una regla universal para el dimensionamiento.

¿Cómo se calcula una relación inicial de energía solar a batería?

El cálculo básico es:

Relación PV-capacidad de batería = capacidad PV ÷ capacidad energética de la batería

Por ejemplo:

Los dos ejemplos muestran cómo cambia la relación cuando la capacidad de la batería aumenta mientras que la capacidad de PV permanece igual.

Sin embargo, este cálculo solo describe la relación entre la capacidad de PV y la capacidad de energía de la batería. No determina si alguna de las configuraciones es adecuada para un perfil de carga determinado u objetivo operativo.

Por ejemplo, dos sistemas pueden tener la misma proporción pero servir para aplicaciones muy diferentes. Una batería utilizada principalmente para transferir el exceso de energía solar diurna al consumo vespertino tiene requisitos diferentes a los de una diseñada para proporcionar energía de respaldo o reducir picos de demanda de corta duración.

Por qué la proporción sola no es suficiente

La relación entre el panel solar y la batería describe solo una relación dentro de un sistema de almacenamiento de energía más amplio. La capacidad fotovoltaica, la capacidad de la batería y la potencia del inversor o PCS miden aspectos diferentes del rendimiento del sistema.

Estos valores, por lo tanto, no deben tratarse como intercambiables.

Por ejemplo, aumentar la capacidad de la batería de 20 kWh a 40 kWh duplica la energía almacenada disponible, pero no necesariamente duplica la potencia de descarga de la batería. De manera similar, una mayor clasificación del inversor o del PCS puede aumentar la potencia disponible para cargar o descargar la batería sin aumentar su capacidad de energía.

El perfil de carga también es importante. Un sistema con excedente solar significativo durante el día puede beneficiarse de un almacenamiento que traslade la energía a períodos posteriores, mientras que un sistema de respaldo puede necesitar estar dimensionado según las cargas críticas y la duración requerida de respaldo.

La relación describe una relación; el dimensionamiento determina si el sistema puede cumplir su aplicación deseada.

¿Cómo cambia el dimensionamiento de la batería según la aplicación?

El papel de la batería cambia según cómo se vaya a utilizar el sistema solar más almacenamiento. Esto puede afectar el equilibrio requerido entre la generación de PV, la capacidad de energía de la batería y la capacidad de potencia.

Autoconsumo residencial

Para los sistemas residenciales, las baterías suelen utilizarse para almacenar la generación solar adicional para su uso cuando la producción de PV es menor.

La configuración, por lo tanto, depende del consumo de electricidad de la vivienda y de la cantidad y el momento del excedente solar disponible para su almacenamiento.

Respaldo residencial

Sistemas de respaldo suelen diseñarse alrededor de las cargas que deben permanecer alimentadas y la duración requerida del respaldo.

La capacidad de energía de la batería determina cuánta energía se puede suministrar, mientras que la potencia del inversor determina si el sistema puede soportar las cargas requeridas al mismo tiempo.

Autoconsumo C&I

Para sistemas comerciales e industriales, el perfil de carga de la instalación puede tener un efecto significativo en el dimensionamiento de las baterías.

Un array de PV más grande no requiere automáticamente una batería proporcionalmente más grande. La cantidad de energía solar excedente disponible y cuándo la instalación consume electricidad influyen en cuánta almacenamiento puede usarse de manera efectiva.

Afeitado de picos

Reducción de pico las aplicaciones requieren atención tanto a la capacidad de energía de la batería como a la potencia de descarga.

La batería necesita suficiente potencia para reducir la demanda durante los períodos pico y suficiente energía almacenada para mantener el output requerido durante la duración correspondiente.

Sistemas fuera de la red

Sistemas fuera de la red tienen requisitos adicionales de autonomía energética porque la batería puede necesitar suministrar cargas cuando la generación solar no esté disponible.

El dimensionamiento, por lo tanto, debe tener en cuenta la demanda de energía, la generación solar disponible, la capacidad de la batería y el período requerido de autonomía, en lugar de depender de una relación fija de PV a batería.

Conclusión

La relación entre el panel solar y la batería es una forma útil de comparar la capacidad de PV con la capacidad de energía de la batería, pero es solo una parte del dimensionamiento del sistema de solar más almacenamiento.

Una configuración práctica debe considerar la generación de PV, la demanda eléctrica, la capacidad de la batería, la potencia del inversor o PCS, y la aplicación prevista junto. La misma proporción puede representar diseños de sistema muy diferentes dependiendo de si el objetivo es el autoconsumo residencial, el respaldo, la gestión energética comercial, la reducción de picos o la operación fuera de la red.

Para proyectos solares residenciales y comerciales, el dimensionamiento de la batería debe coincidir con la configuración del sistema, el perfil de carga y los requisitos de aplicación. Batería ACE desarrolla soluciones de almacenamiento de energía personalizadas para marcas OEM/ODM, integradores de sistemas grandes y proveedores de soluciones industriales, ayudando a satisfacer requisitos específicos de proyectos, aplicaciones e integración. Contacte a ACE Battery para discutir sus requisitos de solar-más-almacenamiento.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es una buena relación panel solar a batería?

No existe una relación única que sea adecuada para cada sistema. La relación apropiada entre la capacidad de la batería y la capacidad del sistema fotovoltaico depende de factores como la generación solar, el consumo eléctrico, el perfil de carga, el uso de la batería y la potencia del inversor o el conversor de estado sólido (PCS).

¿Cómo calculas la relación de entrada solar a batería?

Divide la capacidad de la instalación fotovoltaica solar en kW o kWp por la capacidad energética de la batería en kWh. Por ejemplo, un sistema fotovoltaico de 10 kW acoplado a una batería de 20 kWh tiene una relación de 0,5 kW/kWh.

¿Requiere un panel solar más grande una batería más grande?

No necesariamente. Un array de PV más grande puede producir más energía solar excedente, pero la capacidad de batería requerida también depende de la demanda de electricidad, el momento del consumo y la aplicación deseada.

¿Puede funcionar la misma relación de energía solar a batería para sistemas residenciales y comerciales?

Puede utilizarse para describir ambos tipos de sistemas, pero la misma relación no necesariamente produce el mismo resultado operativo. Los sistemas residenciales y comerciales pueden tener perfiles de carga diferentes, requisitos de respaldo y objetivos de gestión de energía.