Caso de uso: energía para un puesto rural donde no llega la red
Cómo se dimensiona un sistema solar aislado para un puesto de campo: de los consumos diarios en Wh a los paneles, el banco y el inversor, con el orden correcto de las cuentas y los errores que dejan el sistema corto en invierno.
Respuesta rápida: un sistema off-grid se dimensiona en un orden fijo y cambiarlo es la causa número uno de instalaciones que quedan cortas. Primero el consumo diario en Wh, después los paneles, después el banco de baterías, y recién al final el inversor. El error clásico es empezar por el inversor —que es lo que se ve y lo que tiene un número grande en la caja— y llegar al banco con el presupuesto agotado.
El escenario
Un puesto de campo a doce kilómetros de la línea más cercana. Extender la red cuesta más que el sistema completo, así que la decisión ya está tomada. Hay luces, una heladera que trabaja las 24 horas, una bomba para el tanque australiano, un televisor y la carga de teléfonos y handies. Se habita todo el año.
Hoy resuelven con un grupo electrógeno que consume combustible todos los días y hay que ir a cargar.
El orden de las cuentas
- 1. Consumo diario en WhEquipo por equipo: potencia × horas que funciona por día. La heladera no son 150 W durante 24 h, son 150 W durante las horas que arranca el compresor. Este es el número del que sale todo lo demás, y el que más se subestima.
- 2. PanelesWh diarios ÷ horas de sol pico, más un 30 % por pérdidas de cableado, temperatura, suciedad y rendimiento del inversor. Y con las horas de sol del PEOR mes si el puesto se habita todo el año.
- 3. Banco de bateríasWh diarios × días de autonomía ÷ profundidad de descarga admisible de la química elegida (0,5 en plomo, 0,95 en litio). Acá es donde la elección de química cambia el precio total.
- 4. InversorPor la potencia simultánea máxima, no por el consumo diario. Más el pico de arranque del motor más grande: una bomba puede pedir de tres a cinco veces su nominal durante un instante.
Con los números del ejemplo: 4.200 Wh diarios ÷ 4,5 horas de sol × 1,3 de pérdidas ≈ 1,2 kW de paneles. Para el banco, 4.200 × 2 días = 8.400 Wh; en 48 V eso son 175 Ah, que con plomo pasan a 350 Ah reales y con litio a 184 Ah.
Dónde se define el precio: la química del banco
Esa última cuenta es la que decide el presupuesto, y es donde más se equivoca la gente al comparar.
Capacidad nominal necesaria para entregar los mismos 8.400 Wh
Un banco de litio de 100 Ah reemplaza a uno de plomo de 200 Ah. Por eso comparar precio por amperio-hora entre las dos químicas no significa nada: hay que comparar precio por Wh realmente utilizable, y después dividirlo por los ciclos que aguanta cada una.
Con ciclos declarados parecidos entre las dos químicas, la ventaja del litio en este escenario no está en durar más veces sino en necesitar casi la mitad de capacidad nominal para el mismo respaldo: menos peso, menos lugar y menos baterías que reemplazar. Para un puesto de uso de fin de semana, donde el banco cicla poco y el espacio no es problema, la GEL de ciclo profundo sigue siendo la cuenta que cierra.
El error de invierno
El sistema se entrega en octubre, funciona perfecto todo el verano, y en junio se queda sin energía a las nueve de la noche.
Pasa porque se dimensionó con el promedio anual de horas de sol pico. Si el puesto se habita todo el año, la cuenta se hace con el mes más flojo, no con el promedio. Es la diferencia entre un sistema que funciona y uno que funciona ocho meses.
La alternativa honesta, cuando el presupuesto no da para dimensionar al peor mes, es dimensionar al promedio y decirlo: que el cliente sepa que en pleno invierno va a tener que racionar o apoyarse en el grupo algunos días. Eso es un sistema bien vendido. Lo otro es un reclamo esperando a junio.
La bomba merece un párrafo aparte
El pico de arranque de un motor es lo que rompe más inversores subdimensionados. Una bomba de 1 kW puede pedir 3 a 5 kW durante el arranque, y si el inversor no lo banca, corta.
Dos salidas: dimensionar el inversor por el pico, o poner un arrancador suave en la bomba. La segunda suele ser más barata que subir un escalón de inversor, y además le alarga la vida al motor.
Si va a crecer, decidilo ahora
Sumar paneles después es simple. Cambiar la tensión del banco no: implica reemplazar baterías e inversor, o sea rehacer el sistema.
Por eso, si existe la chance de que en dos años entre un galpón, una segunda bomba o una casa más, el inversor y la tensión del banco se eligen hoy pensando en ese tamaño. En instalaciones chicas 24 V alcanza; de 5 kW para arriba, 48 V es lo razonable porque baja la corriente y con eso la sección de cable y las pérdidas.
Preguntas frecuentes
¿En qué orden se dimensiona un sistema off-grid?
Siempre igual: primero el consumo diario en Wh (equipo por equipo, con las horas que funciona cada uno), después los paneles (Wh ÷ horas de sol pico, más un 30 % de pérdidas), después el banco de baterías (Wh × días de autonomía ÷ profundidad de descarga admisible) y recién al final el inversor, por la potencia simultánea máxima más el pico de arranque del motor más grande. Cambiar ese orden es la causa número uno de sistemas que quedan cortos.
¿Por qué el sistema anda bien en verano y queda corto en invierno?
Porque se dimensionó con el promedio anual de horas de sol pico en vez del peor mes. En buena parte de Argentina el promedio anual ronda 4 a 5 horas, pero en junio y julio baja bastante. Si el puesto se habita todo el año, la cuenta se hace con el mes más flojo; si es de uso estacional, con el promedio del período de uso.
¿Qué batería va en un puesto rural?
Las que soportan ciclado profundo: GEL de ciclo profundo o litio LiFePO4. Las AGM de respaldo no sirven para este uso, porque están diseñadas para estar cargadas y descargarse poco y rara vez. Entre GEL y litio, el litio conviene cuando el sistema cicla todos los días: aguanta del orden de 6.000 ciclos contra 1.200 de la GEL, y admite descargar el 95 % contra el 50 %.
¿Puedo empezar chico y ampliar después?
Sí, y es lo recomendable, pero hay que preverlo desde el principio. El inversor y la tensión del banco se eligen pensando en el tamaño final. Sumar paneles después es simple; cambiar la tensión del banco implica reemplazar baterías e inversor, o sea rehacer el sistema.