¿Cómo calcular el cable solar?

Es esencial el uso de cable solar con la sección correcta para la conexión de los diferentes componentes de un sistema fotovoltaico.

Dimendionando correctamente la sección de los conductores solares asguramos que no habrá sobrecalentamiento y minimizamos las perdidas de energía.

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Utilizar cables de una sección menor a la requerida no solo supone un riesgo de incendio debido al sobrecalentamiento sino que supone una violación de los requerimientos legales en la mayor parte de los paises.

Factores determinantes para la elección de la sección del conductor

La sección del cable a utilizar depende de :

  1. La capacidad de generación del panel (a mayor corriente, mayor sección)
  2. La distancia de los paneles al punto de carga (a mayor distancia, mayor sección)

Que sección de cable es la correcta para el cable solar principal DC?

En el caso de paneles solares montados en serie, los inversores deberán ser montados lo más proximos posible a los contadores porque las pérdidas causadas por la longitud del cable solar en AC son superiores a las perdidas en el circuito DC.

 La corriente continua (DC) generada en los paneles o módulos solares debe llegar en la medida de lo posible sin perdidas al inversor solar. Las perdidas cero son inalcanzables dado que cada cable tiene una perdida por resistencia a temperatura ambiente.

 Cual es la sección adecuada del cable solar DC para conseguir una mínima perdida, se explica en el siguiente parrafo.

Se dimensiona el cable principal para que las perdidas sean inferiores al 1% de la generación máxima del panel solar.

Cada cable tiene una resistencia Ohmica.La caida de potencial debida a la resistencia es de acuerdo a la ley de Ohm V= RxI (donde V el el potencial, R la resistencia e I la intensidad de la corriente)

La resistencia del cable depende de tres parametros:

  1. La longitud del cable: a mayor longitud, mayor resistencia
  2. La sección del cable: a mayor sección, la resistencia será menor
  3. El material utilizado y sus resistencia específica, habitualmente cobre o aluminio

La conductividad de cada uno de ello es

  • Cobre: σ >= 58*106 S/m (Siemens pro m) = 58 m/(Ω·mm²)
  • Aluminio: σ >= 36.59*106 S/m =36.59m/(Ω·mm²)

Ambos valores se calculan a 27ºC. A mayor temperatura la resistencia del material se incrementa y la conductividad decrece.

Calculo de la resistencia del cable (ejemplo)

La resistencia Ohmica del cable solar se calcula de acuerdo a la formula:

R = 1/σ * l/A (donde l es la longitud total del cable y es la sección del  cable)

La distancia entre los paneles solares y el inversor solar es de 15 metros. Como resultado, la longitud total del cable en la que la corriente continua fluye es de 30 metros ( cable de entrada y de salida). Utilizamos un cable con una sección  4mm²

La resistencia Ohmica es:

R = 1/(58 m/Ω·mm²) * 30m / 4mm² = 129,3mΩ (Milliohm)

Cual es la perdida en el cable?

La perdida P , para una determinada resistencia Ohmica es:P = U*I = R*I2

Tenemos un string de 11 módules de 230 Wp, la potencia por string es de 2530 Wp.

La perdida de potencia debe ser inferior a un 1% (2530W*1% = 25,3W).

Con una corriente de 7,66 Amperios (Impp) , la máxima resistencia del cable es:

25.2Wp/(7.66 A)2 = 0.431Ω

Si utilizamos cobre como conductor, la sección mínima para un cable de 30 metros de longitud es:

A = 1/(58 m/Ω·mm²) * 30m /0.431Ω >= 1.2mm²

Podemos ver que en este ejemplo, un cable de sección 1×2,5 mm2 es suficiente para mantener las perdidas por debajo del 1%.

Hay un gran número de herramientas en internet que ayudan a seleccionas una sección de cable apropiada para su instalación fotovoltaica.