Cartas Solares - Sombras en paneles solares

Cuando se trata de evitar sombras sobre un conjunto de módulos fotovoltaicos: No existe aún en el mercado un programa que desarrolle curvas de nivel para diferentes iso-líneas (alturas) separadas cierta distancia según la disposición de los arreglos de módulos fotovoltaicos que se vayan a instalar. A excepción  del UO Solar Radiation Monitoring Laboratory (http://solardat.uoregon.edu./) que muestra las distancias para un solo obstáculo, las opciones son reducidas – El siguiente es un ejemplo.

Distancia Horizontal y Profundidad de la Sombra para todos los meses del año.

Estas iso-líneas que representarían la altura dependen de la latitud geográfica del lugar, el área del arreglo, la altura del mismo, la inclinación, etc, permitirían el diseño y ejecución de trabajos complementarios al sistema de energía solar, evitando que nuestro arreglo se vea perjudicado por alguna sombra. El cálculo en si mismo es sencillo, sin embargo, las aplicaciones son muy variadas (en un siguiente post adjuntaré un hoja de cálculo con el resultado del proceso para obtención de estas alturas vs distancias  que puede ser modificado por cualquier usuario con nociones de geometría y trayectoria solar). En la práctica la fuente principal para tener distribuciones confiables al momento de calcular sombras debe ser dada por la carta solar. De los siguientes links se pueden descargar dos programas muy útiles para estimar las trayectorias del sol.

Descargar GEOSOL: http://www.unsa.edu.ar/%7Ealejo/geosol/geosol.zip

Descargar SunPath: http://www.labeee.ufsc.br/downloads/softwares/sunpath

La carta solar cilíndrica consiste en un diagrama en el que se representa la posición del Sol sobre un lugar determinado para fechas diferentes y a diferentes horas, en función de la altura del Sol y el acimut del punto (orientación con respecto al Sur). En el eje vertical se sitúa la altura solar en grados sexagesimales y en el eje horizontal el acimut medido desde el Sur. Una de las aplicaciones de la carta solar es conocer el número de horas de sol teóricas (con cielo despejado) que reciben las diferentes fachadas de un edificio (o laderas de una montaña) cuando no ocurre ninguna obstrucción (no hay sombras proyectadas, así servirán para fachadas de edificios o laderas de elevada pendiente). Para ello únicamente hay que considerar que el acimut en grados sexagesimales del eje X del diagrama expresa las diferentes orientaciones de la superficie:

Carta Solar Cilíndrica para la zona de Sandia en Puno-Perú (14ºS – 70ºW).

Así, en función de la orientación a la que esté expuesta una u otra ladera, se puede diferencia claramente el número de horas de sol a la que está expuesta.

La ladera norte apenas cuenta con algo de sol a primeras horas y al final del día. De septiembre a marzo no hay ninguna hora. En las laderas orientadas al nordeste y noroeste hay un mayor número de horas de sol, en la ladera noreste recibe el sol únicamente por la mañana mientras que la ladera noroeste recibe el sol únicamente por la tarde. En la ladera oeste el soleamiento alcanza la mitad de las horas de día, en la ladera este se tienen las mismas horas de sol que en el oeste pero todas por la mañana. La ladera este presenta unas adecuadas condiciones de insolación. En la ladera sudeste la mayor parte de las horas de sol se producen por la mañana (desde el punto de vista arquitectónico es una orientación recomendable). La ladera sur recibe la práctica totalidad del número de horas de sol. En la ladera sudoeste recibe el mismo número de horas de sol que en la ladera sudeste, pero en este caso la mayor parte de las horas de sol se producen por la tarde, se puede producir un calentamiento perjudicial desde el punto de vista del confort climático en el sudoeste.

Batería - Capacidad

Factores que afectan a la capacidad disponible en la batería

La capacidad C de un acumulador es la cantidad de electricidad que puede entregar y se expresa en Ampere-hora (Ah). Dicho valor depende de la intensidad, la duración y la tensión de descarga; de la densidad y temperatura del electrolito y del estado de envejecimiento en que se encuentre la batería.

La capacidad nominal es la indicada por el fabricante, y viene dada por la cantidad de electricidad que el acumulador puede entregar en un tiempo de descarga determinado a la intensidad nominal indicada por el fabricante. El símbolo C se completa con un subíndice que indica la duración de la descarga en horas. Por ejemplo si la descarga dura 10 horas, se denominará C10. La intensidad nominal correspondiente se designará con I10.

La reducción de la temperatura aumenta la vida útil, pero disminuye la capacidad del acumulador (ley de Nerst). Por ejemplo, si a 25 ºC se tiene una carga del 100 %, a 0 ºC la carga se puede reducir al 65 %. Además, a bajas temperaturas se dificulta el proceso de carga, al aumentar la tensión en las celdas.

La temperatura es un factor que afecta la capacidad disponible en la batería. El siguiente gráfico es una curva de Sonnenschein (Exide) para los modelos A400, A500, Solar y Solar Block.

Por otra parte, si se aumenta la cantidad de ácido sulfúrico que se diluye en el agua, se logra un electrolito de mayor densidad con el consiguiente aumento de la capacidad de descarga de la batería y un mejor mantenimiento de la tensión. Sin embargo se disminuye la vida útil, al crearse un ámbito más agresivo para las placas y los separadores. Esto también ocurre cuando la batería se carga excesivamente y aumenta la concentración de ácido.
Cabe aclarar que un mismo acumulador puede tener distintos valores de capacidad, según el tiempo de descarga especificado. Por ejemplo, para un acumulador determinado se puede tener: C5 = 0,8 C10. Esto se debe a que durante una descarga rápida solo interviene la superficie externa del electrodo, pues no hay tiempo para que llegue a intervenir todo el material activo de la placa. Este fenómeno hace que para regímenes de descarga rápida se construyan acumuladores con muchas placas finas y para descargas lentas se utilicen pocas placas de mayor espesor.

Baterías Con Carga Seca - Dry Charge Battery Procces

Para la manufactura de baterías, existe un proceso llamado: Carga Seca o en inglés: Dry Charge.

Toda batería de plomo-ácido está ensamblada con placas tanto positivas como negativas. También, en una batería cargada y lista para el uso, las placas positivas son de color café y las placas negativas son de color gris.

Una placa está compuesta por una rejilla fabricada de plomo metálico. Sobre la rejilla está impregnada una pasta, que es un compuesto de plomo. Para la placa positiva este es óxido de plomo. Para la placa negativa el compuesto es plomo esponjoso.

La manufactura de una placa, exige dos procesos:

1)Empaste de la rejilla y fraguado. Las placas son positivas y negativas, pero aun no tienen carga eléctrica.
2)Formación eléctrica: consiste en convertir el material impregnado en óxido de plomo (placa positiva) y plomo esponjoso (placa negativa).

La Formación Eléctrica, consiste en hacer circular por las placas una corriente del tipo continuo CC o llamada también corriente directa. Las placas a formar, se sumergen en tanques, que se llenan con un electrolito (mezcla de ácido y agua), generalmente de 1100 de densidad.

El proceso de formación, dependiendo del tamaño del tanque, de la cantidad de corriente que circula y también del tipo de óxido empleado en la manufactura, puede llevar de unas 24 a 36 horas.

Terminado el proceso de formación, lo que se obtiene es una placa cargada eléctricamente, pero húmeda (recordemos, que las placas estaban sumergidas en electrolito). De aquí hay dos opciones para ensamblar la batería como producto final:

a) Retirar las placas, tanto positivas como negativas. Colocarlas sobre caballetes, para que escurran su humedad y dejarlas secar al ambiente. Por este proceso las placas perderán su carga, ya que el oxígeno presente en el aire reaccionará con el material de las mismas. Al ensamblar la batería con estas placas secadas al ambiente, será necesario darle al producto final (batería acabada) una carga inicial, que será de unas 24 horas.

b) Retirar las placas negativas de los tanques e inmediatamente introducirlas en un tanque de secado. Este tanque es sellado y no hay contacto con el aire ambiente. Las placas al secarse, no pierden su carga eléctrica. Este es el proceso que se llama Carga Seca. Las placas positivas, se pueden secar al ambiente o en hornos, que no requieren ser sellados o herméticos.

A la batería ensamblada con las placas negativas secadas en un horno hermético, se le llama Batería de Carga Seca.

Recordemos que las baterías de tapones, llevan un tapón en cada celda. Bien, en las baterías de Carga Seca, antes de su despacho se procede al sellado de los agujeros de ventilación (donde van los tapones) con una tira auto adhesiva. Esta tira, solo debe ser removida, cuando la batería se vaya a activar.

(Batería ensamblada en caja de material transparente)


Cuando la batería se activa, o sea se le llena con electrolito de 1250 a 1280 de densidad, queda ya lista para el uso. Es siempre conveniente aplicar una pequeña carga de refresco...digamos de una a tres horas.