Calculo de baterías con factor de simultaneidad.

Uno de los principales errores que se presentan a la hora de diseñar un sistema de almacenamiento de energía residencial o comercial, es cuanta potencia se tiene disponible realmente con las baterías residenciales Huawei LUNA2000-S0 y S1, como también, poder determinar cuantas baterías requiero realmente para satisfacer toda la demanda de energía del cliente. 

En ocasiones, se opta con calcular sobredimensionado el sistema de almacenamiento con el objetivo de asegurar funcionamiento del sistema, pero esto significa un alto costo monetario por el valor actual de las baterías de litio en el mercado y en instalaciones residenciales, podría resultar en no poder cerrar ese negocio por el impacto de los costos de las baterías en el CAPEX. Como alternativa a esto, presentamos una forma de calcular de manera mas acotada la cantidad de baterías requeridas.

Como ya vimos en otra publicación, la potencia máxima disponible y el tiempo de autonomía de los sistemas  de almacenamiento residenciales Huawei, dependen del modelo de batería y de inversor, y las limitaciones que estos tienen en modo Isla Total y la potencia total conectada en la instalación. Para ello, es que en este articulo daremos consejos para calcular la demanda de energía máxima de la instalación y la cantidad de baterías que necesito según potencia requerida y energía de almacenamiento. 

1. Calculo de la potencia máxima o demanda máxima de energía.

1.1 ¿Qué es la demanda máxima de energía?

La demanda máxima de energía, o de potencia que puede presentar en una instalación residencial o comercial, es la potencia que puede llegar a requerir dicha instalación en un momento determinado, y que al no calcularse o considerarse a la hora de calcular mi sistema de baterías a instalar, puede provocar la desactivación del sistema por superar la capacidad máxima de potencia de estos sistemas.

Para calcular este importante dato de una manera mas detallada, es recomendable primero hacer un listado de los elementos que están conectados (electrodomésticos en caso de una vivienda) y que trabajarán en simultaneo en esa instalación en un momento determinado.

Por ejemplo, en la siguiente tabla podemos ver un listado simple de electrodomésticos en una vivienda estándar.

En la columna de Potencia nominal, podemos encontrar la potencia de trabajo máxima de ese electrodoméstico, en la columna de Factor de utilización, encontramos un dato muy relevante a tener en cuenta para mi calculo de demanda máxima de energía o potencia, este factor que comúnmente se mide en decimales de 0 a 100, indica simplemente, un relativo de cuantas veces ese electrodoméstico puede alanzar realmente su máxima potencia según un estimado de uso promedio determinado por diseño.  Este dato (que es entregado por el fabricante) aparece en la ficha técnica o placa del electrodoméstico y debe multiplicarse por la potencia nominal del elemento, dándome como resultado una potencia real de consumo promedio la cual es la que debo usar para mi calculo. Por ultimo, la potencia real es la potencia que ese elemento consumirá de la red en circunstancias normales de trabajo, esto ultimo claro, no significa que este elemento no pueda alcanzar su máxima potencia de consumo nominal cuando trabaje en las condiciones necesarias; por ende, siempre debe considerarse que es posible que por breves instantes, la vivienda alcance su máximo nivel de consumo posible.

1.2 Factor de simultaneidad.

El factor de simultaneidad, es simplemente un estimado de las probabilidades de que esa vivienda, trabaje a su plena carga durante el día o durante un tiempo determinado, siendo en la mayoría de los casos, improbable que se usen todos los electrodomésticos a la vez. Se representa con un numero decimal y es usado como factor de corrección para diferentes cálculos.

Si quiero ser preciso, y calcular mi factor de simultaneidad.

Para calcular mi factor de simultaneidad de la  instalación, debo dividir la suma de las potencias nominales de todos los elementos conectados por la suma de las potencias reales de estos elementos con el factor de utilización aplicado.

Ejemplo; usando la misma tabla anteriormente presentada.

Entonces determinamos que para la instalación de ejemplo, el factor de simultaneidad es de 0,56 veces los kW de potencia máxima totales.

También es posible determinar el factor de simultaneidad de una instalación simplemente conociendo la potencia instalada, dividida por la potencia máxima de consumo medida con algún instrumento de análisis, determinando así de manera mas real el factor de simultaneidad de una vivienda. Pero en casos de no contar con instrumentos o con los datos mencionados, es posible estimar este factor con el método anteriormente descrito.

El factor de simultaneidad puede usarse para diferentes cálculos, para para este caso, solo se hace necesario para saber cuanta potencia necesito a la vez en mi instalación, independiente de de cual sea mi potencia conectada total. Con esto, me es posible calcular mi sistema de baterías de manera mas acotada sin sobredimensionar en exceso, permitiéndome ahorrar en el CAPEX de mi proyecto.

De todas formas, el factor de simultaneidad es un estimativo, ya que depende mucho de cada usuario el que tan intensivo sea el uso de la energía de su instalación, que tan frecuente usa sus electrodomésticos y cual es la posibilidad de que el usuario utilice todos sus elementos al mismo tiempo.

Entonces, para poder saber realmente cuanta potencia usará en circunstancias normales el usuario, solo basta con multiplicar la potencia instalada por el factor de simultaneidad.

2. Calculo de cantidad de baterías

2.1 Baterías por potencia requerida.

Una vez conocida la demanda máxima de energía, es posible calcular cuantas baterías de los modelos S1 y S0 necesito para cubrir dicha demanda máxima o una parte de esta, simplemente conociendo las características de mi inversor y los modelos de baterías residenciales LUNA2000.

Si la potencia instalada del proyecto es de 8.8 kW, y tiene un factor de simultaneidad de 0,66, podemos decir que esta instalación requiere a lo menos de una potencia disponible de 5,8 kW; entonces.

Por lógica de diseño, deberé usar un inversor SUN2000-8KTL-LC0, con baterías LUNA2000-7KWH-S1 con a lo menos 2 módulos de expansión para hacer 7 kW de potencia disponible y 14 kWh de energía almacenada.

Potencia disponible: 7 kW

Potencia mínima requerida: 5,8 kW

Energía almacenada máxima: 14 kWh

Horas de autonomía trabajando a plena carga: 2,4 hrs

2.2  Baterías por tiempo de autonomía.

Si requiero de mas tiempo de autonomía, debo sumar módulos de expansión, para ello debo calcular.

Energía requerida = potencia requerida x tiempo

Energía requerida = 5,8 kW X 4 hrs

Energía requerida = 23,2 kWh

Si cada modulo de expansión tiene 7 kWh, debo calcular.

Cantidad de módulos = Energía requerida / capacidad de energía de modulo.

Cantidad de módulos = 23,2 kWh / 7 kWh

Cantidad de módulos = 3,3 módulos = 4 módulos

Como cada BMS puede soportar 3 módulos de expansión, se requieren de 2 BMS cada uno con dos módulos de expansión para este caso.

Para revisar las características de cada modelo de baterías he inversores residenciales, los invitamos a revisar el articulo "Compatibilidad entre baterías e inversores Huawei" dentro de esta plataforma.