Los consumidores de energía solar ya no se preguntan si es posible alimentar sus vidas con el sol, sino que están probando los límites de esas posibilidades. Ya sea que viva en una casa rodante, en una cabaña fuera de la red o en un vecindario suburbano, puede alimentar desde luces y computadoras hasta refrigeradores y aires acondicionados residenciales con energía del sol.
¿Cómo determina el tamaño que debe tener su sistema, qué voltaje debe elegir y qué componentes necesita? Las preguntas se reducen a sus necesidades energéticas diarias, los tipos de electrodomésticos que desea usar, el tamaño de su panel solar y la cantidad de espacio disponible tanto para los paneles como para las baterías.
Mientras que la mayoría de los usuarios de casas rodantes pueden construir fácil y económicamente un sistema de paneles y baterías de 12 V que satisfaga sus necesidades básicas de corriente continua y alterna, las personas con mayores demandas de energía pueden encontrar que un sistema de 24 V puede ayudarlos a usar electrodomésticos de corriente alterna más potentes. Yendo más allá, aquellos que invierten en un sistema de 48 V con suficientes paneles solares y capacidad de almacenamiento de baterías, ¡incluso pueden usar calefacción y aire acondicionado eléctricos!
Determinación del mejor voltaje para su sistema
Cuanto mayor sea su demanda de energía y más potentes sean sus electrodomésticos (especialmente si calientan o enfrían), mayor será la corriente (amperaje) que fluya por su cableado. Cuanto mayor sea el amperaje, mayor deberá ser el cableado por seguridad, y, como es de esperar, un cableado más grande es más caro.
Anteriormente, con los sistemas de 12 V, eso significaba agregar más paneles, controladores de carga de mayor capacidad y enormes bancos de baterías, además de todo ese cableado robusto. Ahora, muchos consumidores de energía solar con mayores demandas de energía se están alejando de los sistemas de 12 V y se están moviendo hacia los sistemas de 24 V y 48 V para obtener un costo-espacio-beneficio general.
Observando la ecuación básica de Voltios (V) x Amperios (A) = Vatios (W), puede ver cómo lograr la misma potencia duplicando el voltaje de su sistema general, reduciendo así el amperaje en un 50 % en cada paso de aumento de voltaje.
Por ejemplo, si tomamos un sistema de 1200 W y resolvemos la ecuación para los amperios:
1200W / 12V = 100A
1200W / 24V = 50A
1200W / 48V = 25A
En general, estos sistemas de mayor voltaje no solo son más seguros, sino que también son más rentables, más eficientes, pesan menos, pueden ser más fáciles de construir y experimentan menos pérdidas de transmisión. ¡La mejor noticia es que los componentes, que estaban en producción en 2020 cuando escribimos ese artículo profético, ahora están fácilmente disponibles!
Antes de continuar, a continuación se presenta algo de terminología que necesitará comprender en este artículo.
- Voltaje de circuito abierto = condiciones de laboratorio para el voltaje
- Voltaje de funcionamiento óptimo = condiciones típicas del mundo real para el voltaje
- Corriente de funcionamiento óptima = condiciones típicas del mundo real para el amperaje
Si es completamente nuevo en la energía solar, le recomendamos que lea nuestro blog Desentrañando la sopa de letras de la terminología solar para obtener ayuda adicional con la terminología, así como que vea nuestro video Solar 101.
Elección de componentes y construcción de un sistema
Una vez que comprenda la terminología solar, utilice nuestra NUEVA Hoja de trabajo de dimensionamiento de sistemas solares para calcular sus necesidades energéticas y determinar el tamaño necesario de su panel solar, banco de baterías y controlador de carga utilizando la calculadora solar integrada. La hoja de trabajo le ayudará a construir un sistema y a crear un pedido organizado de todos los componentes, cableado, accesorios y soportes que necesitará. Nuestros enlaces de afiliados en este blog, combinados con nuestro código promocional CANLIFE, le permitirán ahorrar un 10% en todos los artículos Renogy que no estén en oferta, lo que puede suponer cientos de dólares en ahorros si está construyendo un sistema más grande.
Para obtener el mejor beneficio en relación costo-espacio, aquí hay una buena regla general que los ingenieros usan para determinar la mejor configuración de voltaje para su sistema.
Si la capacidad de su panel solar es:
- < 1000W entonces 12V es bueno
- > 1000W y < 2000W entonces 24V es mejor
- > 2000W entonces 48V es lo mejor
Paneles solares
Los paneles solares funcionan a un voltaje más alto del que las baterías pueden aceptar para compensar la pérdida de transmisión a lo largo de los cables y para producir suficiente energía en un día de poco sol para que las baterías se carguen de manera eficiente. El controlador de carga se encarga de ese voltaje adicional para que la batería reciba lo que necesita. Esto puede ser un poco confuso porque los paneles se venden como de 12V o 24V, pero eso se refiere a su "voltaje nominal", no al voltaje real que producirá. Dado que los paneles se venden como unidades individuales, el valor nominal indica el voltaje de la batería que puede cargar por sí solo.
Un solo panel de 100W puede producir 20V (voltaje de circuito abierto), que es aproximadamente 18V (voltaje de funcionamiento óptimo), cargando eficazmente un banco de baterías de 12V, pero no lo suficiente para una batería de 24V. Para cargar este banco de baterías, puede usar un panel de 24V (nominal), o conectar dos paneles de menor voltaje en serie. Dos paneles de 100W conectados en serie pueden producir 40V (voltaje de circuito abierto) y 36V (voltaje de funcionamiento óptimo), produciendo suficiente voltaje para cargar eficazmente un banco de baterías de 24V.
Para construir un sistema de 48 V sin aumentar significativamente el amperaje (y manteniendo el cableado más pequeño y el costo más bajo), puede combinar conexiones en serie y en paralelo. Una configuración en serie duplica el voltaje y mantiene el amperaje igual. Una configuración en paralelo duplica el amperaje y mantiene el voltaje igual. Al combinar AMBAS conexiones en serie y en paralelo dentro de la misma configuración, ¡puede lograr lo mejor de ambos mundos!
A continuación, se presentan algunas opciones para configuraciones de 12V, 24V y 48V, utilizando paneles Renogy de 100W, 200W y 320W. Para cada configuración, calculamos el voltaje y el amperaje utilizando una combinación de conexiones en serie y en paralelo e indicamos el voltaje y la corriente producidos. Como puede ver en la tabla, puede crear fácilmente un sistema de 48V de tamaño considerable, ¡manteniendo el amperaje moderadamente bajo (40A)! Nota: Para fines de ejemplo, los números específicos en la tabla se redondean al decimal más cercano. Consulte el sitio web de Renogy para conocer las especificaciones exactas de cada producto.
*Dos paneles de 100W conectados en serie, luego cada una de las 4 "pares en serie" conectadas en paralelo. (100W+100W)=(100W+100W)=(100W+100W)=(100W+100W)
**Dos paneles de 200W conectados en serie, luego cada una de las 4 "pares en serie" conectadas en paralelo. (200W+200W)=(200W+200W)=(200W+200W)=(200W+200W)
***Dos paneles de 3200W conectados en serie, luego cada una de las 4 "pares en serie" conectadas en paralelo. (320W+320W)=(320W+320W)=(320W+320W)=(320W+320W)
Nota: Las configuraciones anteriores con paneles específicos y conexiones en serie o paralelo son solo algunos ejemplos de las muchas formas de alcanzar la potencia deseada de su sistema. El espacio, el peso, las especificaciones de ubicación para los paneles y la distancia del cableado juegan un papel en la determinación de la mejor manera de configurar su panel solar.
Controladores de carga
Repasemos brevemente los dos tipos diferentes de controladores de carga: PWM y MPPT.
PWM sirve como un simple interruptor de encendido/apagado que monitorea la carga que ingresa desde los paneles solares. Cuando se utiliza un controlador de carga PWM, el voltaje nominal del conjunto de paneles debe coincidir con el voltaje del banco de baterías.
Los controladores de carga MPPT son más complejos, lo que los hace más flexibles y eficientes. Estos controladores pueden cargar un banco de baterías de 12V con un panel solar que varía de 12V a 48V (suponiendo que el panel no exceda el límite de voltaje fotovoltaico). Con MPPT, el voltaje total del panel debe ser mayor que el voltaje del banco de baterías, pero también utiliza ese voltaje adicional para aumentar el amperaje que va a su batería.
Los siguientes controladores de carga Renogy están diseñados para funcionar con sistemas de 12V, 24V o 48V.
El Rover 60A y 100A funcionarán con cualquiera de estas opciones de sistema, mientras que el Wanderer 10A, Adventurer Li 30A, Voyager 20A, Rover Li 20A, 30A y 40A funcionarán con 12V o 24V. El nuevo Rover Boost 10A* es un controlador de carga único que aumenta el voltaje de los paneles de 12V o 24V para cargar baterías de 48V (o 36V).
Elegir el correcto para su sistema requiere que conozca tanto el tamaño de su panel solar para poder determinar su amperaje general, como el tipo de baterías de ciclo profundo que utilizará (Gel, AGM, LFP), ya que no todos los controladores de carga funcionan con todos los tipos de baterías.
*Este exclusivo controlador de carga aumenta el voltaje de los paneles de 12V o 24V para cargar baterías de 48V (o 36V).
Kits solares de mayor voltaje
Renogy elimina parte de las conjeturas al combinar paneles y controladores de carga con sus populares kits solares (que van desde paquetes de 12V a 48V), que incluyen muchos de los componentes y accesorios que necesitará, como módulo BT, conectores de derivación, cableado, soportes de montaje, interruptores, caja de interruptores, etc. Cada kit es ligeramente diferente, ¡así que asegúrese de verificar lo que se incluye en el kit que elija!
Baterías de ciclo profundo
La misma configuración en serie-paralelo que discutimos con los paneles solares se puede aplicar a las baterías. Conecte las baterías en serie para duplicar el voltaje y mantener el amperaje igual, en paralelo se duplica el amperaje y se mantiene el voltaje igual. Solo las baterías tradicionales de plomo-ácido, Gel o AGM se pueden conectar en serie; las baterías de Litio Hierro Fosfato solo se pueden conectar en paralelo.
Para construir un banco de baterías de 24 V, necesita combinar dos baterías AGM de 12 V -O- dos baterías de Gel de 12 V en serie; ambas vienen en modelos de 100 Ah o 200 Ah. Las baterías de Gel y AGM suelen durar entre 500 y 750 ciclos. Cuando se conectan en serie, dos baterías de Gel híbrido de 100 Ah producirán 24 V y le darán 2400 vatios-hora, con 1200 vatios-hora utilizables (usando una profundidad de descarga segura del 50%). O, combinando dos baterías AGM de 200 Ah, producirán 24 V y le darán 4800 vatios-hora, con 2400 vatios-hora utilizables (usando una profundidad de descarga segura del 50%).
Para construir un banco de baterías de 48V, simplemente conecte 4 baterías de Gel -O- AGM en serie. ¡Algo a considerar es que esta combinación es muy pesada! ¡Cuatro baterías de Gel o AGM de 100Ah pesan 256 libras, y cuatro de los modelos de 200Ah pesan 512 libras! Una opción más ligera y muy eficiente para un sistema de mayor voltaje es la batería de fosfato de hierro y litio de 48V y 50Ah de Renogy. Esta batería está diseñada para durar 4500 ciclos (6-9 veces más que las AGM o Gel), tiene una función de autocalentamiento para cargar en temperaturas frías y puede producir 2400 vatios-hora por ciclo, con 1920 vatios-hora utilizables (utilizando una profundidad de descarga segura del 80%).
Nota: Las baterías de fosfato de hierro y litio de 100Ah y 200Ah que se enumeran a continuación se proporcionan a modo de ejemplo, pero NO se pueden conectar en serie; deben permanecer solas o en paralelo. Por lo tanto, NO puede usar estas baterías para crear un sistema de 24 o 48V.
Inversores
El objetivo de un sistema de mayor voltaje es poder hacer funcionar electrodomésticos de CA de mayor potencia sin sobrecargar todo el sistema. Para ello, es necesario conectar un inversor al banco de baterías. Es importante hacer coincidir el voltaje del banco de baterías con un inversor que pueda manejar ese mismo voltaje. En pocas palabras, si tiene un sistema de 12V, necesita un inversor de 12V; un sistema de 48V requiere un inversor de 48V.
Los inversores de onda sinusoidal pura estándar simplemente cambian la energía de CC a energía de CA. Los cargadores inversores se encargan de esta función y le permiten cargar sus baterías desde la red eléctrica o un generador. El cargador inversor solar de 3500W de Renogy está diseñado para un sistema de 48V. Este componente todo en uno es lo mejor de ambos mundos Y combina un controlador de carga MPPT de 80A, eliminando así la necesidad de un controlador adicional. Nota: Renogy no ofrece actualmente un inversor de 24V.
Consideración especial para sistemas de 24V y 48V
Para hacer funcionar aparatos de 12V DC desde un sistema de 24V o 48V, se necesita un convertidor reductor de 48V a 12V o de 24V a 12V, a menos que los aparatos sean de voltaje variable, lo que todavía es un poco raro en la actualidad, aunque predecimos que cada vez habrá más disponibles en el futuro. ¡Veremos si tenemos razón!
Créanos, sabemos lo mucho que hay que considerar al empezar a pensar en la energía solar. Con tantos productos nuevos diseñados para integrarse y eliminar las conjeturas, nunca ha habido más recursos para ayudarle a sumergirse ahora en ese futuro solar.
En 2012, Shari Galiardi y David Hutchison dejaron atrás sus carreras y un cómodo hogar en Carolina del Norte para viajar con la caravana vintage que restauraron con cariño, equiparon con energía solar y llamaron "Hamlet". Lo que comenzó como un breve descanso de sus carreras y responsabilidades se convirtió rápidamente en una historia de amor con la vida en la carretera. Han aprovechado sus antecedentes en educación superior, su deseo de aprendizaje permanente y su sed de viajes de aventura para escribir, fotografiar, producir vídeos y dar charlas por todo el país. Conocidos por sus amigos simplemente como Shari y Hutch, puede obtener más información sobre sus aventuras a tiempo completo con energía solar en su sitio web freedominacan.com. O síguelos en Facebook, Instagram y YouTube como "Freedom in a Can, LLC". Nota: Todos los enlaces de este blog contienen enlaces de afiliados proporcionados por Freedom in a Can.
Ver otros artículos relacionados:
Paneles solares 101: Guía para principiantes
Cuántos vatios para alimentar una casa
¿Aumentan los paneles solares el valor de la vivienda?
Qué tan eficientes son los paneles solares
¿Cuánto duran los paneles solares?
Cuántos paneles solares necesito
