La eficiencia energética y la autonomía en sistemas eólicos dependen de un correcto dimensionamiento del banco de baterías. Calcular el banco de baterías es esencial para garantizar el suministro eléctrico continuo y seguro en instalaciones eólicas.
En este artículo descubrirás cómo dimensionar bancos de baterías en sistemas eólicos, fórmulas, tablas, ejemplos y una calculadora IA interactiva.
Calculadora con inteligencia artificial (IA) Calculadora del banco de baterías en sistemas eólicos
- ¡Hola! ¿En qué cálculo, conversión o pregunta puedo ayudarte?
- ¿Cuántas baterías necesito para un sistema eólico de 5 kW, autonomía de 48 horas y voltaje de 48V?
- Calcular el banco de baterías para una carga diaria de 10 kWh, profundidad de descarga del 50% y 24V.
- ¿Qué capacidad de banco de baterías requiero para 3 días de autonomía y consumo de 8 kWh/día?
- Dimensionar banco de baterías para sistema eólico de 2 kW, autonomía 36 horas, eficiencia 85%, voltaje 24V.
Tabla de valores comunes para la Calculadora del banco de baterías en sistemas eólicos
| Consumo Diario (kWh) | Autonomía (horas) | Voltaje Banco (V) | Profundidad de Descarga (%) | Eficiencia (%) | Capacidad Requerida (Ah) | N° de Baterías (12V, 200Ah) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 | 24 | 24 | 50 | 85 | 490 | 4 |
| 10 | 48 | 48 | 60 | 90 | 463 | 4 |
| 8 | 36 | 24 | 50 | 80 | 600 | 6 |
| 12 | 72 | 48 | 40 | 85 | 882 | 8 |
| 15 | 24 | 48 | 50 | 90 | 694 | 7 |
| 20 | 48 | 48 | 60 | 85 | 1,176 | 10 |
| 25 | 72 | 48 | 50 | 80 | 1,875 | 16 |
| 30 | 48 | 48 | 60 | 85 | 1,764 | 15 |
Fórmulas para la Calculadora del banco de baterías en sistemas eólicos
El dimensionamiento del banco de baterías en sistemas eólicos requiere una serie de cálculos precisos. A continuación se presentan las fórmulas fundamentales, explicando cada variable y los valores típicos utilizados en la industria.
1. Cálculo de la energía total requerida
Energía Total (Wh) = Consumo Diario (Wh/día) × Días de Autonomía
- Consumo Diario (Wh/día): Energía que consumen las cargas conectadas al sistema eólico en un día. Valores típicos: 5,000 a 30,000 Wh/día.
- Días de Autonomía: Número de días que el sistema debe funcionar sin generación eólica. Comúnmente entre 1 y 5 días.
2. Ajuste por eficiencia del sistema
Energía Ajustada (Wh) = Energía Total (Wh) / Eficiencia del Sistema
- Eficiencia del Sistema: Considera pérdidas en inversores, cables y baterías. Valores típicos: 0.80 a 0.95 (80% a 95%).
3. Cálculo de la capacidad del banco de baterías
Capacidad Banco (Ah) = Energía Ajustada (Wh) / (Voltaje Banco (V) × Profundidad de Descarga)
- Voltaje Banco (V): Voltaje nominal del banco de baterías. Común: 12V, 24V, 48V.
- Profundidad de Descarga (DoD): Porcentaje máximo de descarga permitido. Valores típicos: 0.5 (50%) para plomo-ácido, 0.8 (80%) para litio.
4. Número de baterías en serie y paralelo
N° Baterías en Serie = Voltaje Banco (V) / Voltaje Batería (V)
N° Baterías en Paralelo = Capacidad Banco (Ah) / Capacidad Batería (Ah)
- Voltaje Batería (V): Voltaje nominal de cada batería. Común: 12V.
- Capacidad Batería (Ah): Capacidad nominal de cada batería. Común: 100Ah, 200Ah.
5. Cálculo total de baterías
N° Total de Baterías = N° Baterías en Serie × N° Baterías en Paralelo
Estas fórmulas permiten dimensionar correctamente el banco de baterías, considerando las características del sistema eólico y las necesidades energéticas del usuario.
Ejemplos del mundo real: aplicación de la Calculadora del banco de baterías en sistemas eólicos
Ejemplo 1: Sistema eólico residencial aislado
- Consumo diario: 8 kWh (8,000 Wh)
- Autonomía requerida: 36 horas (1.5 días)
- Voltaje del banco: 24V
- Profundidad de descarga: 50% (0.5)
- Eficiencia del sistema: 85% (0.85)
- Baterías disponibles: 12V, 200Ah
Paso 1: Calcular la energía total requerida.
- Energía Total = 8,000 Wh × 1.5 = 12,000 Wh
Paso 2: Ajustar por eficiencia.
- Energía Ajustada = 12,000 Wh / 0.85 = 14,118 Wh
Paso 3: Calcular la capacidad del banco de baterías.
- Capacidad Banco = 14,118 Wh / (24V × 0.5) = 1,176 Ah
Paso 4: Calcular número de baterías en serie y paralelo.
- N° Baterías en Serie = 24V / 12V = 2
- N° Baterías en Paralelo = 1,176 Ah / 200 Ah = 5.88 ≈ 6
- N° Total de Baterías = 2 × 6 = 12
Resultado: Se requieren 12 baterías de 12V y 200Ah, conectadas en 2 series de 6 baterías en paralelo.
Ejemplo 2: Sistema eólico para telecomunicaciones
- Consumo diario: 5 kWh (5,000 Wh)
- Autonomía requerida: 48 horas (2 días)
- Voltaje del banco: 48V
- Profundidad de descarga: 60% (0.6)
- Eficiencia del sistema: 90% (0.9)
- Baterías disponibles: 12V, 150Ah
Paso 1: Calcular la energía total requerida.
- Energía Total = 5,000 Wh × 2 = 10,000 Wh
Paso 2: Ajustar por eficiencia.
- Energía Ajustada = 10,000 Wh / 0.9 = 11,111 Wh
Paso 3: Calcular la capacidad del banco de baterías.
- Capacidad Banco = 11,111 Wh / (48V × 0.6) = 386 Ah
Paso 4: Calcular número de baterías en serie y paralelo.
- N° Baterías en Serie = 48V / 12V = 4
- N° Baterías en Paralelo = 386 Ah / 150 Ah = 2.57 ≈ 3
- N° Total de Baterías = 4 × 3 = 12
Resultado: Se requieren 12 baterías de 12V y 150Ah, conectadas en 4 series de 3 baterías en paralelo.
Variables clave y recomendaciones para el dimensionamiento
- Consumo energético: Realizar un inventario detallado de cargas para evitar subdimensionamiento.
- Autonomía: Considerar condiciones climáticas y periodos sin viento.
- Profundidad de descarga: No exceder los valores recomendados por el fabricante para prolongar la vida útil.
- Eficiencia: Incluir pérdidas de inversores, cables y controladores.
- Tipo de batería: Plomo-ácido, AGM, gel o litio, cada una con DoD y ciclos de vida distintos.
Para información adicional y normativas actualizadas, consulta fuentes como la Agencia Internacional de Energía y la NREL.
Preguntas frecuentes sobre la Calculadora del banco de baterías en sistemas eólicos
- ¿Qué pasa si sobredimensiono el banco de baterías? Aumenta el costo y el espacio requerido, pero mejora la autonomía y vida útil.
- ¿Puedo usar baterías de diferentes capacidades? No es recomendable, ya que puede provocar desbalanceo y reducir la eficiencia.
- ¿Cómo afecta la temperatura? Temperaturas extremas reducen la capacidad y vida útil de las baterías.
- ¿Qué mantenimiento requieren? Depende del tipo de batería; las de plomo-ácido requieren revisiones periódicas de electrolito.
El correcto dimensionamiento del banco de baterías en sistemas eólicos es fundamental para la eficiencia, seguridad y durabilidad del sistema. Utiliza la calculadora IA y las fórmulas presentadas para optimizar tu instalación.