Si el título de este artículo le hizo dar vueltas la cabeza, ha llegado al lugar correcto: ¡marque este blog ahora y siga leyendo! Como educadores, sabemos que el lenguaje puede disuadir o mejorar el aprendizaje. El lenguaje que usamos para describir la energía solar y la electricidad en general es necesario para comprender su funcionamiento. Los términos comunes y la sopa de letras de acrónimos pueden ser utilizados sin la menor conciencia por aquellos familiarizados con ellos, dejando a quienes no saben qué significan "PWM" y "MPPT sintiéndose desorientados, lo que a menudo paraliza el aprendizaje. Y, honestamente, ¡saber lo que significa el acrónimo en sí probablemente no le ayudará a entender lo que realmente hace! Llegaremos a eso en un momento. Al igual que la jerga de otras industrias, hay quienes están dentro y quienes están fuera.
A pesar de que la tecnología solar tiene más de 140 años y muchas personas y empresas en todo el mundo la han utilizado durante décadas, todavía es relativamente nueva para el consumidor promedio. Si bien la mayoría de las personas entienden que funciona, es posible que no entiendan CÓMO funciona. A lo largo de los años de explicarlo a la gente, hemos descubierto que la terminología puede ser el mayor obstáculo. Confíe en nosotros, estuvimos allí en 2010 cuando estábamos renovando nuestra caravana antigua y queríamos instalar un sistema de energía solar. Había muy poco disponible para aquellos de nosotros sin un título en Física o Ingeniería Eléctrica. ¡Pero, con la ayuda de algunos amigos en la industria, hemos vivido de forma móvil con energía solar desde 2012 y hemos educado a muchísimas personas en el camino!
En este artículo, intentamos tender un puente entre las dos partes de la brecha de conocimiento sobre electricidad solar. La gente quiere acampar con su RV sin conexión a la red sin tener que usar un generador, pero son los términos y la falta de experiencia lo que se interpone. ¡Así que dé el primer paso con nosotros, aprenda algunos términos nuevos y comience su viaje aquí!
Renogy: ¿Qué hay en un nombre?
Como embajadores solares, hemos escuchado a la empresa que representamos referirse a ella como Renology y Renergy, y posiblemente algunas otras. Al idear un nombre para su empresa, Yi Li dio con un concepto que su negocio de energía renovable necesitaría para prosperar en el siglo XXI, que cambia rápidamente: la innovación. Así, el nombre Renogy nació en 2010 -- energía REnovable e iNNOvadora (enerGY).
Entonces, ¿qué significa realmente "energía renovable"? Es un concepto simple. Es energía que puede ser creada (o renovada) durante la vida útil típica de un ser humano de 80 a 100 años. El sol brilla y el viento sopla casi todos los días; no se necesita tiempo para renovarla, no se puede agotar y nuestra tarea es simplemente capturarla. Toda la energía renovable se obtiene de fuentes naturales y neutras en carbono: sol, viento, lluvia, mareas, olas y calor geotérmico. Por el contrario, los combustibles fósiles pueden tardar cientos o miles de años en crearse y pueden agotarse.
¿Puede nombrar los dos tipos de electricidad?
Comencemos hablando de CA/CC – no de la popular banda australiana de los 80 – sino de los diferentes tipos de corriente que fluyen a través de un sistema eléctrico. Si puede dominar las diferencias entre Corriente Alterna y Corriente Directa, y descubrir cómo cablearlas ambas en su sistema, ¡está en camino de convertirse en una Estrella del Solar!
Corriente Continua (CC) = corriente que fluye en una dirección dentro de un circuito desde la fuente hasta el aparato, al igual que el agua, desde un lugar de mayor presión a uno de menor presión. Los paneles solares y las baterías crean, almacenan y liberan solo corriente continua. Una gran analogía, tomada de Will Prowse, es que la energía CC es como un río.
Corriente Alterna (CA) = corriente que vibra hacia adelante y hacia atrás desde la fuente hasta el aparato a lo largo de todo el circuito. Es el tipo de corriente que se conecta a nuestras casas y alimenta un tomacorriente doméstico estándar. Todo lo que tenga el típico enchufe de 2 o 3 clavijas necesita CA para funcionar. En la analogía de Will, la energía CA no es como un río, sino más bien como una ola en el océano donde la fuerza de la energía se mueve pero el agua en sí no.
Solo una nota sobre por qué hay dos tipos de corriente. Además de otros factores, la energía CA es mejor para ser transportada a grandes distancias que la CC debido a la pérdida de transmisión. Dado que nuestra red eléctrica nacional se ha establecido en un modelo de producción masiva regional en lugar de un modelo de producción local a menor escala, la CA funciona mejor en este sistema.
Pérdida de transmisión = la pérdida de energía que ocurre cuando la electricidad viaja a través de un cable. Debido a que la energía eléctrica necesita viajar a través de un medio para ir de un lugar a otro, usamos cable de cobre (u otra forma de metal). Para los propósitos de un sistema de energía solar a pequeña escala, minimizar la longitud del cable de transmisión o aumentar el diámetro del cable puede reducir esto.
Polaridad = el flujo correcto de corriente continua a través del sistema. Cualquier componente en un sistema de CC tendrá un terminal positivo y uno negativo, como una batería. Invertir la polaridad, conectar un terminal positivo a un terminal negativo y viceversa puede dañar el equipo, aunque la mayoría de los componentes de Renogy están protegidos contra conexiones de polaridad incorrecta. Hay ocasiones en las que es posible que desee conectar baterías o paneles solares de esta manera; consulte Serie a continuación.
Términos comunes para aprender: Unidades utilizadas para medir diferentes aspectos de la electricidad
Ok, ¿listo para aprender la terminología para que pueda sumergirse en la creación de su propio sistema? Vamos a compartir algunas analogías que seguramente le ayudarán a salir a flote en poco tiempo.
Voltaje/Voltios (V) = una unidad utilizada para medir la presión del sistema eléctrico. A menudo usamos el agua como analogía para entender la electricidad. Si estuviéramos hablando de una ducha doméstica común, los Voltios medirían la presión del agua en el sistema que llega al cabezal de la ducha.
Amperaje/Amperios/Amperios (A) = una unidad utilizada para medir el flujo de la corriente eléctrica en el sistema. Volviendo a nuestra analogía del cabezal de la ducha, si los Voltios son presión, los Amperios miden el flujo de agua a través del cabezal de la ducha en galones o litros por minuto.
Vataje/Vatios (W) = el producto de Voltios y Amperios (W = V x A). La unidad utilizada para medir el trabajo completado por el sistema eléctrico. En la analogía, esto sería lo bien (o lo satisfactoriamente) que el cabezal de la ducha funcionaría para limpiarle.
Vatios-hora (Wh) = el tiempo, en horas, que el sistema puede realizar trabajo a una velocidad determinada. En la ducha, el tiempo que podría ducharse a la misma presión y flujo.
Amperios-hora (Ah) o Miliamperios-hora (mAh) = el número de Amperios que se puede esperar que una batería proporcione en 1 hora a su Voltaje nominal (por ejemplo, 12V). Amperios x Horas = Amperios-hora (Ah)
Por ejemplo, una batería de ciclo profundo de 50Ah puede proporcionar 50A durante 1 hora o 1A durante 50 horas. En términos de ducha, podría tener la ducha de sus sueños (probablemente suficiente para quitarse un tatuaje) durante 1 hora o permanecer bajo un goteo durante aproximadamente 2 días. Nota: Las baterías portátiles más pequeñas se clasifican en Miliamperios-hora (mAh), 50Ah = 50 000 mAh. El uso de Ah vs mAh es simplemente para distinguir entre las aplicaciones comunes para cada tipo. La línea de cargadores solares portátiles de Renogy está clasificada en mAh y está diseñada para llevar en un bolso, mochila, avión, etc.
Ecuaciones importantes para aprender: Se utilizan para determinar el tamaño del sistema QUE USTED necesita
Enfatizamos el USTED en este título porque cada persona/hogar tiene diferentes necesidades energéticas. Algunas personas tienen una estufa eléctrica, otras usan gas. Algunas personas se duchan y lavan los platos con agua caliente todos los días, otras prefieren limpiarlos y lavarlos cada pocos días. Algunas personas ven 8 horas de televisión al día, otras nunca la encienden excepto para ver una película ocasionalmente. Para diseñar un sistema de energía solar que satisfaga SUS necesidades, debe realizar una pequeña auditoría energética para SU hogar.
Voltios x Amperios = Vatios
Supongamos que está determinando el tamaño del sistema que necesita para su equipo o cabaña fuera de la red. El primer paso es averiguar cuántos
Vatios requiere cada uno de sus electrodomésticos. Si bien la mayoría de los electrodomésticos de CA se enumeran en Vatios, muchos electrodomésticos de CC de 12 V solo enumeran los Amperios porque asumen que usted sabe que es un electrodoméstico de 12 V. Digamos que usted conoce los Amperios requeridos por un electrodoméstico, pero necesita determinar los Vatios. ¿Qué haría?
• Ventilador Fantástico: 12 V x 1.9A = 22.8W
• Tira de luz/Bombilla LED: 12 V x .667A = 8WRecuerde: Si tiene más de una tira de luz o bombilla, multiplique los Vatios por el número que tiene en su equipo/cabaña (por ejemplo, 3 tiras de luz x 8W = 24W).
Si no encuentra la etiqueta de un electrodoméstico específico, utilice esta Tabla de vataje para electrodomésticos de RV típicos. Precaución: Encontrará que algunos electrodomésticos tienen un amplio rango de vataje según su tamaño y capacidad, por lo que siempre es mejor determinar los vatios de SUS electrodomésticos.
Vatios x Horas = Vatios-hora (Wh)
Ok, ahora ha descubierto cuántos
Vatios requiere cada electrodoméstico para funcionar. Ahora, necesita calcular sus Vatios-hora TOTALES para determinar el tamaño de su sistema en función de sus necesidades energéticas personales. Con los Vatios de cada electrodoméstico a mano, simplemente multiplique los Vatios de cada electrodoméstico por las Horas que usa típicamente CADA electrodoméstico CADA día.
• Ventilador: 22.8 W x 4 horas = 91.2Wh
• Luces: 16 W x 5 horas = 90Wh
• Portátil: 65 W x 2 horas = 130Wh¡Consejo para ahorrar energía! Si está usando su dispositivo mientras lo carga, consumirá muchos más Vatios que si lo apaga y deja que se recargue.
Sume todos estos números de Wh, y tendrá SU número mágico que le ayudará a elegir los componentes que necesita comprar. Utilice esta Calculadora solar para determinar la cantidad y el tipo de componentes que necesita.
¿Por qué necesita entender estos términos?
Los 4 componentes diferentes de un sistema de energía solar se clasifican en estas diferentes unidades mencionadas anteriormente. Esto no está diseñado para confundirlo, sino que describe lo que cada modelo de componente específico puede hacer y hasta qué límite. Volvamos a sumergirnos...
Los paneles solares se clasifican en Vatios (W), porque producen una corriente eléctrica capaz de realizar trabajo eléctrico. Se puede alimentar un aparato directamente desde un panel solar si se desea, aunque la mayoría de los sistemas fuera de la red implican almacenar esa energía en una batería para realizar trabajo en un momento posterior (cuando está oscuro, nublado, lloviendo, etc.). Los Vatios de un panel solar específico (por ejemplo, 100W, 200W, 300W) indicarán la máxima potencia de salida de ese panel en condiciones solares óptimas. Nota: No verá esta potencia de salida medida en su sistema, debido a la pérdida de transmisión del 5% al 10% a lo largo del cable que conecta el panel a su controlador de carga.
Los paneles solares vienen en varios estilos y están hechos de diferentes tipos de células solares: policristalinas y monocristalinas:
• Policristalinas = células más antiguas, menos costosas y menos eficientes.
• Monocristalinas = células más nuevas, más caras, pero más eficientes que pueden producir más vatios por célula. Nota: La línea "Eclipse" de Renogy es la más eficiente, lo que le brinda una huella de panel más pequeña para el mismo vataje.
Los controladores de carga se clasifican en Amperios (A), porque gestionan la corriente de carga que va de los paneles a las baterías y la mantienen bajo control. En términos sencillos, ¡sirven como el cerebro del sistema! La clasificación específica (por ejemplo, 10A, 20A, 30A...100A) es el límite superior de la corriente que el controlador puede manejar sin sufrir daños o activar el fusible.
Los controladores de carga se fabrican con diferentes tipos de tecnología -- PWM significa Modulación por Ancho de Pulso y MPPT significa Seguimiento del Punto de Máxima Potencia. ¿Esto se lo aclara? No lo creímos. Estos son términos que los ingenieros usan para distinguir cómo funcionan internamente, pero que típicamente no significan nada para el consumidor promedio. ¡Ahí es donde entramos nosotros!
• PWM = un interruptor simple que permite que la corriente que viene de su panel entre a un voltaje ligeramente superior al estado de la batería, modulando de un lado a otro, y luego apagándose cuando la batería está llena.
• MPPT = componentes internos más complejos que rastrean los Amperios y Voltios que provienen del panel para maximizar lo que la batería necesita en cualquier momento durante el ciclo de carga. También emplean un disipador de calor dentro de la unidad que captura energía adicional, ayudando a mantener un flujo de energía más constante cuando otras condiciones afectan el rendimiento (por ejemplo, nubes, ángulo solar, temperatura, etc.)
En general, MPPT puede aumentar la eficiencia de un sistema entre un 10% y un 45%, dependiendo de la época del año y las condiciones solares; sin embargo, puede ser significativamente más caro que los controladores PWM y, por lo general, solo compensa cuando se tiene un conjunto de paneles solares superior a 800 W.
Las baterías de ciclo profundo vienen en varios Voltajes (6V-12V-36V-48V), pero su capacidad se clasifica en Amperios-hora (Ah), para que un consumidor sepa el tiempo que podría esperar un flujo específico en Amperios.
Para que los consumidores tengan opciones para diferentes situaciones de instalación, existen 4 tipos de baterías solares de ciclo profundo: ácido-plomo inundado, gel, AGM y fosfato de hierro y litio. Las baterías de ciclo profundo están diseñadas para descargarse y cargarse muchas veces a lo largo de su vida útil y varían significativamente en cuanto a su química, vida útil, tiempo de carga, ciclos, etc. Antes de invertir en un banco de baterías, consulte nuestro blog reciente para ver una tabla comparativa exhaustiva de baterías de ciclo profundo. ¡Descubrirá que algunas pueden tener un precio inicial elevado, pero pueden ser la opción menos costosa a largo plazo! La energía renovable está diseñada para ser una inversión a largo plazo para obtener menos dinero a largo plazo.
Los inversores se clasifican en vatios (W), al igual que los paneles solares, porque alimentan los enchufes y electrodomésticos que requieren corriente alterna (CA) en lugar de corriente continua (CC). La clasificación (por ejemplo, 700W, 1000W, 2000W, 3000W) indica la potencia máxima de salida que un inversor puede manejar sin dañarse o fundir el fusible.
Como probablemente ya habrá adivinado, los inversores también vienen en varios estilos y tienen términos confusos para describirlos. Aquí hay un par que pueden confundirlo:
• Onda sinusoidal pura = diseñada para ajustarse más a la "frecuencia de onda" de la corriente alterna (CA), haciéndolos más eficientes.
• Inversor pasante / cargador inversor = le permiten usar los electrodomésticos de su RV y cargar la batería de su casa al mismo tiempo cuando está conectado a la toma de corriente CA de 110V. Este producto es muy útil cuando está en un campamento con conexiones eléctricas durante unos días y luego quiere acampar sin conexión a la red durante una semana más o menos cuando la disponibilidad de sol es baja.
¡Casi llegamos! Terminología utilizada para crear conexiones entre componentes
¡Uf! Fue mucho, pero aguante… hay algunos términos importantes que se usan para describir cómo se conectan estos componentes. Conectar sus paneles solares o baterías en dos configuraciones diferentes alterará el tipo de sistema que tiene.
Serie = vincular el terminal negativo de un componente al terminal positivo de otro. Hacer esto con paneles solares o baterías aumentará el voltaje, pero mantendrá los amperios iguales. El ejemplo más común de esto será conectar dos baterías de 12V en serie, para crear un sistema de 24V con el mismo número de amperios. Esto también se puede hacer con paneles, dos paneles de 12V conectados en serie producirán 24V que irán al controlador de carga con el mismo número de amperios que un solo panel.
Paralelo = vincular el terminal positivo de un componente al terminal positivo de otro, mientras que también se vinculan los terminales negativos o se van a una toma de tierra común. Esto es lo opuesto a vincular paneles y baterías en serie: conectar de esta manera duplicará los amperios mientras mantiene el voltaje igual.
¿Por qué es esto importante? Así como una mayor presión de agua ayuda a transportar agua a una distancia más larga, los sistemas de CC de voltaje más alto ayudan a transmitir energía a distancias más largas. Con la presión (voltaje) más alta y la corriente (amperaje) igual, podemos usar el mismo tamaño (calibre) de cable para transmitir la energía. Dado que los cables de mayor calibre son caros, un sistema de voltaje más alto puede ahorrarle dinero a largo plazo (¡juego de palabras!).
Pero esta no es toda la historia, tener un sistema de voltaje más alto significa que tendrá que reducir el voltaje para poder hacer funcionar muchos electrodomésticos de 12V en su RV, furgoneta o cabaña fuera de la red. Aunque se están fabricando más electrodomésticos de voltaje variable, especialmente en electrónica, todavía no hay muchas opciones en este momento.
AWG = significa American Wire Gauge y es la escala estándar en la que se mide todo el cable conductor. En lugar de describir el cable como de 0.036 pulgadas de diámetro, nos referimos a él como de calibre 20, o 20 AWG. La escala se estableció de modo que cuanto menor sea el número de calibre, más grueso sea el cable, por lo que el calibre 18 es más grueso que el 20, que es más grueso que el 22. Cuanto más grueso sea el cable, mayor será la carga de corriente que puede transportar sin sobrecalentarse. Pero más grueso es más caro y más pesado por pie lineal.
Fusible = una pieza de metal (generalmente rodeada de un material aislante) que protege el cable de un circuito del sobrecalentamiento, fundiéndose a una corriente inferior a la nominal del cable. Los fusibles son económicos, fáciles de reemplazar y evitan daños o incendios que podrían ser causados por un cable fundido. En general, una buena regla general es proteger cada cable de su sistema con un fusible. Si planea pasar 20A por un cable dado, debe instalar un fusible de 20A (o menos) para protegerlo. Ir por debajo de 15A podría proporcionar más protección para el cable, pero podría hacer que se dispare innecesariamente dependiendo de los aparatos que se estén utilizando.
Disyuntor = un mecanismo de interruptor interno que puede dispararse por una sobretensión eléctrica insegura y que puede restablecerse. Estos se utilizan con aparatos de mayor potencia y están contenidos en una caja de disyuntores, como en su hogar tradicional.
Conectores de derivación solar / Conectores MC4 = conectores estandarizados que permiten conectar paneles solares en serie o en paralelo o simplemente para añadir un cable de extensión. Los MC4 se pueden conectar y desconectar repetidamente. Por ejemplo, al usar un panel portátil que se guarda dentro de su vehículo mientras conduce y se despliega cuando está estacionado, lo conectará/desconectará en el punto de conexión MC4.
¿Se siente listo para hablar como los profesionales o para ser la persona más inteligente en su próxima reunión social con RV a distancia? Como cualquier nueva habilidad o conocimiento, la repetición, la práctica y la paciencia son las claves para sentirse más cómodo con un estilo de vida impulsado por energía solar. Hace diez años, no teníamos experiencia práctica con esta terminología... y ahora la estamos enseñando. Si nosotros podemos hacerlo, ¡usted también puede!
Si necesita más explicaciones o ayuda para solucionar problemas con su instalación solar, contáctenos. Somos educadores por vocación y nos encanta ayudar a la gente a empezar con la energía solar. Si no sabemos las respuestas, nos pondremos en contacto con nuestros amigos ingenieros de Renogy. Póngase en contacto con nosotros a través de nuestro sitio web o redes sociales que se indican a continuación.
Shari Galiardi y David Hutchison han convertido sus antecedentes en educación superior, su deseo de aprendizaje continuo y su sed de viajes de aventura en escritura, fotografía, producción de video y giras de oratoria de costa a costa. Conocidos por sus amigos simplemente como Shari & Hutch, puede obtener más información sobre sus aventuras a tiempo completo, impulsadas por energía solar, en su sitio web en freedominacan.com. O sígalos en Facebook, Instagram y YouTube como "Freedom in a Can".
